Un Digital Twin è un gemello digitale di un edificio o infrastruttura che, grazie alla sensoristica, ne consente la gestione durante l’intero ciclo di vita
(Rinnovabili.it) – Dopo la loro nascita il sistema delle costruzioni è completamente cambiato. Ha rivoluzionato il più tradizionale approccio analitico, per trasformarlo in un sistema quasi predittivo, capace di anticipare esigenze e problemi di un organismo edilizio, ottenendo una soluzione ancor prima che questi di manifestino. Non si tratta di magia, ma dell’incredibile potenziale espresso dai Digital Twin o Gemelli Digitali di un’opera.
Parte integrante del sistema BIM, questa tecnologia non è ancora giunta a completa maturità, promettendo un futuro ricco di colpi di scena.
Cinque livelli di maturità per i Digital Twin
Letteralmente, la definizione di Digital Twin è stata introdotta nel 2003 dal Dr. Michael Grieves che ha definito questa tecnologia “a sensor-enabled digital model of a physical object that simulates the object in a live setting”, ovvero un modello digitale abilitato da sensori di un oggetto fisico simulato in un ambiente live. Grazie alla sensoristica infatti, il gemello digitale permette di gestire un edificio o un’infrastruttura sin dalla sua fase progettuale, per continuare a farlo durante il suo intero ciclo di vita.
Ma il Digital Twin racchiude in sé molteplici possibilità, espresse da un grado di livello che va da zero a 5.
Si parla di livello 0 per indicare le varie informazioni di un asset ottenute con sopralluoghi e sondaggi puntuali. Il livello 1 include i modelli 2D o 3D del sistema considerato, mentre il livello 2 introduce invece l’approccio BIM, con un apposito Common Data Environment (CDE) che aiuta a gestire un’opera nel suo ciclo di vita.
Nel livello 3 i dati della sensoristica sono integrati in tempo reale nei modelli di gemelli digitali. In questo caso l’utente interagisce direttamente con il Digital Twin con la possibilità di accedere anche alle rilevazioni storiche dei device dell’IoT (Internet of Things) e ad una serie di strumenti di simulazione per prevedere il comportamento dell’oggetto fisico. Un esempio pratico si ha nei progetti europei di Ricerca & Innovazione (R&I) di One Team, leader per l’implementazione di software legati alle costruzioni con i sistemi BIM, GIS e CAD, dove è stato possibile visualizzare i consumi energetici attesi o i dati indoor sulla qualità dell’ambiente.
Salendo al livello 4 tutto cambia. Questi modelli sono estremamente avanzati perché permettono di controllare da remoto un edificio o un’infrastruttura. Il modello di simulazione utilizzato nel livello 3 viene implementato da diversi scenari sviluppati grazie ad algoritmi di Intelligenza Artificiale, vengono confrontati tra loro e con lo stato di fatto.
Lo scopo di questa versione di gemello Digitale, è quella di chiudere il ciclo di comunicazione tra il mondo fisico e quello digitale, applicando scenari di previsione e strategie di controllo ottimali.
Digital Twin 4.0 di BuildON
Tra le sperimentazioni più interessanti legate al livello 4 dei gemelli digitali c’è il progetto R&I BuildON, finanziato dalla Commissione Europea. L’infrastruttura digitale è seguita da One Team grazie alla collaborazione di altri 20 partner internazionali, privati e centri di ricerca. La tecnologia BuildON sarà inizialmente testata in 5 progetti pilota in Europa, ciascuno con condizioni climatiche differenti, location differenti e tipologie di edificio differenti. In questo modo si otterrà un feedback di ciascun progetto evidenziando eventuali difetti per poi giungere ad una metodologia convalidata da applicare in qualsiasi circostanza.
Livello 5, l’ultima frontiera
Resa poi un ultimo livello 5 di Digital Twin. Il plus in questo caso è l’automazione. La gestione dell’edificio o dell’asset industriale è effettuata senza l’intervento umano, ma attraverso un’orchestrazione e sincronizzazione in tempo reale. Rispetto al livello 4, il miglior scenario previsionale da replicare nella realtà, è scelto in maniera automatica. In ambito edilizio l’automazione è supportata dal concetto di Building Automation Control System (BACS), un sistema che include una serie di servizi dedicati al monitoraggio e alla gestione ottimizzata dell’edificio al fine di renderlo energeticamente efficiente.
Cosa sono i GeoDigital Twin
Un Digital Twin georeferenziato integrato in un sistema BIM prende il nome di GeoDigital Twin. Si tratta di un collettore di dati di vario tipo, sviluppato all’interno di un ecosistema BIM-GIS, ovvero una metodologia BIM integrata dagli strumenti GIS. Il CDE, i sensori IoT, le tecnologie di Realtà Aumentata e Virtuale (AR/VR) e gli algoritmi di AI sono alcuni dei moduli che compongono il GeoDigital Twin.
Ma l’evoluzione non si esaurisce qui. Grazie ad una collaborazione avviata con l’Agenzia Spaziale Europea (ESA), il GeoDigital Twin i dati satellitari indispensabili alla georeferenzazione, sono forniti da rilevazioni satellitari con tecnica interferometrica differenziale avanzata (A-DInSAR). Questa tecnica permette di monitorare in modo efficace e a basso costo i movimenti millimetrici nel tempo di grandi opere come ponti e viadotti, o cantieri in evoluzione. Tramite i satelliti Sentinel, l’ESA mette a disposizione un grande numero di immagini radar (SAR) ad alta risoluzione di tutto il territorio europeo, scaricabili da sistema per poi procedere con appositi algoritmi di AI che garantiscano il monitoraggio strutturale delle infrastrutture e del terreno circostante.
L’obiettivo di One Team per il prossimo futuro è l’integrazione di questa tecnologia con quella BIM-GIS in un progetto di R&I con il supporto di ESA. In questa maniera, operatori stradali e costruttori saranno in grado di tenere sotto controllo gli asset in gestione durante il loro intero ciclo di vita, dalla fase di progettazione a quella operativa, ricevendo allerte e segnalazioni qualora il monitoraggio satellitare identifichi situazioni ad alto rischio.