Un gemelo digital es un modelo virtual de un objeto o un sistema del mundo real, diseñado para reflejar con precisión los atributos y el ciclo de vida útil del objeto.
La tecnología de gemelo digital funciona cuando se equipa un objeto físico con sensores de IoT a través de su desarrollo, producción y funcionamiento. Estos sensores están diseñados para producir datos confiables sobre el objeto y su funcionalidad. Estos datos se pueden comunicar en tiempo real a una herramienta de procesamiento independiente y se pueden utilizar para desarrollar un modelo digital altamente preciso.
Entre algunos ejemplos de tecnología de gemelo digital se incluyen:
- Ingeniería de tránsito
Se pueden crear gemelos digitales de sistemas completos de carreteras. Mediante el mapeo de caminos y el análisis de datos de tráfico en tiempo real, los planificadores pueden obtener una visión más completa de cómo se comporta el tráfico de una ciudad, donde ocurren cuellos de botella y qué tipos de ajustes se pueden realizar para aliviar la congestión del tráfico. - Telecomunicaciones
Las empresas de telecomunicaciones pueden aplicar soluciones de gemelo digital para asignar y optimizar sus redes en función de los movimientos de los usuarios de la red y las aplicaciones que ejecuten actualmente. - Bienes raíces
Las empresas inmobiliarias utilizan en gran medida los gemelos digitales para crear representaciones virtuales de ecosistemas de construcción. Esto permite a los encargados de la toma de decisiones ver en tiempo real las propiedades de sus edificios, incluidos los datos de los sistemas de gestión, los datos del sistema de seguridad, los datos del sistema de calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC), los planos de los pisos interior y exterior, los datos de interacción de los inquilinos y más. - Producción energética
A medida que aumentan las necesidades energéticas, el sector energético utiliza la tecnología de gemelo digital para mejorar la eficiencia de las turbinas eólicas generadoras de energía. Los sensores adjuntos envían datos de rendimiento en tiempo real a los gemelos digitales de las turbinas, lo que permite a los ingenieros realizar mejoras y ajustes cuando sea necesario para optimizar la producción de energía. - Atención sanitaria
Se pueden crear gemelos digitales de sistemas vivos, así como inanimados. Los sensores portátiles otorgan a los proveedores de atención sanitaria conocimientos más exhaustivos sobre la salud de sus pacientes y les permiten simular tratamientos y procedimientos antes de aplicarlos en la vida real.
Por supuesto, la tecnología de gemelo digital no se limita a estos ejemplos; cualquier sistema representado en un entorno virtual para la recopilación de datos funciona junto con su propio gemelo digital.
Como los gemelos digitales permiten que las organizaciones recopilen datos en tiempo real del mundo real, tienen muchas ventajas distintivas. Estas incluyen las siguientes:
La I+D se benefician del uso de gemelos digitales. En lugar de tener que esperar a que se completen los prototipos antes de probar el rendimiento, las empresas pueden aplicar datos precisos de gemelos digitales para obtener conocimientos procesables y realizar cambios y mejoras vitales antes de que el producto entre en etapa de producción.
Los procesos de fabricación son aptos para las soluciones de gemelo digital. Las empresas pueden rastrear los sistemas de producción e investigar los resultados de posibles ajustes de mejora en la eficiencia antes de aplicar esos cambios en el mundo real. Los gemelos digitales ayudan a garantizar que cada refinamiento que se implemente esté respaldado por pruebas confiables y que el cambio que se introduzca ayude a mejorar el sistema.
Ya sea que se haga referencia a un solo componente o a un conjunto completo de procesos, los gemelos digitales aportan datos confiables a áreas que, de otra manera, podrían verse afectados negativamente por los procesos de toma de decisiones menos concretos. Esto permite eliminar ineficiencias y mejorar el rendimiento.
