L’adozione estensiva del gemello digitale sta ridefinendo i processi produttivi, ingegneristici e logistici in molteplici ambiti industriali. Due esempi significativi provengono dal settore automotive e da quello delle telecomunicazioni: il primo attraverso l’iniziativa iFactory di BMW, il secondo con l’infrastruttura di rete ottimizzata da HEAVY.AI. Entrambe le applicazioni si basano sulla piattaforma NVIDIA Omniverse e sfruttano il rendering fotorealistico e il calcolo distribuito via GPU per simulazioni operative in tempo reale.
BMW iFactory: modellazione e simulazione della produzione automobilistica
Nel progetto iFactory, BMW Group ha avviato una trasformazione dei propri stabilimenti produttivi, puntando a fabbriche definite “lean, green and digital“.
Questa ridefinizione dei processi produttivi si inserisce in un quadro di profonda elettrificazione dell’offerta: entro il 2026, saranno attivi 13 modelli completamente elettrici. Il passaggio non implica solo un aggiornamento degli impianti, ma richiede una riprogettazione completa del layout di fabbrica, dei flussi produttivi e dei sistemi di controllo. A tal fine, BMW collabora con Siemens e NVIDIA per sviluppare digital twin ad alta fedeltà.
La realizzazione del nuovo impianto di Debrecen, in Ungheria, rappresenta una fase significativa in questa direzione. L’intera linea produttiva viene preventivamente costruita in un ambiente virtuale tridimensionale, che incorpora dati CAD complessi, cinematismi articolati, vincoli meccanici e fisici, nonché una rete simulata di sensori interni.
L’adozione della tecnologia NVIDIA permette di gestire questa mole di dati in ambienti interattivi grazie a un’infrastruttura basata su GPU. La potenza di calcolo parallelo offerta dalle schede grafiche consente infatti l’esecuzione in tempo reale di simulazioni altamente dettagliate, rendendo possibile la visualizzazione continua di ogni fase produttiva, la valutazione delle interferenze tra sottosistemi e la verifica della risposta dinamica della linea a variabili ambientali e operative.
Tale capacità elaborativa permette non solo di eseguire test funzionali, ma anche di introdurre modelli predittivi che anticipano criticità potenziali nei flussi produttivi.
Gli early-warning system integrati possono simulare guasti, sovraccarichi o anomalie nelle movimentazioni, fornendo scenari alternativi e suggerendo modifiche progettuali prima ancora che venga posata una sola macchina in fabbrica. Il tutto è orchestrato su una struttura compatibile con il formato USD (Universal Scene Description), che garantisce interoperabilità tra software industriali e sistemi di modellazione.
Il modello consente inoltre di sincronizzare la produzione fisica con il modello virtuale in tempo reale, introducendo feedback continui dai macchinari, dal MES e dai sensori IoT presenti in fabbrica. In questo modo, il digital twin permette interventi tempestivi sui processi e un monitoraggio continuo delle prestazioni.
L’infrastruttura hardware alla base di queste simulazioni è costituita da sistemi di rendering accelerato tramite GPU della serie NVIDIA RTX e server OVX ottimizzati per l’elaborazione distribuita. La capacità di generare rendering fotorealistici in tempo reale, accoppiata alla possibilità di eseguire calcoli fisici simultanei su migliaia di elementi, consente non solo un controllo dettagliato del comportamento dei sistemi, ma anche una scalabilità progressiva delle simulazioni. Il formato USD adottato garantisce una piena interoperabilità con i principali ambienti CAD industriali e software di gestione impianto, rendendo possibile il passaggio continuo tra simulazione e validazione progettuale in ambienti complessi e multidisciplinari.
Le animazioni tecniche 3D integrate nei processi industriali si avvalgono di modalità visive come viste esplose, sezioni dinamiche e rendering ai raggi X, tutte rese possibili da una pipeline di rendering real-time GPU-based. Le viste trasparenti e le proiezioni “X-Ray” sono impiegate per mostrare la logica funzionale di sottosistemi meccanici altrimenti inaccessibili all’osservazione diretta, fornendo una rappresentazione dettagliata della struttura interna.
La possibilità di convertire file CAD dai principali software (SolidWorks, Inventor, Creo, CATIA) consente di mantenere continuità tra progettazione e rappresentazione. Oltre ai rendering statici, vengono prodotti contenuti immersivi adattabili per visori VR e per applicazioni in realtà aumentata, in cui i modelli 3D sono integrati all’ambiente fisico tramite tablet o smart glasses. L’elaborazione GPU è centrale nel garantire fluidità, risoluzione elevata e interattività nei contesti espositivi, anche per video su schermi di grande formato (3DOOH). Queste soluzioni vengono utilizzate per illustrare funzionamento, configurabilità o cicli operativi di impianti e macchinari industriali, in modo verificabile e coerente con le specifiche tecniche reali.
