Il digital twin si sta imponendo come una delle tecnologie chiave dell’Industria 4.0 e dei nuovi modelli di business agili di settori che vanno oltre il manufacturing. Circa il 75% delle aziende globali che utilizzano o stanno iniziando a utilizzare l‘Internet of things fa uso di digital twins o ha in programma di farlo entro i prossimi 12 mesi, svela una ricerca di Straits research. Ma non è solo nell’industria (con l’automotive in testa) che i digital twin trovano applicazione: dall’energia all’aerospazio, dalle infrastrutture alle smart city fino al retail i gemelli digitali ampliano le possibilità della simulazione e della prototipazione aprendo nuovi scenari di business.
Secondo lo studio di Straits research il mercato dei digital twin valeva su scala mondiale 9,7 miliardi di dollari nel 2022, ma raggiungerà 185,78 miliardi di dollari entro il 2031, crescendo a un Cagr del 38,8% durante nel periodo 2023–2031. Il segmento automobilistico e dei trasporti ha la quota di mercato più alta e si prevede che cresca a un Cagr del 39,2% durante il periodo di previsione.
Il grande vantaggio di questa tecnologia basata sulla realtà virtuale e la simulazione in 3D è l’aumento della produttività, la riduzione dei tempi e costi di sviluppo e la migliore qualità del risultato finale.
Che cosa sono i digital twin
Il gemello digitale è una copia virtuale dinamica di una risorsa fisica, un processo, un sistema o un ambiente che si comporta in modo identico alla sua controparte real-world. È sistema progettato per esaminare e studiare il comportamento effettivo di un oggetto fisico in varie condizioni. Viene utilizzato principalmente per testare le modifiche che verranno apportate a quell’oggetto in un momento successivo, riducendo i tempi e i costi di sviluppo, modifica e manutenzione di un prodotto. La tecnologia del digital twin può rappresentare un impianto di produzione completo, una catena di montaggio, componenti specifici ma anche un gruppo di persone.
Per creare questa replica di oggetti e scenari del mondo reale occorrono la modellazione dei dati e la grafica 3D. I big data sono un pilastro del digital twin. La capacità della tecnologia del gemello digitale di modellare e osservare gli oggetti è una caratteristica cruciale e si basa sull’analisi dei dati in tempo reale per permettere attività di diagnosi, ottimizzazione e predizione accurate.
Le regioni guida
Il Nord America darà il maggior contributo in termini di fatturato al mercato globale dei gemelli digitali con un Cagr previsto del 38,8% nel periodo 2023-2031. Il Nord America guiderà il mercato globale dei digital twin grazie alla rapida adozione della tecnologia e alla presenza di grandi aziende del software e del cloud.
L’Asia-Pacifico ha il tasso di crescita previsto più alto (Cagr del 42,1%) di qui al 2031. L’espansione di questa regione può essere attribuita ai settori manifatturieri e automobilistici in paesi come Cina, India, Giappone e Corea del Sud. Il mercato della regione è anche guidato dalla crescita delle smart city e dalla forte domanda di beni di consumo.
I settori: Aerospazio
I prodotti come aerei e veicoli spaziali sono molto costosi da progettare e costruire, rendendo essenziale svolgere un lavoro perfetto fin all’inizio per evitare costosi ritardi. Questi i principali casi d’uso dei digital twins nel settore aerospaziale.
- Sviluppo e prototipazione di prodotti – La visualizzazione 3D consente a progettisti, ingegneri e altre parti di collaborare meglio e valutare le alternative di progettazione e produzione per sistemi complessi.
- Simulazione e formazione – Esperienze di formazione in 3D interattive o in realtà aumentata o virtuale (AR e VR) consentono un migliore trasferimento di conoscenze e luoghi di lavoro più sicuri.
- Manutenzione e operazioni – La creazione di istruzioni di lavoro in realtà mista può semplificare e ottimizzare le attività di ispezione, manutenzione e riparazione.
