Gemelo digital: no solo una imagen, más que un esquema y un plano

Durante un programa espacial en 1960, la NASA utilizó la idea básica del hermanamiento creando un duplicado físico de los sistemas que estaban en las naves espaciales en tierra. Con el tiempo, esos sistemas físicos duplicados fueron reemplazados por simulaciones por computadora. Este reemplazo fue muy importante porque no sólo redujo el costo. Además, los programas informáticos eran portátiles y podían evaluarse desde cualquier lugar.

En 2016, el término gemelo digital realmente despegó después de que Gartner, una firma global de investigación y asesoría, enumerara a los gemelos digitales como una de sus "10 principales tendencias tecnológicas estratégicas para 2017", diciendo que dentro de tres a cinco años, "miles de millones de cosas serán representado por gemelos digitales, un modelo de software dinámico de una cosa o sistema físico”. El informe de Gartner afirma que “se puede utilizar un gemelo digital para analizar y simular condiciones del mundo real, responder a los cambios, mejorar las operaciones y agregar valor”. Un año después, Gartner volvió a incluir a los gemelos digitales como una de las principales tendencias para 2018, afirmando que “con un estimado de 21 mil millones de sensores y terminales conectados para 2020, los gemelos digitales existirán para miles de millones de cosas en el futuro cercano”.

En la era actual, la digitalización será un importante impulso para el avance de las industrias manufactureras y de procesamiento. Los requisitos de los consumidores aumentan cada día, lo que incluye personalización del producto, mayor calidad, durabilidad, seguridad, etc., lo que a su vez reduce la vida útil del ciclo de innovación y aumenta la presión competitiva. Por lo tanto, la respuesta a esta demanda cada vez mayor es la digitalización mediante el hermanamiento digital, que integra a la perfección hardware y software de automatización para proporcionar un análisis en profundidad de máquinas y plantas.

El gemelo digital es una representación virtual dinámica de un objeto físico y la dinámica de cómo opera y funciona un dispositivo de Internet de las cosas. El gemelo digital se trata de comprender los elementos que componen un dispositivo físico y la dinámica de cómo se ensambla ese dispositivo. Un gemelo digital influye en cómo se diseña, construye y opera un dispositivo en un solo ciclo de vida.

El gemelo digital incorpora redes neuronales, inteligencia artificial, aprendizaje automático y análisis de software con gráficos de redes espaciales para formar una simulación digital en vivo de entidades físicas. El estado en tiempo real y las condiciones de trabajo o la posición de un gemelo digital se mantienen mediante el aprendizaje y la actualización continuos utilizando múltiples fuentes como datos de sensores, expertos humanos, datos de otras máquinas similares, entorno, datos históricos, etc.

Cuando está en funcionamiento, un gemelo digital imita el funcionamiento y las condiciones reales del producto. Evalúa la edad del producto, el desgaste causado al producto debido a diferentes condiciones ambientales, como cambios climáticos, etc. El gemelo digital no solo facilita las operaciones del producto sino que también ayuda a facilitar un mejor diseño y una mejor fabricación mediante las lecciones aprendidas. y la recalibración que se lleva a cabo a lo largo del camino.

Aplicaciones

La capacidad de los gemelos digitales para proporcionar análisis en profundidad, pronósticos complejos y mantenimiento inteligente para encontrar la causa raíz de los problemas, lo que a su vez mejora la productividad, amplía su alcance de aplicabilidad, que incluye industrias manufactureras, atención médica, industria automotriz, etc.

Atención Médica
Mediante el uso de gemelos digitales se pueden revolucionar tanto las operaciones hospitalarias como la atención brindada a los pacientes. Se puede hermanar todo el hospital mediante la creación de un sistema interconectado de gemelos digitales que representen las instalaciones completas del hospital y todas las máquinas y equipos que contienen, lo que puede resultar beneficioso para crear una atención al paciente segura y eficaz. Además, se puede hacer que los gemelos digitales de humanos y órganos estudien completamente y realicen procedimientos virtualmente antes de realizarlos en la persona real.

Los ingenieros de GE están trabajando en la fabricación de sensores del tamaño de una venda para monitorear la información vital de una persona, como la frecuencia cardíaca, la presión arterial y los niveles de oxígeno. Todos los datos recopilados se pueden proporcionar a un gemelo digital que creará un modelo exacto del cuerpo de la persona, mejorando así la atención en los hospitales y también brinda a los médicos visibilidad del bienestar de los pacientes cuando no están en el hospital.

Fabricación
En el sector manufacturero, los gemelos digitales son los más utilizados. El objetivo principal de cualquier fabricante es producir productos de calidad a tiempo para los clientes expectantes, y si la maquinaria no funciona al unísono y a la capacidad adecuada, esto afecta a los empleados, la productividad, la capacidad de entrega y, en última instancia, la satisfacción del cliente. Los gemelos digitales permiten a los fabricantes monitorear el rendimiento en tiempo real, comunicar procesos y probar actualizaciones de eficiencia sin interrumpir los flujos de trabajo normales.

Automotor
Según las predicciones, en 2020 habrá 10 millones de coches autónomos en las carreteras, lo que significa una proliferación de cosas nuevas e interconectadas. Se puede crear un gemelo digital de cada vehículo autónomo, lo que permite a los fabricantes analizar el rendimiento de cada vehículo en su entorno físico. La infraestructura de sensores ya está instalada en los vehículos más recientes que controlan constantemente los sistemas críticos del vehículo. Los mecánicos ejecutan los diagnósticos y los datos de los sensores incorporados les indican qué pieza se debe reparar. El siguiente paso implica el hermanamiento digital, que incluye la configuración de pasos para transmitir los datos a la fabricación, donde se analizarán los datos y se realizará un análisis de rendimiento predictivo que ayudará a que las experiencias de conducción sean más inteligentes y seguras.

Conclusión
Las industrias mencionadas son sólo algunos ejemplos en los que el hermanamiento digital está ayudando a transformar la productividad y la facilidad de hacer negocios, pero el potencial que el hermanamiento digital tiene aún no se ha explorado. El auge de los gemelos digitales iluminará el futuro de la investigación y el desarrollo, especialmente en las industrias manufactureras.