La strategia digitale di Siemens è da tempo legata all’evoluzione della sua piattaforma digitale aperta Xcelerator, un portfolio di soluzioni hardware, software e digitali per IoT, oltre a un marketplace in evoluzione, progettati per differenti ambiti di utilizzo, dal mondo industriale, a quello delle infrastrutture per la distribuzione di energia, ai sistemi ferroviari (Railigent X) fino a quello degli edifici con Building X e addirittura intere città. La prima di queste “smart city” è già in fase di realizzazione: Siemensstadt Square è infatti un quartiere industriale di Berlino che sta venendo riqualificato e trasformato grazie alle tecnologie di Siemens e che servirà da banco di prova per lo sviluppo di Xcelerator in questo specifico ambito. Si tratta di soluzioni chiave per abilitare il metaverso industriale e aumentare l’uso della tecnologia digital twin guidata dall’intelligenza artificiale, che contribuirà a portare l’automazione industriale a un nuovo livello: in sintesi, è ciò che Siemens sta sviluppando con la collaborazione di Nvidia. Ma questa non è l’unica partnership che sta portando avanti: di recente è stata annunciata anche quella con Automotive Cells Company (Acc), specializzata nella produzione di batterie per veicoli elettrici. Queste attività daranno un’ulteriore spinta al digital business di Siemens, che prevede di incrementare i ricavi di quest’area oltre il 10% nell’anno fiscale 2022.
Xcelerator, un progetto in costante evoluzione
Al centro della strategia di Siemens c’è Xcelerator, una piattaforma di business aperta progettata per semplificare e accelerare i processi di trasformazione digitale dell’industria. L’offerta include sia la piattaforma software sia hardware IoT tramite il quale connettere i macchinari e sensori: i dati acquisiti verranno poi elaborati, anche tramite Ia, e sfruttati per individuare inefficienze, migliorare i processi, ottimizzare la produzione.
Il vantaggio di Xcelerator è che non è un prodotto pensato per uno specifico settore, ma una piattaforma aperta e modulare, integrabile con altre soluzioni e adattabile a differenti settori industriali: chimico, food & beverage, farmaceutico, manifatturiero. E, con le ultime novità, anche a edifici commerciali, sistemi di trasporto ferroviario, infrastrutture per la produzione e distribuzione di energia.
Il metaverso come evoluzione della realtà virtuale (e del gemello digitale)
Sono numerose le novità della piattaforma Xcelerator ma tutte vanno in una direzione: quella di digitalizzare l’intero mondo fisico e realizzare digital twin di qualsiasi asset, dal singolo macchinario a interi impianti o di edifici arrivando alle città. Parliamo di copie digitali di asset fisici che ne simulano tutto il ciclo, dalla fase di progettazione alla fine vita, includendo il montaggio, la manutenzione e lo smaltimento. Questi gemelli digitali saranno poi la base di partenza per la costituzione del metaverso industriale. Un concetto, quello del metaverso, che è piuttosto vago, mancando una definizione condivisa da tutti gli operatori. «La parola metaverso oggi è la tipica buzzword che viene usata per presentare quello che esiste già. Un’evoluzione della realtà virtuale», dice Maurizio Rovaglio, head of digital enterprise business for process industry di Siemens e professore (non più in servizio) di Teoria Dello Sviluppo Dei Processi Chimici del PoliMi «La realtà virtuale che fino a oggi abbiamo avuto modo di vedere mostra ancora un effetto “fake”: la grafica non è ancora allineata alla qualità della simulazione». Asset simulati alla perfezione nel loro funzionamento, insomma, ma ancora distanti – visivamente – dalle controparti reali. Col rendering si perde il gioco di luci e ombre che dà la sensazione di realismo e di profondità. Il metaverso vuole ovviare a queste limitazioni. «Per Siemens diventa lo strumento con cui evolvere il gemello digitale, creare una copia identica», anche visivamente.
Ma, sottolinea Rovaglio, «il metaverso è un componente di Xcelerator. È uno degli elementi aggreganti di una serie di soluzioni. Xcelerator resta una piattaforma che vuole promuovere la transizione energetica e quella digitale coniugando varie soluzioni interoperabili che trovano spazio per una fusione attraverso il metaverso. Diventa un prodotto che consente un’automazione evoluta, perché permette ad esempio di coordinare un impianto che si potrebbe trova dall’altra parte del mondo, attraverso un’esperienza virtuale». Questo permette di valutare meglio ingombri, accessibilità, sicurezza e svariati parametri dove l’impatto grafico è importante, e non è solo un vezzo estetico. In particolare, nell’addestramento dei lavoratori, dove sentirsi immersi nell’ambiente è fondamentale. L’interfaccia potrà essere anche uno schermo 4K di grandi dimensioni, sufficiente a garantire la sensazione di presenza, e i visori VR non saranno dunque l’unica porta di accesso, secondo Siemens. «Ma non è detto che sia sempre così. Ci sono situazioni in cui il visore ha senso. Prendiamo il caso della Siemensstadt Square.
