Cosa sono i gemelli digitali e come possono migliorare la produttività?

Partiamo dalla definizione di gemello digitale. In sostanza, un gemello digitale è una rappresentazione virtuale di un oggetto, spazio o servizio fisico. È una copia creata tramite codice e basata su dati provenienti dal mondo reale, in modo da aggiornarsi e modificarsi come la versione originale.

La tecnologia dei gemelli digitali è in grado di velocizzare l'innovazione, migliorare l'efficienza e favorire processi decisionali più agili. Si tratta di uno strumento prezioso se vuoi far crescere la tua azienda, risparmiare sui costi e persino raggiungere obiettivi di sostenibilità.

In questo articolo esaminiamo meglio la definizione, vediamo i diversi tipi di gemelli digitali, i settori in cui sono impiegati e il motivo per cui si prevede che il mercato del digital twinning varrà 110,1 miliardi di dollari entro il 2028.

Cos'è la tecnologia del digital twinning?

Sfruttando realtà virtuale (VR), realtà mista (MR) e altre tecnologie emergenti, i gemelli digitali stanno aiutando le aziende a creare prodotti, aumentare rapidamente le capacità, formare i dipendenti e avvicinare i team. I digital twin, o gemelli digitali, offrono uno sguardo sul futuro, consentendo di vedere i risultati prima di investire tempo, denaro e risorse nella loro realizzazione fisica.

I gemelli digitali non sono solo una semplice visualizzazione 3D di un oggetto reale, ma sfruttano sensori installati in punti chiave delle funzionalità degli oggetti reali e spazi di cui sono una riproduzione Questi sensori offrono letture di dati in tempo reale che servono a riflettere quanto succede nelle controparti reali.

Grazie ai dati che ricevono, i gemelli digitali possono creare simulazioni, analizzare prestazioni e proporre miglioramenti.

Le tecnologie alla base di tutto ciò sono molteplici. I gemelli digitali si basano su:

• Realtà mista (MR): la commistione di realtà virtuale (VR) e realtà aumentata (AR)
• Apprendimento automatico: una branca dell'intelligenza artificiale (AI) che sfrutta dati e algoritmi per imitare l'apprendimento umano
• IA generativa (GenAI): tecnologie che analizzano rapidamente i dati per offrire insight, fare previsioni e proporre approcci alternativi
• Internet of Things (IoT): una rete di dispositivi fisici che, grazie ai sensori e ai software di cui sono dotati, possono condividere dati senza l'intervento umano
• Cloud computing: servizi di computing on demand a cui accedere su Internet

Per cosa si utilizzano i software per i gemelli digitali?

I software per i gemelli digitali trovano ampia applicazione in molti settori diversi:

• Automotive: aiutano i produttori a sviluppare e testare i veicoli e addirittura a prevedere le attività di manutenzione per ridurre i costi. Questa tecnologia ha generato 2,17 miliardi di dollari nel 2022 e si stima che entro il 2032 il giro d'affari generato salirà a 34,58 miliardi di dollari.
• Edilizia: gli appaltatori sfruttano i gemelli digitali per progettare edifici, ottimizzare i progetti e ricreare flussi di lavoro, per individuare eventuali pericoli e ridurre al minimo gli interventi legati alla sicurezza. Si prevede che il mercato globale dei gemelli digitali in edilizia, ingegneria e architettura cresca a un tasso annuo composito del 36.9% tra il 2023 e il 2028.² Scopri come la VR sta ridefinendo il settore edile.
• Energia: i dati sul consumo energetico raccolti dai contatori vengono inseriti nei gemelli digitali per aiutare i fornitori a gestire meglio la domanda. Le aziende possono utilizzare le tecnologie dei gemelli digitali per prevedere i picchi di utilizzo e prepararsi. Si prevede che, dal 2022 al 2027, il mercato dei gemelli digitali in questo settore crescerà a un tasso annuo composito del 32,5%.³
• Sanità: un'ampia gamma di gemelli digitali sono utilizzati nel settore sanitario, da repliche dei pazienti e degli organi fino a ospedali e attrezzature, passando per i farmaci in sperimentazione. Nel 2023 questa tecnologia ha generato 1,6 miliardi di dollari, una cifra che dovrebbe arrivare a 21,1 miliardi di dollari entro il 2028.⁴
• Manifatturiero: l'avanguardia dell'adozione dei gemelli digitali. Secondo il Manufacturing Leadership Council, il 58% delle aziende manifatturiere usa già i gemelli digitali. Poiché molti primi utilizzatori di questa tecnologia operano proprio in questo settore, il tasso annuo composito di crescita è abbastanza basso: 16.5% dal 2021 al 2030.⁵
• Aviazione: i gemelli digitali consentono di migliorare l'esperienza degli aeroporti come mai prima. Ad esempio, effettuando una mappatura 3D dell'intero aeroporto, il team del Vancouver International Airport è in grado di individuare i punti di maggiore congestione, decidere a quali check-in e controlli di sicurezza mandare personale di rinforzo e di prevedere i comportamenti in caso di attività irregolari.

