Gemelli digitali: cos'è e come funziona

Desideri esplorare il potere di trasformazione delle simulazioni in tempo reale, degli insight predittivi e delle soluzioni personalizzate nella tua azienda? Scopri come i gemelli digitali possono aiutarti a sbloccare l'innovazione, aumentare l'efficienza e favorire il progresso.

Un gemello digitale è un modello virtuale di un oggetto fisico che viene spesso utilizzato per simulazioni, test e monitoraggio dell'oggetto fisico.

Semplificano la visualizzazione di progetti complessi, come grandi macchine, motori a reazione, città intelligenti e installazioni di servizi pubblici.

I gemelli digitali possono esistere anche per oggetti inesistenti, nel qual caso vengono utilizzati per la pianificazione e lo sviluppo di tale oggetto.

Si blog dettaglia tutto ciò che devi sapere sui gemelli digitali e vedi se potrebbe essere utile per il tuo prossimo progetto.

Caratteristiche dei gemelli digitali

Le tecnologie dei gemelli digitali si distinguono dalle altre tecnologie con una serie unica di caratteristiche che includono:

  • modularità: Le tecnologie Digital Twin spesso applicano un approccio di progettazione modulare per costruire una singola macchina con più componenti. Questo approccio semplifica l'identificazione di componenti specifici che possono essere scambiati, migliorati o modificati in qualche modo per ottenere i risultati desiderati.
  • Connettività: Anche i gemelli digitali fanno molto affidamento sulla connettività e questa viene solitamente ottenuta tramite sensori collegati tramite dispositivi IoT. Questa connettività va in entrambe le direzioni per consentire la comunicazione tra i gemelli digitali e fisici.
  • Intelligente e riprogrammabile: I sistemi Digital Twin sono intelligenti nel senso che consentono di apportare modifiche a diversi parametri. Le informazioni provenienti dai sensori IoT, ad esempio, possono far sì che il gemello digitale regoli alcuni parametri e allo stesso tempo invii queste nuove impostazioni al gemello fisico affinché si adatti.
  • Omogeneizzazione: L'omogeneizzazione si riferisce alla razionalizzazione di tutti i dati e gli input dalla macchina fisica in un formato digitale semplice che ne facilita la condivisione con altri utenti, sistemi o membri del team.
  • Creazione di tracce digitali: I gemelli digitali lasciano anche tracce che rendono facile riavvolgere lo stato di una macchina, ad esempio, a un momento precedente a prima che si verificasse un malfunzionamento. Pertanto, semplifica la diagnosi dei problemi.

Come funzionano i gemelli digitali

Il processo di funzionalità dei gemelli digitali è relativamente semplice. Ecco il processo di base in 3 passaggi.

1. Il gemello fisico

Innanzitutto c’è l’oggetto fisico o la macchina, che potrebbe essere qualsiasi cosa, da un motore a combustione interna V8 a un motore a reazione turbo-fan, una catena di montaggio in una fabbrica o un’intera catena di fornitura. Un gemello fisico è dotato di sensori che raccolgono e trasmettono tutte le forme di dati da esso al suo gemello virtuale. Questi dati possono includere temperatura, rotazioni al minuto, pressione, livello di rumore, vibrazioni e così via.

2. Il gemello digitale

Nel mondo dei computer viene creato un corrispondente modello virtuale del gemello fisico per una simulazione virtuale. Questo modello virtuale può essere semplice o complesso a seconda delle necessità. Potrebbe utilizzare semplici rappresentazioni grafiche o impiegare grafica più complessa con principi fisici o ingegneristici che gli permettono di imitare il suo gemello fisico in modo più autentico. 

3. La connessione dati

Il sistema diventa completo solo quando i dati in tempo reale provenienti dai sensori vengono immessi nel gemello digitale per creare un ciclo di feedback in tempo reale, in cui il gemello fisico influenza la sua controparte digitale e il gemello digitale, a sua volta, può anche monitorare le prestazioni fisiche, eseguire simulazioni, apportare modifiche al gemello fisico o essere utilizzato per formare il personale al lavoro.

