È in corso una trasformazione digitale nel settore dell'edilizia e i gemelli digitali sono la tecnologia innovativa per progettare e gestire nuovi progetti e sviluppi.
Già da molti anni vengono impiegate rappresentazioni virtuali di asset fisici, soprattutto nei settori aerospaziali e dell'esplorazione marina.
Con l'arrivo delle applicazioni CAD (Computer-Aided Design), in particolare quelle in grado di creare visualizzazioni 3D di oggetti fisici, è emersa l'idea di realizzare rappresentazioni virtuali del mondo fisico.
Di recente con la diffusione su larga scala dei dispositivi IoT e della connettività, il concetto di gemello digitale sta facendo il suo ingresso in molti settori, tra cui agricoltura, trasporti, automotive, medicina ed edilizia.
I gemelli digitali arrivano nel settore dell'edilizia
La sfida più grande per gli amministratori immobiliari e i professionisti dell'IT è rappresentata dai sistemi legacy presenti negli edifici esistenti e in quelli nuovi. I sistemi di automazione presenti nella maggior parte delle strutture moderne sono progettati per funzionare a lungo, persino per decenni, poiché gli edifici dovrebbero durare almeno mezzo secolo.
Quando viene consegnato un nuovo edificio, soprattutto se adibito ad uffici, il costruttore fornisce ai proprietari tutte le specifiche e i manuali operativi, in genere su CD o DVD, oltre a guide in formato cartaceo per molti dei sottosistemi. I responsabili degli edifici e le squadre di manutenzione devono studiare la documentazione e prepararsi a eseguire le operazioni di manutenzione e le riparazioni necessarie.
Il concetto di gemello digitale dell'edificio è ancora una novità nel settore e solo le aziende più lungimiranti si avvalgono della collaborazione di aziende tecnologiche per creare un modello digitale funzionale. Fortunatamente, la necessità di ottimizzare l'efficienza energetica e il potenziale di analytics e dati di rilevamento avanzati stanno contribuendo ad accrescere l'interesse per questa tecnologia innovativa.
Queste tendenze creano opportunità di risparmio economico ed energetico per gli occupanti, attirando e trattenendo nuovi talenti in mercati competitivi. La tecnologia avanzata consente ai proprietari di ridurre i costi e di offrire esperienze uniche all'interno dei propri edifici.
Aziende come Microsoft e Siemens stanno aiutando gli stakeholder a utilizzare i sensori IoT e la tecnologia dei gemelli digitali per eseguire simulazioni, perfezionare i progetti e identificare rapidamente i problemi su un unico pannello di vetro. Come in molti altri settori, anche i costruttori si rivolgono alle aziende tecnologiche per ricevere assistenza nell'implementazione dell'economia digitale nel loro campo.
Per gli inquilini, queste tendenze creano opportunità di risparmio economico ed energetico, oltre ad attrarre e trattenere nuovi talenti in mercati competitivi. Per i proprietari, la tecnologia avanzata rappresenta un'opportunità per ridurre i costi e offrire esperienze uniche all'interno dei propri edifici.
Il cambiamento legato ai gemelli digitali
L'utilizzo sempre più frequente di Internet of Things (IoT) e di dispositivi connessi consente di dotare la maggior parte dei sistemi e degli spazi di un numero notevole di sensori in grado di inviare continuamente informazioni sulle apparecchiature e sulle operazioni. Inoltre, oggi è possibile eseguire la maggior parte delle operazioni, come l'attivazione di un ascensore, la modifica dell'illuminazione o la regolazione della temperatura di stanze e ambienti, da un sistema di controllo centrale.
Grazie all'uso di rappresentazioni CAD 3D e alla connettività in tempo reale, è ora possibile utilizzare la tecnologia per creare un'immagine realistica dell'intero edificio, utilizzare il modello per rilevare ed evidenziare potenziali problemi ed eseguire le consuete funzioni di controllo sul modello anziché su complessi pannelli di controllo.
Fortunatamente, da molti anni l'intero settore dell'edilizia è passato dalla carta al digitale e tutte i cosiddetti "prototipi" sono ora disegni e modelli CAD dettagliati. Inoltre, molti impianti HVAC, termostati, ascensori, cancelli, sistemi di sicurezza e altri sistemi per edifici sono ora dotati di connettività integrata tramite Ethernet, Wi-Fi, reti cellulari o LPWAN.
