Digital Twin e Cyber Physical System: qual è la relazione tra le due innovazioni più interessanti della quarta rivoluzione industriale?

Digital Twin e Cyber Physical System: qual è la relazione tra le due innovazioni più interessanti della quarta rivoluzione industriale?

I Digital Twin ed i CPS sono riconosciuti come due dei trend più interessanti della quarta rivoluzione industriale. Entrambi sfruttano al massimo la dimensione cyber ed il loro impiego sembra in alcuni casi sovrapporsi. Proviamo a fare chiarezza sui questi sistemi e sulla loro relazione.

Cos’è un Digital twin?

Un Digital twin è un modello virtuale che può rappresentare processi, prodotti, persone, luoghi, infrastrutture, sistemi e dispositivi.
La sua utilità è legata al monitoraggio dei sistemi per la sicurezza predittiva. I gemelli digitali aiutano ad affrontare i problemi prima ancora che si verifichino, prevenire i tempi di inattività, sviluppare nuove opportunità e persino pianificare il futuro utilizzando simulazioni.

In sostanza quindi, i DT sono programmi che usano come input dati del mondo reale e producono previsioni o simulazioni sull’impatto che questi input producono su oggetti fisici o un sistema.

Come funzionano i Digital Twin?

Dobbiamo pensare ai Digital twin come ad un ponte tra il mondo digitale e quello fisico. Il DT simula l’oggetto fisico in tempo reale, sottoposto ad input offrendo approfondimenti sulle prestazioni e potenziali problemi.

Il DT è particolarmente utile nello sviluppo di un prodotto. Infatti, può essere progettato sulla base di un prototipo fisico, e quindi fornire feedback utili al perfezionamento del prodotto. Il DT potrebbe addirittura diventare il prototipo stesso prima di costruire qualsiasi versione fisica.

Perché è importante la tecnologia dei gemelli digitali?

L’utilità dei DT è facilmente intuibile, specie se applicata al settore della sicurezza. Le vulnerabilità di qualsiasi oggetto o sistema, infinitamente piccolo o grande quanto un’enorme nave portaconteiner, possono essere individuate e gestite “in laboratorio”.  Oltre alla prevenzione dei rischi, i DT aiutano le aziende a migliorare l’esperienza del cliente, sviluppando a monte implementazioni, operazioni e servizi esistenti e introducendo nuove funzionalità.

Digital Twins e Cyber Physical System

Oggi, esiste un digital twin praticamente per ogni risorsa fisica esistente. I DT sono in esecuzioni sui cloud e vengono alimentati aggiungendo sempre nuovi dati input.

L’esplosione della doppia tecnologia digitale è al suo apice e sempre più aziende vedono nell’implementazione dei DT un vantaggio competitivo da sfruttare.

L’aspetto interessante, sottolineato da Fei Tao, Meng Zhang e A.Y.C. Nee, nel libro Digital Twin Driven Smart Manufacturing è che i Cyber Physical System (CPS) e i Dgital Twin condividono lo stesso obiettivo. Entrambi puntano ad una perfetta integrazione tra il mondo fisico e quello cyber.

I Cyber Physical System (CPS)

I CPS sono sistemi informatici che possono interagire con il sistema fisico in cui operano. A differenza dei DT che “vivono” esclusivamente nel mondo digitale, i CPS sono costituiti anche da elementi fisici che consentono di interagire continuamente con il mondo fisico che li circonda.

I CPS sono quindi un insieme di diverse tecnologie che uniscono elementi fisici e informatici, il cui obiettivo è acquisire e aggregare dati utili a supportare il processo decisionale.

CPS E DT

I CPS possono operare in tantissimi ambienti: energia, industria, domotica, robotica, sicurezza, solo per citarne alcuni. Questa varietà di utilizzo può generare delle complessità che possono essere limitate, ancora una volta, attraverso simulazioni in digitale: I DT, appunto.

La relazione tra i due sistemi è scambievole: i CPS forniscono un framework integrato e compatibile con una prospettiva globale, mentre i DT possono essere considerati come applicazioni mirate.

I DT presentano alcune delle caratteristiche dei CPS, come la mappatura cyber-fisica, il controllo a circuito chiuso e la struttura a tre livelli. Gli elementi dei gemelli digitali possono essere un valido sostegno nell’innovazione e nell’implementazione dei sistemi cyber fisici.

CPS E DT nella sicurezza

Entrambi hanno un valore fondamentale per il settore della sicurezza perché forniscono un banco di prova. Permettono a scienziati ed ingegneri di calcolare i rischi e le vulnerabilità di sistemi ed oggetti, in fase di progettazione.

Inoltre entrambi i sistemi consentono di portare innovazione nel settore chiave della sicurezza: la cyber-physical security.

I moderni sistemi di monitoraggio per la sicurezza sono formati da dispositivi ICT con capacità elaborativa e possibilità di comunicazione su rete; occorre quindi siano sicuri i dispositivi (ad esempio, una centrale di allarme non deve essere attaccabile) e i canali di comunicazione tra i vari dispositivi.

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