Gemelli digitali: cosa sono e come funzionano?

Un gemello digitale è una versione digitale di un processo o di un oggetto fisico. Può essere una replica digitale di un motore a reazione, un'auto, un edificio o persino una città. I gemelli digitali replicano i processi per raccogliere dati per prevedere le prestazioni dei sistemi reali. Attraverso i gemelli digitali, puoi pianificare ed eseguire una serie complessa di attività in un mondo virtuale prima di lanciarle nel mondo reale.

Diamo un'occhiata a come funzionano i gemelli digitali.

Come vengono progettati i gemelli digitali?

Un gemello digitale è progettato raccogliendo dati e creando modelli computazionali per testarlo.

Raccolta dati

Per creare un modello virtuale, un gemello digitale richiede dati su un oggetto o processo. Questi dati potrebbero riguardare il ciclo di vita di un prodotto. I dati potrebbero includere specifiche di progettazione, informazioni sul prodotto o processi di produzione. Potrebbe anche essere correlato a informazioni come feedback in tempo reale, analisi storica e registrazioni di manutenzione.

Modellazione

Una volta raccolti i dati, vengono utilizzati per creare modelli analitici computazionali. Questi modelli possono prescrivere azioni basate su simulazioni ingegneristiche e algoritmi di intelligenza artificiale. I modelli possono essere visualizzati tramite rappresentazioni 3D e tecniche di realtà aumentata (AR) per mostrare visivamente tutti i risultati. Tutto ciò può aiutarti ad acquisire una migliore comprensione dell'oggetto o del processo fisico.

Come funzionano i gemelli digitali?

Un gemello digitale può essere complesso o semplice come lo desideri. La quantità di dati che utilizzi determina il modo in cui il modello rappresenta la versione fisica del mondo reale.

Esistono tre diversi tipi di gemello digitale:

Digital Twin Prototype (DTP)

Il DTP è un gemello digitale implementato prima della creazione di un prodotto fisico. Consiste in progetti, analisi e processi necessari per creare la versione fisica di un prodotto.

Istanza Digital Twin (DTI)

Il DTI è il gemello digitale progettato per un prodotto già fabbricato. Rimane collegato all'oggetto fisico per tutto il suo ciclo di vita per eseguire test su diversi casi d'uso.

Digital Twin Aggregate (DTA)

Il DTA è l'aggregazione di molti DTI. Aiuta a raccogliere le informazioni che aiutano a determinare le capacità di un prodotto fisico in varie condizioni.

Gemelli digitali e IoT

Il concetto di gemello digitale non è nuovo, ma la proliferazione dell'Internet of Things (IoT) lo ha reso più popolare. L'IoT descrive una rete di dispositivi digitali connessi e che scambiano dati tramite Internet.

Con advanced capacità di analisi dei dati, i digital twin possono ottimizzare le implementazioni IoT per la massima efficienza. La capacità di gestire big data e l'emergere di tecnologie dirompenti continuerà a spingere l'adozione di gemelli digitali.

Perché i gemelli digitali sono importanti?

Le aziende sono sotto pressione crescente per superare le sfide negli scenari di mercato in continua evoluzione di oggi. Introducendo i digital twin, puoi ottenere preziose informazioni esplorando la relazione tra set di dati correlati dei sistemi fisici e digitali.

Oltre a questo, i gemelli digitali possono offrirti diversi vantaggi come:

• Ottimizzazione dei processi di produzione riducendo il rischio di incidenti e tempi di fermo non pianificati.
• Migliorare l'efficienza per ridurre i problemi di qualità del prodotto.
• Utilizzo della manutenzione predittiva per sostenere attrezzature e strutture.
• Testare e convalidare le ipotesi.
• Risoluzione dei problemi delle apparecchiature in remoto.
• Migliorare la produttività e creare catene di approvvigionamento più efficienti.
• Addestrare i dipendenti a gestire apparecchiature che non sono fisicamente vicine.
• Migliorare l'esperienza del cliente e aiutarti a ottenere informazioni migliori sulle prestazioni del prodotto.
• Eliminando la necessità di più prototipi e riducendo il tempo totale di sviluppo.

