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Industria 4.0: come creare flussi di entrate supplementari con il Digital Twin

on 6 Febbraio 2019

Il Digital Twin si sta affermando anno dopo anno nell’industria come forza principale di cambiamento, lungo tutta la catena che va dall’ideazione del prodotto al suo utilizzo da parte del consumatore. Ma si estende ormai a qualsiasi ambito, dalla sanità alle attività delle amministrazioni locali. Ma quali vantaggi reali porta alle aziende che decidono di adottarlo per il proprio specifico ambito d’attività? Un report di Engineering.com analizza in dettaglio tutti i campi d’applicazione del Digital Twin, consentendo di individuare le attività dove esso è in grado di creare flussi di entrate supplementari per le aziende.

Cos’è il Digital Twin

Il Digital Twin (gemello digitale) è un modello virtuale di un processo, un prodotto o un servizio. L’abbinamento dei mondi virtuale e fisico consente di analizzare i dati e monitorare i sistemi per poter individuare eventuali problemi prima che si verifichino, prevenire i guasti, sviluppare nuove opportunità e persino pianificare il futuro mediante simulazioni. L’avvento della Internet of Things (IoT) ha accelerato l’affermazione del Digital Twin, poiché il posizionamento di sensori negli ambienti fisici ne consente il collegamento con corrispondenti ambienti di simulazione nel cloud, rendendo possibile analisi  sofisticate anche a distanza.

I casi di applicazione del Digital Twin sono già numerosi in tutti i settori industriali, dall’automotive all’aerospazio, dalla produzione di energia alla salute, estendendosi ad ambiti come le smart cities e il settore militare.

Quali sono le entrate supplementari dovute al Digital Twin

Non c’è dubbio che il Digital Twin sia il modello di riferimento per tutte le aziende che desiderino essere competitive, ma la sua implementazione richiede alcuni prerequisiti, come disporre delle risorse necessarie in termini di infrastruttura IT e personale qualificato, così come avere un’idea chiara di quali dati è necessario raccogliere e di come proteggerne la riservatezza.

Fatta questa premessa necessaria, vediamo in concreto in che modo il Digital Twin è in grado di creare flussi di entrate supplementari per l’azienda che decide di adottarlo.

Progettazione e miglioramento dei prodotti – Un Digital Twin può aiutare i progettisti di prodotti a prevedere meglio le prestazioni dei prototipi nel mondo reale, in modo che sia possibile apportare modifiche di progettazione rapidamente, realizzare meno prototipi, accelerare la produzione e ridurre i costi di produzione. Nella fase successiva al lancio del prodotto, il Digital Twin degli stock nei punti vendita può aiutare a raccogliere informazioni sui clienti per formulare strategie di posizionamento del prodotto.

Analisi delle prestazioni del prodotto – Una Digital Twin può permettere al rivenditore di riprogettare o persino creare un nuovo processo “end-to-end” per migliorare lo sviluppo e la produzione del prodotto, promuovere la collaborazione tra funzioni diverse e migliorare l’esperienza e il coinvolgimento del cliente.

Offerta di prodotti come servizi – Le aziende possono creare un Digital Twin di un ambito territoriale, come ad esempio una città, e fornirlo come servizio per assistere i responsabili delle politiche di pianificazione urbana. Inoltre è possibile creare un Digital Twin di un’area, comprendente strade e punti di riferimento, per attivare servizi di prova per auto senza conducente.

Offerta di analisi dei dati come servizio – Nel settore dei servizi, i dati del Digital Twin possono consentire a un’azienda di sostituire componenti prima della loro rottura, per minimizzare i ritardi e le perdite negli introiti. Nella vendita al dettaglio, il Digital Twin può aiutare a prevenire situazioni di esaurimento delle scorte. I rivenditori possono persino utilizzare il Digital Twin di un consumatore-tipo, per raccogliere dati sui suoi modelli di acquisto e di consumo, prevedere le sue esigenze future e proporgli tempestivamente offerte di cross-sell o up-sell.

Offerta di consegna dei dati come servizio – Un produttore può sviluppare un Digital Twin delle prestazioni di una macchina, per rendere disponibili ai clienti i suoi stati critici e i dati operativi tramite il cloud, in modo che i clienti  stessi possano visualizzare i dati, monitorare i loro macchinari ed evitare i tempi di fermo.

