Come il BIM e i digital twin possono trasformare l’edilizia

Proprio come chi non ha familiarità con l’edilizia potrebbe presumere che un escavatore cingolato e uno gommato o un autocarro rigido e articolato siano più o meno gli stessi, così qualcuno potrebbe presumere che BIM (Building Information Modeling) e gemelli digitali siano la stessa cosa.

Dopotutto, entrambi implicano la generazione e la gestione di dati digitali presi da una struttura reale, ad esempio le informazioni digitali di un edificio o di una rete di tubazioni.

Non sono la stessa cosa, anche se parte della confusione che può circondarli, afferma Mike Turpin, Direttore tecnologico di Priestland Consulting e consulente tecnico per il Center for Digital Built Britain, è dovuta alla mancanza di definizioni chiare.

Cos’è un gemello digitale?

Turpin afferma che il BIM è “molto ben definito”, ma il problema con i gemelli digitali è che, anche se sono stati pubblicati alcuni principi attorno al concetto, esattamente cosa sia un gemello digitale “è aperto all’interpretazione”.

Turpin aggiunge che “Quello che hai ora sono programmi e progetti di gemello digitale di varie aziende. Alcuni di loro sono effettivamente solo BIM. Alcuni di loro stanno dicendo: “usiamo i modelli, mettiamo un po’ di tecnologia in più, facciamo le cose un po’ meglio”. Lo chiamo BIM plus – in effetti, sta aggiungendo quel qualcosa in più.

“Quindi hai l’altra estremità dello spettro sui gemelli digitali, e questo di solito deriva più dai proprietari di asset che si avvicinano a un gemello digitale come: cosa vogliamo che faccia? Abbiamo bisogno di un sistema che faccia X, Y e Z.

“Dobbiamo costruire in modo efficace un nucleo di dati, organizzare i nostri dati, assicurarci che siano accessibili, assicurarci di avere collegamenti tra di essi, ma in effetti quel gemello digitale deve avere un risultato e un motivo per cui esiste”.

Mark Enzer, vicepresidente, Digital Twin Hub e consulente strategico di Mott MacDonald, concorda sul fatto che non esiste una definizione accettata per i gemelli digitali, ma non lo vede come un problema importante. “Al momento siamo nella fase in cui ci sono un sacco di definizioni che le persone hanno escogitato e quelle definizioni sono in lizza per la supremazia… Non sono sicuro che avere una definizione di una frase gli renda davvero giustizia.

“Penso che essere in grado di descrivere bene i gemelli digitali sia più utile per l’industria che avere una definizione di una singola frase”.

Per quanto riguarda la descrizione di cosa sia un gemello digitale, Enzer afferma: “Il punto in cui sembra esserci consenso sui gemelli digitali, è l’idea di avere una connessione bidirezionale tra il mondo fisico e il mondo digitale”. Ciò che è fondamentale con un gemello digitale, tuttavia, è che può consentire di prendere decisioni più intelligenti.

“Puoi ottenere dati dal mondo fisico passando al mondo digitale e, nel mondo digitale, possiamo fare qualcosa di utile con i dati”, aggiunge Enzer.

“Possiamo dargli un senso, possiamo interpretarlo e possiamo capire meglio il mondo fisico, il che significa che possiamo generare queste intuizioni, prendere decisioni migliori”.

Il ruolo del BIM nei gemelli digitali

Senza il BIM non ci sarebbero possibilità di gemelli digitali. Il BIM organizza e standardizza i dati in modo tale da rendere possibili i gemelli digitali.

Riguardo al BIM e ai gemelli digitali, Linda Wade, CEO e co-fondatrice della società tecnologica Spinview, afferma: “Li consideriamo due facce della stessa moneta intelligente. Uno supporta la progettazione, la pianificazione e la costruzione di una struttura, l’altro collega e gestisce l’edificio alle persone e ai beni al suo interno.

“Un gemello digitale si concentra sull’interazione delle persone con gli ambienti costruiti, mentre il BIM viene utilizzato per la visualizzazione nella progettazione e nella costruzione piuttosto che nelle operazioni e nella manutenzione. Il gemello digitale è generalmente la rappresentazione di un edificio come dati digitali”.

Enzer afferma che una delle cose più importanti che il BIM ha fatto è evidenziare l’importanza della gestione delle informazioni e cosa si può fare quando le informazioni giuste sono prontamente disponibili per tutte le parti interessate.

“Il BIM mostra che le informazioni contano davvero e devono essere gestite e che le informazioni dovrebbero essere gestite durante l’intero ciclo di vita delle risorse. In effetti, quello di cui stiamo parlando per i gemelli digitali è la gestione delle informazioni. Il BIM ha davvero gettato le basi”, ha commentato.

Perché i gemelli digitali sono importanti

Le persone incredibilmente intelligenti che hanno sviluppato il BIM non solo hanno gettato queste basi, ma hanno anche tenuto d’occhio ciò che potrebbe venire dopo, afferma Enzer. “Il BIM ha stabilito una base fantastica nella gestione delle informazioni e possiamo costruire su quella base.

“Per dare credito ad alcune delle persone che originariamente pensavano al BIM, lo avevano anticipato, proprio all’inizio, immaginavano che si potesse continuare a creare connessioni e si potesse andare oltre un modello informativo per un singolo edificio”.

È stato stabilito che il BIM è il fondamento dei gemelli digitali e che i gemelli digitali non sono così definiti come BIM: è in corso un dibattito su cosa costituisca esattamente un gemello digitale.

A parte questo per ora, lo scopo dei gemelli digitali sembra chiaro: fornire informazioni digitali aggiornate su una risorsa per consentire un migliore processo decisionale.

