Digital Twin, o Gemello Digitale: 7 modi in cui le città possono trarne vantaggio dal loro uso

La completezza e la precisione delle informazioni che supportano le infrastrutture e i servizi urbani sono di fondamentale importanza. Quando si prende in considerazione lo stress cronico delle attuali infrastrutture, è essenziale basare le proprie decisioni sui dati. Ed è altrettanto importante poter accedere a dati affidabili che aiutano a limitare, contrastare e riprendersi da eventi estremi come quelli correlati alle condizioni meteorologiche.

Come l'Industria 4.0 e l'Internet of things industriale (IIoT), anche i sensori, la tecnologia RFID, gli smartphone e i servizi cloud possono offrire ai cittadini una vasta gamma di servizi nuovi e migliorati.

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Cos'è il Digital Twin, quali vantaggi per la Pubblica Amministrazione?

Al centro del progresso digitale di molti settori troviamo il digital twin: la rappresentazione digitale di un asset, processo o sistema fisico, insieme alle informazioni sulla progettazione che ci consentono di comprendere e modellarne le prestazioni.

I digital twin, o gemelli digitali, stanno assumendo un ruolo sempre più centrale perché consentono alle organizzazioni basate sugli asset di combinare le proprie tecnologie ingegneristiche, operative e informatiche per ottenere una visualizzazione immersiva e una visibilità analitica. Grazie alla convergenza tra visualizzazione 3D e 4D, alla modellazione della realtà, alla realtà mista e all'ingegneria geotecnica i digital twin permettono di creare una visione completa e immersiva degli asset infrastrutturali, in superficie e nel sottosuolo.

"Il digital twin di una città è davvero utile solo se utilizzato per ottenere nuove informazioni e prendere così decisioni migliori. Per fare questo, abbiamo bisogno di una cultura che valorizzi un processo decisionale informato e basato sui dati, oltre a procedure aziendali che sfruttino i gemelli digitali infrastrutturali", riferisce Robert Mankowski, Vice President Digital Cities, Bentley Systems. "I digital twin possono aiutare le città a sfruttare tecnologie innovative e informazioni affidabili sugli asset infrastrutturali. Scopriamo sette modi in cui le città possono trarre vantaggio dai digital twin".

I sette vantaggi offerti alle città dal digital twin

1. Recupero di informazioni che migliorano l'infrastruttura urbana 

Molte città hanno sviluppato la propria impronta digitale attraverso la modellazione della realtà, ma i modelli informatici urbani possono essere molto più che semplici modelli 3D visivamente accattivanti. La sfida risiede nell'eterogeneità dei sistemi di gestione dei dati poiché ogni dipartimento possiede il proprio, associato a flussi di lavoro e asset infrastrutturali specifici. Inoltre alcune infrastrutture urbane sono di proprietà di enti privati da cui vengono gestite. I dati esistenti presentano formati diversi, CAD, BIM e GIS, modelli ingegneristici, fogli di calcolo, database, documenti, flussi di dati IoT in tempo reale e storici, immagini e nuvole di punti. I dati sono in continua evoluzione e può risultare complicato e lungo accedere rapidamente alle informazioni richieste. 

E se invece questi modelli urbani fossero ricchi dal punto di vista semantico? Un ambiente di dati aperto e connesso rende concreta questa ipotesi. "Con i servizi iTwin® di Bentley - una struttura open source per la creazione di digital twin infrastrutturali - le città possono unire i dati, indipendentemente dalle applicazioni ingegneristiche e da strumenti, archivi e file system BIM o dagli schemi e formati di file", ha dichiarato Mankowski.

"Un simile approccio integrato consente di utilizzare il digital twin fruibile della città per l'analisi basata sui dati, il miglioramento di modellazione e simulazione per la definizione, la configurazione, la collocazione geospaziale e la gestione delle modifiche degli asset, attraverso i cicli di vita degli asset stessi". Le città possono massimizzare i budget operativi estendendo la vita utile di asset e apparecchiature, oltre a rendere disponibili informazioni affidabili nel luogo e nel momento opportuni a supporto dei servizi e delle infrastrutture cittadine.