Offerta di servizi basati sulla raccolta sul campo dei dati di un prodotto – I Digital Twin possono aiutare istituzioni, come ad esempio gli ospedali, a raccogliere dati operativi. Grazie a questo tipo di analisi, gli ospedali possono riprogettare il modo in cui diagnosticano, trasportano e trattano i pazienti, aumentando a loro volta la qualità dell’assistenza e riducendo i tempi di attesa, il costo delle cure e persino la mortalità dei pazienti.

Monitoraggio delle risorse sul campo e manutenzione predittiva – Un’azienda può creare un Digital Twin per ogni apparecchiatura e risorsa chiave sul campo, per raccogliere dati sulle prestazioni e da eventi come le sostituzioni e le riparazioni. Combinando e analizzando tali set di dati, un’azienda può ottimizzare i piani di manutenzione e implementare la manutenzione predittiva, al posto di quella basata sulla pianificazione, prolungando la durata del proprio patrimonio.

Ottimizzazione dell’uso dell’energia – Nelle industrie ad alta intensità di consumi elettrici, un Digital Twin può aiutare a progettare e testare le reti elettriche, per migliorare l’efficienza energetica.

Automazione dei dispositivi e gestione e sistemi – Con il Digital Twin di un sistema di controllo di dispositivi connessi, un’azienda può proteggere tali dispositivi dagli attacchi informatici, rilevando e isolando eventuali anomalie per ulteriori indagini e mantenere il sistema in funzione. Inoltre, il Digital Twin di un sistema di controllo o di sistemi multipli può aiutare un ingegnere di processo a mettere a punto, ottimizzare e monitorare centinaia di loop di controllo, evitando così problemi dovuti a manipolazioni manuali, oscillazioni del sistema o problemi meccanici.

Scarica la tabella riassuntiva in italiano con tutti i vantaggi del Digital Twin:

Come il Digital Twin può creare nuove opportunità di ricavi

COME IL DIGITAL TWIN PUÒ CREARE NUOVE OPPORTUNITÀ DI RICAVII Digital Twin possono aiutare a incrementare i ricavi, creando nuovi modelli di business e offrendo servizi differenziati. Questa tabella sinottica illustra le principali opportunità attuali per le aziende.

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CadlogIndustria 4.0: come creare flussi di entrate supplementari con il Digital Twin

Il digital twin nell’industria del cablaggio: un grande vantaggio competitivo

on 17 Aprile 2018

Il cablaggio, ovvero l’insieme di dispositivi elettrici e collegati in modo tale da consentire una determinata operazione, presenta un livello di complessità che varia dalla semplice lampadina collegata ad una batteria fino alla composizione dell’impianto che fa funzionare una caffettiera, un’autovettura o, perfino, un aereo.

La tendenza nell’industria del cablaggio

La tendenza attuale per quanto riguarda i cablaggi elettrici è l’aumento della loro complessità. Come affermato da Siegmar Haasis, CIO presso Daimler AG: “L’80% dell’innovazione e differenziazione dei prodotti riguarda l’elettricità, l’elettronica ed i software’’. È per questo che si tende ad aggiungere delle nuove funzionalità al cablaggio, in modo da diventare più competitivi nel mercato, come confermato da Simone Treccani, responsabile dell’ufficio tecnico presso l’italiana El.com: “Alcuni clienti rinnovano il cablaggio elettrico dei propri prodotti ogni anno, altri gli lasciano immutati per decenni. Lì la differenza qualitativa si sente parecchio”.

Digital twin per l’industria del cablaggio

Sia dovuto alle esigenze di produrre sistemi ogni volta più sofisticati, sia per il bisogno di evitare gli errori durante i processi di progettazione e produzione, l’adozione di programmi che aiutino a gestire questi processi diventano una necessità. A questo punto, entra in gioco il digital twin, che permette di fare fronte a questa sfida con un maggiore successo, rispondendo alle domande su:

  • Gestione di impianti elettrici complessi
  • Come produrre i cablaggi
  • Costi
  • Interscambio di dati

Generare un gemello digitale significa di avere un appoggio durante la progettazione, la produzione e l’analisi del cablaggio.