È studiata immaginandola nel metaverso, e lì per sfruttare al massimo [il gemello digitale] serviranno gli strumenti adatti. Simulare incendi e situazioni di emergenza in senso immersivo ha un altro senso rispetto a sperimentarli in 2D». Ma questo si può fare anche adesso, viene da chiedere, ma Rovaglio anticipa la domanda: «Sì, si può, ma perdiamo quell’effetto realistico che il metaverso dovrebbe dare». Alla luce di queste informazioni è anche chiaro perché la scelta del partner per il metaverso è caduta su Nvidia, che ha una lunga esperienza nell’ambito della visualizzazione. «In Siemens è in corso una trasformazione per diventare una tech company e Nvidia è stata una scelta importante e mirata. È l’azienda che ha inventato le GeForce, le prime gpu con un acceleratore grafico. Poi è passata al software e, successivamente, agli strumenti di intelligenza artificiale», per rendere ancora più realistica la grafica. «Sfruttare quell’ampia conoscenza e portarla su un mondo industriale è alla base di questa importante partnership». Nvidia, insomma, consentirà di allineare la qualità della simulazione, oggi estremamente precisa, alla qualità del rendering visivo.
Accelerare la digitalizzazione della rete con Xcelerator
La prima novità relativa al portfolio Xcelerator è una soluzione per la trasformazione digitale dell’infrastruttura per la distribuzione dell’energia elettrica. Per raggiungere gli obiettivi di Net Zero è necessario investire sull’elettrificazione e sull’ottimizzazione dei consumi ma anche tenere conto del fatto che tendenzialmente avremo bisogno di più energia. Un maggior numero di risorse energetiche distribuite (come ad esempio le rinnovabili), insomma, ma bisogna assicurarsi che la rete sia in grado di reggere il carico e di funzionare senza interruzioni o rischi. Siemens Xcelerator, grazie alle soluzioni già presenti in piattaforma, quali Deop X, consente di ottimizzare la gestione della rete elettrica così da garantirne la stabilità, la scalabilità e l’efficienza.
Secondo uno studio di Bcg, la domanda di energia elettrica nella sola Germania crescerà del 40% entro il 2030 e del 100% entro il 2045. Per far fronte a questa richiesta sarà necessario aumentare di tre volte la capacità della grid, la rete elettrica. Il problema è che, ad esempio, l’attuale sistema tedesco non è pronto per un simile upgrade di capacità. Secondo l’Agenzia Internazionale per l’Energia, per riuscirci sarà necessario investire qualcosa come il 2% del Pil tedesco, agendo su tre livelli:
- Incrementando del 72% la produzione da fonti a basse emissioni
- Riducendo l’intensità dell’energia del 33%
- Incrementando di 2,8 volte gli investimenti in tecnologie per la produzione di elettricità pulita.
Thomas Kiessling, cto di Siemens, aggiunge un dettaglio: «Non ce la faremo se non investiamo in digitalizzazione. Sarà impossibile». I fattori in gioco sono parecchi, a partire dall’attuale difficoltà di prevedere i consumi (che peggiorerà con l’aumentare dei veicoli elettrici) all’incapacità dell’infrastruttura di assorbire la grande volatilità di fonti rinnovabili come eolico e solare. L’obiettivo di Siemens è quello di supportare le necessità degli operatori energetici, aiutandoli a ottimizzare i loro sistemi e contenere la spesa necessaria per l’aggiornamento dell’intera rete. Come? Facendo leva sui dati. «Se un operatore deve autorizzare l’installazione di 10, 20 o 340 colonnine di ricarica in un quartiere si chiede se la rete reggerà il voltaggio o avrà problemi. Oggi non ha dati per dare questa risposta. Ma non è necessario installare contatori e dispositivi IoT in ogni angolo per misurare l’utilizzo, che può essere stimato tramite l’IA», afferma Kiessling.
A oggi la rete di distribuzione dell’energia non è digitalizzata e questo secondo Kiessling significa che ci sono ampi margini di ottimizzazione senza dover investire cifre troppo elevate. «In alcuni Paesi solo digitalizzando la rete elettrica si può raddoppiare la sua capacità senza investire per potenziarla. Possiamo insomma trasportare il doppio dell’energia senza effettuare upgrade delle linee di trasmissione». Con la divisione Smart Infrastructure Siemens aiuta le aziende del settore a sfruttare al meglio le loro attuali tecnologie per la generazione e la trasmissione facendo leva sui gemelli digitali. Mettendo i dati a disposizione degli operatori in modo facile e intuitivo e grazie un processo di miglioramento continuo, «che è alla base della filosofia di Xcelerator», Siemens sarà in grado di ottimizzare ancora di più il sistema energetico, riducendo gli sprechi e migliorando i processi.