I vantaggi dei gemelli digitali

I vantaggi dei gemelli digitali sono molti, eccone alcuni:

  • Manutenzione predittiva: Attraverso il monitoraggio costante delle apparecchiature e delle loro prestazioni, i gemelli digitali consentono la manutenzione predittiva e possono aiutare a prevenire costosi guasti alle apparecchiature e tempi di fermo non pianificati.
  • Migliore efficienza operativa: Fornendo informazioni per ottimizzare i processi e allocare in modo ottimale le risorse sulla base di dati in tempo reale, i gemelli digitali possono anche portare a risultati significativi. della produttività guadagni.
  • Migliore gestione della sicurezza e dei rischi: È possibile simulare scenari pericolosi con un gemello digitale per identificare potenziali pericoli e adottare le misure adeguate.
  • Innovazione e sviluppo del prodotto: I gemelli digitali possono contribuire a facilitare l’innovazione fornendo un ambiente virtuale per testare e perfezionare le idee prima di impegnarsi nella produzione fisica. Ciò può accelerare il processo di innovazione e sviluppo del prodotto, contribuendo a immettere i prodotti più rapidamente sul mercato.
  • Processo decisionale migliorato: I gemelli digitali forniscono approfondimenti in tempo reale e basati sui dati sullo stato e sulle prestazioni dei sistemi fisici. Queste informazioni possono consentire ai decisori di fare scelte informate, ottimizzare i processi del proprio sistema e rispondere a circostanze impreviste con maggiore facilità.
  • Risparmi: I gemelli digitali possono contribuire al risparmio sui costi di un'organizzazione attraverso la manutenzione predittiva, l'ottimizzazione dei processi e una migliore gestione complessiva delle risorse.

Tipi di gemelli digitali

Esistono vari tipi di gemelli digitali, in base alla loro applicazione o ambito. Ecco i principali:

  • Componente Gemelli: Chiamato anche part twin, si tratta di un gemello digitale che corrisponde all'elemento più piccolo di un sistema. Un esempio è un singolo pistone di un motore a 6 cilindri. I componenti gemelli possono monitorare parametri specifici come vibrazioni e temperatura.
  • Gemelli di prodotto: Un prodotto o un asset gemello di solito combina diversi componenti gemelli per ottenere questo modello con una maggiore complessità. I prodotti gemelli in genere rappresentano prodotti fisici, ad esempio un motore, un ventilatore e così via.
  • Processo Gemelli: utilizzato per modellare e simulare le operazioni o i flussi di lavoro all'interno di un sistema. I processi gemelli possono essere applicati per ottimizzare o monitorare processi industriali come la produzione e la gestione della catena di fornitura.
  • Sistema Gemelli: combina più processi o prodotti gemelli per creare un sistema complesso utilizzato per analizzare o simulare le interazioni di vari modelli virtuali come una singola unità.

Applicazioni in tutti i settori

Le aziende stanno applicando le tecnologie del gemello digitale a vari settori in tutto il mondo. Ecco alcune di queste principali applicazioni:

  • Produzione: I gemelli digitali aiutano a ottimizzare il processo di produzione nelle fabbriche e quindi a ridurre al minimo i tempi di fermo, monitorare lo stato delle apparecchiature e migliorare l’efficienza operativa complessiva dell’azienda.
  • Aerospaziale: I produttori aerospaziali utilizzano gemelli digitali per la progettazione e il test dei componenti degli aeromobili. Altri lo utilizzano per il monitoraggio in tempo reale, come fa Rolls-Royce con i suoi motori.
  • Città intelligenti: Le città intelligenti stanno impiegando i gemelli digitali nell’ottimizzazione del traffico, nel monitoraggio energetico, nella gestione e nel prendere varie decisioni informate a beneficio dei residenti della città.
  • Energia e servizi pubblici: La tecnologia dei gemelli digitali aiuta a gestire le energie rinnovabili, le reti elettriche e qualsiasi mix complesso di sistemi energetici. Possono aiutare nell’ottimizzazione dell’allocazione delle risorse, nella previsione della domanda energetica e così via.
  • Costruzione: I gemelli digitali consentono ad architetti e ingegneri di visualizzare e simulare diverse opzioni prima di iniziare i lavori. Inoltre, possono anche monitorare un edificio dopo la costruzione.
  • Gestione della catena di approvvigionamento: Le catene di fornitura complesse possono utilizzare la tecnologia del gemello digitale per tracciare merci e materiali in tempo reale, ottimizzare i percorsi di trasporto, identificare potenziali ritardi e migliorare l’efficienza complessiva della catena di fornitura.
  • Sviluppo del prodotto: I gemelli digitali possono essere utilizzati per testare e perfezionare virtualmente nuovi prodotti prima di immetterli sul mercato, riducendo così i costi di sviluppo.

