Un gemelo digital es un modelo virtual de un objeto o sistema del mundo real que está diseñado para reflejar con fidelidad los atributos y el ciclo de vida del sujeto que representa.
La tecnología de gemelos digitales consiste en equipar un objeto físico con sensores de IoT durante su desarrollo, producción y funcionamiento. Esos sensores están diseñados para generar datos fidedignos sobre el sujeto y su funcionalidad. Luego, los datos obtenidos se pueden transmitir en tiempo real a una herramienta de procesamiento independiente y crear con ellos un modelo digital de gran precisión.
A continuación se indican algunos ejemplos de tecnologías de gemelos digitales:
- Ingeniería de tráfico
Se pueden crear gemelos digitales para redes de carreteras completas. Mediante la creación de mapas de carreteras y el análisis de los datos de tráfico en tiempo real, los planificadores pueden obtener una imagen más completa del desarrollo del tráfico en una ciudad, dónde se producen embotellamientos y qué tipos de ajustes se podrían realizar para aliviar la congestión de vehículos. - Telecomunicaciones
Las empresas de telecomunicaciones pueden utilizar soluciones de gemelos digitales para crear mapas y optimizar las redes en función del movimiento de los usuarios de la red y las aplicaciones que utilizan. - Propiedades inmobiliarias
Las empresas inmobiliarias utilizan mucho los gemelos digitales para crear representaciones virtuales de ecosistemas de edificios. De esta manera, los responsables de la toma de decisiones pueden ver en tiempo real las propiedades de sus edificios. Por ejemplo, pueden ver los datos de los sistemas de gestión, seguridad y climatización, los planos interiores y exteriores y los datos de interacción con los inquilinos, entre otras cosas. - Producción de energía
Con el aumento del consumo de energía, el sector energético utiliza la tecnología de gemelos digitales para mejorar la eficiencia de los aerogeneradores. Los sensores conectados suministran datos de rendimiento en tiempo real a los gemelos digitales de los aerogeneradores para que los ingenieros puedan realizar mejoras y ajustes allí donde es necesario con el fin de optimizar la generación de energía. - Atención sanitaria
Los gemelos digitales no son algo exclusivo de los sistemas inanimados, ya que también pueden reproducir sistemas vivos. Los sensores ponibles proporcionan a los profesionales del sector sanitario información detallada sobre la salud de los pacientes y les permiten simular tratamientos y procedimientos antes de aplicarlos en el mundo real.
Naturalmente, la tecnología de gemelos digitales va mucho más allá de estos ejemplos, y cualquier sistema que se represente en un entorno virtual para recopilar datos trabaja junto con su propio gemelo digital.
Puesto que los gemelos digitales permiten a las organizaciones recopilar datos reales en tiempo real, poseen muchas ventajas exclusivas. Entre ellos se incluyen:
Los gemelos digitales son beneficiosos para el I+D. En lugar de tener que esperar a que se desarrolle un prototipo para realizar pruebas de rendimiento, las empresas pueden utilizar los datos precisos de los gemelos digitales para obtener información procesable y realizar cambios y mejoras esenciales antes de que el producto pase a la fase de producción.
Los procesos de fabricación pueden beneficiarse mucho de las soluciones de gemelos digitales. Las empresas pueden rastrear los sistemas de producción e investigar los resultados de posibles ajustes para mejorar la eficiencia antes de aplicarlos en el mundo real. Los gemelos digitales ayudan a garantizar que cada mejora que se implemente esté respaldada por pruebas fiables y que los cambios que se van a introducir ayuden realmente a optimizar el sistema.
Tanto si hacen referencia a un único componente como a un conjunto completo de procesos, los gemelos digitales proporcionan conocimientos fiables a áreas en las que, de otro modo, las decisiones tendrían que basarse en datos menos específicos. Gracias a ello, es posible eliminar los problemas de eficiencia y mejorar el rendimiento.
Los datos en tiempo real de los sensores de IoT y el modelado matemático avanzado proporcionan a los responsables de la toma de decisiones toda la información que necesitan para identificar las tendencias y adelantarse a los problemas antes de que ocurran. Las tecnologías de IA y aprendizaje automático mejoran aún más las recomendaciones predictivas que son posibles gracias a los gemelos digitales.
