Il Digital Twin è uno dei fenomeni tecnologici del momento che sta prendendo piede in diversi contesti applicativi: dalla prototipazione allo sviluppo di prodotto, dalla simulazione delle prestazioni di sistemi complessi al monitoraggio in tempo reale delle performance di asset industriali. Quale replica fedele alla realtà di un prodotto, sistema o processo fisico, il Digital Twin ha il potenziale per semplificare ed ottimizzare molteplici attività svolte dell’essere umano aiutandolo a svolgere compiti complessi in un minor tempo e con un minor sforzo.

Sulla falsariga del gemello digitale, un altro fenomeno che sta assumendo contorni sempre più definiti è rappresentato dalle nuove identità digitali, anche definite Avatar, identità che abilitano ciò che Gartner ha recentemente descritto attraverso il neologismo Digital Me. Queste raffigurazioni grafiche tridimensionali delle persone possono assumere sembianze reali o quella di figure immaginarie, ma anche di pseudo esseri umani che a tutti gli effetti costituiscono rappresentazioni del proprio sé ideale e un’estensione del proprio Io.

Sempre Gartner sostiene che il Digital Me sia una delle cinque tendenze emergenti che guiderà l’innovazione tecnologica nel prossimo decennio. La creazione della propria identità digitale consentirà, per esempio, al tecnico esperto di interagire olograficamente nello stabilimento produttivo, anche dall’altra parte del mondo, esplorando ed ispezionando da remoto gli ambienti e supervisionando le operazioni senza muoversi dalla propria scrivania. Tutto questo mentre l’operatore nella postazione di lavoro riceve dall’Io virtualizzato (Avatar 3D) del tecnico esperto le specifiche di intervento condividendo con la videocamera del visore AR lo spazio fisico arricchito di contenuti digitali.

Il Digital Twin per realizzare la fabbrica automatizzata ed interconnessa.

Immaginate un operatore in un contesto produttivo ove le macchine sono sensorizzate, connesse alla rete e catalogate digitalmente. Indossa un dispositivo AR di ultima generazione ed osserva il gemello digitale (Digital Twin) del plant, degli asset industriali e l’Avatar (Digital Me) del suo collega. Una volta ricevute le istruzioni dall’esperto da remoto “virtualizzato”, l’operatore sul campo impartisce precisi ordini alle macchine in base alle informazioni raccolte in real-time grazie ai sistemi avanzati di sensoristica e ai sistemi computazionali in grado di elaborare i dati nel punto più prossimo all’attività che sta svolgendo. Quando si avvicina ad un braccio robotico, sa che il suo dispositivo indossabile dialogherà con l’asset fisico trasmettendo un segnale alla macchina che risponderà al segnale riducendo la velocità dei suoi movimenti per assicurare che il task venga eseguito in condizioni di sicurezza.

Questa è solamente la punta dell’iceberg di ciò che la combinazione di sistemi IoT, Computer Vision, Digital Twin, Edge Computing, Spatial Computing, Realtà Aumentata potrà offrire alle aziende in ambito industriale nel prossimo futuro, aprendo nuovi scenari inesplorati di collaborazione tra macchine intelligenti ed essere umano.

Digital Twin di prodotto e di processo: che cos’è

È la simulazione virtuale di un prodotto, processo o asset industriale.

Con il Digital Twin di prodotto e di processo è possibile effettuare test più rapidamente riducendo i tempi di sviluppo, limitare la progettazione di prototipi fisici abbattendo i costi per l’acquisto di materie prime, verificare le risposta di macchinari o prodotti rispetto ad ipotetici futuri scenari di utilizzo, alle condizioni riscontrabili in determinati contesti e ad una molteplicità di altre variabili. Con il Digital Twin di prodotto e di processo l’azienda può conoscere in anticipo quali saranno le performance di un asset fisico ed accedere alla rappresentazione tridimensionale dei suoi comportamenti, per esempio, a livello elettronico, meccanico e geometrico, prima di procedere alla sua messa in produzione o di renderlo funzionalmente operativo. Potenziare le fasi di sviluppo del prodotto e del processo, simularne la messa in funzione, identificarne i difetti e ripetere virtualmente le simulazioni a basso costo ed in un minor tempo. Tutto questo senza costruire alcun modello fisico e con una gestione snella e virtuosa dei tempi e delle risorse.

Il potenziale del Digital Twin non trova confini e crescerà di pari passo con la diffusione dei dispositivi di sensoristica che, come da statistiche di Gartner, ha raggiunto numeri mastodontici nel 2020 (oltre 21 miliardi di dispositivi connessi); un fenomeno in continua evoluzione che renderà possibile la creazione di gemelli digitali per miliardi di cose nel prossimo futuro.

Sempre secondo Gartner il 62% delle aziende manifatturiere che ha già implementato le tecnologie AI e IoT sta pianificando di integrare il Digital Twin quale driver fondamentale per creare prodotti e servizi innovativi e sviluppare nuove opportunità di business.

Digital Twin di prestazioni: che cos’è

È la copia digitale di un prodotto, sistema o asset industriale.