Siemensstadt Square, la città del futuro secondo Siemens
Siemensstadt Square è un’area industriale di 73 ettari in riqualificazione nel distretto berlinese di Spandau. L’obiettivo di Siemens è quello di trasformare la zona in un’area destinata a più utilizzi, commerciale, residenziale, industriale, ricerca e sviluppo, mettendo però l’uomo al centro di tutto. Un ambiente completamente carbon neutral, alimentato da energie rinnovabili (fotovoltaico e geotermico) e che fungerà anche da terreno di dimostrazione delle tecnologie delle differenti business unit di Siemens, incluse smart infrastrutture, mobility, energy. Gemelli digitali, soprattutto, ma anche manifattura additiva, cybersecurity, intelligenza artificiale. Un progetto ambizioso, sul quale Siemens sta investendo 600 milioni di euro.
Il quartiere Siemensstadt Square di Berlino è stato interamente progettato partendo da un digital twin
La tecnologia dei digital twin verrà utilizzata per mappare l’intera area, inclusi i singoli edifici, le strade, gli spazi aperti, la rete elettrica e i sistemi di generazione energetica. I dati del gemello digitale saranno accessibili a tutti gli stakeholder, che potranno collaborare per simulare differenti scenari e ottimizzare l’intero ancora prima che venga costruito, riducendo i margini di errore, i costi e i tempi di sviluppo. Ma compito del gemello digitale non terminerà una volta completata la costruzione, e verrà usato per gestire l’operatività del quartiere, per la manutenzione e per ottimizzare l’utilizzo delle risorse.
Possiamo considerarlo come un quartiere modello che servirà come campo di prova per realizzare le città del futuro: gli edifici saranno progettati tenendo a mente i più recenti standard di efficienza energetica e sfrutteranno le più avanzate tecnologie sviluppate da Siemens Smart Infrastructure, come sensori intelligente per gestire l’illuminazione e sistemi di riscaldamento e raffreddamento smart, così da adeguare automaticamente l’utilizzo di energia alle persone realmente presenti in ogni momento.
Anche la mobilità interna alla Siemensstadt Square sarà progettata guardando al futuro: i principali punti di interesse saranno connessi da una metropolitana e verrà riattivata la stazione ferroviaria di S-Bahn, così da collegarle comodamente col resto della città e della Germania. Al suo interno, invece, si prevedono poche automobili, con spostamenti affidati a mezzi come scooter elettrici o taxi a guida autonoma.
Railigent X: IoT e IA per ottimizzare la rete ferroviaria e aumentare la disponibilità del Materiale Rotabile
In Europa le reti ferroviarie sono molto sviluppate, ma si tratta di infrastrutture che sentono il peso degli anni e che Siemens intende ammodernare facendo leva su dati e digitale. La soluzione sviluppata dalla multinazionale si chiama Railigent X: una piattaforma che sfrutta i dati per acquisire nuovi insights e ottimizzare l’utilizzo della rete. L’obiettivo è quello di migliorare l’efficienza, abbattere i costi di gestione e mantenimento, ridurre i tempi di percorrenza, abilitare scenari di manutenzione predittiva, riducendo così al minimo i fermi per riparazioni e manutenzione.
In questo modo anche i tempi di sosta per il Materiale Rotabile diventano sempre minori aumentando la disponibilità dello stesso per gli operatori. Garantendo così maggiore sicurezza per i passeggeri, anche grazie a evoluti sistemi di guida autonoma atti a eliminare errori umani dei macchinisti.
Digitalizzare i treni e le stazioni ferroviarie è solo una delle ambizioni di Siemens, che sta lavorando anche sul concetto di mobility as a service. Che significa? Una singola app per accedere a tutti i sistemi di trasporto pubblico (treni, bus, tram, metropolitane, ma anche car sharing e bike sharing) in maniera semplice e conveniente dal punto di vista economico. Non parliamo di un semplice biglietto elettronico utilizzabile su tutti i mezzi, ma di una soluzione più ampia che offre informazioni e servizi ai passeggeri, indicando per esempio quali sono le carrozze meno occupate ed evidenziando eventuali vagoni con problemi all’impianto di condizionamento.