Los gemelos digitales pueden reducir considerablemente el tiempo necesario para materializar una idea. Gracias a esto, se reduce el trabajo de desarrollo y se acelera el lanzamiento, no solo de los propios productos, sino también de otros activos y procesos relevantes para la producción y el despliegue.
Como se ha mencionado anteriormente, los gemelos digitales pueden ser desde pequeños y específicos hasta grandes e inclusivos. Varias disciplinas científicas han llegado incluso a usar soluciones de gemelos digitales para crear modelos de comportamiento de sujetos microscópicos (como las células humanas) y sistemas macroscópicos (como la estructura a gran escala del universo visible). Dicho esto, las empresas tienden a clasificar los gemelos digitales en cuatro niveles según su tamaño:
- Componentes
Los componentes con una única función son las unidades más básicas de gemelos digitales. Si se desea un enfoque más detallado, los componentes se pueden dividir en partes más pequeñas. - Activos
Cuando un gemelo digital consta de más de un componente, se clasifica como activo. Los gemelos de activos obtienen datos del rendimiento de sus diferentes componentes y de la interacción entre ellos. - Sistemas
Los gemelos de sistemas están formados por dos o más activos que funcionan conjuntamente para crear un sistema funcional. - Procesos
Por último, los gemelos de procesos se centran en la interacción de varios sistemas para crear procesos completos.
A menudo, los términos gemelo digital y simulación se utilizan indistintamente. Y lo cierto es que, en muchos sentidos, son muy similares. Tanto los gemelos digitales como las simulaciones utilizan datos del mundo real para crear réplicas de objetos en un entorno digital. La diferencia, sin embargo, reside en el alcance del modelo digital.
La mayoría de las simulaciones están diseñadas para estudiar procesos específicos de forma individual. Además, tienden a basarse en datos diferidos que conservan el valor que se les asignó en el momento de su recopilación.
Los gemelos digitales pueden hacer mucho más. Un gemelo digital crea un entorno digital real y funcional donde las organizaciones pueden ejecutar varias simulaciones para probar y estudiar muchos procesos diferentes. Todo se basa en datos en tiempo real que proporcionan una imagen clara y actualizada de lo que sucede en cada momento. Estos datos se envían al gemelo digital para garantizar la precisión en tiempo real, y los conocimientos que genera el sistema de procesamiento se pueden enviar de vuelta para optimizar el sujeto.
En otras palabras, una simulación puede ofrecer una imagen general de las consecuencias de los cambios que se realizan en un sistema. Un gemelo digital, sin embargo, va más allá y proporciona información detallada sobre lo que sucede en un momento concreto en varios sistemas o procesos y lo que es probable que ocurra en el futuro en función de los cambios en las variables.
¿Cuándo resultan valiosos los gemelos digitales? La respuesta general es “siempre que una organización desee obtener conocimientos en tiempo real sobre componentes, activos, sistemas o procesos”. En términos más específicos, sin embargo, los gemelos digitales son más útiles si se utilizan en momentos concretos:
Antes de crear un producto físico o de establecer un sistema, se puede elaborar un prototipo de gemelo digital (DTP) que represente los datos relevantes para los diseños, análisis y procesos que debe incorporar el producto acabado. Las organizaciones utilizan los DTP para probar y modificar los parámetros y las condiciones de funcionamiento con el fin de mejorar la comprensión de los productos y sistemas que se están desarrollando, y para realizar cambios que sean beneficiosos para los diseños antes de que pasen a la fase de producción definitiva.
Una vez que se ha lanzado un producto o se ha desplegado un sistema o proceso específico, el gemelo digital sigue siendo una parte fundamental del proceso de recopilación y análisis de datos. Las instancias de gemelos digitales (DTI) proporcionan a las organizaciones información precisa sobre el objeto o la entidad a lo largo de su ciclo de vida, y los agregados de gemelos digitales (DTA) crean grupos de DTI para determinar las competencias en varias condiciones, probar nuevos parámetros operativos y ofrecer una imagen más completa del futuro.
