I digital twin possono fornire un contributo decisivo nei processi di sviluppo del settore aerospaziale accorciando i tempi e riducendo i costi, ma occorre incoraggiarne l’adozione e soprattutto fissare standard che permettano di liberare tutte le potenzialità presenti in questa tecnologia anche attraverso forme di cooperazione.
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Il forum dell’Aiaa
Di questo parla “Digital Twin: Reference Model, Realizations & Recommendations” studio presentato in occasione del 2023 Aiaa Scitech Forum, tenutosi a National Harbor nel Maryland, e realizzato dal The American Institute of Aeronautics and Astronautics (Aiaa) in collaborazione con l’Aerospace Industries Association (Aia), e l’Americas Regional Steering Committee che fa parte dell’International Association for the Engineering Modelling, Analysis and Simulation Community (Nafems).
Un’associazione e uno standard
Il documento di 70 pagine (scarica qui il paper) ha un duplice scopo: la creazione da zero o sulla base di uno già esistente, di un consorzio aerospaziale per la trasformazione digitale; l’avvio di un percorso per una Joint All Domain Command & Control (Jadc2), ovvero una rete di sistemi e sensori ad intelligenza artificiale dotati di un unico standard che permetta all’industria, al mondo della Difesa e al governo di lavorare insieme secondo il concept avviato dal Dipartimento di Difesa nel 2019.
La quarta rivoluzione industriale
“La trasformazione digitale è la quarta rivoluzione industriale. L’industria aerospaziale ha bisogno di accelerare la sua adozione e la realizzazione dei gemelli digitali per acquisire il valore e i benefici permessi dai progressi di questa tecnologia” ha detto Dan Dumbacher, executive director dello Aiaa presentando il lavoro insieme ai due principali coautori. Il primo è John F. Matlik, responsabile della Engineering Digital Transformation Lead per la Rolls-Royce Defense, il secondo è Olivia J. Pinon Fischer, Senior Research Engineer e Division Chief – Digital Engineering Division della Aerospace Systems Design Laboratory presso la School of Aerospace Engineering del Georgia Institute of Technology.
Un raggruppamento mondiale
Anche l’International Council on Systems Engineering (Incose) e il Digital Twin Consortium, che fa parte dell’Object Management Group (Omg), hanno dato il loro contributo allo studio realizzato dall’Aiaa che è la più grande associazione tecnica aerospaziale con quasi 30mila membri di 91 paesi provenienti dal mondo dell’industria, della ricerca e politico nonché 100 aziende aderenti che sono l’espressione più avanzata dei settori dell’aviazione, aerospaziale e della Difesa.
I benefici dei digital twin
Il lavoro evidenzia come i digital twin stiano trovando un numero di applicazioni sempre crescente all’interno dell’industria grazie ai benefici e alle opportunità che essi permettono: costi ridotti; cicli temporali accorciati; riduzione o azzeramento dei rischi derivanti dai test fisici; progettazione e qualità prodotti migliorate; descrizione più attenta, dettagliata e predittiva dei prodotti; miglioramento delle attività di formazione e sostegno.
Specificità eccessive
Il principale problema posto dai digital twin, così come sono utilizzati ora, è che rispondono ad approcci ad hoc. Il più delle volte cioè le aziende si costruiscono o si fanno costruire un sistema con caratteristiche talmente specifiche da non essere condivisibile e che, per paradosso, non riesce ad identificare le criticità. I modelli sviluppati conducono così a fornire soluzioni per i falsi problemi e sono invece inadatti a rispondere ai bisogni veri degli addetti dell’aerospazio e di altri settori.
Standard e scalabilità
L’altro grande problema, derivante ugualmente da un approccio fondato solo sui bisogni del cliente utilizzatore dei sistemi, è la mancanza di standard tecnici e operativi. Questo impedisce la condivisione dei dati e limita ancora l’adozione dei digital twin all’interno di altre aziende e di altri settori. L’eccessiva specializzazione dei prodotti digital twin sviluppati li rende cioè inapplicabili in altri contesti e discipline rallentandone la scalabilità dei costi e, in definitiva, la loro accessibilità.
Lavoro iniziato nel 2020
L’Aiaa ha già affrontato tale tematica in uno studio del dicembre 2020 che fissava quattro obiettivi: presentare un modello generico per l’integrazione dei digital twin all’interno delle aziende estendendone i benefici e rendendo scalabili i costi; mostrare uno spaccato dei vantaggi dei digital twin attraverso casi reali facendone la base del modello generico; fornire raccomandazioni all’industria aerospaziale per quello che il mondo accademico, industriale e governativo deve fare per accelerare l’adozione dei digital twin.
Indicazioni di principio
Il quarto obiettivo è indicare i passi successivi da compiere verso l’implementazione del digital twin e le raccomandazioni per la fondazione di un Aerospace Digital Transformation Consortium (Adtc) appropriato allo scopo e che faccia da apripista per il Jadc2. Lo studio presentato pochi giorni fa porta avanti e in taluni aspetti realizza quanto enunciato nel 2020, ma non vuole fornire indicazioni tecniche troppo precise pur riconoscendo il ruolo delle tecniche di modeling&simulation per i digital twin.
I casi e i loro insegnamenti
La parte più corposa è invece dedicata ai numerosi casi di applicazione dei digital twin tra cui quello del Cygnus Orbital Ferry della Northrop Grumman (nella foto) e l’Aurora D8 e la sua struttura in materiali compositi, ma soprattutto ai processi di progettazione e sviluppo che riguardano i rotori di un elicottero, le certificazioni, i test di resistenza, la fabbricazione di parti e persino aspetti che riguardano la sicurezza informatica e la costruzione di un sistema di digital twin indicando tutte le procedure necessarie alla sua implementazione. In linea dunque con gli obiettivi dello studio e delle linee di azione da esso indicate.
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