L’adozione di Railigent X permette di ridurre fra il 30% e il 50% gli interventi di manutenzione non programmati
I digital twin di Siemens per digitalizzare le gigafactory di Acc
Un’altra collaborazione chiave di Siemens è quella con Automotive Cells Company (Acc), siglata a giugno, e mirata ad accelerare la realizzazione delle gigafactory che Acc sta realizzando in Europa: quella di Billy-Berclau Douvrin, in Francia, e quella a Kaiserslautern, in Germania. Acc è una realtà nata nel 2020 specializzata nelle batterie per il settore automotive che sta realizzando più gigafactory in Europa, a supporto dei principali carmaker. La prima gigafactory costruita dall’azienda è quella citata poco prima, a Billy-Berclau Douvrin ed è potenzialmente previsto uno stabilimento in Italia, a Termoli.
Siemens punta a divenire uno dei principali attori nel settore delle batterie per il settore automotive e fornirà ad Acc l’hardware e il software necessario per realizzare gemelli digitali sia delle batterie sia delle linee produttive. In particolare, le tecnologie chiave adottate da Acc saranno le soluzioni di automazione Totally Integrated Automation e la soluzione per la gestione del ciclo di vita dei prodotti Teamcenter. «In qualità di partner chiave per la trasformazione dell’industria dell’automotive è per noi naturale unire le forze con Acc per sviluppare insieme la produzione sostenibile di batterie per auto elettriche in Europa», spiega Cedrik Neike, member of the managing Board di Siemens e ceo di Digital Industries. Che sottolinea un altro aspetto fondamentale della partnership: l’accordo fra le due aziende copre anche le soluzioni infrastrutturali – così da creare stabilimenti a zero emissioni nette – e prevede potenziali opzioni di finanziamento tramite Siemens Financial Services.
Building X: il digitale per la sostenibilità ambientale degli edifici
«Viviamo e spendiamo la maggior parte del nostro tempo all’interno degli edifici. Che però sono molto inefficienti dal punto di vista energetico», sottolinea Thomas Kiessling. Non solo: entro il 2050 si stima che il 68% della popolazione mondiale abiterà in aree urbane densamente popolate. Questo è secondo Kiessling uno dei principali aspetti da considerare nell’ambito della transizione energetica, anche perché i numeri parlano chiaro: gli edifici usano il 40% dell’energia prodotta a livello globale e la loro costruzione rappresenta il 27% delle emissioni di CO2 totali. È evidente che l’impatto di queste strutture sull’ambiente sia enorme e sia necessario ripensare gli edifici del futuro in ottica di sostenibilità. La chiave di svolta? La digitalizzazione degli edifici, ed è per questo che Siemens ha esteso Xcelerator introducendo Building X, una piattaforma aperta, facilmente integrabile con altri software tramite Api, per realizzare gemelli digitali degli edifici e che supporterà tutte le professionalità coinvolte nel ridurre le emissioni, abbattere i costi operativi, eliminare le inefficienze e trasformare ufficio e condomini in ambienti più vivibili e adatti anche alle nuove modalità di lavoro.
Con Building X sarà possibile realizzare un gemello digitale di un edificio con tutte le sue facilities, come ad esempio i sistemi di raffreddamento e raffrescamento. Il vantaggio? Pensiamo a come viene gestito oggi un edificio e poniamo che in un’area il riscaldamento non funzioni a dovere. Solitamente, si apre un ticket di assistenza e a quel punto verrà inviato un tecnico per le verifiche del caso, per poi risolvere il problema. Uno spreco di tempo e di risorse, secondo Kiessling, che non ha dubbi: «queste procedure devono essere automatizzate». Così facendo si velocizza la gestione del problema anche perché spesso ai manutentori non arriva un semplice ticket, ma una serie di segnalazioni apparentemente slegate fra loro ma che spesso possono essere ricondotti a un’unica causa. Poter investigare in digitale il problema e correlare queste informazioni ancora prima di far muovere dei tecnici è un vantaggio in termini di costi e abbattimento di emissioni. Così come la possibilità di tenere sotto controllo da remoto e ottimizzarne i consumi, anche solo semplicemente spegnendo i condizionatori e le luci quando non sono presenti persone in una stanza.
Ottimizzare la manutenzione è solo una delle funzionalità che abilita Building X, tramite il quale è anche possibile acquisire dati sull’intero edificio e ricavarne insights utili, per esempio, a elaborare una strategia di abbattimento dei consumi e decarbonizzazione a lungo termine. Un vantaggio non da poco soprattutto per quelle imprese che si trovano a gestire più edifici e, non solo, così facendo possono centralizzarne la gestione ed effettuare assistenza da remoto ma anche migliorare le loro prestazioni di business grazie ai dati sull’utilizzo.
