Dal virtuale al reale e ritorno: il digital twin

Gartner l'ha inserito tra i dieci trend tecnologici principali del 2017, prevedendone poi una crescita esponenziale nel giro di tre-cinque anni: è l'approccio dei digital twin, i "gemelli digitali" che promettono di cambiare sensibilmente il modo in cui ci rapporteremo alla progettazione e alla gestione di oggetti di qualsiasi genere.

Nella progettazione meccanica e industriale, dove il concetto di digital twin esiste in realtà già da tempo, gli impatti possono essere notevoli.

In estrema sintesi, un digital twin è la rappresentazione virtuale di un oggetto o un sistema fisico. Fin qui nulla di nuovo, il punto chiave del "gemello digitale" è che si tratta di un modello software dinamico e funzionale il cui comportamento varia a seconda di come noi lo impostiamo - se siamo in un ambiente di simulazione - oppure, se parliamo di un gemello di qualcosa che esiste già, in funzione del comportamento della controparte fisica, reale.

Dal virtuale al fisico

Il digital twin ha avuto ampia applicazione negli ambienti di progettazione avanzata. Creare un modello virtuale perfettamente funzionante di un oggetto complesso, ad esempio un veicolo, permette di migliorarlo anche se non esiste ancora e arrivare alla fase di prototipo con una impostazione quasi definitiva. O comunque molto più evoluta che seguendo approcci più convenzionali.

digital-twin-1I software di progettazione hanno recepito velocemente il concetto di digital twin acquisendo funzioni sempre più evolute per derivare un modello funzionale dalle specifiche tecniche e dai file di CAD. Ma l'approccio del gemello digitale viene usato anche in molti altri campi, dalla simulazione clinica alla gestione delle future Smart City, creando modelli virtuali del "funzionamento" delle città a partire dai dati che le amministrazioni già hanno sulle varie componenti dell'organismo-metropoli.

L'idea in tutti i casi, e a maggior ragione nella progettazione in senso classico, è arrivare alla parte fisica del processo creativo solo quando il progetto/modello su cui si sta lavorando è (quasi) pienamente in linea con quello che si voleva ottenere.

E dal fisico al virtuale

L'uso dei modelli virtuali in progettazione è un dato di fatto. Quello su cui gli analisti come Gartner puntano ora per la diffusione del modello digital twin è la ideale chiusura del cerchio virtuale-fisico-virtuale grazie all'esplosione dell'IoT. Il digital twin in questo senso è la rappresentazione virtuale in tempo reale di un dispositivo fisico, ad esempio un macchinario industriale, a un grande livello di dettaglio grazie all'applicazione di sensori che in ogni istante ne comunicano lo stato fisico.

Un digital twin creato in questo modo ha il compito di rappresentare fedelmente lo stato della controparte reale in quel momento, con il vantaggio che su di esso si possono applicare algoritmi di simulazione per valutare come il dispositivo fisico reagirebbe variando le condizioni di funzionamento. Il virtuale ha anche il grande vantaggio di poter essere ovunque, indipendentemente da dove si trova il suo gemello fisico. Possiamo quindi ad esempio immaginare scenari in cui uno staff tecnico stabilisce come intervenire al meglio su un dispositivo che sta all'altro capo del pianeta, dove ci sono persone che possono eseguire le loro istruzioni ma non hanno le competenze per escogitare direttamente soluzioni.

digital-twin-2Gartner ritiene che nel giro di qualche anni saremo circondati da miliardi di digital twin connessi a oggetti fisici. Una rivoluzione tecnica ma anche concettuale, perché arrivare a una rappresentazione digitale precisa di oggetti e insiemi fisici complessi richiede varie classi di competenze, da quelle tecniche sulla manutenzione a quelle per la creazione di modelli funzionali passando per la gestione dei Big Data classici delle implementazioni IoT.

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