2. Miglioramento della collaborazione attraverso un vasto ecosistema di parti interessate e creazione di valore aggiunto per le città e i suoi abitanti

Tutte le parti interessate, da dipartimenti ed ecosistema urbani fino ai cittadini stessi, beneficiano da un approccio collaborativo alle informazioni. Autostrade, ponti, gallerie, ferrovie e altre infrastrutture di trasporto sono costruite, gestite e manutenute congiuntamente dalle città, per questo è opportuno che tutti i gruppi coinvolti collaborino in modo efficace.

I responsabili di interventi urbani, pianificazione e sviluppo economico, oltre agli operatori dei servizi pubblici e di emergenza devono collaborare e condividere le informazioni con le aziende dei trasporti.

Quotidianamente le città devono impegnarsi a collaborare e condividere le informazioni per prendere decisioni migliori a supporto delle iniziative di ciascun gruppo. Adottando un approccio globale all'utilizzo e la condivisione delle informazioni i proprietari delle infrastrutture possono contare sulle informazioni relative alle condizioni esistenti prima dell'inizio di un progetto. E le città possono diventare più proattive non solo nella pianificazione delle interruzioni, ma anche nella comunicazione delle aree potenziali da evitare per progetti in corso relativi a servizi e trasporti. Inoltre, queste informazioni aiutano la città a mantenere la sua promessa di maggiore trasparenza, comunicando al contempo la propria visione sui miglioramenti alla mobilità e alle altre infrastrutture.

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Le città affrontano un flusso costante e simultaneo di progetti in varie fasi di avanzamento, dai trasporti ai servizi fino agli edifici. E per ciascuno città, proprietari dell'infrastruttura e sviluppatori devono prendere in considerazione l'ambiente sotterraneo. La creazione e il mantenimento dei digital twin sotterranei richiede la modellazione del sottosuolo, quindi proprietà ingegneristiche, di geologia, idrologia e chimica, e delle infrastrutture presenti, ovvero sistemi, gallerie e reti di servizi. Esistono esempi da evitare sui rischi legati agli ambienti sotterranei e conseguenze per cui i team geotecnici vengono messi alla prova e devono correggere gli errori, come ad esempio lo sprofondamento della San Francisco Millennium Tower. I digital twin sotterranei possono rivelarsi fondamentali per valutare e gestire i rischi nel corso di un progetto infrastrutturale e per il funzionamento e la manutenzione degli asset.

"Bentley ha aggiunto le funzionalità Keynetix a un portafoglio già consolidato di soluzioni di geotecnica, ingegneria e analisi, grazie ai prodotti PLAXIS e SoilVision e alle applicazioni gINT per la gestione delle informazioni. Combinando tutte queste competenze, siamo in grado di ottenere un digital twin sotterraneo", ha riferito Mankowski. "È importante però comprendere che non è possibile creare direttamente un digital twin sotterraneo, si tratta piuttosto di modellazione e integrazione di dati, poiché non possiamo osservare direttamente l'ambiente sotterraneo. Raccogliendo tutti i dati disponibili e unendoli in un modello che può essere visualizzato e analizzato, contribuiamo a un processo decisionale informato e alla riduzione dei rischi, tramite ad esempio attività ingegneristiche legate ai servizi del sottosuolo, come le rilevazioni e l'escavazione a risucchio".

3. Miglioramento di mobilità e sicurezza negli spazi pubblici, anche durante l'organizzazione di grandi eventi

I digital twin aiutano a ottimizzare l'utilizzo dello spazio per migliorare la pianificazione e la progettazione degli edifici, ma anche per aumentarne sicurezza, efficienza e ricavi. Ciò comprende la capacità di simulare e analizzare il traffico pedonale sugli o negli asset infrastrutturali, inclusi le stazioni ferroviarie e delle metropolitane, gli stadi, i centri commerciali e gli aeroporti. Quindi, permette di testare accuratamente i progetti e i piani operativi e commerciali, per migliorare aspetti come passaggi, wayfinding, gestione della folla e sicurezza.

4. Miglioramento di pianificazione urbana e visualizzazione dei progetti

Le città desiderano migliorare la pianificazione urbana rendendola più dettagliata e ottimizzando le prestazioni degli asset.

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I responsabili della pianificazione urbana possono trasmettere online i digital twin su larga scala  per visualizzare progetti relativi a intere città fino al livello strada utilizzando una combinazione di modelli di terreni, mesh realistiche e modelli urbani semantici in 3D.

