Gemelos digitales: ¿Qué son y cómo funcionan?
Un gemelo digital es una versión digital de un proceso u objeto físico. Puede ser una réplica digital de un motor a reacción, un automóvil, un edificio o incluso una ciudad. Los gemelos digitales replican procesos para recopilar datos y predecir cómo funcionarán los sistemas reales. A través de los gemelos digitales, puede planificar y ejecutar un conjunto complejo de actividades en un mundo virtual antes de lanzarlas al mundo real.
Echemos un vistazo a cómo funcionan los gemelos digitales.
¿Cómo se diseñan los gemelos digitales?
Un gemelo digital se diseña recopilando datos y creando modelos computacionales para probarlos.
Recopilación de datos
Para crear un modelo virtual, un gemelo digital requiere datos sobre un objeto o proceso. Estos datos pueden referirse al ciclo de vida de un producto. Los datos pueden incluir especificaciones de diseño, información del producto o procesos de producción. También podría estar relacionado con información como retroalimentación en tiempo real, análisis histórico y registros de mantenimiento.
Modelado
Una vez que se han recopilado los datos, se utilizan para crear modelos analíticos computacionales. Estos modelos pueden prescribir acciones basadas en simulaciones de ingeniería y algoritmos de inteligencia artificial. Los modelos se pueden mostrar a través de representaciones 3D y técnicas de realidad aumentada (AR) para mostrarle todos los hallazgos visualmente. Todo esto puede ayudarlo a comprender mejor el objeto o proceso físico.
¿Cómo funcionan los gemelos digitales?
Un gemelo digital puede ser tan complejo o simple como usted lo requiera. La cantidad de datos que usa determina cómo el modelo representa la versión física del mundo real.
Hay tres tipos diferentes de gemelos digitales:
Prototipo gemelo digital (DTP)
El DTP es un gemelo digital implementado antes de que se cree un producto físico. Consiste en los diseños, análisis y procesos necesarios para crear la versión física de un producto.
Instancia gemela digital (DTI)
El DTI es el gemelo digital diseñado para un producto que ya está fabricado. Permanece vinculado al objeto físico durante todo su ciclo de vida para ejecutar pruebas en diferentes casos de uso.
Agregado gemelo digital (DTA)
El DTA es la agregación de muchos DTI. Ayuda a recopilar la información que ayuda a determinar las capacidades de un producto físico en diversas condiciones.
Gemelos digitales e IoT
El concepto de gemelo digital no es nuevo, pero la proliferación de Internet de las cosas (IoT) lo ha hecho más popular. El IoT describe una red de dispositivos digitales que están conectados e intercambian datos a través de Internet.
Con capacidades avanzadas de análisis de datos , los gemelos digitales pueden optimizar las implementaciones de IoT para lograr la máxima eficiencia. La capacidad de administrar big data y la aparición de tecnologías disruptivas continuarán impulsando la adopción de gemelos digitales.
¿Por qué son importantes los gemelos digitales?
Las empresas están bajo una presión cada vez mayor para superar los desafíos en los cambiantes paisajes del mercado actual. Al introducir gemelos digitales, puede obtener información valiosa al explorar la relación entre conjuntos de datos interrelacionados de los sistemas físicos y digitales.
Además de esto, los gemelos digitales pueden brindarle varios beneficios como:
- Optimización de los procesos de fabricación al tiempo que se reduce el riesgo de accidentes y el tiempo de inactividad no planificado.
- Mejora de la eficiencia para reducir los problemas de calidad del producto.
- Uso de mantenimiento predictivo para mantener equipos e instalaciones.
- Prueba y validación de supuestos.
- Solución de problemas de equipos de forma remota.
- Mejorar la productividad y crear cadenas de suministro más eficientes.
- Capacitar a los empleados para manejar equipos que no están físicamente cerca.
- Mejorar la experiencia del cliente y ayudarlo a obtener mejores conocimientos sobre el rendimiento del producto.
