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Non molto tempo fa, il termine "gemello digitale" era ancora un concetto accademico. Oggi, invece, i gemelli digitali sono presenti in quasi tutti i settori: manifatturiero, retail, energia, sanità e altri ancora... con vantaggi quali l'aumento della produttività, la riduzione dei tempi di commercializzazione e la maggiore soddisfazione dei clienti. Di fatto, qualsiasi caso d'uso relativo a intuizioni e decisioni basate sui dati nell'odierno mondo interconnesso di oggetti, processi o sistemi fisici è legato al termine gemello digitale.
In linea di massima, i gemelli digitali sono rappresentazioni virtuali di oggetti (una turbina, un'auto, una persona), processi (catena di fornitura o linea di produzione) o interi sistemi (una rete elettrica, un ospedale, una città). Il denominatore comune? I dati sottostanti si riferiscono a misurazioni fisiche e reali.
Cosa sono esattamente i gemelli digitali? Che cosa fanno?
Oggi i gemelli digitali stanno lasciando il segno in ogni angolo dell'industria, dalla produzione alla vendita al dettaglio, all'automotive, all'energia, alla sanità, alle città, alla ricerca... l'elenco continua. I casi d'uso e le applicazioni dei gemelli digitali sono ancora più ampi: monitoraggio e visualizzazione dei dati, miglioramento dell'efficienza, ottimizzazione, analisi degli scenari, simulazione, previsione dello stato futuro. Con una gamma così ampia di settori e applicazioni, non sorprende che il termine "gemello digitale" manchi di una definizione chiara e possa avere significati diversi per persone diverse.
In questo articolo, illustriamo le caratteristiche principali dei gemelli digitali per aiutarvi a capire meglio e a orientarvi nelle conversazioni future. Spieghiamo anche le differenze tra i due archetipi di gemelli digitali, ognuno dei quali è motivato da diversi requisiti di dati, sforzi di modellazione, competenze del team e casi d'uso.
Armati di queste conoscenze, sarete in grado di identificare e sfruttare più facilmente i vantaggi di questo concetto per il vostro settore e caso d'uso specifico.
Archetipo A del gemello digitale: visualizzazione e analisi in un gemello di dati
L'archetipo A visualizza i dati ingeriti e fornisce approfondimenti analizzando i dati misurati. In altri settori e processi, questo archetipo potrebbe essere più generalmente descritto come business intelligence, con la sfumatura che il gemello digitale di solito visualizza i dati in tempo reale. Alcune aziende si riferiscono a questo archetipo come a un "gemello di dati".
Il principale vantaggio di un data twin è la disponibilità di dati puliti in un'unica posizione, rendendoli accessibili a un ampio pubblico per fornire una visione olistica dell'oggetto, del processo o del sistema in questione. La trasparenza e l'accesso a dati puliti, senza AI o algoritmi avanzati di apprendimento automatico, forniscono comunque una ricchezza di informazioni e un valore sostanziale agli utenti. Un valore aggiuntivo è generato da casi d'uso come il monitoraggio, il rilevamento di problemi e gli avvisi, e l'aggiunta di interazione umana e feedback come la gestione delle attività o la creazione di ticket rende i dati gemelli di un sistema integrato di gestione del flusso di lavoro. Le applicazioni più avanzate utilizzano i dati in entrata per fornire informazioni sulla manutenzione predittiva, determinando quando un dispositivo o una macchina devono essere sottoposti a manutenzione e regolando il ciclo di manutenzione in base ai dati misurati.
Esempi di gemelli di visualizzazione e analisi dei dati:
La sfida principale nella creazione di un data twin di grande impatto consiste nel combinare le conoscenze aziendali dell'utente e le competenze tecnologiche per creare il data twin. Con i dati di input puliti e categorizzati come descritto nella fase precedente, il fattore chiave di successo è partire dalla prospettiva dell'utente con un approccio di progettazione incentrato sull'utente. Sulla base di storie utente chiaramente definite, progettiamo l'interfaccia grafica e ricaviamo i requisiti tecnici per la disponibilità dei dati. Il giusto equilibrio tra la visualizzazione dei dati minimi richiesti e la fornitura di un quadro completo end-to-end fornisce il giusto livello di chiarezza che crea intuizioni e valore.