Applicazioni Digital Twin

I gemelli digitali sono utilizzati in vari settori per un'ampia gamma di applicazioni.

Costruzione

Utilizzando dati in tempo reale, i gemelli digitali forniscono modelli dinamici che mostrano le prestazioni nella vita reale delle città intelligenti. Questo aiuta a fornire efficienza delle risorse, risparmi sui costi e un modo efficace di presentare pratiche sostenibili alla costruzione.

I gemelli digitali possono offrire ulteriori soluzioni alle numerose e complesse sfide affrontate dalle città moderne. Ad esempio, i gemelli digitali delle città possono essere utilizzati per simulare la pianificazione dei disastri e la risposta alle emergenze durante le crisi.

Produzione

Nella produzione, i digital twin aiutano a migliorare le operazioni e ridurre i costi di manutenzione. I produttori iniziano creando una rappresentazione virtuale di una risorsa e quindi acquisiscono i suoi dati per determinarne le prestazioni. Ciò rende la produzione più produttiva e snella.

Settore automobilistico

I gemelli digitali possono creare repliche virtuali di auto per aiutare ad analizzare e migliorare le prestazioni del veicolo. Queste rappresentazioni di veicoli digitali raccolgono dati comportamentali e operativi delle loro controparti fisiche. Tali gemelli digitali aiutano nell'implementazione e nel test di nuovi modelli di prodotto come veicoli elettrici e ibridi.

Al dettaglio

Nel settore della vendita al dettaglio, i gemelli digitali svolgono un ruolo cruciale nell'aumentare le esperienze dei clienti creando gemelli virtuali per i clienti. Questi gemelli digitali aiutano a creare esperienze su misura per i consumatori. Possono aiutare ulteriormente con una migliore pianificazione in negozio.

Aerospaziale e Difesa

I gemelli digitali vengono utilizzati nei settori aerospaziale e della difesa per migliorare le prestazioni e migliorare la progettazione dei prodotti. La National Aeronautics and Space Administration (NASA) utilizza gemelli digitali per mantenere, far funzionare e riparare i sistemi di aeromobili situati nello spazio. L'esercito americano utilizza i gemelli digitali per confermare l'integrità dei semiconduttori e dei chip utilizzati nelle sue munizioni.

Assistenza sanitaria

I medici possono eseguire in sicurezza procedure mediche in un ambiente simulato utilizzando gemelli digitali di un organo o di un paziente. Gli operatori sanitari possono anche utilizzare i gemelli digitali per condurre sperimentazioni cliniche virtuali prima di lanciare nuovi vaccini o farmaci.

I gemelli digitali possono inoltre essere un potente strumento per la medicina predittiva. Questo può aiutare a valutare il rischio di un paziente sulla base dei dati sui pazienti con profili simili.

Gemelli digitali del futuro

I gemelli digitali stanno già aiutando le organizzazioni a raggiungere livelli più alti. Aiutano a fornire soluzioni su misura che soddisfano le mutevoli preferenze dei clienti. Sebbene forniscano una moltitudine di vantaggi, i gemelli digitali possono essere ulteriormente migliorati.

Ad esempio, le capacità di un modello di gemello digitale possono essere migliorate utilizzando il cognitive computing. Ciò può migliorare il test di un gemello digitale per determinare i test del prodotto che dovrebbero essere eseguiti più frequentemente. Anche tecnologie come il Natural Language Processing (NLP), l'analisi acustica e l'apprendimento automatico giocheranno un ruolo fondamentale nel miglioramento del futuro dei gemelli digitali.

Unire il mondo digitale e quello fisico con i gemelli digitali

I gemelli digitali stanno mostrando una trasformazione significativa in vari settori. Quando vengono implementati per testare un prodotto o un processo, possono farti risparmiare tempo e denaro.

I gemelli digitali continueranno a fornire approfondimenti che possono aiutare le organizzazioni a svelare i loro valori nascosti. In futuro, sempre più aziende apprenderanno le capacità dei gemelli digitali e vorranno implementarle per ottenere un vantaggio competitivo.

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