- Eliminando la necesidad de múltiples prototipos y reduciendo el tiempo total de desarrollo.
Aplicaciones de Digital Twin
Los gemelos digitales se utilizan en diversas industrias para una amplia gama de aplicaciones.
Construcción
Al utilizar datos en tiempo real, los gemelos digitales ofrecen modelos dinámicos que muestran el desempeño de las ciudades inteligentes en la vida real. Esto ayuda a generar eficiencia en los recursos, ahorro de costos y una forma eficaz de introducir prácticas sostenibles en la construcción.
Los gemelos digitales pueden ofrecer soluciones a los muchos desafíos complejos que enfrentan las ciudades modernas. Por ejemplo, los gemelos digitales de ciudades se pueden utilizar para simular la planificación de desastres y la respuesta de emergencia durante las crisis.
Fabricación
En la fabricación, los gemelos digitales ayudan a mejorar las operaciones y reducir los costos de mantenimiento. Los fabricantes comienzan creando una representación virtual de un activo y luego capturan sus datos para determinar su desempeño. Esto hace que la fabricación sea más productiva y racionalizada.
Automotor
Los gemelos digitales pueden crear réplicas virtuales de automóviles para ayudar a analizar y mejorar el rendimiento del vehículo. Estas representaciones de vehículos digitales recopilan datos de comportamiento y operativos de sus contrapartes físicas. Estos gemelos digitales ayudan a implementar y probar nuevos modelos de productos, como vehículos eléctricos e híbridos .
Venta minorista
En el sector minorista, los gemelos digitales juegan un papel crucial en el aumento de las experiencias de los clientes al crear gemelos virtuales para los clientes. Estos gemelos digitales ayudan a crear experiencias personalizadas para los consumidores. Pueden ayudar aún más con una mejor planificación en la tienda.
Aeroespacial y Defensa
Los gemelos digitales se utilizan en los sectores aeroespacial y de defensa para mejorar el rendimiento y los diseños de productos. La Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio (NASA) utiliza gemelos digitales para mantener, operar y reparar sistemas de aeronaves ubicados en el espacio exterior. El ejército estadounidense utiliza gemelos digitales para confirmar la integridad de los semiconductores y chips utilizados en sus municiones.
Cuidado de la salud
Los médicos pueden realizar procedimientos médicos de forma segura en un entorno simulado utilizando gemelos digitales de un órgano o un paciente. Los profesionales de la salud también pueden usar gemelos digitales para realizar ensayos clínicos virtuales antes de lanzar nuevas vacunas o medicamentos.
Los gemelos digitales pueden ser además una herramienta poderosa para la medicina predictiva. Esto puede ayudar a evaluar el riesgo de un paciente basándose en datos sobre pacientes con perfiles similares.
Gemelos digitales del futuro
Los gemelos digitales ya están ayudando a las organizaciones a alcanzar mayores alturas. Ayudan a ofrecer soluciones personalizadas que se adaptan a las preferencias cambiantes de los clientes modernos. Si bien brindan una multitud de beneficios, los gemelos digitales se pueden mejorar aún más.
Por ejemplo, las capacidades de un modelo de gemelo digital se pueden mejorar mediante el uso de la computación cognitiva. Esto puede mejorar las pruebas de un gemelo digital para determinar las pruebas de producto que deben ejecutarse con más frecuencia. Tecnologías como el procesamiento del lenguaje natural (NLP), el análisis acústico y el aprendizaje automático también desempeñarán un papel vital en la mejora del futuro de los gemelos digitales.
Uniendo los mundos digital y físico con gemelos digitales
Los gemelos digitales están mostrando una transformación significativa en varias industrias. Cuando los implementa para probar un producto o proceso, pueden ahorrarle tiempo y dinero.
Los gemelos digitales continuarán brindando información que puede ayudar a las organizaciones a descubrir sus valores ocultos. En el futuro, más empresas aprenderán sobre las capacidades del gemelo digital y querrán implementarlas para obtener una ventaja competitiva.