Un gemelo digital es una réplica virtual detallada de un objeto o un sistema físico o digital. Un gemelo digital es similar a un archivo de diseño, pero además incorpora cambios del mundo real en tiempo real, basándose en la observación directa y la información trasmitida por el propio objeto, normalmente a través de sensores o de dispositivos del Internet de las cosas (IdC). Se pueden crear gemelos digitales para los edificios, las máquinas o las plataformas de perforación situadas en alta mar —incluso para reconstruir la catedral de Notre Dame en París o para resolver los retos tecnológicos del vehículo de exploración marciana de la NASA—.
¿Cómo funcionan los gemelos digitales?
El software del gemelo digital crea un modelo virtual del sistema que hay que doblar y emparejar y lo presenta como una representación virtual, que puede ser de cualquier tipo, desde un diagrama en 2D hasta una señal de vídeo o una realidad virtual que hay que experimentar a través de unos cascos.
A diferencia de otros muchos modelos, un modelo de gemelo digital no es estático. Mediante cámaras y sensores integrados, entre otros dispositivos, el modelo establece unos flujos de datos desde el propio sistema o desde sistemas externos asociados y proporciona información sobre las condiciones actuales o los indicadores de funcionamiento. A medida que va incorporando estos flujos de datos, el gemelo digital refleja el estado del sistema en tiempo real. Con la ayuda de la administración y el procesamiento de los datos, un gemelo digital puede avisar de los cambios a las partes interesadas, predecir los acontecimientos que se van a producir y proporcionar una vista de alto nivel del estado del sistema.
Además de replicar los procesos en curso, un gemelo digital reúne todos los datos, tanto de archivo como contextuales, sobre su gemelo físico en un sitio. El gemelo digital almacena metadatos exhaustivos sobre cada objeto físico en uso, con un nivel de detalle que puede llegar a los componentes de las máquinas. Por ejemplo, un gemelo digital de un edificio de oficinas puede incluir registros de servicio del sistema de calefacción, ventilación y aire acondicionado del edificio.
Este tipo de gemelo digital puede estar formado por una estructura jerarquizada de gemelos digitales más pequeños que funcionan como si fueran componentes. Un gemelo digital de una fábrica, por ejemplo, puede contener también gemelos digitales de diversos procesos secundarios, de cada equipo en uso e incluso del personal que trabaja en ella. El propio gemelo digital de la fábrica puede formar parte de un gemelo digital más grande de los centros de producción de una empresa o de toda la empresa.
Las organizaciones que poseen y explotan activos complejos como edificios de oficinas y sistemas de transporte necesitan formas de mejorar el funcionamiento, reducir los costes y ofrecer unos productos más competitivos. Gracias a las redes informáticas de alta velocidad, el procesamiento avanzado de los datos y, sobre todo, el Internet de las cosas, los gemelos digitales pueden incorporar más datos y generar información más rápido que nunca.
¿Qué puede hacer con un gemelo digital?
Los gemelos digitales pueden usarse para una infinidad de objetivos, pero aquí tiene una lista abreviada de usos:
- Utilización de la plataforma para hacer prototipos y diseños.
- Supervisión y resolución de los problemas de los sistemas.
- Prueba de los sistemas.
- Uso de los análisis de datos para optimizar los procesos.
- Formación de los nuevos empleados o del personal existente.
- Creación de entornos de realidad virtual.
- Diseño de un gemelo digital para que sea la única fuente de información verídica.
¿Cuáles son los ámbitos en los que los gemelos digitales tienen un impacto?
- El sector de la arquitectura, la ingeniería y la construcción (AIC): surgidos como una rama del diseño asistido por ordenador y del modelado de información para la edificación (BIM por sus siglas en inglés), los propietarios y gestores de los activos del sector AIC se benefician del desarrollo de gemelos digitales detallados de los edificios y sistemas. Estos gemelos digitales ayudan a lograr que los proyectos de construcción muy complejos se completen a tiempo y respetando el presupuesto.
- La logística: los gemelos digitales pueden proporcionar la vista de alto nivel necesaria para gestionar la mezcla compleja de sistemas interdependientes y factores externos imprevisibles de un puerto o una instalación de transporte.
- La industria: los gemelos digitales están muy presentes en la industria, donde se usan para supervisar y manejar los sistemas, hacer un seguimiento de los procesos de fabricación y analizar el rendimiento.
- Las ciudades inteligentes: ciudades de todo el mundo, como Singapur y Londres, están modelando la totalidad de sus áreas metropolitanas usando gemelos digitales, que pueden usarse para observar los patrones de tráfico, analizar el crecimiento, cartografiar la salud pública y predecir los efectos de las decisiones en materia de planificación.
Los retos planteados por el desarrollo y la gestión de los gemelos digitales
El hecho de que la tecnología del IdC esté ampliamente disponible ha hecho que los beneficios de los gemelos digitales lleguen a más sectores y casos de uso, sin embargo, sigue habiendo retos tecnológicos, logísticos e incluso legales:
- La gestión de los datos: los gemelos digitales funcionan con datos —cuantos más, mejor—, pero puede ser difícil garantizar que todos se envían a los lugares correctos sin redundancias y sin que se formen cuellos de botella.
- La arquitectura de TI y de redes: para que un gemelo digital tenga éxito, necesita una red, quizá una combinación de redes, capaz de manejar las cargas de datos y usar los patrones de los dispositivos del IdC. Los gemelos digitales también pueden necesitar la computación periférica para reducir la latencia y optimizar el rendimiento de la red.
- La propiedad intelectual: la amplitud y el detalle de los datos necesarios para disponer de un gemelo digital rico hacen que sea inevitable que surjan conflictos con el acceso a los datos sensibles de la empresa. Quizá, ante la posibilidad de un uso compartido, las empresas llegarán a acuerdos sobre cómo compartir de manera segura estos datos valiosos entre los múltiples propietarios y administradores del activo.
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