È diventata molto rapidamente una delle parole chiave della digitalizzazione delle costruzioni, e il potenziale racchiuso nelle parole “Digital Twin” è davvero enorme. Non altrettanto chiara, invece, è ancora la nozione di “Gemello Digitale” di un manufatto, sia esso un edificio, un impianto, un’infrastruttura o, perché no, un quartiere o un’intera città, e soprattutto quali siano le differenze e interazioni con altre innovazioni digitali, primo fra tutti il Building Information Modeling. Proviamo a fare il punto su un panorama che vede già alcuni interessanti esempi – di alcuni dei quali, come il Digital Twin della Stazione Centrale di Milano, oppure della Stazione Centrale di Napoli, ne abbiamo parlato anche su BIMportale – e sulle sue prospettive.

Dall’oggetto fisico alla replica digitale
Il termine “Digital Twin” è stato utilizzato per la prima volta nel 2003, nel settore manifatturiero, ma in realtà il concetto risale agli anni ’60 ed è nato nell’industria aerospaziale, ambito in cui venivano utilizzati sistemi di “mirroring”, copie esatte di tutto l’equipaggiamento utilizzato, con funzione di previsione e prevenzione guasti. Un concetto che grazie alla diffusione ed evoluzione delle tecnologie digitali ha trovato un ambiente di lavoro del tutto nuovo, e soprattutto un numero pressoché infinito di possibili applicazioni. Nel settore delle costruzioni, in particolare, il Digital Twin è una rappresentazione virtuale tridimensionale di un manufatto fisico, ottenuta tramite avanzate tecniche di rilievo digitale (principalmente laser scanner e nuvole di punti) contenente tutte le informazioni necessarie a chi deve poi gestirlo e mantenerlo in efficienza, collegata tramite sensori all’oggetto fisico rappresentato in modo da monitorarlo in tempo reale per verificarne il funzionamento, risolvere eventuali problemi, migliorarne le prestazioni, prevenire e ridurre eventuali rischi e, infine, fornire indicazioni per la progettazione di futuri edifici. Nell’ambito dell’industria delle costruzioni, in particolare, possiamo ad esempio collegare la replica virtuale a informazioni di carattere energetico, che possono monitorare il consumo di energia e i costi ad esso collegati ed eventualmente fornire indicazioni rivolte a ottimizzare i consumi. In ambito infrastrutturale, i gemelli digitali possono aiutare a prevenire i rischi, monitorando edifici e strutture per rilevare potenziali problemi. Quest’ultima applicazione vanta già diversi esempi a livello internazionale, in cui ponti e le gallerie dispongono di sensori incorporati che, collegati al loro gemello digitale, visualizzano il loro stato in tempo reale consentendo di rilevare tempestivamente problemi di manutenzione o danni. A una scala ancora più grande, se colleghiamo insieme diversi edifici e infrastrutture abbiamo gli strumenti per creare città intelligenti in cui i progettisti possono simulare diversi scenari, come ad esempio l’impatto di un nuovo edificio sui flussi di traffico o le utilities.

Un potenziale ancora da scoprire
I gemelli digitali sono un tema oggi di forte attualità nel mondo delle costruzioni, rientrando nel più generale tema dell’innovazione in edilizia finalizzata a ottimizzarne i processi. Le opportunità sono molte. E non riguardano solo il patrimonio esistente. Le fasi di progettazione e costruzione, infatti, offrono un’occasione ideale per raccogliere tutti i dati necessari a costruire un gemello digitale, a partire dallo sviluppo di una replica virtuale utilizzando il processo BIM. Grazie al Building Information Modeling è infatti possibile strutturare i dati in modo da creare facilmente la replica virtuale della costruzione una volta completata, e collegarla mediante l’uso di sensori. Tuttavia al momento questa opportunità non è ancora sfruttata pienamente perché, nella maggior parte dei progetti, le informazioni non sono impostate correttamente e i dati sono strutturati in modo incoerente, o addirittura mancano completamente. L’aggiunta di sensori negli edifici e in altri manufatti è la risposta più semplice a queste problematiche; più difficile è raccogliere le informazioni create e scambiate durante lo sviluppo del progetto in modo coerente e organizzato in modo da poterle riutilizzare senza la necessità di ulteriori investimenti di tempo e denaro. La diffusione dei Digital Twin richiede quindi anche un cambiamento nel modo in cui i progetti vengono gestiti. Cambiare i processi di sviluppo dei progetti e della materiale realizzazione dell’opera può richiedere ulteriori investimenti sia per quanto riguarda la formazione e qualificazione dei professionisti, sia per garantire l’allineamento delle informazioni all’interno delle strutture coinvolte nel processo progettuale/esecutivo/gestionale. Ma i benefici a lungo termine sono nettamente superiori.

Digital Twin e Building Information Modeling
Abbiamo inevitabilmente chiamato in causa il Building Information Modeling, in quanto fra tale approccio metodologico e i Digital Twin esistono alcuni punti di collegamento senz’altro rilevanti, ma anche alcune importanti differenze. Comprensibile, quindi, una certa confusione su come differenziare queste due discipline, confusione che in gran parte deriva dall’enfasi posta sul BIM come metodo di rappresentazione digitale raffrontata alla definizione base di Digital Twin come replica digitale di un oggetto o spazio fisico.
Volendo essere sintetici al massimo, potremmo dire che il BIM si concentra sulla progettazione e costruzione di un edificio, mentre un gemello digitale modella come le persone interagiscono con l’ambiente costruito. Ma questa definizione, pur esatta, merita qualche dettaglio in più. In particolare, ad oggi il BIM è ottimizzato per la collaborazione e la visualizzazione durante la progettazione e la costruzione, non sulla vita in esercizio e la manutenzione del manufatto: in sostanza, il suo scopo oggi è principalmente quello di aiutare il progettista a sviluppare e realizzare il progetto attraverso un processo collaborativo incentrato sugli aspetti fisici e funzionali di un edificio e le sue relazioni spaziali, non sul suo utilizzo.
Da questo deriva una seconda, importante differenza, ovvero il fatto che il BIM non è concepito per fornire risposte operative in tempo reale come, al contrario, i Digital Twin. Questi ultimi possono ad esempio fornire informazioni in tempo reale sullo stato dei sottosistemi edilizi e impiantistici dell’edificio, e su come questi sono influenzati dalla presenza e dai comportamenti degli occupanti, e più in generale si evolvono nel tempo grazie alle informazioni raccolte dai sensori fornendo valore aggiunto in ogni fase del ciclo di vita del manufatto. In questa ottica il BIM è una fonte di dati chiave per lo sviluppo di un Digital Twin, ma non è in grado da solo di fornire risposte alle esigenze di chi deve gestire quanto realizzato.