I gemelli digitali ci aiutano a gestire meglio gli impianti

I Digital Twin (gemelli digitali) sono delle repliche virtuali, utilizzabili per eseguire simulazioni di dispositivi reali prima ancora che questi vengano creati

gemelli digitali big data

La quantità di dati raccolti dai sensori presenti in una fabbrica o un edificio intelligente è enorme (tanto che si parla di Big Data), ma se questi dati non sono aggregati e organizzati in modo da favorire il processo decisionale, la loro utilità è nulla.

Un metodo che si è rivelato molto efficace per sfruttare meglio i dati raccolti è quello del ‘Digital Twin’. Un ‘gemello digitale’ può essere definito come una rappresentazione virtuale di un oggetto, un sistema fisico o un servizio. Recentemente, la tecnologia dei Digital Twin si è espansa per includere anche oggetti più grandi, come intere città.
Questo abbinamento dei mondi virtuale e fisico consente di risolvere tramite simulazioni i problemi di progettazione o funzionamento, prevenire i tempi di fermo di una macchina o un impianto, sviluppare nuove funzioni e pianificare meglio il ciclo di vita di un prodotto.

Per ottenere un Digital Twin occorre integrare – negli oggetti interessati – dei sensori per raccogliere in tempo reale dati sul loro stato, sulle condizioni di funzionamento, sulla posizione e così via.

Questi oggetti ‘intelligenti’ sono quindi collegati a un sistema basato su cloud che riceve ed elabora tutti i dati, permettendo di analizzarli in base alle specifiche esigenze o ad altri dati, per esempio dati storici.

In questo modo, nell’ambiente virtuale si possono trarre delle conclusioni o scoprire delle opportunità che possono successivamente essere applicato al mondo fisico, per esempio modificando un progetto per evitarne le criticità, oppure per ottimizzare un’attività.

La NASA è stata tra i primi a provare la tecnologia dei Digital Twin fin dai primi giorni dell’esplorazione spaziale. Come utilizzare, mantenere o riparare dei sistemi non accessibili fisicamente? E quando il disastro ha colpito Apollo 13, è stata la tecnologia Digital Twin che ha permesso, utilizzando sistemi virtuali speculari sulla Terra, di stabilire come salvare la missione.

Gemelli digitali: dove utilizzarli?

I gemelli digitali possono essere utilizzati non solo in campo spaziale, ma anche nella produzione, nel settore dell’energia, nei trasporti e nelle costruzioni. Oggetti complessi come motori di aerei, treni, piattaforme offshore e turbine possono essere progettati e testati in modo digitale prima di essere prodotti fisicamente.

Consideriamo per esempio gli impianti eolici. Poiché le turbine dovrebbero funzionare per molti decenni, in ambienti spesso difficili, i guasti imprevisti possono essere costosi. Quindi, è molto utile poter prevedere un guasto delle apparecchiature molto prima che avvenga. Un gemello digitale della turbina può informare gli operatori quando una risorsa inizia a mostrare segni di decadimento delle prestazioni, senza la necessità di accedere fisicamente alla turbina stessa. Si può quindi ottenere un’indicazione sul tempo residuo di funzionamento della turbina, minimizzando il rischio di fermi impianto imprevisti.

Grazie a questa visione dei problemi imminenti, si possono prendere decisioni relative alla manutenzione o alla riparazione sulla base di dati reali, al contrario di quanto avviene nei programmi di manutenzione programmata.

Naturalmente, questo principio può essere trasferito a un macchinario, un impianto industriale, un sistema domotico, un servizio della Smart City e così via.

Detto questo, una migliore manutenzione non è l’unico vantaggio della tecnologia Digital Twin. Rimaniamo nel campo dell’energia eolica, molto volatile per sua stessa definizione. Utilizzando un gemello digitale di un parco eolico, si può prevedere quando potrebbero verificarsi aumenti o diminuzioni della velocità del vento basandosi su simulazioni, reagire rapidamente alle variazioni di richiesta e rispondere meglio alle esigenze di mercati molto integrati, come il Nord America e l’Europa, dove sono utilizzati più fonti per soddisfare la domanda di energia.

Valerio Alessandroni
Informazioni su Valerio Alessandroni 5 Articoli
Laureato in Ingegneria Elettrotecnica presso il Politecnico di Milano, ha una lunga esperienza su temi come automazione, digitalizzazione, IoT fino a Industry 4.0. Corsi e seminari per Tallinn Technical University (TTU) in Estonia, Zigurat Global Technology Institute in Spagna, progetti internazionali Erasmus+, partnership con il German Innovation Center for Industry 4.0. Ha contribuito alla creazione di EFCC Estonian Fieldbus Competency Centre, che offre corsi e servizi di consulenza nell'area di Industry 4.0 per favorire innovazione e competitività.