¿Qué son los gemelos digitales?

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El concepto de Gemelos Digitales se presenta como una tecnología habilitadora para la Industria 4.0 que supone un punto de disrupción en la simulación y análisis de procesos industriales, capaz de exprimir al máximo los beneficios de la transformación digital de las plantas, una transformación en el ya se encuentran involucradas muchas organizaciones y que se intensificará en los próximos años.

Los gemelos digitales son modelos virtuales de un producto, proceso o servicio

Los gemelos digitales son representaciones digitales vivas de dispositivos y procesos que integran una factoría, conectadas con el sistema real al que representan mediante Sistemas Ciberfísicos (CPS), o dicho de otra manera, un modelo virtual de un producto, de un proceso o de un servicio.

Este nuevo término ofrece un puente entre el mundo virtual y el mundo físico que permite simular escenarios de funcionamiento desde la concepción a través de todo el ciclo de vida del producto, analizar datos para mejorar su funcionamiento y realizar monitorizaciones para identificar problemas antes de que ocurran.

El concepto viene de la NASA, que, en los primeros días de la exploración espacial, fueron los pioneros en estudiar lo que se llamaba las tecnologías de emparejamiento.

Mantener, reparar, operar sobre sistemas, sin acceso físico a los mismos, era el reto en aquella época. El uso de gemelos digitales es ahora muy común en la NASA, que utiliza un entorno virtual para construir y probar sus equipos.

Solo tras una aprobación total en el entorno virtual, se puede empezar con la construcción física. Se vinculan luego el resultado final y el gemelo virtual a través de los sensores para un proceso de mejora continua.

La industria 4.0 se basa en el uso cada vez más extendido de componentes inteligentes, que utilizan sensores para recoger datos en tiempo real como pueden ser: tiempos de uso, condiciones y parámetros de funcionamiento …

Los mismos componentes se conectan a un sistema en la nube (cloud computing) que recibe estos datos y permite un análisis detallado gracias a las tecnologías de Big Data. La combinación entre la conectividad a la nube, Internet de las Cosas (IoT) y el uso de componentes inteligentes en la industria 4.0, así como la reducción drástica de los costes de adquisición y de transporte de los datos, hace que estemos en un momento en el que una implementación a gran escala del uso del gemelo digital sea posible.

Ejemplo de aplicación del gemelo digital para un motor industrial

Con la información en vivo procedente de la planta, el histórico de operaciones y de mantenimiento, y la aplicación de técnicas de Aprendizaje Automático (Machine Learning, ML), es posible obtener un modelo de alta precisión cuyo comportamiento se asemeja fielmente al del sistema real.

De esta manera se puede conseguir un entorno seguro para la simulación y experimentación, que permite detectar problemas antes de que ocurran, planificar tareas de mantenimiento evitando situaciones de parada inesperadas, construir nuevos escenarios de funcionamiento más eficientes (OEE), desarrollar nuevas propuestas de de negocio y nuevos planes de fabricación, y realizar previsiones a futuro.

Sin embargo, el gemelo digital es todavía un concepto en evolución que se está enfrentando a diversas barreras tecnológicas y sociológicas para su plena adopción en el tejido industrial.

Por un lado, existe una dificultad técnica para monitorizar masivamente y digitalizar procesos en la industria, con gran variedad de equipos, sistemas heredados aislados, protocolos propietarios, así como una estricta arquitectura de integración y de automatización industrial.

Por otro lado, los sistemas utilizados actualmente en la industria son incapaces de almacenar y tratar los volúmenes de datos necesarios para crear y evolucionar los gemelos digitales, y que realmente representen el comportamiento de los elementos físicos, y no sólo sus características y su estado.

Esto sumado a la aversión al cambio, muy propia de los humanos, y que ralentiza su expansión en las plantas de producción.

Sin embargo, los gemelos digitales se están introduciendo en el mundo industrial. Además de la ya citada NASA, otras empresas relevantes ya los están usando, como puede ser el caso de General Electrics y su plataforma IoT para sus turbinas de viento para encontrar una solución para protegerlas de los vientos violentos del Atlántico norte; Rolls Royce, que utiliza gemelos digitales para modelar diferentes escenarios digitalmente para mejora el diseño de sus motores de avión; y SAP, que dispone de un componente que utiliza un programa 3D y lo combina con los datos enviados por los sensores, como la fuerza o el estrés para dar una visión sobre los dispositivos.

Los gemelos digitales también sirven para entender mejor al cliente

En el sector aeronáutico, por la complejidad de sus productos, el gemelo digital ya ha encontrado su sitio. Los objetos conectados que se utilizan en los aviones permiten proveer información sobre el entorno completo.

El sector de la automoción está empezando también a utilizarlos, ya que permite entender mejor sus clientes, como usan sus productos y sus deseos.

Como vemos, el uso del gemelo digital empieza a ser una realidad en la industria 4.0, y los servicios para su puesta en marcha se están difundiendo para una implementación más allá de los prototipos y las pruebas de concepto.

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Fuente original: https://www.ecointeligencia.com/2019/04/gemelos-digitales/

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