Punti di vista
Il Digital Twin nasce, cresce, cambia
Le tipologie del Digital Twin
Come detto precedentemente, il ciclo di vita di un prodotto o un immobile si può dividere in quattro fasi: creazione, costruzione, operatività e smaltimento. Sebbene le linee di demarcazione tra le fasi non siano nettamente definite, questo è un modo utile per considerare il ciclo di vita dell’asset. Nell’ambito del Digital Twin, esistono tre tipi di Gemelli Digitali a seconda della fase del ciclo di vita del prodotto.
Digital Twin Prototype (DTP) - PIM modello di progetto
Iniziamo con quello che viene chiamato Digital Twin Prototype (DTP), il prototipo del Gemello Digitale. Questo concetto implica che abbiamo un Gemello Digitale prima ancora di avere un oggetto fisico. L’obiettivo è spostare quanta più attività possibile nel regno virtuale.
Vorremmo creare, testare, produrre e supportare il nostro prodotto finale virtualmente. Solo quando il prodotto è perfezionato al massimo, procediamo con la sua produzione fisica. Se dobbiamo commettere errori, il mondo virtuale è il posto ideale per farlo, poiché i costi di questi errori virtuali si avvicinano a zero.
Il DTP rappresenta tutti gli asset che possono essere realizzati, incluso ciò che in futuro verrà creato e le sue varianti. L’asset prende forma nel tempo, passando da un’idea a un primo articolo prodotto.
La tecnologia di Realtà Virtuale (VR) è estremamente utile in questo contesto. La possibilità per gli esseri umani di utilizzare il loro canale di input più potente, la vista, consente di elaborare molti più dati rispetto alla lettura di lunghe serie di numeri. Gli esseri umani, in quanto creature del mondo fisico, hanno bisogno di vedere per comprendere appieno ciò che sta accadendo.
Questa tipologia di Digital Twin rappresenta per noi la base della modellazione BIM. Attraverso il BIM supportiamo la progettazione e la costruzione dell’asset. Durante la fase di progettazione, l’edificio e i relativi dati vengono modellati, creando un’infrastruttura dati fondamentale per la futura gestione dell’asset. Il BIM consente di integrare le competenze di tutti i professionisti coinvolti nella creazione dell’asset, sia a livello strutturale sia impiantistico, coordinando la progettazione per prevenire interferenze e sorprese durante la costruzione.
Grazie alla clash detection, eventuali problematiche vengono identificate già in fase di progettazione, riducendo significativamente il rischio di errori costosi durante la costruzione. Inoltre, con il modello digitale è possibile simulare i tempi di costruzione e pianificare un programma di lavoro dettagliato. Tutti i dati vengono poi gestiti nel nostro software Symmetry, che visualizza il modello digitale, permette di identificare le aree a rischio e inizia a immagazzinare dati di costruzione utili anche per la fase di gestione dell’asset.
Digital Twin Instance (DTI) - AIM modello as built
Quando iniziamo a produrre gli asset, passiamo a creare Digital Twin Instances (DTI). Questi rappresentano tutti i prodotti effettivamente realizzati. A questo punto, voglio creare un’istanza di Gemello Digitale di un prodotto specifico. Non ho più solo la dimensione e la tolleranza geometriche (GD&T), come ad esempio X ± 0,05 mm, ma ho la misura specifica di una parte specifica. Ho i numeri di serie e non semplicemente il nome di questo assemblaggio.
Poiché desideriamo monitorare questo prodotto durante tutto il suo ciclo di vita, abbiamo bisogno della configurazione As-Built (così come costruito) di quella istanza del prodotto, esattamente com’è stata creata. La necessità di un DTI deriva dai requisiti aziendali e dall’importanza di avere queste informazioni, legata alla complessità e all’importanza del prodotto.
Gran parte delle informazioni per un DTI proviene dal primo tipo di Gemello Digitale, il DTP. Queste informazioni non devono essere duplicate, ma ora passiamo dalle specifiche ideali alle misure di oggetto singoli.
