Gemelos digitales

Julián Augusto Sandoval García

Estudiante de Ingeniería en Ciencias y Sistemas - USAC

Palabras Clave:
Gemelo, digital, innovación, rendimiento, virtual, simulación, modelo, análisis.

Imagen 1: Concepto de un gemelo digital. Fuente: http://www.ciudadesdelfuturo.es/que-es-el-gemelo-digital.php

Los “digital twins” son modelos virtuales de activos físicos o procesos industriales que aprenden y suministran datos continuamente. Si una réplica digital es verdaderamente un gemelo digital y su comportamiento son como el del objeto real, este puede ayudarnos a detectar posibles errores, probar nuevas configuraciones, simular todo tipo de escenarios, es decir podemos realizar prácticamente cualquier cosa sabiendo que lo que consigamos de forma digital podrá ser replicado en el objeto real. Esto representa a mediano plazo una verdadera innovación en cuanto al diseño de nuevos productos.

El concepto de digital twins fue concebido por primera vez por la NASA durante la misión del Apolo 13. Para los que no conocen el caso (o no han visto la película), el Apolo 13 fue la tercera misión de la NASA con el objetivo de alunizar en el año de 1970. Debido a una serie de fallos, estos no pudieron alcanzar su objetivo, sin embargo, consiguieron traer de regreso a los tripulantes de la misión a través de instrucciones brindadas a los astronautas a miles de kilómetros de distancia.

Lo que hicieron fue construir un emulador del transbordador junto con uno de los astronautas que no pudo asistir a la misión y simular la situación real bajo la que se encontraba el transbordador para encontrar una solución que permitiera traer a salvo a la tripulación. A esto la Nasa le llamo “Sistema de emparejamiento”.

Ya en este milenio con el auge del internet de las cosas y del Big data, el hacer uso de sensores y emuladores nos permite saber en tiempo real que es lo que está pasando con nuestros sistemas en tiempo real y a un relativo bajo precio.

Los gemelos digitales son un modelo de un proceso, de un producto o de un servicio que simulan todos los comportamientos y partes internas de su contraparte real. Mientras más detallado sea el gemelo digital, este generara información mucho más enriquecida al momento de variar y mover las variables para construir un modelo distinto. Además, permite anticiparse, experimentar, planificar, simular y ejecutar procesos más inteligentes.

De este modo, la optimización se logra al poder anticipar los fallos antes de que tengan lugar en toda su magnitud. Esa anticipación que permite el disponer de capacidades de predicción asegura un mayor rendimiento en la operación de la máquina, el activo o el proceso, así como una reducción de los costes de mantenimiento.

Pensemos como desarrollamos un prototipo hoy en día. Primero se debe crear la base mecánica, luego agregamos la parte electrónica para finalmente llevar el prototipo para ser testeado en los distintos entornos. Esto no solo conlleva una gran cantidad de tiempo y dinero, sino que además no nos garantiza que el prototipo pueda llegar a producción. Los gemelos digitales pueden cubrir todo el ciclo de vida de un activo o proceso y formar la base de productos y servicios conectados.

Imagen 2: Desarrollando prototipo. Fuente: https://www.google.com.gt/search?q=gemelo+digital&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ved=0ahUKEwjFwY37grPZAhWSrVkKHbZ3Dd0Q_AUICigB&b1w=1600&bih=810#imgrc=0kPYq75s8pJHFM

¿Pero cómo es que funciona todo eso? Como analogía podemos decir que un gemelo digital es un puente entre el mundo real y el mundo virtual. En el mundo real tenemos todos los componentes que utilizan sensores para recopilar datos en tiempo real para ser almacenados y accedidos en la nube. Esta conexión en la nube es precisamente el elemento que procesa todos los datos que los sensores supervisan y que abastece sistemas de software de simulación o modelación. Solamente cuando virtualmente se consigue satisfacer los requisitos de un proyecto, se produce físicamente.

Por lo que hemos visto hasta el momento, los gemelos digitales están ideados principalmente para manufacturas o empresas de producción a gran escala La prevención de fallos de las maquinas es una de las ventajas más obvias y potencialmente innovadoras que el gemelo digital puede traer a las industrias. Sin embargo, su aplicación y posibilidades van mucho más allá de ello.

Pensemos un momento en empresas como Facebook, Google o Amazon. Estas empresas pioneras en el análisis de datos tienen perfiles digitales de cada uno de nosotros que saben que buscamos en internet, que videos miramos a diario o que productos nos interesan. Mientras más utilizamos estos servicios, mientras más “likes” damos a publicaciones de Facebook, estas empresas se acercan más a tener un gemelo digital de cada uno de nosotros.

Al día de hoy pareciese que los gemelos digitales no tienen un límite en cuanto a aplicaciones para la humanidad y lo genial al respecto es que cuando pensamos en otros temas de actualidad como internet de las cosas, inteligencia artificial, realidad virtual, blockchain, etc. Todos estos son conceptos que podrían ser aplicados a gemelos digitales abriendo aún más el alcance de posibilidades.

Si para este año 2018 los estudios indican que las empresas que inviertan en gemelos digitales mejoraran en un 30% el tiempo de ciclo de sus procesos, entonces imaginemos en 5 o 10 años con la tecnología más pulida y con la integración de otras tecnologías.

Imagen 3: Digital twins. Fuente: https://www.google.com.gt/search?q=gemelo+digital&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ved=0ahUKEwjFwY37grPZAhWSrVkKHbZ3Dd0Q_AUICigB&b1w=1600&bih=810#imgrc=KcyGaYZUrd-FLM

Aún est mos en una etapa muy temprana para saber sI los gemelos digitales son la próxima gran revolución industrial, pero al considerar que el gemelo digital no sólo cambia los ciclos de vida del producto y las habilidades requeridas del personal, sino que además influye en los modelos de negocio de grandes empresas, el dejar de vender productos y comenzar a vender servicios, hace presagiar que estamos ante un concepto que haga cambiar las reglas del juego.

Conclusiones

  • En cuanto a la industria de producción los gemelos digitales representan un gran cambio en el juego pronosticando hasta un 30% de eficiencia en el ciclo de producción a las empresas que inviertan en esta tecnología.

  • La alta demanda de la industria electrónica y electnca de fabricación de maquinaria, tienen la necesidad de digitalización para el diseño y proceso de fabricación de equipos electrónicos ales como equipos industriales, computadoras, impresoras, transformadores, generadores, motores y equipos electrónicos domésticos creando factores que se espera que impulse la demanda de gemelos digitales en los próximos cinco años.

  • Los gemelos digitales, prácticamente epresentan la capacidad de representar atomos, en términos de bits, la cual bajo el efecto de la digitalización que ha sufrido el mundo durante este siglo está ayudando a las empresas a llegar a un nuevo nivel en cuanto a servicios se refiere.

Referencias