Understanding the role of digital twins and digital platforms in industrial asset lifecycle management: a state-of-the-art analysis

In the current industrial context, characterized by increasingly demanding markets, manufacturing industries are driven to improve efficiency and effectiveness of production systems. The shift in technological adoption brought by Industry 4.0 and Digital Manufacturing has led to the necessity to manage a great amount and typologies of data coming from assets. Modern Industrial Asset Management practices are nowadays oriented towards value creation across the value chain and the whole asset lifecycle, in which data needs to be collected, managed and shared. For these reasons, the use of digital technologies like Digital Twins and Digital Platforms can be considered to be a game changer for effective Asset Lifecycle Management practices and informed decisional processes. To assess the role of Digital Twins and Digital Platforms in Industrial Asset Lifecycle Management, a systematic literature review has been conducted, aiming to analyze the contributions of these technologies. Following the analysis of the outcome of the review, consisting of 66 papers, it was possible to address the opportunities, benefits and improvements brought by those technologies during the asset lifecycle of manufacturing assets. First of all, a paper categorization analysis has been performed, highlighting several perspectives on the nature of publications. Secondly, an analysis of the publications’ content has been provided. The analysis focuses on the three lifecycle phases of asset life (Beginning of Life, Middle of Life and End of Life), showing the literature contribution in those phases, analyzing state-of-the art solutions and assessing literature gaps. In general, the review process highlighted the different benefits and services enabled by those technologies throughout the lifecycle pertaining to different practices (asset design and configuration, asset and process monitoring, maintenance, decommissioning, …) but also highlighted how for both Digital Twins and Digital Platforms a through-life perspective is often missing or hard to achieve. Lastly, a discussion of benefits and general considerations is presented, indicating the current strengths and potentialities, or where future research might head.

Nell’attuale panorama industriale, caratterizzato da mercati sempre più esigenti, le industrie manifatturiere sono spinte a migliorare l'efficienza e l'efficacia dei sistemi produttivi. Il cambiamento nell'adozione tecnologica introdotto dall' Industria 4.0 e dal Digital Manufacturing ha portato alla necessità di gestire una grande quantità e varietà di dati provenienti dagli asset. Le moderne pratiche di gestione degli asset Industriali (Industrial Asset Management) sono oggi orientate alla creazione di valore lungo tutta la value chain e durante l'intero ciclo di vita degli asset, in cui i dati devono essere raccolti, gestiti e condivisi. Per queste ragioni, l’uso di tecnologie digitali come i Digital Twin e le Piattaforme Digitali può essere considerato un fattore determinante per pratiche efficaci di gestione degli asset lungo il loro ciclo di vita e processi decisionali informati. Per valutare il ruolo dei Digital Twin e delle Piattaforme Digitali nella gestione del ciclo di vita degli asset industriali, è stata condotta una revisione sistematica della letteratura, con l’obiettivo di analizzare i contributi di queste tecnologie. A seguito dell’analisi dei risultati della revisione, composta da 66 articoli, è stato possibile identificare le opportunità, i benefici e i miglioramenti apportati da tali tecnologie durante il ciclo di vita degli asset manifatturieri. Innanzitutto, è stata effettuata un’analisi di categorizzazione dei paper, evidenziando diverse prospettive sulla natura delle pubblicazioni. In secondo luogo, è stata fornita un’analisi del contenuto delle pubblicazioni. L’analisi si concentra sulle tre fasi del ciclo di vita degli asset (inizio vita, metà vita e fine vita), mostrando i contributi della letteratura in queste fasi, analizzando le soluzioni allo stato dell’arte e individuando le lacune nella letteratura. In generale, il processo di revisione ha evidenziato i diversi benefici e servizi abilitati da queste tecnologie durante il ciclo di vita, relativi a diverse pratiche (progettazione e configurazione degli asset, monitoraggio degli asset e dei processi, manutenzione, dismissione, ecc.), ma ha anche messo in luce come, per entrambi i casi, per Digital Twin e Piattaforme Digitali una visione di insieme del ciclo di vita risulti spesso mancante o difficile da realizzare. Per concludere, viene presentata una discussione sui benefici e considerazioni generali di Digital Twin e Piattaforme Digitali, indicandone i punti di forza attuali e le potenzialità, nonché le possibili direzioni per la ricerca futura.