Le aziende manifatturiere hanno sempre più utilizzato le tecnologie dei gemelli digitali per accelerare le iniziative di trasformazione digitale per lo sviluppo dei prodotti e la tecnologia è cresciuta in popolarità negli ultimi cinque anni poiché i produttori tradizionali cercano modi per tenere il passo con startup innovative come Tesla.
L’idea esiste dal 2002, quando è stata coniata da Michael Grieves , allora professore all’Università di Detroit, per descrivere un nuovo modo di pensare al coordinamento della gestione del ciclo di vita del prodotto. Il concetto è andato avanti per molti anni, a causa dei limiti sull’integrazione di processi e dati tra i team di progettazione, produzione e qualità. Ma ha iniziato a prendere piede, grazie ai miglioramenti nell’integrazione dei dati, nell’intelligenza artificiale e nell’Internet delle cose, che estendono i vantaggi degli sforzi di trasformazione digitale nel mondo fisico.
Nel 2019, Gartner ha suggerito che il 75% delle organizzazioni avrebbe implementato i gemelli digitali entro il prossimo anno. Quest’anno, Accenture ha posizionato i gemelli digitali come una delle cinque principali tendenze tecnologiche strategiche da tenere d’occhio nel 2021. Il motivo è che le aziende stanno finalmente cercando di capire come ridimensionare questi progetti su una flotta di progetti, piuttosto che su un singolo una tantum, L’amministratore delegato di Accenture Technology Labs, Michael Biltz, ha dichiarato.
I primi digital twin leader mostrano la strada
La promessa dei gemelli digitali sta nel migliorare la collaborazione e i flussi di lavoro tra diversi tipi di gruppi – come i team di progettazione, vendita e manutenzione del prodotto – e discipline ingegneristiche. Quando è fatto bene, può fornire risultati fantastici. Ad esempio, l’ aeronautica statunitense ha fatto ampio uso di gemelli digitali per progettare e costruire un nuovo prototipo di aereo in poco più di un anno, un processo che tradizionalmente si trascina da decenni.
In altri settori, gli stessi principi possono tradursi in accelerazione dell’elettrificazione dei veicoli, riduzione dei costi di costruzione e costruzione di città intelligenti. Chevron prevede di risparmiare milioni di dollari utilizzando i digital twin per prevedere più rapidamente i problemi di manutenzione. Kaeser, che produce apparecchiature ad aria compressa, utilizza i gemelli digitali per passare da un modello di prodotto a un modello di abbonamento.
Accenture ha collaborato con Unilever per costruire un gemello digitale di una delle sue fabbriche. Il gemello digitale ha consentito a diversi esperti di analizzare vari compromessi nella messa a punto della fabbrica riducendo al minimo il rischio di nuovi problemi. Sono stati in grado di ridurre i costi dell’elettricità e aumentare la produttività. Nonostante questi primi risultati, molti di questi successi sono stati all’interno di un dominio limitato vincolato dalle piattaforme tecnologiche o dagli integratori di sistemi.
I gemelli digitali non sono una tecnologia standard
L’idea alla base dei gemelli digitali è emersa nella gestione del ciclo di vita del prodotto per semplificare lo sviluppo del prodotto. Ma poi altre industrie si sono rese conto che alcune delle stesse idee erano applicabili. Gartner ha caratterizzato diversi tipi di gemelli digitali per aree come lo sviluppo del prodotto, la produzione, le catene di approvvigionamento, le organizzazioni e le persone.
Sebbene i modelli digitali stessi stiano migliorando, capire come condividere i modelli tra le applicazioni è un po ‘più complicato.
Diversi tipi di applicazioni ottimizzano il processo di raccolta dati e i modelli di dati per casi d’uso specifici. I fornitori di PLM come Siemens, PTC e Dassault hanno acquistato e costruito ricchi ecosistemi di strumenti che facilitano lo scambio di dati sui gemelli digitali durante il ciclo di vita del prodotto.
Questi tipi di strumenti funzionano bene quando le aziende acquistano strumenti da un fornitore, ma il passaggio di modelli di gemelli digitali tra app di fornitori diversi comporta una minore integrazione.
Vari gruppi di standard hanno lavorato per semplificare questo processo. L’International Standards Organization ha lavorato allo sviluppo di una varietà di standard per la produzione di gemelli digitali, riducendo la perdita di dati durante gli scambi e promuovendo la collaborazione aziendale.