- Vendite e marketing – Gli showroom virtuali e i configuratori di prodotti 3D consentono agli acquirenti di esplorare ogni variazione negli aeromobili e prendere decisioni di acquisto con maggiore sicurezza.
I settori: Manufacturing
Tecnologia chiave della quarta rivoluzione industriale il digital twin sta già trasformando il ciclo di vita del prodotto nel manufacturing con benefici che vanno dal time-to-market più rapido allo sviluppo del prodotto all’aumento della produttività tra i lavoratori in prima linea. Nel manufacturing gli sprechi di produzione e i tempi di inattività non pianificati hanno un impatto significativo su costi e tempi. Utilizzando i gemelli digitali le aziende riescono a individuare più velocemente eventuali difetti e malfunzionamenti. In ogni fase del processo di progettazione il digital twin aiuta gli ingegneri a migliorare le prestazioni di un prodotto esaminando e alterando il design fisico del prototipo. Gli ingegneri possono condurre le simulazioni sul prototipo digitale e modificare rapidamente il design del prototipo in qualsiasi fase del processo di progettazione finché non arrivano al prodotto ottimale. L’83% delle organizzazioni – riporta Straits – dice di aver affrontato il problema dei tempi di inattività non pianificati e degli sprechi di produzione per tre anni consecutivi, con una perdita media di 2 milioni di dollari. Questi i principali casi d’uso.
- Progettazione e layout della fabbrica – ottimizzazione dei layout delle macchine, dei flussi di assemblaggio, delle interazioni dei dipendenti grazie al mapping delle fabbriche.
- Simulazione robotica.
- Formazione degli operatori – con applicazioni di formazione coinvolgenti e interattive che massimizzano la sicurezza e riducono i costi.
- Monitoraggio, manutenzione guidata e riparazione – con tecnologie AR abilitate a distanza.
I settori: Automotive
Nell’industria automobilistica i gemelli digitali vengono utilizzati per simulare e testare nuovi concetti di progettazione prima di essere costruiti, ottimizzare i processi di produzione e persino prevedere il funzionamento di un veicolo in condizioni diverse. Il principale vantaggio dell’utilizzo di gemelli digitali per i costruttori automobilistici è la capacità di risparmiare tempo e denaro identificando e affrontando potenziali problemi prima che si verifichino. Questi i principali casi d’uso.
- Progettazione di auto 3D e sviluppo di prodotti – consente la collaborazione globale ed evita ritardi.
- Interfacce uomo-macchina (HMI) – si possono creare esperienze utente interattive 2D e 3D per sistemi di infotainment in-vehicle e cockpit digitali.
- Simulazione di guida autonoma in sicurezza.
- Formazione e orientamento.
- Vendite e marketing – si possono creare rendering fotorealistici e configuratori 3D interattivi utilizzando i dati 3D esistenti.
I settori: Energia
Le aziende energetiche generano una grande quantità di dati, soprattutto perché le loro operazioni sono sempre più dotate di sensori IoT, telecamere ad alta definizione con capacità di intelligenza artificiale e altro ancora. Le tecnologie digitali come il 3D in tempo reale possono visualizzare questi dati per fornire informazioni adeguate e decidere in materia di produzione, manutenzione, sicurezza e ottimizzazione. Questi i principali casi d’uso dei digital twins nell’energy.
- Visualizzazione e collaborazione della progettazione – si possono visitare i siti prima che vengano costruiti.
- Apprendimento, formazione e sicurezza
- Servizio sul campo – si migliorano la qualità, l’affidabilità e la velocità del servizio riducendo gli errori con la manutenzione assistita da AR. I dipendenti hanno tutte le informazioni di cui hanno bisogno davanti ai loro occhi.
- Operazioni e manutenzione del sito – monitoraggio dello stato dei siti in remoto in tempo reale con un gemello digitale.
