Los Gemelos digitales y la promesa de transformar al futuro

Un gemelo digital puede ser tan complejo o tan simple como la empresa lo requiera, las diversas cantidades de datos, determinan con qué precisión el modelo simulará la versión física.

¿Qué son los gemelos digitales?

El término conocido como digital twins o gemelos digitales, tiene su origen durante los años 80, cuando la NASA comenzó a hacer simulaciones sobre el comportamiento de los equipos y de las naves, con el objetivo de cuidar la integridad de los astronautas y la viabilidad de las misiones.

Sin embargo, este concepto  se utiliza a partir del año 2003 con todos los avances del big data, cloud computing y el Internet de las cosas.

La apuesta por esta tecnología, es por la generación de una réplica o copia virtual de un producto, servicio o proceso que imita un comportamiento para poder analizar su reacción ante determinadas situaciones y mejorar su rendimiento y eficacia, sin correr riesgos.

Este emparejamiento del mundo virtual y del físico, permite el análisis de datos y monitoreo de sistemas, previniendo tiempos de inactividad, donde se puedan desarrollar más oportunidades e incluso planificar el futuro.

¿Cómo funcionan los gemelos digitales?

Para poder trabajar con dichas herramientas, es necesario tener soluciones que sean capaces de recabar toda la información generada por los distintos componentes del elemento físico que se desea replicar. Para ello, se deben instalar sensores que recopilen datos sobre el estado del proceso, producto o servicio en tiempo real. 

Estos componentes físicos, deben estar conectados a un sistema basado en la nube que recibe y procesa toda la información obtenida, además de compararla con otros parámetros.

En ese momento, ya es posible generar virtualmente el proceso, producto o servicio y ensayar con él cualquier cambio que sólo se aplicará físicamente cuando se haya comprobado su éxito en el entorno digital.

Al tener una réplica virtual, es posible obtener un feedback inmediato de la actividad, aplicando posibles correcciones en un tiempo récord.

Por este motivo, los gemelos digitales son especialmente útiles para el mantenimiento de máquinas y equipos conectados que generan y analizan grandes volúmenes de datos.

Al poner en marcha el gemelo virtual en una compañía, será posible acelerar los procesos de innovación tecnológica dentro de una organización.

Recomendaciones y beneficios de los gemelos digitales

1. Dictaminar modelos a partir de estándares.
2. Involucrar a todo el equipo que tenga relación con el producto o servicio.
3. Incluir diversas fuentes para la recopilación de los datos.
4. Asegurar en el largo plazo el acceso a los modelos y su evolución.

La unión del mundo físico y virtual mediante gemelos digitales, hace posible un análisis exhaustivo de la información, permitiendo llevar un control de los sistemas para personalizar la producción a partir de los requerimientos de los clientes.

Los principales beneficios son:

Combinación del mundo virtual y físico

Los gemelos digitales permiten rastrear los datos en la representación alternativa que se obtiene, un avance que elimina cualquier problema que pueda ocurrir en la producción de materiales y productos, podemos decir que es un modelo virtual idéntico que se encuentra en fase de diseño o casi final.

Son sistemas que aprenden, gracias a los algoritmos de machine learning y optimizan cada vez más el proceso.

Con nuestro gemelo digital, toda la información que podemos necesitar, los datos e inteligencia, pueden optimizar tu empresa, para que las tomas de decisiones se traduzcan en una mayor competitividad.

El gemelo digital se aplica a los humanos de modos más amplios, esto significa que nuestra vida cotidiana, nuestras relaciones y otros elementos cruciales pueden ser duplicados por nuestras versiones digitales.

¿Qué es lo que permiten?

• Análisis de  datos
• Reducción de costos
• Evitar fallas
• Prevención de tiempos de inactividad
• Desarrollo de nuevas oportunidades
• Aumento de la productividad
• Planificación de un futuro a través de las simulaciones
• Réplica del ciclo de vida de un producto
• Extensión de la vida útil de los productos, procesos o servicios
• Maximización del análisis de datos
• Experimentación

Los gemelos digitales pueden replicar incidencias y acontecimientos reales de un negocio en el mundo digital.

¿Cómo benefician el desarrollo de una empresa?

Los gemelos digitales llegan para revolucionar los procesos y traer mayores beneficios a todos los sectores, permitiendo:

• Construir un modelo virtual con toda la experiencia física, sin tener que hacer inversiones o gastos en pruebas o instalaciones físicas.
• Que las empresas que utilizan estas herramientas agilicen sus labores de diagnóstico y mantenimiento en sus redes de comunicación y equipos de producción.
• Crear y construir equipos para llevarlos al mundo físico únicamente si se logró satisfacer en el ámbito virtual los requisitos y requerimientos de estos.
• Probar el ensamble de los componentes de un elemento en una fábrica virtual, detectando los problemas y dándoles solución en ese mismo entorno.
• Anteceder cualquier incidencia en el funcionamiento del objeto que replican, analizando la situación, para proponer soluciones y ponerlas en marcha.

