I Digital Twin si sono evoluti in modo significativo negli ultimi anni e stanno emergendo come una tecnologia particolarmente promettente per il settore degli Smart Building.
Ma cos’è di preciso un Digital Twin? La definizione “gemello digitale” è già di per sé piuttosto esplicativa. Un Digital Twin è infatti una replica virtuale di un qualcosa di fisico, che può essere un prodotto o un processo. La rappresentazione digitale serve a comprendere, tramite simulazioni, come funziona l’oggetto reale e come reagisce al mutare di determinate variabili.
I gemelli digitali sono stati utilizzati per la prima volta negli anni ’60 dalla NASA nel settore aerospaziale. In questo ambito era infatti estremamente importante capire come una navicella spaziale o un razzo potessero funzionare in orbita prima del lancio effettivo. Simularne in anticipo le condizioni d’uso consentiva di prevedere quali problemi potessero emergere e quindi prevenirli.
È solo negli ultimi anni che il concetto di Digital Twin si è però diffuso su larga scala. L’avvento dell’Internet of Things – che permette di collegare diverse risorse e di estrarne dati in modo rapido ed efficace – è stato decisivo per svilupparne le potenzialità in diversi ambiti applicativi, che vanno dai contesti industriali alla gestione degli edifici.
Come funziona un Digital Twin
Il Digital Twin si fonda sulla triangolazione dei seguenti elementi: un oggetto o processo reale; una sua copia virtuale in ambiente digitale; un sistema di comunicazione che fa dialogare il reale con il virtuale, scambiando informazioni.
La diffusione dei Digital Twin è stata favorita da quest’ultimo aspetto in particolare, ossia dalla possibilità di raccogliere e mettere in relazione i dati. Ciò si è concretizzato grazie a una sempre maggiore disponibilità ed economicità di sensori, alla crescente potenza delle connessioni Wi-Fi e alla possibilità di trasmettere dati in cloud. Questa confluenza tecnologica permette di ricreare gemelli digitali “dinamici”, che reagiscono in tempo reale ai cambiamenti in corso nell’oggetto fisico, restituendo informazioni puntuali sul suo stato attuale.
Tutto parte dai sensori collocati in un’oggetto, in un ambiente fisico o nelle fasi di un processo. I sensori rilevano e inviano segnali di vario tipo, che vengono acquisiti dal gemello digitale in modo che questo possa rispecchiare il funzionamento dell’oggetto fisico. Grazie all’IoT e all’Intelligenza Artificiale, il Digital Twin diventa così la rappresentazione dinamica di una grande mole di dati. Il gemello digitale permette di monitorare le prestazioni e la salute della controparte reale, ma anche di compiere simulazioni per vagliare opzioni per il futuro.
I Digital Twin sono in definitiva uno degli strumenti che aiutano a digitalizzare i processi produttivi. Consentono di prevedere e risolvere problemi, ottimizzano le prestazioni delle risorse, riducono i costi e, in generale, supportano le performance economiche di un’impresa industriale.
Digital Twin e Smart Building
In principio, i gemelli digitali venivano utilizzati per replicare singoli oggetti, come ad esempio navicelle aerospaziali, turbine eoliche o motori a reazione. Negli ultimi anni, i Digital Twin sono diventati più complessi, fino a rappresentare non un asset solo, ma sistemi di asset, con l’obiettivo di comprendere come risorse, persone e flussi di lavoro funzionino insieme. In questo senso, Digital Twin complessi possono trovare larga applicazione negli Smart Building, che includono diversi sistemi e impianti.
Abbiamo già visto come per la progettazione degli edifici sia molto utile il BIM – Building Information Modeling – cioè la rappresentazione digitale delle caratteristiche fisiche e funzionali della struttura. A differenza del BIM, che rappresenta l’edificio in modo statico, il Digital Twin è la trasposizione dinamica dell’edificio, una fedele interpretazione in tempo reale.
Per ottenere un Digital Twin di un edificio, è necessario partire da una rappresentazione grafica digitale della struttura, che includa tutti gli asset contenuti. Il modello digitale è poi integrato con i dati interattivi rilevati dai sensori e convogliati in una piattaforma contenitore. Le informazioni vengono poi utilizzate per gestire in modo automatizzato i vari sistemi, come ad esempio quelli di climatizzazione, sicurezza, illuminazione, ecc.
I vantaggi dei gemelli digitali applicati agli edifici intelligenti
Un gemello digitale è un prezioso alleato in ogni fase della catena del valore di uno Smart Building: progettazione, costruzione, messa in servizio, gestione e manutenzione. Una volta creato, il Digital Twin consente infatti di comprendere al meglio il funzionamento di un edificio, anche quando si verifica un cambiamento al suo interno. In base ai dati raccolti e analizzati in tempo reale si possono poi adottare azioni immediate per migliorare le prestazioni della struttura o per implementare strategie di manutenzione predittiva.
I Digital Twin degli Smart Building sono un vantaggio per tutti i soggetti coinvolti: dal proprietario al gestore dell’edificio, passando per inquilini e occupanti. Sono senz’altro strumenti con i quali i facility manager possono accedere alle informazioni in maniera semplice e intuitiva, così da poter intervenire sulla manutenzione anche da remoto.
Il Digital Twin tiene inoltre traccia dei dati storici dell’edificio. Se dotati di algoritmi avanzati di Intelligenza Artificiale, i gemelli digitali diventano sempre più intelligenti man mano che vengono aggiunti dati, e possono essere usati per la pianificazione di scenari e analisi ipotetiche.