Tipi di gemelli digitali

I gemelli digitali si dividono solitamente in quattro tipologie:

Gemelli di componenti

Il più piccolo gemello possibile. I gemelli di componenti replicano una singola parte di un prodotto o di una risorsa. A volte sono suddivisi in "gemelli di parti" ancora più piccoli. Aiutano a capire come le parti interagiscono con il resto. Gli studi sui gemelli di componenti combinati consentono un'analisi completa delle prestazioni previste e di dove potrebbe trovarsi il punto debole.

Gemelli di prodotti

Anche detti gemelli di risorse, i gemelli di prodotti sono l'insieme di due o più gemelli di componenti e servono a capire come questi interagiscano tra loro e per raccogliere altri dati.

Gemelli di sistema

Il risultato della combinazione di due o più gemelli di prodotto. Lo studio della relazione tra prodotti o risorse aiuta a capire il funzionamento di interi sistemi, ad esempio il sistema di alimentazione di un aereo, e a effettuare così ottimizzazioni migliori.

Gemelli di processo

Il massimo livello dei gemelli digitali. I gemelli di processi sono l'insieme di due o più sistemi, utili per ricreare interi magazzini o linee di produzione. Queste repliche su larga scala hanno un impatto sulle decisioni ai livelli più alti delle aziende per avere il massimo impatto sui loro risultati.

Gemelli digitali vs simulazioni

A un primo sguardo, non sembrerebbero esserci molte differenze tra gemelli digitali e simulazioni. Sono i dati a fare la differenza.

Modelli statici vs modelli dinamici

Una simulazione è un modello virtuale in 2D o 3D, realizzato con programmi CAD. I progettisti riproducono una o più parti specifiche di un oggetto o di un processo per testarne le prestazioni. Nel caso un'azienda voglia apportare modifiche a una simulazione, dovrà farlo manualmente all'inizio del processo o aggiungendole in seguito.

Al contrario, i gemelli digitali evolvono nel corso del tempo e, utilizzando dati in tempo reale, riproducono quello che accade realmente alle loro controparti fisiche. Grazie all'apprendimento automatico, questi modelli si "auto-ottimizzano" e aiutano le controparti fisiche a lavorare in modo più efficace. Il gemello digitale maturo genera poi nuovi dati per consentire alle aziende di monitorare le prestazioni per un periodo di tempo più esteso.

Feedback teorico vs feedback concreto

La precisione delle simulazioni dipende dal livello di precisione con cui sono state progettate: potrebbero servire per riprodurre un processo chimico mantenendo una temperatura prestabilita oppure una linea di produzione con nastri trasportatori impostati su una velocità fissa. Entrambi gli scenari potrebbero non garantire la precisione della simulazione rispetto alle prestazioni reali.

I gemelli digitali, invece, utilizzano dati in tempo reale per riprodurre fedelmente ciò che sta accadendo a un oggetto o a uno spazio fisico. In questo modo le aziende possono farsi un'idea chiara del funzionamento dei propri sistemi e, in ultima battuta, prendere decisioni più consapevoli.

Gemelli digitali vs gemelli virtuali

Grazie alla realtà mista, le aziende possono sperimentare i gemelli digitali in tre dimensioni, ma gemelli digitali e virtuali non sono necessariamente la stessa cosa.

Per essere considerato virtuale, un gemello dev'essere immersivo, ovvero un ambiente esplorabile in realtà virtuale: il fatto che il modello sia statico o dinamico non influisce sulla definizione.

Per essere considerato un gemello digitale, invece, il sistema deve evolvere insieme ai dati in tempo reale. Questa evoluzione può essere presentata in modo virtuale o su tradizionali schermi bidimensionali. La tecnologia dei gemelli digitali tende a non soffermarsi sull'esperienza immersiva dell'utente. Si fonda sui dati, consentendo alle organizzazioni di interagire con le repliche digitali per fare analisi, previsioni ed estrarre insight.

Quali sono i vantaggi dei gemelli digitali?

Vediamo alcuni motivi per cui potrebbe essere utile per le organizzazioni investire nella tecnologia dei gemelli digitali:

• Aumento dell'efficienza: i gemelli digitali semplificano informazioni e processi complessi per aiutare chi prende le decisioni nelle aziende a individuare impedimenti e sviluppare soluzioni. Più origini dei dati sono presenti nel gemello digitale, più le aziende possono perfezionare i propri processi.
• Sostenibilità: i gemelli digitali sono in grado di monitorare, gestire e ridurre al minimo le emissioni, individuando anche opportunità di ottimizzare e risparmiare energia. Una ricerca di Capgemini ha rilevato che il 57% delle organizzazioni ritiene che i gemelli digitali siano fondamentali per migliorare l'impegno in termini di sostenibilità.
• Migliore collaborazione del team: nelle aziende i sistemi sono spesso gestiti da team isolati. Mappando il ruolo che questi hanno nei processi, le aziende possono individuare le aree in cui riunirli. Che si tratti di evitare di svolgere lavori doppi o di integrare un sistema con un altro, i gemelli digitali aiutano i team operativi a sfruttare al meglio le proprie risorse.
• Formazione senza rischi: la tecnologia del digital twinning viene sfruttata per formare i lavoratori in scenari simulati. In questo modo, i dipendenti possono fare esperienza diretta di situazioni e usare macchinari diversi senza alcun rischio per la sicurezza. Al cambiamento del macchinario o del processo, il gemello digitale si può modificare per riproporre tali modifiche.
• Miglioramento dei processi: i dati in tempo reale consentono alle aziende di ottimizzare i processi che stanno alla base dei prodotti e servizi che offrono. GE prevede che l'uso di gemelli digitali dei parchi eolici possa far crescere la produzione energetica addirittura del 20%.⁶
• Miglioramento dei prodotti: le aziende che fanno già uso dei gemelli digitali riportano un miglioramento della qualità dei prodotti che arriva al 25%.⁷ Sfruttando i dati, le repliche virtuali consentono a ingeneri e progettisti di prendere decisioni migliori in fase di progettazione.
• Aumento della soddisfazione dei clienti: tramite il ricorso al digital twinning, le aziende possono pianificare in anticipo gli interventi di manutenzione e ridurre così al minimo le interruzioni nella produzione o nell'erogazione dei servizi. Possono inoltre raccogliere dati in tempo reale sul comportamento dei clienti per monitorare il loro utilizzo dei prodotti e aumentare l'efficienza del servizio di assistenza e riparazione.
• Maggiore velocità di ingresso sul mercato: i gemelli digitali stanno accelerando i tempi di commercializzazione dei prodotti del 50%.⁸ La rapidità nei tempi di produzione è favorita dal fatto che le aziende possono ridurre il ricorso ai prototipi fisici e diminuire il tempo e le risorse necessarie per realizzarli.
• Valutazione preliminare dei rischi: i gemelli digitali consentono alle aziende di valutare i potenziali rischi nelle fasi iniziali di un processo, che si tratti di individuare eventuali lacune nella catena di distribuzione prima di un periodo di domanda elevata o di portare alla luce i punti deboli del progetto di un edificio prima che venga realizzato il primo pilastro.
• Contenimento dei costi: nonostante l'esborso iniziale, è stato dimostrato che i gemelli digitali possono far risparmiare le aziende fin dai primi utilizzi. Nel 2018, General Electric ha dichiarato che questa tecnologia ha fatto risparmiare ai suoi clienti 1,05 miliardi di dollari.⁹

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¹ "Digital Twins in Automotive Market to Reach $34.58 Billion, Globally, by 2032 at 32.6% CAGR: Allied Market Research", a cura di Allied Market Research, consultato il 30 maggio 2024, https://www.prnewswire.com/news-releases/digital-twins-in-automotive-market-to-reach-34-58-billion-globally-by-2032-at-32-6-cagr-allied-market-research-301897785.html.
² "Digital Twin in Construction, Engineering, & Architecture Market", a cura di Global Market Estimates, consultato il 30 maggio 2024, https://www.globalmarketestimates.com/market-report/digital-twin-in-construction-engineering-architecture-market-4145.
³ "Metaverse/Digital Twin in Energy Industry Market", a cura di Global Market Estimates, consultato il 30 maggio 2024, https://www.globalmarketestimates.com/market-report/metaverse-digital-twin-in-energy-industry-market-3750.
⁴ "Digital Twins in Healthcare Market Size, Share & Trends by Component (Software, Services), Application (Personalized Medicine, Drug Discovery, Medical Education, Workflow Optimization), End User (Providers, Research & Academia, Payers), and Region – Global Forecast to 2028", a cura di Markets and Markets, consultato il 30 maggio 2024, https://www.marketsandmarkets.com/Market-Reports/digital-twins-in-healthcare-market-74014375.html.
⁵ "Digital Manufacturing Market Size, Share, Competitive Landscape and Trend Analysis Report by Component, Technology and Application: Global Opportunity Analysis and Industry Forecast, 2021-2030", a cura di Allied Market Research, consultato il 30 maggio 2024, https://www.alliedmarketresearch.com/digital-manufacturing-market-A11759.
⁶ "GE Launches the Next Evolution of Wind Energy Making Renewables More Efficient, Economic: the Digital Wind Farm" a cura di GE, consultato il 30 maggio 2024, https://www.ge.com/news/press-releases/ge-launches-next-evolution-wind-energy-making-renewables-more-efficient-economic.
⁷ "Digital twins: The key to smart product development", a cura di McKinsey & Company, consultato il 30 maggio 2024, https://www.mckinsey.com/industries/industrials-and-electronics/our-insights/digital-twins-the-key-to-smart-product-development.
⁸ "GE Launches the Next Evolution of Wind Energy Making Renewables More Efficient, Economic: the Digital Wind Farm", a cura di GE, consultato il 30 maggio 2024, https://www.ge.com/news/press-releases/ge-launches-next-evolution-wind-energy-making-renewables-more-efficient-economic.
⁹ "Digital twins: The key to smart product development", a cura di McKinsey & Company, consultato il 30 maggio 2024, https://www.mckinsey.com/industries/industrials-and-electronics/our-insights/digital-twins-the-key-to-smart-product-development.