Autori Sara Buonocore, Giuseppe Di Gironimo
Affiliazione Università degli Studi di Napoli Federico II – Dipartimento di Ingegneria Industriale
Abstract Digital Twin è un termine molto diffuso oggigiorno, così come Industria 4.0, Intelligenza Artificiale e Machine Learning, sebbene ci sia molta confusione sul suo vero significato.
Il Digital Twin consiste nella copia digitale di un'entità esistente, che sia un oggetto o un insieme di oggetti, un sistema complesso o il processo che porta alla realizzazione di questo. Ciò che lo contraddistingue, però, è il suo comportamento dinamico: il Digital Twin è strettamente connesso con il suo corrispettivo reale e, pertanto, è fondamentale che le sue caratteristiche siano costantemente aggiornate, per riprodurre fedelmente in tempo reale il suo corrispettivo fisico. Pertanto, la relazione tra entità fisica e il suo Digital Twin segue la logica del Master-Slave: il fulcro di tale relazione è quindi l’entità fisica (Master); mentre il Digital Twin, che riveste il ruolo di Slave, ne copia il comportamento.
Il Digital Twin trova una delle sue massime espressioni nell'Industria: in che modo? Per rispondere a tale domanda, possiamo dividere le applicazioni del Digital twin in 4 categorie: Digital Twin di prodotto, Digital Twin di processo Digital Twin di prestazioni, Digital Twin umano. Il Digital Twin di prodotto trova interessanti applicazioni in tutto il ciclo di vita dello stesso, dalla progettazione fino alla produzione di massa. In particolare, nell’ottica di una continua ottimizzazione di un prodotto, il suo Digital Twin può esser sfruttato per analizzare il suo stato attuale, valutare eventuali criticità e studiare possibili modifiche/miglioramenti in real-time, nell’ambito di un team di progettazione. A tal proposito, in un ambiente di Realtà Virtuale immersiva, è possibile vivere una esperienza multiutente: i membri di un team di progetto o di dipartimenti differenti possono collaborare e interagire nello stesso ambiente virtuale, anche se collegati da postazioni di lavoro distanti geograficamente tra loro.
Il Digital Twin di processo consiste nella copia digitale di un intero processo produttivo, offrendo la possibilità di memorizzarlo, modificarlo e validarlo, ma soprattutto garantendo la tracciabilità di ogni suo componente. Ad esempio, una sua applicazione industriale è nell'ambito logistico. Ne è una testimonianza Virtual Storage Assistant (V.S.A.): il sistema digitale per la definizione di procedure di scarico/ricarico di container doganali (Fig.1). Questa applicazione, compatibile con il dispositivo di Realtà Mista Hololens2, permette la digitalizzazione della procedura di scarico tramite l’utilizzo di modelli digitali dei pacchi, di pannelli con istruzioni testuali e di numeri per identificare l’ordine di scarico. Grazie all’uso della stessa architettura Software/Hardware, qualunque operatore sarà in grado di effettuare il ricarico del container.
Il Digital Twin di prestazioni permette di monitorare costantemente lo stato di un sistema, sfruttando tali informazioni per agire tempestivamente in caso di situazioni impreviste come guasti o incidenti. Il Digital Twin di prestazioni trova una grande applicazione nel mondo industriale nell’ambito della collaborazione Uomo-Robot. In questo caso, l’operatore beneficia dell’utilizzo di tecniche di Realtà Virtuale ed Aumentata per visualizzare informazioni sullo stato del robot, all’interno di una Interfaccia Uomo-Macchina che va opportunamente progettata, al fine di fornire tutte e solo le informazioni necessarie. Ne è un esempio Virtual and Augmented Reality COntrol System (V.A.R.CO.S.) (Fig.2): il nostro sistema di teleoperazione mediante Realtà Virtuale immersiva. L’operatore, in quanto distante fisicamente dal robot stesso, è immerso in uno scenario virtuale che riproduce fedelmente la postazione del robot, con la possibilità di navigare all’interno di questo ed interagire con le copie digitali degli oggetti reali. L’interfaccia di Realtà Virtuale immersiva abilita quindi l’operatore al controllo del sistema robotico da una postazione remota, supportandolo nel difficile processo decisionale tramite la visualizzazione di informazioni sul robot stesso.
Il Digital Twin umano è molto più di un semplice avatar digitale. Non solo permette all’utente di riconoscere se stesso all’interno di uno scenario virtuale immersivo, ma consente di fare analisi ergonomiche all’interno di ambienti di lavoro, anche angusti, valutando, ad esempio, l'assunzione di una corretta postura durante l’esecuzione di un task. Per far sì che ad ogni movimento dell'essere umano il suo gemello digitale lo riproduca fedelmente, è necessario predisporre un sistema di tracciamento sull'intero corpo della persona o su una sua parte.
Virtual Storage Assistant (V.S.A.): la piattaforma di Realtà Mista per definire le procedure di scarico e ricarico dei container doganali
Virtual and Augmented Reality COntrol System (V.A.R.CO.S.): il sistema di monitoraggio e controllo di robot da remoto e on-site, basato su tecnologie di Realtà Virtuale ed Aumentata