La tecnologia di Realtà Aumentata (AR) sarà sempre più importante per i DTI. Invece di considerare il Gemello Fisico e il Gemello Digitale come due entità separate, la AR consente al Gemello Digitale di essere sovrapposto al suo Gemello Fisico. Con l’attrezzatura AR, i tecnici possono non solo vedere il prodotto davanti a loro, ma anche visualizzare le prestazioni di quel prodotto, come gradienti di temperatura, velocità di flusso del carburante o output di potenza.
In questa tipologia di Digital Twin, la parte di As-Built e Scan-to-BIM riveste per noi un ruolo fondamentale.
Con l’As-Built, il modello creato in fase di progettazione viene allineato con ciò che è stato effettivamente realizzato, associando dati reali dell’immobile e ottenendo una copia digitale dell’asset esistente. L’obiettivo, e al tempo stesso la difficoltà, è mantenere aggiornato il modello durante l’intero ciclo di vita dell’edificio: aggiornare la geometria quando avvengono modifiche strutturali o integrare nuovi dati quando cambiano elementi più piccoli. Un’ulteriore complessità deriva dall’accumulo di dati relativi a elementi non modellati. Per risolvere questo problema, il nostro software Symmetry consente di creare punti virtuali che sostituiscono gli oggetti non modellati e vengono successivamente integrati. In questo modo, i dati possono essere raccolti e, al momento dell’allineamento successivo del modello, i punti virtuali vengono associati agli oggetti reali.
Il servizio Scan-to-BIM consiste nell’eseguire rilievi digitali tramite scansione laser 3D per ottenere una nuvola di punti. Sulla base di questa nuvola, è possibile modellare in BIM l’intero edificio o solo alcune parti, a seconda delle esigenze del cliente e degli obiettivi della modellazione informativa. Naturalmente, il modello potrà rappresentare solo ciò che è visibile, mentre gli elementi nascosti, come gli impianti all’interno dei muri, non potranno essere rilevati direttamente.
Digital Twin Aggregate (DTA)
Il terzo tipo di Gemello Digitale è il Digital Twin Aggregate (DTA). Si tratta dell’aggregazione di tutti gli asset realizzati. Possiamo raccogliere e aggregare i dati dell’intera popolazione di oggetti per generare valore.
L’obiettivo è prevedere problemi o guasti del prodotto prima che si verifichino. Vogliamo correlare specifiche letture dei sensori con potenziali problemi. Quando osserviamo queste letture in un prodotto, possiamo avvisare l’utente che vi è un’alta probabilità che si verifichi un problema futuro. L’intento è passare da una manutenzione periodica a una manutenzione basata sulle condizioni. Sebbene sarebbe preferibile avere una causalità anziché una semplice correlazione, accettiamo le correlazioni se ciò evita guasti al prodotto, anche a costo di sostituire alcune parti anticipatamente.
I Digital Twin Aggregates (DTA) rappresentano l’insieme o il composito di tutti i DTI. I DTA offrono sia una rappresentazione longitudinale sia latitudinale del comportamento. Il loro valore longitudinale risiede nella capacità di correlare i cambiamenti di stato precedenti con i successivi esiti comportamentali, permettendo, ad esempio, di prevedere il guasto di un componente quando si verificano determinate letture dei sensori. Il valore latitudinale si manifesta tramite un processo di apprendimento, quando un gruppo successivo di DTI apprende dalle esperienze dei prodotti precedenti. Tale apprendimento può poi essere trasmesso al resto dei DTI da quel momento in poi.
Per questa tipologia, la piattaforma Symmetry gioca un ruolo fondamentale, poiché raccoglie dati aggregati dai sensori e permette di unire le informazioni provenienti da più edifici appartenenti alla stessa proprietà. In questo modo, è possibile creare sistemi di manutenzione predittiva basati sui dati.
Semplifichiamo con un esempio: supponiamo di avere più edifici dotati degli stessi impianti. Se si verifica un problema in uno di essi, possiamo analizzare i fattori che lo hanno causato e verificare se negli altri edifici sono presenti le stesse condizioni. Questo ci permette di prevenire il problema prima che si manifesti, evitando disagi e ottimizzando la gestione della manutenzione.