Gemello digitale Archetipo B: Simulazioni attraverso un gemello dinamico
L'archetipo B, il gemello digitale "dinamico", crea una rappresentazione digitale completa della realtà generando dinamicamente informazioni e dati in tutte le posizioni precedentemente non misurate. Il gemello digitale dinamico prende i dati disponibili nel gemello di dati e genera informazioni aggiuntive per creare una visione olistica end-to-end dell'intero oggetto, sistema o processo.
Il cuore di un gemello digitale dinamico è costituito da metodi di calcolo in grado di riempire gli spazi vuoti in assenza di dati. I metodi per generare dati aggiuntivi sono diversi e vanno da modelli basati su equazioni fisiche che catturano in dettaglio l'intera dinamica del sistema, a euristiche semplificate, relazioni statistiche come le parametrizzazioni, o approcci avanzati di intelligenza artificiale e apprendimento automatico. Questi metodi non vengono utilizzati solo per riempire gli spazi vuoti dello stato attuale, ma sono il potente motore che genera dinamicamente output di stati alternativi utilizzati per l'analisi e l'ottimizzazione degli scenari, come descritto nella sezione sui casi d'uso.
Il valore più grande dei gemelli digitali dinamici risiede nella possibilità di utilizzare il loro motore di calcolo dinamico per esplorare e capire come l'asset, il processo o il sistema rispondono ai cambiamenti. L'esecuzione di scenari alternativi, l'esecuzione di analisi "what-if" e la comprensione dell'impatto di questi cambiamenti sul sistema sono casi d'uso potenti per migliorare la progettazione dei prodotti, ottimizzare le operazioni, migliorare la pianificazione e garantire la sicurezza delle forniture. Alcuni esempi:
Sebbene i vantaggi dei gemelli digitali dinamici siano indiscussi, la sfida principale per un gemello digitale dinamico deriva dai diversi metodi che costituiscono il motore di calcolo del gemello digitale. In molti casi la soluzione migliore è rappresentata da una semplice euristica o parametrizzazione, mentre in altri casi sono più appropriate tecniche statistiche più avanzate come il machine learning. Il metodo più accurato rimane l'uso di equazioni fisiche per riempire gli spazi vuoti e determinare come il sistema reagirà ai cambiamenti. I criteri per valutare quale metodo sia la scelta giusta dipendono dalla disponibilità di dati per l'addestramento e l'implementazione dei modelli, dai casi d'uso, dal livello di accuratezza dei risultati e dalla potenza di calcolo per i calcoli in tempo reale.
Come iniziare con un gemello digitale
Una delle maggiori sfide nel realizzare il valore dei gemelli digitali è quella di tradurre un concetto molto ampio in pratica per creare valore attraverso un caso d'uso specifico. Tre aspetti sono fondamentali nelle prime fasi del viaggio del gemello digitale:
Sebbene i vantaggi dei gemelli digitali dinamici siano indiscussi, la sfida principale per un gemello digitale dinamico deriva dai diversi metodi che costituiscono il motore di calcolo del gemello digitale. In molti casi la soluzione migliore è rappresentata da una semplice euristica o parametrizzazione, mentre in altri casi sono più appropriate tecniche statistiche più avanzate come il machine learning. Il metodo più accurato rimane l'uso di equazioni fisiche per riempire gli spazi vuoti e determinare come il sistema reagirà ai cambiamenti. I criteri per valutare quale metodo sia la scelta giusta dipendono dalla disponibilità di dati per l'addestramento e l'implementazione dei modelli, dai casi d'uso, dal livello di accuratezza dei risultati e dalla potenza di calcolo per i calcoli in tempo reale.
Per riassumere: Creare valore dai dati fisici attraverso i gemelli digitali
I gemelli digitali si sono evoluti da un concetto accademico a uno strumento trasformativo che è stato impiegato con successo in diversi settori. Nell'attuale mondo interconnesso di misurazioni fisiche, i gemelli digitali forniscono rappresentazioni virtuali di oggetti, processi o sistemi fisici per consentire approfondimenti e processi decisionali basati sui dati. Con due archetipi principali, (A) i gemelli di dati per la visualizzazione e l'analisi e (B) i gemelli dinamici per le simulazioni e l'analisi degli scenari, i gemelli digitali si rivolgono a diverse applicazioni e settori. Man mano che le aziende identificano casi d'uso specifici, possono assicurarsi un vantaggio competitivo sfruttando i gemelli digitali per aumentare la produttività, ottimizzare le operazioni e migliorare la pianificazione.