Questa copia virtuale di una controparte fisica viene alimentata senza soluzione di continuità da dati estrapolati in tempo reale grazie a sistemi IoT di sensoristica e a sistemi di Intelligenza Artificiale che interpretano le informazioni acquisite trasformandole in insight funzionali al suo continuo sviluppo.

IoT, Machine Learning, Analytics, modellazione 3D aiutano l’organizzazione a far convergere spazio fisico e spazio digitale, dando origine a due mondi paralleli connessi che dialogano generando un filo di dati che viene estrapolato dell’oggetto fisico e trasformato in un costrutto informativo virtuale.

La combinazione di sistemi IoT, AI, e modellazione 3D abilita la raccolta e l’analisi in tempo reale di dati che alimentano la replica virtuale del prodotto o processo fisico. Il Digital Twin si aggiorna, infatti, contestualmente alle variazioni della controparte reale, aiutando il personale a rispondere agli eventi in corso e a risolvere problemi improvvisi utilizzando la pianificazione periodica settimanale, mensile, e sfruttando l'AI per imparare dai risultati e migliorare la risposta dell’asset al prossimo evento.

E infine la Realtà Aumentata, la tecnologia che consente all’operatore di visualizzare il gemello digitale del prodotto o asset industriale sovrapposto nell’ambiente e di acquisire in tempo reale informazioni sulle prestazioni e sullo stato del macchinario, per agire tempestivamente in caso di interruzioni improvvise non programmate o guasti ai componenti e ridurre gli errori che possono causare ritardi nella produzione e nella consegna.

Per raggiungere questo risultato, raccogliere l’input dal mondo fisico e trasmetterlo contestualmente come output visuale presuppone un’architettura IoT potenziata e collegata in Cloud che sia in grado di restituire l’asset industriale digitalizzato con i sistemi di visualizzazione XR.

Digital Me: che cos’è

È la rappresentazione digitale della nostra identità, la copia fedele alla realtà della nostra persona.

Il gemello digitale della persona abiliterà modi del tutto nuovi per interagire in una molteplicità di contesti ed aprirà le porte a dimensioni digitali di conoscenza che aiuteranno l’essere umano a risolvere problemi concreti nel mondo reale.

In ambito industriale, l’esperto potrà interagire con la propria copia virtuale da remoto e fornire indicazioni dettagliate, mentre il tecnico sul campo visualizzerà nell’ambiente reale, tramite apposito visore AR, l’Avatar del suo collega che impartisce precise istruzioni.

Lo stabilimento produttivo rappresenta uno dei contesti in cui questa tecnologia troverà un florido campo di applicazione; gli operatori in loco indosseranno un visore di realtà aumentata ed osserveranno contenuti immersivi sovrapposti nel loro campo visivo quali asset industriali digitalizzati (Digital Twin di prodotto o di processo) e la versione virtualizzata dei propri colleghi (Digital Me).

Digital Twin e Digital Me: lo scenario futuro

Negli ultimi anni la digitalizzazione ha contribuito a migliorare la capacità di raccolta ed immagazzinamento di dati sempre più complessi. Se da un lato l’evoluzione digitale ha colmato il gap informativo che limitava la capacità delle aziende di risolvere i problemi in modo tempestivo, dall’altro lato ha aperto le porte a nuove sfide legate alla necessità di estrapolare valore dai dati acquisiti in tempo reale. La visione dell’Industria 4.0 si spinge verso un nuovo concetto di fabbrica intelligente, più interconnessa, dove macchine, essere umano, asset e spazi fisici/digitali comunicano tra loro senza soluzione di continuità collaborando in modo integrato.

Il Digital Twin rappresenta la naturale risposta a questa sfida. La sua capacità di fornire informazioni sul funzionamento, le prestazioni, lo stato di asset industriali e una panoramica di ciò che ancora deve essere realizzato nel mondo fisico, colloca il Digital Twin tra le tecnologie all’avanguardia da inserire nell’agenda di innovazione delle aziende nel prossimo futuro.

Se un manager dell’innovazione vorrà apportare un cambiamento ad una procedura, potrà testarla senza alcun tipo di rischio, e con minor sprechi, nell’ambiente virtuale estrapolando informazioni fedeli alla realtà dalla simulazione. Allo stesso tempo, potrà monitorare lo stato di una macchina o di una linea di produzione scoprendo situazioni di potenziale criticità e agendo tempestivamente per prevenire l’insorgere di problemi presenti e futuri. Infine, potrà sviluppare un prodotto in un contesto virtuale prima ancora di metterlo in produzione testando i suoi comportamenti per esempio, a livello elettronico, meccanico e geometrico, per verificare che le specifiche di progettazione rispecchino i requisiti tecnici e funzionali del prodotto.

Digital Twin e Digital Me sono due fenomeni in continua evoluzione. Il valore che le aziende potranno ottenere implementando i gemelli digitali nei loro modelli operativi è smisurato. Le aziende in grado di abilitare la visualizzazione 3D dinamica ed in tempo reale di oggetti, ambienti e lavoratori e di tutte le loro interazioni digitalizzando le relazioni tra esse nello spazio avranno un vantaggio competitivo non indifferente trasformando la fabbrica intelligente come la conosciamo oggi e gettando le basi per la creazione di una connessione sempre più profonda tra macchine, essere umani e spazi fisici/digitali.