Gemelli Digitali e AEC
Articolo a cura del sottoscritto, pubblicato originariamente con il titolo Gemelli digitali urbani, in DomusAIR N.5 | 2022 - Digital Connections, Go beyond physical infrastructure, pp. 66-72.
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La digitalizzazione è un fenomeno epocale, è il processo strutturale e fisiologico del nostro tempo, la cifra antropologica della popolazione globalizzata contemporanea. Il digitale permea la collettività in ogni suo settore, e tra le novità più interessanti che si sono generate in seno a questo processo non possiamo che annoverare i cosiddetti gemelli digitali.
Nomina sunt consequentia rerum (i nomi sono conseguenti alle cose), dicevano i latini, e il nome - “gemello digitale” - è già piuttosto esplicativo della natura stessa di queste entità, ovvero alter ego digitali di elementi e/o oggetti reali quali locali, edifici, infrastrutture, interi quartieri, o intere città. I gemelli digitali nascono per essere messi a servizio della controparte fisica per comprenderne, prevederne e ottimizzarne le prestazioni, analogamente a quanto accade in fisica, matematica, ingegneria, economia ecc. con l’utilizzo dei cosiddetti modelli.
Dal punto di vista tecnico, i gemelli digitali sono costituiti da un modello informativo capace di ricevere e immagazzinare dati di varia entità, da una serie catalogata e definita di strumenti di analisi (Data-drive/AI-driven development, analisi predittiva, ecc.), da un insieme di strumentazioni capaci di incrementare e aggiornare la conoscenza del gemello digitale nel tempo (Intelligenza artificiale, Internet of Things, sensoristica, Machine learning, ecc.). Tutti questi elementi sono solitamente caricati all’interno di un ambiente di condivisione dei dati, il CDE (Common Data Environnement).
Il concetto di gemello digitale viene teorizzato fin dagli anni ’70, con la diffusione di computer capaci di modellare oggetti digitali, ma bisognerà aspettare oltre 40 anni perché la tecnologia riuscisse a permetterne realmente la nascita. I primi esempi di gemello digitale, infatti, si trovano a partire dal 2015 nell’ambito dell’industria manifatturiera dei prodotti di consumo. Quindi, il loro impiego si è esteso ad altri settori, tra i quali quello edilizio-infrastrutturale. Benché l’espansione del concetto sia stata relativamente rapida e favorevolmente accolta dagli operatori del settore edile, altrettanto non rapido è stato lo sviluppo di questa tecnologia, dato che ancora oggi risulta uno strumento emergente e in fase di definizione e comprensione.
Concettualmente si può pensare al gemello digitale come la prosecuzione, l’evoluzione, dei modelli informativi scaturiti dai processi BIM e/o GIS, anche se normative di settore alla mano (Norma UNI EN ISO 19650-1:2019), la distinzione tra modello informativo e digital twin è teoricamente inesistente. Questa tecnologia ha un potenziale enorme e potenzialmente illimitato. Uno dei topic di ricerca più caldi, soprattutto in periodo post pandemico, riguarda la creazione di gemelli digitali di intere città come elementi cardine di una pianificazione urbana capace di condurre l’evoluzione delle stesse città in smart city.
I gemelli digitali urbani sono teorizzati come entità capaci di accumulare e gestire un enorme mole di informazioni immateriali, tutte quelle possibilmente immagazzinabili all’interno di una città (edifici, reti, sottoservizi, viabilità, trasporti, fruizione umana degli spazi, ecc.) al fine di produrre, ad esempio con strumenti come l’analisi predittiva, simulazioni avanzate capaci di anticipare accuratamente tutti i possibili eventi causati direttamente o indirettamente da una o più situazioni programmate, o programmabili, di alterazione dell’ambiente urbano esistente (ad esempio l’interruzione di una strada, la creazione di un nuovo tratto di metropolitana, la creazione di un intero nuovo quartiere).
Un altro ambito di applicazione dei gemelli digitali nel campo edilizio-infrastrutturale è quello destinato al management multidisciplinare delle grandi infrastrutture, quali aeroporti, stazioni, porti, ecc. In questo caso il gemello digitale è composto prevalentemente da un modello informativo rappresentato in maniera altamente accurata e completa, e da un database in cui le informazioni riguardanti l’asset sono sempre aggiornate in tempo reale grazie a una diffusa sensoristica, solitamente sparsa lungo l’infrastruttura, e al continuo apporto di dati che gli strumenti utilizzati dagli operatori sul campo inviano nell’ambiente di condivisione dei dati. In questo caso il gemello digitale assume una connotazione piu gestionale, assistendo il facility manager nelle operazioni di gestione corrente e nell’individuazione di future criticità, favorendo pertanto operazioni di manutenzione predittiva.
Come accade per la maggior parte dei termini tecnologici quando diventano di tendenza, il termine gemello digitale è oggi spesso abusato e mal interpretato. Il più delle volte vengono presentati per gemelli digitali i disegni bidimensionali e/o modelli solo tridimensionali e/o modelli informativi disconnessi dalla realtà e congelati nel tempo, o ancora dei software ERP (Enterprise Resource Planning). Purtroppo un gemello digitale non è assolutamente costruibile a partire da PDF 2D. Cosi come i software ERP sono certamente dei grandi database, ma accolgono solo informazioni digitali delle condizioni note dell'edificio, informazioni che richiedono un continuo intervento umano per la convalida, la manutenzione e l'aggiornamento. Attualmente la maggior parte dei sistemi ERP dispone solo di funzioni di base per la programmazione della manutenzione, la tracciabilità degli asset e la gestione, che richiedono inoltre alti livelli di personalizzazione per soddisfare le esigenze dei proprietari e sono relativamente costosi da gestire e mantenere. Questo tipo di rappresentazione digitale non è un gemello digitale.
Esempi di gemelli digitali già realizzati e in funzione in ambito infrastrutturale e/o urbano sono relativamente pochi, però vi sono esempi molto lodevoli che vale la pena citare come il gemello digitale dell’aeroporto di Amsterdam Schiphol e il gemello digitale dell’aeroporto internazionale di San Francisco. Tuttavia la materia vive attualmente un grande fermento e sono in arrivo progetti molto interessanti, come la creazione di un digital twin per l’aeroporto internazionale di Los Angeles. In Italia sono al momento in fase di sviluppo, da parte di un team del CNR presieduto dalla Dott.ssa Giordana Castelli, dei digital twin urbani per le città di Matera e Catania.