Si bien las simulaciones claras y sencillas basadas en estimaciones y datos diferidos tienen sus ventajas, el entorno donde existen los productos y las empresas no es solo virtual. Para comprender cómo funcionan realmente y dónde se puede mejorar, las organizaciones necesitan acceder a información completa y actualizada al segundo del mundo real.
Este mayor énfasis en los datos del mundo real ha dado lugar a soluciones únicas y de gran valor en muchos campos y sectores. Entre otras cosas, esas soluciones incluyen lo siguiente:
- Creación de numerosas variaciones digitales de productos para simplificar la personalización
- Mejora de la eficiencia de los coches de carreras
- Pruebas de fatiga y resistencia a la corrosión para aerogeneradores
- Intercambio sencillo de datos de gemelos digitales entre disciplinas
- Mejora de los procesos de negocio y la fabricación de productos
- Optimización de los procesos para rastrear los indicadores de rendimiento de fabricación
- Ampliación del ciclo de vida de los productos
- Reducción de la necesidad de crear prototipos físicos en la fabricación de automóviles
- Mejora de la experiencia del cliente a través de datos de productos, rendimiento y distribución
- Mejoras en el flujo de trabajo, la dotación de personal y los procedimientos para hospitales
- Fabricación: los gemelos digitales permiten optimizar el proceso de fabricación, reducir los tiempos de inactividad y mejorar la calidad de los productos. Por ejemplo, los gemelos digitales pueden simular el comportamiento de una línea de producción para identificar los cuellos de botella y optimizar el flujo de trabajo.
- Atención sanitaria: los gemelos digitales se utilizan para supervisar máquinas (por ejemplo, de imágenes por resonancia magnética) o el envío de vacunas y medicamentos con el fin de identificar posibles problemas o medir el rendimiento de forma más precisa. Esta tecnología también se puede utilizar para crear simulaciones personalizadas de órganos o sistemas del cuerpo humano, lo que ayuda a los médicos e investigadores a comprender mejor la evolución de una enfermedad y a desarrollar tratamientos dirigidos.
- Construcción: por medio de la simulación y la optimización, los gemelos digitales pueden reducir los costes, mejorar la seguridad y minimizar los residuos.
- Energía: los gemelos digitales permiten optimizar los sistemas de producción y distribución de energía. Por ejemplo, los gemelos digitales pueden simular el comportamiento de una central eléctrica para identificar los problemas de eficiencia y mejorar el rendimiento.
- Transporte: los gemelos digitales se pueden usar para optimizar el flujo del tráfico y la logística. Por ejemplo, pueden simular el comportamiento de un puerto de mercancías para identificar los cuellos de botella y optimizar el flujo de trabajo.
- Cadena de suministro: las empresas pueden obtener conocimientos sobre el funcionamiento del sistema e identificar las posibles áreas de mejora, lo que permite optimizar la gestión del inventario, reducir los residuos y mejorar el control de calidad. Por ejemplo, se puede utilizar un gemelo digital de una planta de fabricación para simular diferentes escenarios e identificar los cuellos de botella en el proceso de producción.
- Distribución minorista: en el sector minorista, la tecnología de gemelos digitales se puede utilizar para crear réplicas virtuales de las tiendas físicas. De esta manera, los clientes pueden ver y comprar los productos en un entorno virtual y, al mismo tiempo, los empleados pueden probar diferentes distribuciones para la tienda y ubicaciones para los productos antes de realizar un cambio.
Esta lista solo incluye una parte de los posibles usos de la tecnología de gemelos digitales. Dado que los gemelos digitales permiten a las organizaciones crear, analizar y ajustar los parámetros de los objetos y procesos en un entorno totalmente digital, incluso los desafíos más complejos se pueden examinar y resolver de una manera más rápida, sencilla y económica de lo que era habitual en el pasado.
Los datos siempre han tenido un papel fundamental en la toma de decisiones empresariales. La generalización de las soluciones de gemelos digitales permite abordar las complejidades relacionadas con la captura y el análisis de los datos del mundo real. Lamentablemente, si bien la tecnología ya está disponible, encontrar las herramientas y recursos adecuados para crear gemelos digitales para tu empresa puede ser complicado.
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