[14/01/2022] Los gemelos digitales son representaciones virtuales en tiempo real de objetos, procesos y sistemas. Si bien los gemelos digitales pueden representar cosas puramente digitales, la mayoría de las veces sirven como puente entre los dominios físico y digital. Por ejemplo, un gemelo digital podría proporcionar una vista digital de las operaciones de una fábrica, una red de comunicaciones, o el flujo de paquetes a través de un sistema logístico.
"La implementación de un gemelo digital es un objeto o modelo de software encapsulado que refleja un objeto físico, proceso, organización, persona u otra abstracción única”, según Gartner. "Los datos de varios gemelos digitales se pueden agregar para obtener una vista compuesta en una serie de entidades del mundo real, como una central eléctrica o una ciudad, y sus procesos relacionados”.
Beneficios de los gemelos digitales
Estos clones virtuales de operaciones físicas pueden ayudar a las organizaciones a monitorear las operaciones, realizar mantenimiento predictivo y brindar información para las decisiones de compra de capital. También pueden ayudar a las organizaciones a simular escenarios que requerirían mucho tiempo, o que serían costosos de probar con activos físicos, crear planes de negocios a largo plazo, identificar nuevos inventos y mejorar los procesos.
Los gemelos digitales ofrecen cinco beneficios clave, según la empresa de ingeniería de productos digitales GlobalLogic:
- Evaluación de riesgos y tiempo de producción acelerados. Los gemelos digitales pueden ayudar a las empresas a probar y validar sus productos virtualmente antes de que existan en el mundo real. Los ingenieros pueden utilizarlos para identificar fallas en los procesos.
- Mantenimiento predictivo. Las organizaciones pueden usar gemelos digitales para monitorear de manera proactiva los equipos y sistemas para programar el mantenimiento antes de que se averíen, mejorando la eficiencia de la producción.
- Monitoreo remoto en tiempo real. Los usuarios pueden monitorear y controlar los sistemas de forma remota.
- Mejor colaboración en equipo. GlobalLogic señala que la automatización de procesos y el acceso, en cualquier momento, a la información del sistema permiten a los técnicos dedicar más tiempo a la colaboración.
- Mejor toma de decisiones financieras. Al integrar datos financieros, las organizaciones pueden utilizar gemelos digitales para tomar decisiones mejores y más rápidas sobre los ajustes.
Tecnología de gemelo digital
Los gemelos digitales constan de tres elementos principales, según el integrador de sistemas, SL Controls:
- Datos históricos. Datos sobre el rendimiento pasado de máquinas, procesos y sistemas.
- Datos en tiempo real. Los gemelos digitales reciben actualizaciones continuas de los sensores de los equipos y outputs de plataformas y sistemas, como equipos de fabricación, servicio al cliente y compras.
- Datos futuros. Esto incluye el aprendizaje automático y las aportaciones de los ingenieros.
Los diversos tipos de gemelos digitales que se utilizan hoy en día se diferencian, en gran medida, por su campo de aplicación, según IBM:
- Componentes gemelos/partes gemelas. Éstas son la unidad básica de los gemelos digitales. Aquí el gemelo representa las características físicas, mecánicas y/o eléctricas de un componente o pieza.
- Activos gemelos. Los activos son dos o más componentes que trabajan juntos. Estos gemelos representan la interacción de componentes para crear datos de rendimiento.
- Sistema o unidad gemelos. Estos gemelos reflejan la interacción de activos que forman un sistema o unidad.
- Procesos gemelos. Estos gemelos representan cómo funcionan juntos los sistemas. Por ejemplo, un proceso gemelo podría representar una instalación de producción completa.
Gemelos digitales frente a simulaciones
Los gemelos digitales pueden verse como simulaciones de objetos y procesos físicos, pero lo que diferencia a los gemelos digitales son las actualizaciones en tiempo real.
El integrador de sistemas, SL Controls, afirma que las simulaciones permiten a los ingenieros ejecutar pruebas y realizar evaluaciones de un activo físico, pero la simulación es estática. Depende del ingeniero ingresar nuevos parámetros. Los gemelos digitales reciben actualizaciones en tiempo real del activo físico, proceso o sistema, lo que permite a los ingenieros realizar pruebas, evaluaciones y análisis utilizando condiciones del mundo real.
Ejemplos de gemelos digitales
Las organizaciones ya están utilizando gemelos digitales para mejorar sus negocios.
- Rolls-Royce mejora la eficiencia de los motores a reacción: La empresa multinacional aeroespacial y de defensa, Rolls-Royce, ha implementado la tecnología de gemelos digitales para monitorear los motores que produce. La compañía puede monitorear cómo vuela cada motor, las condiciones en las que está volando y cómo lo usa el piloto. Rolls-Royce utiliza el gemelo digital para ofrecer planes de servicio adaptados a motores específicos.
