Las técnicas de los Gemelos Digitales surgen en el contexto de la digitalización y la Industria 4.0, el IoT o Internet de las Cosas, el Big Data, el Machine Learning y la Inteligencia Artificial, que posibilitan esta tecnología
Un Gemelo Digital es un modelo virtual de una máquina, línea de producción, o fabrica e incluso servicio, capaz de reproducir el estado y
comportamiento de un producto físico, en tiempo casi real. Toma datos del mundo real sobre un sistema y reproduce predicciones o simulaciones de cómo ese objeto físico se ve afectado por diferentes inputs en el futuro. Los gemelos digitales constituyen un emparejamiento de los mundos virtuales y físicos.
Se pueden clasificar en función del tipo de proceso que se desee digitalizar, como procesos continuos que se realizan mediante ecuaciones diferenciales y algebraicas y procesos discretos que se modelizan mediante dinámica de sistemas.
Expertos en Ciencia de Datos o matemáticas aplicadas estudian el objeto a duplicar en el mundo virtual, con el objeto de desarrollar un modelo que simula el original del mundo real.
El gemelo digital recibe información de sensores que aglutinan datos procedentes del mundo real, lo que permite simular el objeto físico en tiempo real, ofreciendo información sobre el rendimiento y los posibles problemas que se puedan presentar.
Puede diseñarse en base a prototipos físicos, en cuyo caso puede proporcionar retroalimentación a medida que se mejora el producto, o incluso utilizarlo antes de construir una versión física del mismo. La cantidad de datos que se utiliza para construirlo y actualizarlo determinaran la precisión con la que se hace la simulación.
Estas simulaciones, pueden servir para escenarios futuros y se crean con los datos que han alimentado el gemelo físico para ver como desempeñará su función y se adaptará a su entorno, a lo largo de meses o de años.
También pueden ser utilizados para escenarios presentes para agregar o eliminar elementos, factores y limitaciones y ver cómo reaccionará el gemelo digital ante los cambios.
Este enfoque permite el intercambio de datos y se puede monitorizar, controlar y automatizar actividades. Estas simulaciones permiten:
- Aumento de la productividad
- Fortalecimiento de la seguridad en el trabajo
- Mejora de la eficiencia de gestión de recursos
- Mejor control y seguimiento de la producción
- Reducción de los costes de fabricación
Se puede optimizar el gemelo virtual sin tener que intervenir en el proceso una vez que se han recopilado suficientes datos, pues el sistema puede utilizar la información que recibe del gemelo físico para tomar decisiones que lleven a resultados positivos.
Tecnologías Clave de los Gemelos Digitales
Los datos recopilados en tiempo real de los sensores están conectados a un sistema basado en la Nube, Cloud, que los recibe y procesa. Las tecnologías están estrechamente relacionadas en la Industria 4.0 y se basan en tres pilares:
- Sensores instalados en los elementos físicos para recabar información en tiempo real.
- Conexión de los componentes físicos a un sistema en la tecnología Cloud, que recibe procesa y compara la información que llega con otras variables.
- Representación y modelización de los componentes de un elemento físico en un entorno virtual mediante un modelo que simule ese objeto en el mundo digital.
Las tecnologías clave son:
- Simulación digital.
- Internet de las cosas. Conjunto de dispositivos dotados d euno o mas sensores que transmiten información a la nube a través de una red inalámbrica a un sistema, nube, donde se almacenan y procesan dichos datos.
- Analítica de Datos en Inteligencia Artificial, para explotar los datos generados por el modelo.