Los datos del sensor del IoT en tiempo real y el modelado matemático avanzado proporcionan a los encargados de la toma de decisiones toda la información que necesitan para identificar tendencias y anticiparse a los problemas. La IA y las tecnologías de aprendizaje automático mejoran aún más las recomendaciones predictivas posibles a través de un gemelo digital.
Los gemelos digitales pueden reducir significativamente el tiempo necesario para hacer realidad una idea a partir de un concepto. Esto significa un menor trabajo de desarrollo y un debut más rápido, no solo para los productos en sí, sino también para otros activos y procesos relevantes en materia de producción e implementación.
Como se mencionó anteriormente, los gemelos digitales varían en tamaño desde pequeños y específicos hasta grandes e inclusivos. Varias disciplinas científicas incluso han aplicado 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 categorizar sus esfuerzos de gemelos digitales mediante cuatro niveles de ampliación:
- Componentes
Los componentes de funcionamiento único son las unidades más básicas de gemelos digitales. Los componentes se pueden dividir incluso más en piezas para contar con un método más granular. - Activos
Cuando el gemelo digital consta de más de un componente, se clasifica como activo. Los gemelos de activos recuperan los datos de rendimiento de los componentes individuales y la interacción entre ellos. - Sistemas
Los gemelos de sistemas se componen de dos o más activos que operan en tándem 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, de muchas maneras, ambos son notoriamente similares.Los gemelos digitales y las simulaciones utilizan datos del mundo real para replicar objetos en un entorno digital.Sin embargo, la diferencia se encuentra en el alcance del modelo digital
La mayoría de las simulaciones están diseñadas para estudiar solamente procesos únicos y específicos. Además, tienden a depender de los datos diferidos lo que conserva el valor que se asignó en el momento en que se recopiló.
Los gemelos digitales pueden hacer muchas más cosas. Un gemelo digital crea un entorno digital real y funcional en que las organizaciones pueden ejecutar una serie de simulaciones para probar y estudiar muchos procesos diferentes. Todo esto se basa en datos en tiempo real que proporcionan una idea clara y actualizada de lo que sucede en dicho momento. Estos datos fluyen hacia el gemelo digital para garantizar la precisión en tiempo real, y todos los conocimientos creados por el sistema de procesamiento también se pueden enviar a fin de optimizar el objeto.
En pocas palabras, una simulación puede ofrecer un vistazo al impacto de los cambios realizados dentro de un sistema. Un gemelo digital lleva las cosas a nuevas alturas, ya que proporciona conocimientos detallados sobre lo que sucede en ese momento en varios sistemas o procesos, y lo que probablemente ocurra en el futuro dependiendo de qué variables cambien.
¿Cuándo son valiosos los gemelos digitales? La respuesta general es “cada vez que una organización desea aplicar información en tiempo real a componentes, activos, sistemas o procesos”. Sin embargo, más específicamente, los gemelos digitales son más útiles cuando se aplican en momentos específicos:
Antes de crear un producto físico o establecer un sistema, se puede crear un prototipo de gemelo digital (DTP) que represente los datos relevantes para los diseños, el análisis y los procesos que el producto terminado deba incorporar. Las organizaciones utilizan los DTP para probar y modificar los parámetros y las condiciones de funcionamiento a fin de comprender mejor los productos y los sistemas en desarrollo, y con el objetivo de realizar cambios beneficiosos a sus diseños antes de que entren en la etapa de producción completa
Después del lanzamiento de un producto o de la implementación de un sistema o un proceso específico, el gemelo digital sigue siendo una parte vital de la recopilación y el análisis de datos. Las instancias de gemelos digitales (DTI) proporcionan a las organizaciones información precisa sobre el objeto o la entidad durante su ciclo de vida útil, y los agregados de gemelos digitales (DTA) reúnen grupos de DTI para determinar las competencias en diversas condiciones, probar nuevos parámetros de funcionamiento y ofrecer una idea más completa en el futuro.