- Mars optimiza su cadena de abastecimiento: Mars, la empresa de confitería, cuidado de mascotas y alimentos, ha creado un gemelo digital de su cadena de abastecimiento de fabricación para soportar sus negocios. La compañía está utilizando la tecnología para mejorar la capacidad y los controles de proceso, incluido el aumento del tiempo de actividad de las máquinas mediante el mantenimiento predictivo y la reducción de los desechos asociados con las máquinas que empaquetan cantidades de productos inconsistentes.
- TIAA reduce la complejidad del servicio al cliente: La Teachers Insurance and Annuity Association del America-College Retirement Equities Fund (TIAA) está utilizando un gemelo digital para reducir la complejidad de la incorporación de nuevos clientes institucionales. El gemelo de TIAA utiliza metadatos de productos, flujos operativos, interdependencias superpuestas y reglas comerciales para validar las selecciones de planes de servicio de los operadores del plan.
- Bayer Crop Science reforma la estrategia con fábricas virtuales: Bayer Crop Science ha creado "fábricas virtuales” para cada uno de sus nueve sitios de fabricación de semillas de maíz en América del Norte. Las fábricas virtuales son representaciones digitales dinámicas del equipo, el proceso y las características del flujo de productos, la lista de materiales y las reglas de operación para cada uno de los nueve sitios. Además de proporcionar una vista en tiempo real de las operaciones, las fábricas virtuales permiten a Bayer realizar análisis hipotéticos que la empresa utiliza para analizar nuevas estrategias, tomar decisiones de compra de capital, crear planes de negocio a largo plazo y mejorar procesos.
Software de gemelos digitales
Las plataformas de software de gemelos digitales incorporan datos de sensores de IoT y otros datos para monitorear el rendimiento de los activos y ejecutar simulaciones. El consultor Ian Skerrett afirma que las plataformas de gemelos digitales con escala adaptable tienen seis características clave:
- Gestionar el ciclo de vida del gemelo digital. Skerrett afirma que los gemelos digitales son las instanciaciones de "hilos digitales” o "masters digitales”; es decir, los requerimientos, partes y sistemas de control que componen un activo físico. Por ejemplo, Skerrett afirma que el master digital de un molino de viento consiste en diagramas de ingeniería, lista de materiales, versiones de software y otros artefactos utilizados para crear un molino de viento. Una plataforma de gemelo digital para molinos de viento debe aprovechar ese master digital y proporcionar herramientas para probar, implementar y administrar el gemelo digital basado en el master digital. Estas herramientas deben poder adaptar su escala a cientos de masters digitales y miles de gemelos digitales.
- Fuente única de verdad. Las plataformas deben poder actualizar y proporcionar el estado exacto de cada gemelo digital. Por ejemplo, el mantenimiento de rutina puede llevar a que un activo tenga una pieza o versión de firmware diferente a la de otro activo. Una plataforma debe poder actualizar el estado exacto de cada objeto y activo tan pronto como cambie.
- API abierta. Como interfaz y punto de integración para una solución de IoT industrial, la plataforma debe proporcionar una API abierta que permita que cualquier sistema interactúe con ella.
- Visualización y análisis. La plataforma debe permitir a la organización crear visualizaciones, paneles y análisis en profundidad de datos en vivo del gemelo digital. Los datos en vivo deben estar vinculados al maestro digital.
- Gestión de eventos y procesos. La plataforma debe permitir a los usuarios crear eventos y procesos de negocio que se puedan ejecutar en función de los datos de la plataforma.
- Perspectiva del cliente y del usuario. La plataforma debe permitir la colaboración entre las partes interesadas de un gemelo digital. Debe reflejar qué organización posee u opera cada una y qué usuarios tienen permiso para acceder a los datos.
Empresas de gemelos digitales
Muchas organizaciones están construyendo sus propios gemelos digitales, pero existen algunos proveedores de plataformas populares. Entre las ofertas más populares se encuentran:
El mercado de gemelos digitales
El mercado de los gemelos digitales está creciendo a un ritmo vertiginoso. La firma de investigación, MarketsandMarkets, afirma que el mercado global de gemelos digitales fue de 3,1 mil millones de dólares en el 2020 y se espera que alcance los 63,5 mil millones de dólares para el 2027. La firma considera al gemelo digital un componente clave de la cuarta revolución industrial (o "Industria 4.0”).
"En Industria 4.0, se considera que el gemelo digital integra las técnicas de fabricación con tecnología avanzada como la IoT, que ayuda a desarrollar sistemas de fabricación interconectados”, afirma MarketsandMarkets en su informe. "Por lo tanto, la tecnología de gemelos digitales parece ser una solución ideal que facilita a las empresas la realización de los estándares de la Industria 4.0”.
La firma cree que las industrias Automotriz y de Transporte, Energía, Defensa y Aeroespacial son los usuarios finales clave de la tecnología de gemelos digitales.
Thor Olavsrud, CIO
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