Di Jeremy Cook
Il concetto di gemello digitale è un nuovo modo di rappresentare le "cose". Ma come è stato ottenuto? E come stiamo procedendo verso gemelli digitali completi nell'ingegneria del futuro?
Chi ha studiato ingegneria fino alla metà degli anni '80 ha probabilmente imparato a eseguire e interpretare disegni tecnici bidimensionali su supporto cartaceo. Negli anni '90 e nei primi anni 2000, lo stesso tipo di disegni 2D poteva essere eseguito con programmi CAD 2D, in particolare AutoCAD. Questo ha certamente velocizzato il processo di esecuzione, ma la vera rivoluzione nella digitalizzazione dei progetti sarebbe arrivata con la proliferazione di software CAD 3D come SolidWorks e Pro Engineer.
La modellazione solida ha rappresentato un enorme passo avanti; ha permesso agli ingegneri di rappresentare con maggiore precisione le dimensioni degli oggetti e di eseguire simulazioni come l'analisi a elementi finiti. Ha anche consentito una maggiore integrazione con le apparecchiature CNC e successivamente con la stampa 3D. Ora l'integrazione della tecnologia dei gemelli digitali è pronta a rivoluzionare ulteriormente il lavoro degli ingegneri e il modo in cui ottimizzano i progetti.
La tecnologia dei gemelli digitali applicata all'ingegneria
Un gemello digitale è un contenitore di informazioni che cattura idealmente tutti i dati correnti e storici relativi a un oggetto reale o teorico. I dati vengono acquisiti durante la produzione e la tecnologia IoT viene utilizzata per monitorare ulteriormente lo stato dell'oggetto, aggiornando il suo gemello digitale specifico, ovvero un'istanza di gemello digitale, nel modo appropriato.
Pur non trattandosi di una simulazione in sé per sé, è possibile utilizzare i dati dei gemelli digitali in una simulazione. Le caratteristiche immediate dell'oggetto, ma anche quelle passate, possono essere inserite in un ambiente simulato e testate con input esterni virtuali per determinare la reazione dell'oggetto. Gli ingegneri possono progettare, testare e perfezionare i progetti prima di realizzarli fisicamente, possibilmente con l'aiuto dell'intelligenza artificiale.
Gemelli digitali, realtà aumentata e metaverso
Una volta messo in campo il progetto, il feedback IoT può essere utilizzato per ottenere statistiche sulle sue prestazioni. Questi dati possono essere combinati con quelli di altre istanze gemelle e contribuire a perfezionare ulteriormente il progetto in base al feedback proveniente dal mondo reale. Questo può risultare utile anche per la manutenzione predittiva, eseguita in base allo stato effettivo dell'oggetto e non in base a un programma prestabilito. In questo modo è possibile evitare interventi di manutenzione non necessari e, soprattutto, la manutenzione reattiva in risposta a malfunzionamenti dei macchinari.
L'uso dei dati del gemello digitale può essere migliorato con il concetto di metaverso, insieme a realtà virtuale (VR), realtà aumentata (AR) e realtà estesa (XR), a seconda dei casi. In fase di progettazione, immaginiamo di poter entrare in una scena con i colleghi in un ambiente del metaverso per visualizzare e migliorare un oggetto o uno scenario. Una volta costruito fisicamente e messo in campo l'oggetto virtuale, i tecnici possono usare una cuffia AR per sovrapporre il codice in esecuzione in una macchina, dati sulla temperatura, manuali e molto altro, mentre girano metaforicamente… o letteralmente una chiave inglese secondo le specifiche esatte.
La tecnologia dei gemelli digitali e il futuro della formazione in ingegneria
Con la proliferazione di concetti come gemelli digitali, intelligenza artificiale, realtà aumentata e metaverso, si potrebbe pensare che la richiesta di ingegneri diminuirà o che la formazione di base in fisica, chimica e matematica che oggi diamo per scontata potrà essere messa da parte. Anche se i concetti qui descritti potrebbero consentire ai tecnici di lavorare in un ruolo notevolmente più ampio, gli ingegneri dovranno comunque conoscere il comportamento dei gemelli digitali e degli oggetti che rappresentano. Questo permetterà loro di applicare input appropriati e capire quali output equivalgono a un risultato realistico.
Le conoscenze di base dell'ingegneria saranno ancora essenziali, anche se saremo in grado di applicarle in un ambiente collaborativo nel metaverso e anche se i computer continueranno a eseguire la maggior parte dei calcoli quotidiani, spesso su vastissima scala.