Uno degli obiettivi dei gemelli digitali che potrebbe non essere così comune al momento è che vengano utilizzati come modelli predittivi.

Ad esempio, un gemello digitale di uno stadio sportivo potrebbe essere utilizzato come modello per prevedere quanta energia utilizzerà nei prossimi cinque anni, o addirittura simulare ciò che dovrebbe accadere per espandere la capacità ed estendere una delle tribune.

Un gemello digitale non solo assomiglia all’edificio, ma si comporta come l’edificio, rispondendo alle condizioni operative e all’occupazione dell’edificio per produrre, idealmente, una risorsa operativa inestimabile.

“La simulazione offre ai gestori delle strutture la possibilità di pianificare modifiche e aggiustamenti supportati dai dati per vedere come influiranno sul posto di lavoro o sulle prestazioni dell’edificio”, afferma Wade di Spinview.

“La gestione tramite gemelli digitali può fare riferimento alla gestione dello spazio, della gestione delle risorse e della gestione della forza lavoro, tutte gestite utilizzando i dati. Il gemello digitale è l’edificio vivente che respira reso digitale”.

Realizzare il potenziale dei gemelli digitali

Essere in grado di avere una simulazione accurata di un asset fisico non è un’impresa facile, poiché significa che ogni aspetto deve essere digitalizzato. “Se si desidera un collegamento a tutti i tipi di dati dei sensori e monitoraggio, occupazione, livelli di calore e CO2 e questo tipo di informazioni, allora è ancora piuttosto lontano per molte persone”, afferma Turpin.

Aggiunge che questi gemelli digitali avrebbero un grande valore, ma forse sono un po’ lontani per la maggior parte nella costruzione.

“Quel tipo di gemello digitale è, per me, ancora un po’ un’ambizione. Come si adattano realisticamente centinaia o migliaia di sensori su una rete? Come li alimentate: il segnale 4G o 5G è abbastanza buono? Lo ricolleghi in un altro modo? Come gestisci quei dati, chi li fornisce? E il costo?”

Come sottolinea Turpin, ci sono domande legittime da porre sull’implementazione dei gemelli digitali.

Tuttavia, non c’è dubbio che hanno un enorme potenziale per trasformare l’efficienza dell’intero ciclo di vita della costruzione: i gemelli digitali offrono un vantaggio durante la costruzione ma probabilmente uno ancora più grande dopo la costruzione.

Essere in grado di monitorare, in tempo reale, come sta operando un asset e modellare come potrebbe operare in futuro è inestimabile per i proprietari degli asset.

È per questo motivo che Enzer afferma che la spinta per i gemelli digitali verrà da “a valle”. “Penso che sia probabile che la spinta provenga dalle organizzazioni clienti perché c’è un intero ciclo di vita dopo la costruzione in cui questi gemelli digitali saranno utili”, afferma.

“Sospetto che le organizzazioni clienti inizieranno a richiederli. Lo vediamo già, sta già accadendo perché il valore più grande arriva a valle”.

Oltre a essere in grado di fornire simulazioni digitali di una risorsa fisica reale, come uno stadio, un ponte o un edificio per uffici, il passo successivo per i gemelli digitali è che si connettano tra loro.

“Il concetto di gemelli digitali va oltre i singoli edifici”, afferma Wade. “Laddove il BIM si concentra in genere su un singolo edificio, un gemello digitale può comprendere più edifici o comunità interconnessi per simulare l’aspetto e l’interazione delle cose in una vasta gamma di scenari diversi”.

Costruire città intelligenti

Il concetto di gemelli digitali che sono collegati tra loro si lega al concetto di cosiddette città intelligenti.

Questi sono luoghi in cui i dati vengono raccolti e utilizzati per gestire in modo efficiente asset, risorse e servizi. In breve, i dati vengono utilizzati per migliorare le operazioni in tutta la città.

“Una delle cose che vogliamo provare a facilitare è avere connessioni tra gemelli digitali. Se hai un gemello digitale del tuo edificio e io ho un gemello digitale del mio edificio e c’è un gemello digitale del sistema di trasporto, facciamo in modo che i gemelli digitali parlino tra loro”, afferma Enzer.

“Quelle connessioni tra i gemelli digitali finiscono per essere davvero utili in una città intelligente e in realtà diventa quasi un’infrastruttura fondamentale per la città intelligente”.

Tali città intelligenti con gemelli digitali connessi potrebbero benissimo essere la direzione in cui il settore è diretto, ma non diventerà un luogo comune per molti anni, se non decenni.

Per il qui e ora, forse non dovremmo preoccuparci troppo della definizione specifica di cosa sia un gemello digitale: un gemello digitale per un ospedale o una centrale nucleare avrà requisiti molto diversi.

“Finché fornisce aiuto e vantaggi, se questo gemello digitale è davvero semplice e questo è complicato e tecnicamente avanzato, importa che tu lo chiami allo stesso modo, anche se uno è di gran lunga superiore all’altro?” dice Turpino.

“All’inizio abbiamo avuto lo stesso problema con il BIM quando le persone dicevano: ‘Sto facendo un modello 3D e questo è il BIM’ e altre persone dicevano: ‘no, devi seguire uno standard’. C’erano diversi livelli di BIM”.

Comunque il futuro dei gemelli digitali si sviluppi, la cosa più importante per il loro funzionamento è disporre di dati organizzati: coloro che lavorano sul BIM e lo implementano nei loro sistemi giocano, anche se non lo sanno, un ruolo fondamentale con il sviluppo dei gemelli digitali.