I settori: Retail e Luxury
Con la pandemia sono aumentati enormemente i vantaggi per i rivenditori di sfruttare i gemelli digitali per la progettazione, la pianificazione, le operazioni e altro ancora. Anche l’importanza di coinvolgere i clienti online è aumentata e i retailer sfruttano questa tecnologia per creare esperienze virtuali coinvolgenti e restare connessi con i loro clienti. Questi i principali casi d’uso.
- Progettazione e pianificazione – creazione di archivi virtuali 3D per visualizzare e simulare l’esperienza ottimale prima della costruzione di un punto vendita.
- Vendite e marketing – Dall’integrazione di risorse 3D nei siti di e-commerce alla creazione di showroom virtuali in VR, i rivenditori possono utilizzare i gemelli digitali per aumentare la conversione.
- Operazioni – I gemelli digitali dei negozi possono aiutare nello sviluppo di applicazioni per migliorare l’efficienza operativa, dal checkout autonomo alla navigazione intelligente in-store.
Nello specifico ramo dello shopping interattivo di lusso, che completano le esperienze premium in-store, questi sono i principali casi d’uso dei digital twins:
- configuratori di prodotti 3D in tempo reale – si possono creare e installare configuratori di prodotti 3D altamente interattivi, consentendo ai clienti di esplorare la combinazione ideale.
- Immagini di marketing fotorealistiche – per virtualizzare le pipeline di creazione di contenuti di marketing.
- Camerini prova virtuali.
- Showroom virtuali.
I settori: Infrastrutture/Smart city
La tecnologia del digital twin aiuta i costruttori e i progettisti urbani a ottimizzare gli spazi per l’uso pubblico. Utilizzando modelli avanzati e interattivi e dati IoT in tempo reale si possono simulare il flusso di traffico, i modelli di mobilità e persino gli effetti del cambiamento climatico e del mutamento del paesaggio naturale che circonda infrastrutture chiave come aeroporti, strade e hub dei trasporto. Questi i principali casi d’uso.
- Combinazione e visualizzazione dei set di dati chiave – Il digital twin offre ai decisori i dati di cui hanno bisogno per ottimizzare le operazioni e l’allocazione delle risorse.
- Simulazione dei modelli di mobilità e utilizzo – Con i gemelli digitali i pianificatori e i progettisti sono in grado di simulare come le persone, i veicoli e altri oggetti si muovono attraverso uno spazio o anche un’intera città e di modellare come si muoveranno in un paesaggio aggiornato o cambiato, contribuendo a informare le decisioni chiave sulla progettazione e la manutenzione delle infrastrutture.
- Miglioramento dei risultati della sostenibilità – Grazie alla combinazione dei dati dei sensori IoT e delle informazioni sull’utilizzo dell’energia con i dati del modello digitale.
I settori: Edilizia/Architettura
I gemelli digitali permettono di creare ambienti collaborativi e flessibili condivisi con le parti interessate per prendere decisioni in tempo reale e di lavorare in sicurezza. Questi i principali casi d’uso nelle costruzioni.
- Visualizzazione dei progetti in tempo reale – tramite qualsiasi dispositivo mobile si possono sovrapporre i dati di Building Information Modeling (BIM) sul campo utilizzando l’AR per ispezionare rapidamente i cantieri.
- Flussi di lavoro semplificati con i progetti virtuali – i problemi vengono contrassegnati direttamente all’interno del modello, riducendo i tempi di inattività e semplificando la comunicazione da ufficio a cantiere.
- Formazione immersiva sulla sicurezza.
- Miglioramento della chiusura e della manutenzione del progetto dopo il completamento – mantenendo il modello critico e i dati del progetto.
Questi i principali casi d’uso nell’architettura.
- Revisione del design – In un’esperienza immersiva in AR e VR si facilitano le revisioni di progetto interattive e in tempo reale.
- Visualizzazione della progettazione – si esplorano più opzioni di progettazione e iterazione veloce.
- On-site AR – Overlay di modelli AR in scala 1:1 sul cantiere per comunicare efficacemente gli elementi del progetto alle parti interessate.
