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El concepto de gemelos digitales se atribuye al ingeniero informático y autor estadounidense David Grent, uno de los pioneros de la computación paralela.

Los gemelos digitales se consideran una tecnología disruptiva que es fundamental para el surgimiento y el desarrollo de la Cuarta Revolución Industrial. El concepto va más allá de la fabricación hacia la convergencia de IoT, IA y análisis de datos.

El concepto de gemelos digitales se atribuye al ingeniero informático y autor estadounidense David Grent, uno de los pioneros de la computación paralela. Pero fue la NASA la que adoptó por primera vez el concepto de gemelo digital en 2010 para crear simulaciones de sus objetos, naves espaciales y cápsulas, y permitirle realizar pruebas de estrés y modelos predictivos, así como mantener y reparar esos elementos de forma remota.

En su libro de 1992 Mirror Worlds or Daytime Software Putting the Universe in a Shoebox, Gelernter ya planteó el caso, por una buena razón, sobre la posibilidad de hacer una réplica por computadora de cualquier espacio u objeto para interactuar con la teoría. Una década más tarde, el investigador del Instituto de Tecnología de Florida Michael Greaves, quien fue pionero en la aplicación industrial del concepto, desarrolló la base tecnológica de los gemelos digitales, que consisten principalmente en recopilar datos del mundo real para simular cómo se predecirá un proceso o producto. trabajar.

¿Qué es un gemelo digital?

Un gemelo digital es una réplica digital o virtual de un objeto, proceso o servicio físico que se utiliza para simular, conectando los mundos fuera de línea y en línea, desde motores a reacción o parques eólicos hasta edificios o ciudades enteras. Estas copias virtuales se utilizan para ejecutar simulaciones antes de crear e implementar cambios en objetos reales con el fin de recopilar datos para predecir cómo funcionarán.

La clave de su éxito actual es el desarrollo del Internet de las Cosas, a través de programas informáticos y datos reales, para recrear simulaciones para realizar posibles escenarios y predicciones de un producto o proceso. De esta manera, puede evitar fallas y realizar análisis. Para ello, el procesamiento de datos, la física y las matemáticas aplicadas son los cimientos de la tecnología y la ciencia.

Crear y operar

Para crear un gemelo digital, se debe recopilar una gran cantidad de datos del objeto y su entorno. Usando esta información, se pueden crear modelos computacionales que representen el comportamiento o el estado de los objetos físicos.

Una vez recopilados todos los datos, se utilizarán para crear un modelo analítico para predecir el impacto y el comportamiento de este objeto ante posibles cambios.

Estas simulaciones se generan teniendo en cuenta la ingeniería, la física, la química, la estadística, el aprendizaje automático, la inteligencia artificial, la lógica empresarial o los objetivos. Estos modelos se pueden mostrar a través de la representación 3D y el modelado de realidad aumentada para ayudar a los humanos a comprender los resultados de la investigación.

En términos generales, el desarrollo y la creación de gemelos digitales responde a tres cuestiones principales:

Prototipo de gemelo digital (DTP): antes de crear un producto físico, desarrolle un prototipo digital para ver cómo se ve y se comporta.

Instancia de gemelo digital (DTI): al tener un producto real, el gemelo digital se utiliza para probar en diferentes escenarios virtuales, posiblemente una réplica del escenario real.

Agregación de gemelos digitales (DTA): recopile información sobre el uso anterior para determinar la funcionalidad del producto, obtener predicciones y probar parámetros de ejecución.

Los gemelos digitales tienen muchas ventajas porque mejoran el comportamiento de los procesos del producto, lo que muchas veces significa aumentar su eficiencia.

Algunas de estas ventajas son:

Permiten predecir posibles problemas futuros. Entre otras cosas, esto reduce los defectos del producto y acorta el tiempo de fabricación.

Mejorar y optimizar los procesos productivos con información real.

Reduzca el tiempo de inactividad no planificado debido a posibles errores.

Reducen los accidentes porque permiten simular una variedad de situaciones y casos.

Reducir los costes de mantenimiento realizando tareas de mantenimiento preventivo.

Oportunidades de mejora continua a través de la simulación, identificando fallas e ineficiencias.

Como se puede utilizar en una amplia gama de campos, desde la automoción hasta la atención sanitaria y la generación de energía, se ha utilizado para resolver una serie de desafíos, como las pruebas de resistencia a la fatiga y la corrosión de las turbinas eólicas marinas o la mejora de la eficiencia de los coches de carreras.

Uso en diferentes campos.

Los gemelos digitales se han utilizado en varios campos con diferentes aplicaciones y propósitos, tales como:

Fábricas: Se utilizan para flexibilizar la cadena productiva y reducir posibles errores.

Sector sanitario: Se beneficia en áreas como la donación de órganos, la formación quirúrgica o la simulación del flujo de personas en un hospital, y el seguimiento de dónde pueden existir infecciones y quién puede estar en riesgo de exposición.

Logística: Se utiliza en diversas aplicaciones como la gestión de flotas de contenedores, el seguimiento de mercancías o el diseño de grandes sistemas logísticos.

Esta tecnología está en constante aprendizaje gracias al aprendizaje automático, nuevas habilidades y capacidades, y está claro que son claves para el desarrollo a gran escala de la Industria 4.0, ya que permite la integración de procesos de automatización, intercambio de datos y fabricación, además de reduciendo el riesgo.
En 2020, el mercado de gemelos digitales vale 3.000 millones de euros. Algunos analistas de la industria especulan que podría seguir creciendo significativamente, alcanzando un estimado de 45 mil millones de euros, al menos hasta 2026.

Sin duda, con los avances en factores como el aprendizaje automático y los grandes datos, estos modelos virtuales se han convertido en un elemento básico de la ingeniería moderna que impulsa la innovación.

Fuente: forbes.com.mx