Michael Finocchiaro, tecnologo senior presso la società di consulenza per la trasformazione digitale Percall Group, ha dichiarato: “Penso che ci sia una grande dipendenza dai fornitori di PLM per implementare questi standard in modo che siano inseriti nel DNA del modo in cui sviluppiamo i gemelli digitali”. Man mano che i grandi sistemi PLM, come 3DEXPERIENCE di Dassault, Windchill di PTC e Teamcenter di Siemen, adottano questi standard, diventeranno più facili da implementare nel mondo reale.
Ma la giuria è ancora in sospeso su quanto i fornitori siano impegnati a garantire l’interoperabilità nella pratica. Ad esempio, Finocchiaro ha affermato che l’integrazione dei dati della distinta base tra le piattaforme spesso richiede un’ampia personalizzazione nonostante l’esistenza di standard.
“Questo espone il divario tra la retorica dell’apertura di queste piattaforme mentre cercano di mantenere ed espandere la loro base di clienti occasionalmente tramite vincoli di vendor”, ha detto Finocchiaro. Questa tendenza naturale ostacola l’adozione degli standard. Il ridimensionamento di questi sforzi richiederà una migliore integrazione e una migliore comunicazione tra le parti interessate su come i gemelli digitali dovrebbero funzionare nella pratica.
Un approccio pragmatico agli standard dei gemelli digitali
Le collaborazioni del settore come il Consorzio Digital Twins dell’Object Management Group (OMG) potrebbero aiutare. Dan Isaacs, CTO del Digital Twins Consortium, ha dichiarato: “Anche se c’è ancora molto lavoro da fare per consentire l’interoperabilità dei gemelli digitali, l’integrazione e gli standard in grado di supportare la componibilità, la condivisione e le pratiche comuni forniranno una base”.
L’OMG ha già guidato standard ampiamente adottati come CORBA per le architetture aziendali e BPMN per la creazione di diagrammi dei processi aziendali. Il Digital Twins Consortium comprende leader del settore come Microsoft, Dell, GE Digital, Autodesk e Lendlease, uno dei più grandi sviluppatori di terreni al mondo.
Il gruppo si sta concentrando sulla creazione di coerenza nel vocabolario, architettura, sicurezza e interoperabilità della tecnologia dei gemelli digitali. Non sviluppa direttamente gli standard, ma invece aiuta i diversi partecipanti ad arricchire i requisiti che informeranno gli standard di organizzazioni come ISO, IEC e OMG.
Ad esempio, il Digital Twins Consortium ha recentemente annunciato un’alleanza con FIWARE, una comunità open source che cura vari componenti di riferimento dei gemelli digitali per città intelligenti, industria, agricoltura ed energia. La speranza è che questa partnership possa dare il via alle implementazioni dei gemelli digitali nello stesso modo in cui Internet è cresciuto grazie alle implementazioni di riferimento TCP / IP. Ciò renderà più facile connettere più gemelli digitali per aiutare a modellare città, grandi imprese o persino il mondo .
Basandosi sul successo di GIS
“La trasformazione digitale su vasta scala è ancora in fase di adozione precoce”, ha affermato Isaacs. “I gemelli digitali continuano a guadagnare slancio, ma la realizzazione del loro pieno potenziale richiederà integrazione, allineamento e best practice perfetti per le infrastrutture software e hardware”. Ciò richiederà il coordinamento tra un’ampia gamma di tecnologie, come AI / ML, modellazione e simulazione, framework IoT e protocolli di comunicazione e dati specifici del settore.
In pratica, questo potrebbe sembrare come estendere il successo dell’interoperabilità del sistema di informazione geografica ad altri domini. Questi sforzi stanno già estendendo l’uso delle immagini satellitari e della scansione delle nuvole di punti insieme ad AI e ML per identificare strutture e anomalie che possono quindi essere etichettate e associate ad altre risorse o attributi. Questo aiuta i team aziendali a migliorare l’identificazione dei pattern per sbloccare le informazioni critiche necessarie per ottenere un vantaggio competitivo.
Isaac prevede di vedere la più grande adozione della tecnologia dei gemelli digitali nell’energia e nei servizi pubblici per accelerare la transizione alle energie rinnovabili e raggiungere emissioni nette zero. Anche altre aree, come la medicina e l’assistenza sanitaria, stanno guadagnando slancio, ma devono affrontare sfide per l’armonizzazione dei gemelli digitali attraverso un miscuglio di sistemi diversi.
I leader visionari che risolvono i nodi per ridimensionare i gemelli digitali possono vedere un significativo vantaggio competitivo. Il rapporto Technology Vision 2021 di Accenture prevedeva: “Le aziende che iniziano oggi, costruendo gemelli intelligenti delle loro risorse e mettendo insieme i loro primi ambienti speculari, saranno quelle che spingono le industrie, e il mondo, verso un futuro più agile e intelligente”.
