Quale potrebbe essere l’impatto delle tecnologie digital twin sul nostro sistema Paese? Secondo lo studio Digital Twins for the Twin Transition appena pubblicato a cura di The European House – Ambrosetti e Atos Italia un utilizzo sistemico dei “gemelli digitali” porterebbe a un incremento del Pil pari a 12 miliardi di euro (+0,7%). Il calcolo tiene conto di un aumento della produttività del settore manifatturiero uguale a +4,5%, di un taglio dei costi della bolletta energetica che si aggira tra il 16 e il 33%, nonché di un accorciamento del time to market di -35%. Senza contare il contributo in termini di sostenibilità che porterebbe a una diminuzione delle emissioni di gas serra di 30 milioni di tonnellate di CO2, il 23% di quelle che l’Italia dovrebbe abbattere entro il 2023.
A corredo di questi risultati, l’indagine considera 60 casi d’uso in ambito produttivo, nelle funzioni aziendali, nello smart building, nella smart home, nelle reti, nella ricerca e sviluppo. A cui si aggiunge l’elaborazione di informazioni basate su oltre 130 mila dati di bilancio e 4 milioni di data point.
Le tecnologie che convergono nel digital twin
Per arrivare a queste evidenze, lo studio Ambrosetti prende le mosse dalla definizione di digital twin, quale “copia interattiva di un oggetto o un sistema complesso”, e dall’analisi delle tecnologie che convergono nel gemello digitale. In particolare, Internet of Thing (IoT), big data e cloud, intelligenza artificiale (AI), High Performance Computer (HPC) e connettività. Con riferimento all’IoT, i dispositivi industriali nel 2022 hanno toccato la cifra record di 16,4 miliardi di unità, superiore a quella dei dispositivi personali (10,1 miliardi). Se si pensa invece al volume dei dati generati a livello globale, la loro quantità è cresciuta di quasi 40 volte negli ultimi 10 anni e si prevede che triplicherà entro il 2025 raggiungendo i 181 Zettabyte (1 Zb corrisponde a 1 trilione di Gb).
Anche sul fronte dell’AI, l’aumento stimato dovrebbe essere di 10 volte con sviluppi che vanno dall’Artificial Narrow Intelligence, cioè quella utilizzata dalle macchine per eseguire singoli task, all’Artificial General Intelligence, che è il modello alla base di ChatGPT, fino alle frontiere fantascientifiche dell’Artificial Super Intelligence. Analogo discorso va fatto per la capacità di calcolo dei computer, misurata in FLOPS (Floating point operations per second), che vede primeggiare anche l’Italia con Leonardo, il quarto supercomputer più potente al mondo finanziato da EuroHPC e CINECA. Infine, per quanto riguarda la connettività, i riflettori sono puntati sul 5G, il cui numero di utenti dovrebbe passare dai 536 milioni del 2021 ai 4 miliardi del 2027.
Le caratteristiche principali del digital twin
L’insieme di queste tecnologie definisce le caratteristiche di un digital twin che, sempre secondo il rapporto Ambrosetti, sono 5:
- Multifisico
Un gemello digitale simula più sistemi o fenomeni fisici, poiché può includere al suo interno sistemi meccanici, elettrici, termici, fluidodinamici o di altro tipo.
- Multiscala
Il digital twin può riprodurre il comportamento complessivo di un’intera fabbrica o il singolo componente presente in uno stabilimento, in una scala che varia da grande a piccolo a seconda delle esigenze.
- Modellabile
La modularità del gemello digitale fa sì che si possano aggiungere o eliminare parti e componenti, adattando in questo modo la tecnologia a differenti casi d’uso.
- Multidisciplinare
Nella progettazione, sviluppo e utilizzo intervengono campi disciplinari diversi come l’ingegneria, l’informatica, la fisica, la chimica e la matematica.
- Probabilistico
È una caratteristica che allude alla capacità del digital twin di servirsi di metodi statistici e di algoritmi di machine learning per le simulazioni del mondo reale. Da qui la sua attitudine a costruire scenari predittivi.
- Dinamico
Il collegamento costante con il sistema reale conferisce alla copia digitale la possibilità di rimanere sempre aggiornato e di fornire suggerimenti per migliorare il gemello fisico.