VeSys - cablaggio

VeSys. Fonte: Mentor, a Siemens Business.

 

Due dei software che facilitano lo sviluppo e gestione delle fasi del processo sono VeSys e Capital, soluzione avanzata utilizzata da importanti aziende di vari settori. Entrambi i software -con diversi livelli di usabilità, flessibilità e costo- seguono l’intero ciclo di vita del prodotto (PLM) sin dalla progettazione fino alla produzione, favorendo l’automatizzazione dei processi e guidando la progettazione e la gestione di richieste complesse di moderni impianti elettrici, reti e cablaggi, per via dell’integrazione e della continuità dei dati. In questo modo si crea, ad esempio, un flusso di dati diretto tra il progettista di sistemi elettrici e la fabbrica che produce il cablaggio di una determinata macchina, evitando l’inserimento manuale di dati e, dunque, riducendo sia gli errori, sia i tempi. I due software sono, inoltre, compatibili tra di loro, in maniera da consentire alle aziende di operare in un ambiente di lavoro customizzato in base alle loro esigenze.

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Carlota HerreroIl digital twin nell’industria del cablaggio: un grande vantaggio competitivo

Digital Twin: la nuova era dell’Industria 4.0 che segue in parallelo tutto il ciclo di vita fisico del prodotto

on 27 Marzo 2018

Digital Twin è un concetto conosciuto ormai da qualche tempo e può essere definito come un modello virtuale o digitale della macchina fisica o dell’impianto che consente di analizzarne il comportamento con finalità predittive o di ottimizzazione.

Industria 4.0 e Digital Twin sono due espressioni destinate ad andare di pari passo, per stabilire continuità tra la progettazione e la produzione: è l’epoca del digitale, della connettività pervasiva, dell’Internet delle cose (IoT), dell’intelligenza artificiale, dei robot e dei big data.

Digital Twin: cos’è?

Il Digital Twin, tradotto anche come “gemello digitale”, è una copia virtuale di un servizio o un prodotto reale creata per effettuare dei test che permettono di migliorare le funzionalità e prevenire eventuali errori di progettazione. Alla sua base c’è sia la disponibilità di software particolarmente sofisticati, sia la capacità di raccogliere e processare grandi quantità di dati attraverso i sensori presenti all’interno delle macchine. Grazie a ciò è possibile anche analizzare e diagnosticare l’operatività di un prodotto dall’interno, per capire in modo concreto come poterlo modificare e migliorare. La simulazione può aver luogo anche per processi molto più complessi, come la termo-fluidodinamica, o per fenomeni come le interferenze elettromagnetiche nei circuiti elettronici e l’operatività della batteria nei veicoli elettrici e ibridi.

Esistono due tipi di Digital Twin, che operano in un ambiente detto “Digital Twin Environment (DTE)”:

  • Il Digital Twin Prototype (DTP), il quale descrive l’artefatto fisico prototipo e contiene gli insiemi informativi necessari per descrivere e produrre una versione fisica che duplica o gemella la versione virtuale;
  • La Digital Twin Instance (DTI), che descrive uno specifico prodotto fisico corrispondente a cui un singolo Digital Twin rimane collegato per tutta la vita del prodotto stesso.

Secondo uno studio di Gartner, nel 2018 il 48% delle aziende interessate nell’IoT stanno progettando l’uso di Digital Twin, che consentirebbe di testare le soluzioni prima che vengano applicate e converrebbe in termini economici: si risparmierebbe circa il 50% del tempo e la produzione incrementerebbe del 20%.

Il Digital Twin nella produzione industriale

In questo video è sintetizzata in modo molto efficace il Digital Twin secondo la visione di Siemens:

L’evoluzione del concetto del Digital Twin

La NASA fu la prima a dilettarsi con la “tecnologia di abbinamento”, vero e proprio precursore del Digital Twin fin dai primi giorni dell’esplorazione spaziale, passando per Apollo 13. Oggi la NASA utilizza il Digital Twin per sviluppare nuove roadmap, veicoli ed aerei di nuova generazione.