Simulazione e manutenzione preventiva sono i vantaggi più significativi del gemello digitale
I gemelli digitali consentono alle organizzazioni di interagire con i propri asset fisici in ambienti realistici e immersivi.
"La simulazione è una delle app vincenti per i gemelli digitali. Una volta creata una replica digitale, una parte importante dei gemelli digitali è la possibilità di simulare vari scenari, di ricercare obiettivi e di trovare intuizioni", afferma Sam George, Corporate Vice President di Azure IoT di Microsoft. "In un certo senso, l'installazione di dispositivi IoT negli edifici, nelle fabbriche, nella distribuzione dell'energia e in altri ambiti, offre una finestra su questo aspetto. Tuttavia, per molti versi, quando si modellano questi ambienti con i gemelli digitali, l'edificio stesso diventa l'applicazione. Questo è molto facile da vedere per chiunque in un'organizzazione, perché siamo abituati a interagire con il mondo fisico."
Utilizzando gemelli digitali e tecnologie come la realtà aumentata, i progettisti di edifici possono simulare l'ambiente e determinare l'uso migliore degli spazi, calcolare l'impatto degli agenti atmosferici sulle superfici esterne, ottimizzare i sistemi di ventilazione e climatizzazione e creare ambienti più sostenibili.
"Prevediamo che combinando i dati provenienti dalle diverse fonti nel gemello digitale, migliorando le analytics e adottando provvedimenti per garantire una migliore efficienza, ottimizzeremo l'efficienza energetica per ottenere risparmi sui costi e sulle emissioni di gas serra", afferma Kevin Danehy, Global Head of Corporate Development, Brookfield Properties. "Negli edifici più vecchi e nelle nuove acquisizioni, il risparmio di energia e di emissioni di gas serra può raggiungere il 20% o più."
I responsabili degli edifici possono monitorare le prestazioni dei diversi sistemi, individuare le prime indicazioni di un potenziale problema ed eseguire la manutenzione preventiva necessaria per evitare complicazioni in futuro. Inoltre, con il progredire della raccolta dati, sarà possibile "prevedere" le prestazioni dei componenti e dei sistemi nel tempo, adattando le operazioni di manutenzione.
Per arrivare a questo livello di connettività e poter sfruttare il potenziale del gemello digitale, gli operatori del settore devono aprire i propri sistemi e collaborare.
"Penso che una di queste sia la facilità di connessione. Dobbiamo poter collegare tutti i diversi tipi di sistemi nel modo più rapido e semplice possibile e con il minimo sforzo, perché solo così si può iniziare a pensare di estrarre valore da quei dati", afferma Elisa Rönkä, Global Head of SaaS Sales di Siemens. "Tuttavia, esiste anche una sorta di approccio non proprietario, come un approccio di ecosistema rispetto all'ego-sistema. È possibile invitare diverse figure a utilizzare tali dati, inventare cose e creare nuove soluzioni e valore."
Dai videogiochi 3D ai gemelli digitali
I gemelli digitali consentono alle organizzazioni di interagire con i propri asset fisici in ambienti realistici e immersivi. Unity Technologies, popolare come piattaforma di sviluppo 3D leader, soprattutto per i videogiochi, offre ora diversi servizi per rappresentazioni 3D realistiche per molte applicazioni.
Unity e altre aziende stanno scommettendo sull'impiego della realtà aumentata e virtuale e sul possibile uso del "metaverso" per gestire interi edifici e altre infrastrutture.
Julien Faure, GM & VP - Verticals di Unity, afferma: "I gemelli digitali in 3D in tempo reale ci permettono di espanderci alle persone che ne hanno più bisogno. Dagli operatori sul campo ai professionisti del servizio clienti, per guidarli nella realtà aumentata, ad esempio con HoloLens 2, per catturare l'attività di manutenzione e riportarla al modello master, e così via."
"Creando l'impronta digitale del proprio ambiente fisico, sarà possibile comprendere la modalità di produzione, dove sussistono rischi e come evitare potenziali catastrofi", afferma Hanna Hennig, CIO di Siemens. "Credo molto nei gemelli digitali, possibili solo ora grazie a tecnologie come il cloud, che consentono di elaborare enormi quantità di dati per comprendere come migliorare la sostenibilità producendo di più con meno."