Digital twin, che cosa ne pensano le aziende
Oltre a fare il punto su tecnologie e caratteristiche del digital twin, lo studio Ambrosetti ha proposto una survey a oltre 200 imprese parte del proprio network. Tra i settori rappresentati, rientrano manifatturiero, ICT, farmaceutico, finanza e assicurazioni, utility ed energia, servizi aziendali e distribuzione. Di queste, il 44% sono imprese di grandi dimensioni in una fase avanzata nel percorso di trasformazione digitale. L’82% infatti ha adottato soluzioni cloud e big data, il 55% tecnologie di intelligenza artificiale e il 42% sistemi IoT. Alla domanda su quali sono gli ambiti in cui il digital twin potrà trovare nuovi spazi di applicazione, più della metà dei rispondenti ha indicato il settore delle infrastrutture e mobilità insieme a quello della manifattura e dei processi industriali. Seguono a breve distanza i segmenti sanitario e quello delle smart city, la sostenibilità e la transizione green. Chiude l’elenco il metaverso.
Nel complesso, emerge comunque una forte aspettativa nei confronti del digital twin in qualità di tecnologia trasversale che si può implementare in svariati contesti e per molteplici scopi. Nonostante questo, a oggi solo 3 aziende su 10 del campione di quelle che conoscono il significato di digital twin (82% del totale) hanno già implementato il gemello digitale nei loro processi, mentre il 17% ha in programma di farlo. Tra i benefici attesi da quest’ultima quota di rispondenti rientrano le attività di risk managemement, l’aumento dell’efficienza nei processi produttivi e le operazioni di manutenzione predittiva insieme all’allungamento della vita degli asset. Che sono poi gli stessi riconosciuti dalla percentuale di organizzazioni che ha già adottato il digital twin in azienda.
Il gemello digitale al centro dell’assemblea ASSI
A conferma del grande interesse che oggi suscita il tema, l’ASSI (Associazione specialisti sistemi informativi) ha dedicato la sua assemblea annuale al digital twin. Organizzata il 15 febbraio 2022 con il supporto di Present, l’iniziativa ha affrontato l’argomento non solo dal punto di vista tecnologico, ma da varie angolazioni. In particolare, le implicazioni antropologiche e i risvolti etici hanno fatto da fil rouge durante i lavori. Ad esempio Gianni Previdi, Business & Digital-Humanistic Innovation Advisor e consigliere di ASSI, nell’introduzione ha parlato di “ipermnesi”, cioè del fenomeno per cui “le memorie depositate negli artefatti digitali vengono a loro volta riflesse in un ambiente, uomo compreso”. La prima conseguenza è che “la differenza tra mondo fisico e digitale si sta assottigliando. E quando il pensiero umano crea dei modelli lo fa per simulare e anticipare i comportamenti”.
Dalla rappresentazione sintetica di cose il passaggio successivo sarà molto probabilmente quello di “delegare la nostra identità”. Un futuro prefigurato già oggi da sistemi come lo SPID o la CIE e che un domani apriranno la porta ad avatar di noi stressi incaricati di svolgere diversi compiti. Nel frattempo, un numero molto elevato di ricercatori sta lavorando alacremente alla costruzione di un digital twin che riproduce il mondo in maniera tale da misurare gli effetti del cambiamento climatico. Esistono già a tal proposito degli esempi, come il mappamondo virtuale che monitora la qualità dell’aria. L’obiettivo è quello di riuscire a ottenere entro il 2030 una ricostruzione parallela della terra con cui valutare in anticipo i rischi a cui si va incontro se non si interviene con i dovuti correttivi.
Digital twin, casi d’uso nella PA e nelle imprese
Dal grande al piccolo, a dimostrazione della caratteristica multiscala richiamata nella ricerca Ambrosetti, il gemello digitale può abbracciare l’intero pianeta o i progetti di mobilità di una città come Bologna. Lo si ricava da Green Mob, iniziativa che vede Present collaborare con il capoluogo emiliano-romagnolo per la realizzazione di un digital twin con il duplice scopo di informare l’utenza in tempo reale e di affiancare l’amministrazione nella pianificazione strategica urbana. Ancora più in dettaglio, il virtual commissioning è una tecnica che rende possibile creare un modello virtuale funzionante e realistico di un sistema o di un impianto automatico ancora in stato prototipale. In questo modo è possibile scrivere il software di automazione prima che la macchina sia completamente costruita, con una compressione dei tempi e un risparmio di componentistica fisica davvero notevoli.
Nel manufacturing, Applied, che propone questo approccio, asserisce che la riduzione dei tempi sarebbe del 25% e del time to market del 15%. Percentuali avvalorate sul campo anche da Siemens sia nell’implementazione di digital twin a favore di colossi del calibro di Ferrero, sia per PMI come la pugliese Masmec. In generale, Siemens calcola -30% di engineering time, anche attraverso i partner e la filiera di fornitura, e una riduzione del tempo di commissioning da -25% a -60% per la realizzazione e messa in servizio soprattutto su nuove macchine e impianti.