Inoltre, i proprietari degli edifici svolgono un ruolo unico nella promozione del progresso digitale delle città. Se questi edifici individuali sono associati a modelli intelligenti e le città possono sfruttare tali modelli in un digital twin che copre l'intera area urbana, anche le informazioni sulla città diventano più intelligenti. Se le città riescono a coinvolgere sviluppatori e proprietari di edifici durante la pianificazione, possono influenzare la creazione o il rinnovamento degli spazi attraverso incentivi, zonizzazione, ecc., per garantire che gli sviluppi introdotti migliorino la qualità della vita e la vivibilità della città.

5. Creazione di un'infrastruttura resiliente, capace di prevedere, rispondere e reagire agli eventi estremi

Gli eventi idrometeorologici estremi, insieme a una rapida urbanizzazione e a sottostrutture di drenaggio inadeguate, favoriscono gli allagamenti e causano gravi danni alle infrastrutture, mettono in pericolo la sicurezza delle persone e indeboliscono l'economia.

La risposta alle inondazioni consiste nel gestire in modo completo i rischi di inondazione per ridurre al minimo gli impatti e recuperare rapidamente le interruzioni causate dall'evento alluvionale.

"La resilienza urbana è la capacità della città stessa, dei suoi abitanti e sistemi di affrontare i vari tipi di stress cronico e gli eventi gravi che si verificano. Bentley si concentra sullo stress e sugli eventi avversi che influenzano le strutture urbane e che ovviamente hanno un impatto notevole sulla qualità della vita dei cittadini", ha affermato Mankowski. "Le soluzioni per il reality modeling di Bentley, insieme alle applicazioni di tipo open, offrono la possibilità di eseguire la valutazione dei rischi a livello di città, includendo scenari ipotetici e lo smistamento di emergenza successivo all'evento".

Le città possono comunicare dati analitici e di rischio precisi agli enti coinvolti nelle fasi di preparazione, risposta, recupero e mitigazione delle alluvioni. I team resilienti sono in grado di prendere le decisioni migliori utilizzando informazioni fondamentali per anticipare avvisi tempestivi e promuovere una risposta che aumenti la sicurezza pubblica e riduca i danni alle infrastrutture, riducendo anche al minimo l'interruzione dei servizi, evitando costi di mitigazione aggiuntivi e insieme velocizzando i tempi di risposta. Inoltre, i servizi possono sfruttare le informazioni ottenute dagli scenari per definire strategie di mitigazione, tra cui l'analisi costi/benefici dei cambiamenti ai sistemi dei servizi per limitarne possibili problemi nel futuro.

Infine, i danni causati dai terremoti sono ingenti. Possono includere la perdita di vite umane e danni ad edifici e infrastrutture di trasporto, incluse quelle sotterranee. I digital twin favoriscono la pianificazione e permettono di rispondere alle parti interessare fornendo loro una piattaforma di visualizzazione, analisi, misurazione e valutazione dei danni da una distanza di sicurezza, identificando possibili strategie per affrontare la ripresa e adeguati percorsi di uscita.

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6. Coinvolgimento del pubblico e creazione di una sequenza di feedback

Le città hanno bisogno di un rapido consenso e di una strategia di comunicazione dei programmi completa, accattivante e convincente, che aiuti i cittadini a comprendere l'impatto di tali progetti sulla loro quotidianità e a ottenere informazioni sui progetti in corso, sul modo in cui possono migliorare la loro sicurezza, limitando la congestione del traffico pendolare in prossimità dei cantieri. Grazie alla tecnologia digital twin, le città possono offrire una visione rapida e semplificata per comunicare, promuovere e condividere con successo i progetti urbani in una modalità interattiva, ottenendo il consenso dei cittadini e l'attenzione degli investitori. Ciò include l'offerta di esperienze digitali (realtà mista e dispositivi indossabili) o la visualizzazione e il crowdsourcing attraverso sistemi Web, mobili, touchscreen e tabelloni digitali.

7. Adozione di iniziative open data che consentano ad altri di ideare, sviluppare e fornire servizi basandosi su informazioni affidabili relative a città e infrastrutture

Molte città che adottano iniziative urbane digitali si concentrano sugli ambienti open data. E molte collaborano con università, ricercatori e altri sviluppatori per offrire ai cittadini app e servizi attraverso proposte open data.

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