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Digital Twins, una efectiva forma de mejorar los sistemas físicos

Una tecnología emergente que fusiona el mundo físico y el digital, con el potencial de transformar muchas industrias.

Cuando se combinan estas dos capacidades, una representación digital de un sistema de mundo físico y un modelo que simula las condiciones de salida basadas en entradas extraídas del entorno físico, se obtiene un gemelo digital (digital twin).

Se utilizan gemelos digitales en la fabricación, la construcción, la energía, el transporte, la medicina, la ciencia y otras industrias para desarrollar productos y validar sistemas del mundo real. Esto puede parecer ciencia ficción, pero con los avances en el aprendizaje automático, el modelado de sistemas, los sensores de Internet de las cosas, las plataformas de transmisión de datos, las tecnologías de simulación y la infraestructura en la nube, los gemelos digitales son cada día más frecuentes.

¿Qué es un gemelo digital?

Un gemelo digital es una réplica virtual conectada a una entidad física en servicio. Los sensores montados en la entidad recopilan y transmiten datos a un modelo simulado (el gemelo digital) para reflejar la experiencia del mundo real. Los gemelos digitales reciben los mismos flujos de datos en tiempo real que los sistemas del mundo físico. Un gemelo digital es un agente vivo que analiza continuamente los eventos de transmisión del ¨gemelo¨ del mundo real.

¿Qué tipo de problemas resuelven los gemelos digitales?

Pueden considerarse dos tipos de formas de usar gemelos digitales: la realidad aumentada y las vistas en tiempo real de sistemas completos.

La realidad aumentada puede ayudar a capacitar a ingenieros o simular procedimientos antes de que una persona los implemente en el mundo real. La realidad aumentada y los gemelos digitales tienen aplicaciones en la fabricación, la medicina o la energía, entre otros. Tienen sentido siempre que sea necesario llevar a cabo procedimientos complejos en equipos costosos, y/o cuando la seguridad humana sea un factor crítico y esencial a tener en cuenta.

Los ingenieros utilizan los gemelos digitales para modelar comportamientos y escenarios futuros. Las aplicaciones pueden vincular gemelos digitales para construir modelos potentes que ofrecen vistas en tiempo real de todo el sistema, por ejemplo, el estado actual y previsto del tráfico en una ciudad. Los gemelos digitales permiten el seguimiento del comportamiento pasado del activo, proporcionan información más profunda sobre el presente y, lo que es más importante, ayudan a predecir e influir en el comportamiento futuro.

¿Cómo se crean los gemelos digitales?

Para crear un gemelo digital se debe construir un entorno representativo del objeto o ecosistema, lo que implica un conocimiento profundo de los comportamientos y mecanismos subyacentes del sistema en cuestión. Después de que las señales de entrada se incorporan al gemelo digital y se crea un modelo a través de la identificación de sistemas, pueden generarse extrapolaciones precisas o predicciones del comportamiento futuro del sistema.

Los gemelos digitales no pueden ser modelos de una sola vez, deben reflejar los cambios realizados en el sistema del mundo real. Crear gemelos digitales precisos es un esfuerzo muy complejo que requiere una profunda experiencia y un alto dominio de lo que se pretende representar, de lo contrario se generan modelos no representativos e inexactos. Para combatir este riesgo, los gemelos digitales a menudo están configurados para ser sistemas de aprendizaje en línea, lo que significa que se actualizan y vuelven a entrenar constantemente a partir de nuevos datos de entrada.

Construir un gemelo digital tiene que ver tanto con las personas como con la tecnología. Aportar el profundo entendimiento, experiencia y conocimiento práctico de la operación de esos activos por parte de las personas es tan importante como los datos que alimentan el modelo.

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¿Cuáles son algunos casos de uso para gemelos digitales?

Los gemelos digitales se utilizan en varias fases del diseño, la fabricación y las operaciones de diversas industrias como la aeroespacial, automovilística, manufacturera, construcción y energética.

Algunos ejemplos de uso de un gemelo digital son: los modelos de información de la construcción que tienen detalles a nivel de objeto en todos los componentes del edificio, como puertas, ventanas o materiales; o también, en la fabricación, un gemelo digital puede simular el proceso de producción completo, incluidas las conexiones a los sistemas de ejecución de fabricación para alimentar datos en vivo.  

En resumen, los gemelos digitales son una tecnología emergente muy emocionante en la que convergen muchas tecnologías diferentes: el aprendizaje automático (Machine Learning), el internet de las cosas (IoT), la transmisión de datos y la realidad aumentada.

Sin duda, los gemelos digitales traerán una nueva era de innovación, seguridad y eficiencia a muchas industrias.

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