Las simulaciones pulcras y directas basadas en datos diferidos y estimaciones tienen sus beneficios, pero los productos y las empresas no pueden depender de situaciones plenamente virtuales. Para comprender cómo funcionan realmente y en qué puntos se pueden mejorar, las organizaciones necesitan información completa del mundo real que se presente con una coherencia muy actualizada.
Con este mayor énfasis en los datos del mundo real, se han desarrollado soluciones únicas y valiosas para grupos en muchos campos e industrias. Entre estas soluciones se incluyen las siguientes:
- La creación de múltiples variaciones digitales de productos para facilitar la personalización
- Las mejoras en la eficiencia de los vehículos de carrera
- Las pruebas de fatiga y resistencia a la corrosión de turbinas eólicas
- Un sencillo uso compartido de datos de gemelos digitales en todas las disciplinas
- Las mejoras en la fabricación de productos y los procesos de negocios
- La optimización de procesos de rastreo de los indicadores de rendimiento de la fabricación
- La extensión del ciclo de vida del producto
- Una menor necesidad de prototipos físicos en la fabricación de automóviles
- Una mejor experiencia del cliente a través de datos de distribución, productos y rendimiento
- Las mejoras en el flujo de trabajo, el suministro de personal y los procedimientos en hospitales
- Fabricación:La optimización del proceso de fabricación, la reducción del tiempo de inactividad y la mejora de la calidad del producto son posibles a través de gemelos digitales. Por ejemplo, los gemelos digitales pueden simular el comportamiento de una línea de producción para identificar obstáculos y optimizar el flujo de trabajo.
- Atención sanitaria:Los gemelos digitales se utilizan a fin de monitorear máquinas para las IRM o el envío de vacunas/medicamentos. Para identificar posibles problemas o evaluar de manera más precisa el rendimiento. Esta tecnología también se puede utilizar para crear simulaciones personalizadas de órganos o sistemas dentro del cuerpo, lo que ayuda a los médicos y los investigadores a comprender mejor el avance de una enfermedad y a desarrollar tratamientos dirigidos.
- Construcción:A través de la simulación y la optimización, los gemelos digitales pueden reducir los costos, mejorar la seguridad y minimizar los desechos.
- 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 planta de energía para identificar ineficiencias y mejorar el rendimiento.
- Transporte:Los gemelos digitales se pueden aprovechar para optimizar el flujo de tráfico y la logística. Por ejemplo, los gemelos digitales pueden simular el comportamiento de un puerto de envíos para identificar obstáculos y optimizar el flujo de trabajo.
- Cadena de suministro: Las empresas pueden obtener conocimientos sobre cómo funciona el sistema e identificar posibles áreas de mejora, lo que permite optimizar la gestión de inventario, reducir los desperdicios y mejorar el control de calidad. Por ejemplo, se podría utilizar un gemelo digital de una planta de fabricación para simular diferentes casos e identificar obstáculos en el proceso de producción.
- Distribución minorista:La tecnología de gemelo digital se puede aprovechar en entornos minoristas para producir réplicas virtuales de tiendas físicas, lo que permite a los clientes ver y comprar productos en un entorno virtual y, al mismo tiempo, proporcionar a los empleados la capacidad de probar diferentes distribuciones en tiendas y ubicaciones de productos antes de realizar cambios.
Esta lista incluye solo una fracción de los posibles casos de uso de la tecnología de gemelo digital. Como los gemelos digitales permiten que las organizaciones creen, analicen y ajusten los parámetros de objetos y procesos en un entorno totalmente digital, incluso los desafíos más complejos se pueden representar y resolver de manera más rápida, simple y con un menor costo del que tradicionalmente era posible.
Los datos siempre han desempeñado un rol clave en la toma de decisiones empresariales. A medida que las soluciones de gemelo digital se expanden, abordan el desafío de obtener y analizar datos del mundo real. Lamentablemente, aunque la tecnología ya está disponible, encontrar las herramientas y los recursos adecuados a fin de crear gemelos digitales para tu negocio puede ser difícil.
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