Tipos de Gemelos Digitales

El gemelo digital se puede dividir en tres tipos generales, los cuales muestran diferentes momentos en los que se puede utilizar el proceso:

Prototipo de gemelo digital (DTP), se lleva a cabo antes de crear un producto físico.

Instancia gemela digital (DTI), se realiza una vez que se fabrica un producto para ejecutar pruebas en diferentes escenarios de uso.

Digital Twin Aggregate (DTA), recopila información DTI para determinar las capacidades de un producto, ejecutar pronósticos y probar parámetros operativos.

Estos tipos ofrecen una variedad de usos, incluye una planificación logística, el desarrollo y rediseño de productos, el control y gestión de calidad y la planificación de sistemas.

¿Cómo se desarrollan los gemelos digitales?

Comienza su vida cuando es construido por especialistas y expertos en ciencia de datos. Estos profesionales, desarrollan un modelo matemático que simula el producto o proceso original (del mundo real) y lo llevan al espacio digital.

Para ello, al gemelo se le incorporan datos en tiempo real que son recibidos por sensores o por tecnologías relacionadas con el big data. 

Y una vez ya recolectada la información, se procesa con inteligencia artificial, cloud computing y machine learning, para desarrollar una representación viva que se comporta exactamente igual a la física.

Esto permite al digital twin simular el objeto, ofreciendo información sobre su rendimiento y sus problemas potenciales.

1. Asegurar la vida a largo plazo de los modelos digitales.
2. Enriquecer el digital twin con información adicional, es decir, incluir datos de fuentes diversas.
3. Involucrar toda la cadena de valor del producto o servicio.

Un diseño de gemelo digital se realiza mediante la recopilación de datos y la creación de modelos computacionales para probarlos, puede incluir una interfaz entre el modelo digital y un objeto físico real para enviar y recibir comentarios y datos en tiempo real. Se necesitan:

Datos.

Un gemelo digital requiere datos sobre el proceso para poder crear un modelo virtual que pueda representar los comportamientos o estados del elemento o procedimiento del mundo real.

Estos datos pueden estar relacionados con el ciclo de vida de un producto e incluir especificaciones de diseño, procesos de producción. También puede incluir información de producción, incluidos equipos, materiales, piezas, métodos y control de calidad.

Los datos pueden estar relacionados con la operación, como comentarios en tiempo real, análisis históricos y registros de mantenimiento. Otros datos utilizados en el diseño de gemelos digitales pueden incluir datos comerciales o procedimientos al final de su vida útil.

Modelado.

Una vez que se recopilaron los datos, estos se pueden utilizar para crear modelos analíticos computacionales para mostrar efectos operativos, predecir estados como la fatiga y determinar comportamientos. 

Estos modelos pueden prescribir acciones basadas en simulaciones de ingeniería, física, química, estadística, aprendizaje automático, inteligencia artificial, lógica empresarial u objetivos.

Estos modelos se pueden mostrar a través de representaciones en 3D y modelado de realidad aumentada para ayudar a la comprensión humana de los hallazgos.

Enlace.

Los hallazgos de los gemelos digitales se pueden vincular para crear una descripción general, un ejemplo es cuando toman los hallazgos de equipos y los ponen en un gemelo de línea de producción, más tarde podrá informar a un gemelo digital a escala de fábrica.

Al usar gemelos digitales vinculados de esta forma, es posible habilitar aplicaciones industriales inteligentes para desarrollos y mejoras operacionales en el mundo real.

Impacto en la Industria 4.0

La industria 4.0, es la actual revolución industrial, esta consiste en la digitalización de los procesos industriales por medio de la interacción de la inteligencia artificial con las máquinas y la optimización de recursos, está enfocada en la creación de metodologías comerciales.

Mediante la integración de tecnologías como inteligencia artificial, aprendizaje automático y análisis de software con datos, el gemelo digital crea un modelo de simulación que puede actualizarse junto con o en lugar de una contraparte física.

Esto le permite a las empresas poder evaluar un ciclo de desarrollo informatizado, desde el diseño hasta la implementación e incluso el desmantelamiento.

Sumérgete en el mundo de la tecnología y piensa en el futuro de tu empresa, hacia dónde vas y qué estás haciendo para lograrlo, recuerda que en Servnet contamos con herramientas que te permitirán un mejor y más rápido desarrollo.