Scopri come vengono realizzate animazioni 3D per simulazioni industriali : questo collegamento rimanda a una panoramica delle attività dello Studio di Giuseppe Galliano, che da trent’anni produce contenuti 3D per il settore industriale: come i concetti di visualizzazione tecnica, simulazione GPU-based e modellazione tridimensionale vengono impiegati per rappresentare processi complessi nel settore industriale, sfruttando viste esplose, rendering ai raggi X e ambienti immersivi in realtà virtuale o aumentata.
HEAVY.AI e l’ottimizzazione delle reti 5G tramite digital twin
Nel campo delle telecomunicazioni, la società HEAVY.AI ha sviluppato una soluzione per la gestione delle reti mobili in forte espansione. Il suo modulo HeavyRF permette la creazione e l’analisi di un gemello digitale dell’intera rete telco. Integrato nella piattaforma NVIDIA Omniverse, il sistema consente la simulazione della propagazione RF in tempo reale, sfruttando ray tracing RTX e modelli fisici accurati.
Il ray tracing RTX consente di modellare il comportamento delle onde elettromagnetiche nella scena tridimensionale con precisione fisica, simulando riflessioni, rifrazioni e diffrazioni attraverso edifici, vegetazione e superfici complesse. L’accelerazione GPU permette l’elaborazione simultanea di miliardi di raggi su una griglia geospaziale dettagliata, con una risoluzione tale da rappresentare in tempo reale l’effettiva propagazione del segnale nelle condizioni ambientali simulate.
Questo approccio consente agli operatori telco di anticipare le prestazioni effettive delle microcelle in fase di pianificazione e di adattare in modo dinamico la rete a nuovi assetti territoriali o architettonici. La previsione della copertura e delle interferenze è resa possibile grazie a modelli digitali sincronizzati con le informazioni topografiche e strutturali del territorio.
Una delle principali sfide per le reti 5G consiste nella necessità di installare un numero elevato di microcelle, con un incremento del 300% rispetto alla generazione LTE. Questo ha implicazioni dirette sui costi e sul consumo energetico, che salgono di pari passo.
HEAVY.AI, con l’utilizzo della propria piattaforma di calcolo GPU-accelerata, riduce significativamente i tempi di simulazione e consente ai gestori di rete di pianificare la distribuzione con maggiore precisione.
La collaborazione con Charter Communications ha mostrato l’efficacia operativa del digital twin: è possibile integrare dati catastali, dati di traffico, qualità del segnale e modelli predittivi in un’unica interfaccia visuale. Le simulazioni permettono di confrontare scenari alternativi, calcolare la copertura ottimale e identificare criticità prima della fase esecutiva. L’architettura computazionale consente elaborazioni simultanee di grandi quantità di dati, supportando decisioni strategiche sulle infrastrutture di rete.
Una funzione chiave del sistema è la possibilità di sincronizzare i dati reali (misurazioni, traffico dati, logistica dei dispositivi) con quelli simulati. Questo approccio incrementa l’affidabilità delle previsioni e permette una calibrazione più fine delle stazioni radio base. Le funzionalità di ray tracing fisicamente accurato, offerte dalla tecnologia RTX di NVIDIA, forniscono una base coerente per modellare le interazioni tra segnale radio, edifici, vegetazione e dispositivi mobili.
Grazie alla natura modulare del gemello digitale sviluppato, gli operatori possono aggiornare i modelli con dati in tempo reale provenienti da reti esistenti, abilitando un ciclo continuo di ottimizzazione. La compatibilità con strumenti GIS e piattaforme geospaziali consente un’integrazione diretta nei sistemi di progettazione delle reti urbane e suburbane.
Considerazioni finali
L’esperienza maturata da BMW e HEAVY.AI dimostra come l’integrazione tra dati tecnici, modelli CAD e tecnologie di simulazione real time possa restituire strumenti di pianificazione dinamica e verifica operativa. In entrambi i casi, l’utilizzo della potenza di calcolo parallela delle GPU ha abilitato un nuovo paradigma nella gestione di fabbriche e infrastrutture complesse. L’uso del digital twin, non più confinato a visualizzazioni statiche, si estende a contesti operativi dove le modifiche devono essere testate, simulate e implementate in modo reattivo.