Il concetto di Digital Twin risale a una presentazione dell’Università del Michigan nel 2002 per la creazione di un centro di Product Lifecycle Management (PLM). La diapositiva della presentazione, creata dal Dr. Michael Grieves, era semplicemente chiamata “Conceptual Ideal for PLM” e descriveva il tutto come uno specchio (o un gemellaggio) di ciò che esiste nel mondo reale e virtuale. Contiene tutti gli elementi del Digital Twin: spazio reale, spazio virtuale, il link per il flusso di dati dallo spazio reale allo spazio virtuale, il collegamento per il flusso di informazioni dallo spazio virtuale allo spazio reale e ai sub-spazi virtuali.

Digital Twin

Digital Twin. Fonte: The Magazine, Siemens.


Digital Twin

Digital Twin. Fonte: Siemens PLM.

Di recente il Prof. Martin Eigner dell’Università di Kaiserslautern in Germania ha ampliato il Digital Twin nel contesto dell’IoT, Industria 4.0 e nell’Industrial Internet of Things. Alla conferenza PM Future 2016, con Urban August e Matthias Schmich di Siemens, pubblicò un white paper su questo tema: “I prodotti intelligenti richiedono un ripensamento delle strutture e dei processi del prodotto: digitalizzazione, integrazione, interdisciplinarietà e federazione. Il modello di sistema deve supportare il prodotto, la sua produzione e il funzionamento.”

I vantaggi del Digital Twin

Adottare il Digital Twin nel mondo industriale consente già oggi di ottenere importanti vantaggi, come ad esempio:

  • capacità di risolvere problemi comuni con largo anticipo rispetto ai prodotti rilasciati sul mercato;
  • riduzione dei difetti del prodotto e dei costi di produzione per eliminare quasi tutti i rischi nei prodotti futuri;
  • spostamento dei processi di convalida nel mondo virtuale, pur mantenendo comunque una connessione virtuale-fisica che consente di analizzare il rendimento di un prodotto in una serie di condizioni e apportare le modifiche necessarie nel mondo virtuale per garantire che il prodotto fisico funzioni esattamente come previsto sul campo;
  • verifica del processo di produzione, che agisce prima che qualcosa entri effettivamente in produzione. Perfezionando questa caratteristica, l’azienda può impedire costosi tempi di inattività alle macchine e ai robot in fabbrica. È anche possibile prevedere quando sarà necessaria una manutenzione preventiva per evitare tempi di fermo non necessari;
  • accorciare il time-to-market: arrivare sul mercato più velocemente della concorrenza è un problema che tutte le aziende devono affrontare;
  • risparmio di tempo e denaro nella simulazione, nelle prove e nelle analisi;
  • affidamento non solo sul fisico: si possono includere informazioni dalle loro prestazioni fisiche nei gemelli digitali per mantenere una versione fedele del mondo virtuale.

Questo flusso costante di informazioni accurate e aggiornate offre già oggi l’intelligenza necessaria per prendere decisioni più rapidamente, aumentare la velocità di produzione e ottimizzare la produttività, per arrivare sul mercato più velocemente.

Le simulazioni preliminari, permesse dalla replica virtuale di un prodotto reale, nel tempo abbassano i costi dei comparti delle imprese che si occupano di ricerca, grazie alle condizioni operative ottimali, durante le quali testare i consumi, e alle caratteristiche quantitative e qualitative dell’oggetto; al tempo stesso, aumentano le possibilità di effettuare modifiche anche minime ai processi. La simulazione offline dei robot consente, ad esempio, di controllare in modo esatto l’evoluzione del pezzo lavorato dalla macchina, potendo minimizzare completamente la comparsa di anomalie di realizzazione e assicurando così un risultato quanto più vicino alla perfezione.

Durante l’Innovation Day 2017 di Monaco di Baviera, Joe Kaeser, CEO di Siemens, ha spiegato che vorrebbe rendere disponibile un Digital Twin per ogni macchina, prodotto e processo industriale. Il colosso tedesco è l’unica azienda in grado di coprire tutti gli aspetti riguardanti il prodotto: parte meccanica, elettronica e software.

È importante stare al passo delle innovazioni, come testimoniano anche le parole di Thomas Kaiser, vice presidente di SAP: “I Digital Twin stanno diventando un imperativo aziendale che coprono l’intero ciclo di vita di un bene o di un processo e costituiscono la base per prodotti e servizi connessi. Le aziende che non risponderanno saranno indietro rispetto alle altre.”

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