Applicazioni di esempio

Ecco alcuni esempi memorabili dei diversi modi in cui le aziende utilizzano la tecnologia del gemello digitale.

  • Turbine eoliche GE: GE utilizza i gemelli digitali delle turbine eoliche per il monitoraggio delle prestazioni e la manutenzione predittiva.
  • SpaceX: Un gemello digitale della sua capsula Dragon consente agli operatori di monitorare e regolare traiettorie, carichi e sistemi di propulsione per garantire sicurezza e affidabilità.
  • Città intelligente di Singapore: Singapore sta sviluppando un gemello digitale dell’intera città, compresi gli edifici, le infrastrutture e le reti di trasporto per monitorare il consumo energetico, la qualità dell’aria e il traffico in tempo reale.
  • Reti Schneider Electric: Schneider Electric utilizza i gemelli digitali delle reti elettriche per l'ottimizzazione del flusso energetico, le previsioni di potenziali interruzioni e la resilienza della rete.
  • AB InBev: Il più grande produttore di birra al mondo utilizza la tecnologia dei gemelli digitali per gestire le catene di approvvigionamento e le linee di produzione.
  • Rolls Royce: L'azienda Rolls-Royce utilizza i gemelli digitali dei suoi motori aeronautici per il monitoraggio, l'ottimizzazione e l'efficienza del carburante in tempo reale.
  • Univer: Questo colosso manifatturiero utilizza la tecnologia del gemello digitale per l'ottimizzazione dei processi e la massimizzazione delle risorse nelle proprie fabbriche.
  • Gruppo di consulenza di Boston: Il Boston Consulting Group (BCG) utilizza i gemelli digitali dei processi aziendali per identificare e risolvere le inefficienze, prevedere i colli di bottiglia dei processi e ottimizzare l'allocazione delle risorse nelle aziende dei propri clienti.

Tecnologie legate al gemello digitale

Le tecnologie dei gemelli digitali non si sviluppano nel vuoto. Sono il risultato dell'interazione con molteplici altre tecnologie, tra cui:

  • AI &ML: Intelligenza artificiale (AI) e machine learning (ML) sono campi dell'informatica che consentono agli ingegneri di prendere facilmente gli input di sensori e dati dai sistemi gemelli digitali e trasformarli in informazioni fruibili o altre preziose applicazioni aziendali.
  • IoT: L'Internet delle cose (IoT) è la rete crescente di dispositivi interconnessi che possono comunicare tra loro e con gli altri informatica piattaforme. Le applicazioni e le innovazioni IoT sono ancora in aumento.
  • Realtà estesa: Realtà estesa è un termine generico che si riferisce alle applicazioni di realtà virtuale, realtà aumentata e realtà mista.
  • Cloud e confini: Le piattaforme cloud semplificano l'omogeneizzazione dei dati, mentre edge computing I sistemi aiutano le aziende a ottimizzare la propria infrastruttura e le capacità di elaborazione dei dati.
  • simulatori: Dai sistemi di modellazione 3D ai motori fisici, strumenti di visualizzazione e altre piattaforme che consentono la creazione e la visualizzazione di gemelli digitali.
  • Blockchain: si applicano alcune applicazioni di gemello digitale, come le soluzioni di catena di fornitura Tecnologie Blockchain per una gestione precisa e affidabile dei dati.

Risorse

Conclusione

Hai visto come i gemelli digitali stanno trasformando e rivoluzionando il modo in cui percepiamo e interagiamo con il mondo fisico. Dalla progettazione del prodotto all'orchestrazione di interi ecosistemi urbani, i gemelli digitali offrono insight, efficienza e innovazione senza precedenti.

I gemelli digitali collegano inoltre il regno fisico e quello digitale con analisi dei dati in tempo reale e capacità predittive, che consentono alle industrie di ottimizzare facilmente i processi e migliorare il processo decisionale. Questo può aiutare te e la tua azienda a sbloccare nuove possibilità.

Nnamdi Okeke

Nnamdi Okeke

Nnamdi Okeke è un appassionato di computer che ama leggere una vasta gamma di libri. Ha una preferenza per Linux su Windows/Mac e lo sta usando
Ubuntu sin dai suoi primi giorni. Puoi beccarlo su Twitter tramite bongotrax

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