¿Te has preguntado alguna vez cómo hacen los ingenieros de la NASA para controlar cualquier elemento de una nave especial cuando está a miles de kilómetros de distancia? ¿Cómo van a conocer el comportamiento de la nave cuando entran en juego otras temperaturas y fuerzas de la gravedad? Creando gemelos digitales.
Hemos hablado ya en nuestro blog sobre los gemelos digitales, nuestro presidente, Jim Novack nos contó cuales eran los 10 pasos para construir un gemelo digital, también hemos hablado sobre la importancia de los gemelos digitales en la industria 4.0 , y hasta la creación de un gemelo digital de la Tierra para luchar contra el cambio climático.
Recordando la definición de gemelos digitales
Un gemelo digital (o digital twin) es una representación digital de un objeto, proceso o servicio físico: desde un motor a reacción o parques eólicos a edificios o ciudades enteras. Estas réplicas virtuales son utilizadas para hacer simulaciones antes de que se creen e implementen cambios en los objetos reales, con el fin de recopilar datos para predecir cómo funcionarán.
En muchas ocasiones, los objetos físicos están dotados con muchos sensores encargados de recopilar datos sobre su estado en tiempo real, las condiciones de trabajo o su posición. Todos estos datos deben ser analizados y procesados para recrear el modelo digital.
En este video de XATACA se explica de maravilla y ahí va:
El gemelo digital crea un modelo de simulación que puede actualizarse junto con el modelo físico y real o en lugar de este. Esto permite a las empresas evaluar un ciclo de desarrollo completamente informatizado, desde el diseño hasta la implementación e incluso el desmantelamiento.
Al imitar los activos físicos, los marcos y las operaciones para producir datos continuos, un gemelo digital permite a la industria anticipar el tiempo de inactividad, reaccionar a las circunstancias cambiantes, probar las mejoras del diseño y mucho más.
Un gemelo digital se puede utilizar para ahorrar tiempo y dinero siempre que sea necesario probar un producto o proceso, ya sea en el diseño, implementación, monitoreo o mejora.
Cuando lo físico y lo virtual hacen ‘match’: conviviremos con gemelos digitales
El Digital Twin o gemelo digital es hoy un concepto clave en la transformación digital de la sociedad y su tejido industrial, pero que tiene su origen en la NASA de los años 80 como ya hemos comentado al principio.
Apollo Command Module Mission Simulator showing Apollo 13 crew member Ken Mattingly in training. Image credit: NASA and the Siemens blog post by Stephen Ferguson.
El ‘problema’ que desde el Apolo 13 se trasladó a Houston, con la archiconocida frase, pudo ser solucionado con la antesala de esta tecnología.
Gracias al módulo gemelo, en este caso físico, desde la tierra se pudo encontrar solución a un problema en el que cualquier fallo en la nave original hubiera terminado en desastre.
Aquí podéis ver la transcripción de la NASA de las comunicaciones con el Apolo 13 en el momento del accidente.
NASA transcript of the communications with Apollo 13 at the time of the accident. https://blogs.sw.siemens.com/simcenter/apollo-13-the-first-digital-twin/
Un planteamiento que se ha trasladado a otros muchos campos como el de la medicina, donde la filosofía de los Digital Twins ha desplegado todo su potencial en su versión digital como veremos más adelante. Sin duda, las réplicas digitales de productos, servicios o procesos permiten adelantarnos al futuro para analizar lo que puede pasar y tomar mejores decisiones.
Cambiar la industria desde dentro: la importancia de los gemelos digitales
La digitalización de plantas y procesos es imprescindible para que el tejido industrial sea capaz de avanzar hacia un modelo descarbonizado. De hecho, para progresar en la senda ‘cero emisiones netas en 2050’ que se ha fijado Repsol, sus nuevas instalaciones de Descarbonización y Economía circular de Bilbao – contarán con un gemelo digital para facilitar su mantenimiento.
Según la consultora Juniper Research, el de la energía es el segundo sector con más inversión prevista en 2021 para el despliegue de gemelos digitales. Su protagonismo será absoluto en el futuro inmediato.
Planta digital de Repsol |
En Bilbao, el gemelo digital, en inicio, será clave para la conceptualización de la planta y, posteriormente, permitirá captar información de la misma en tiempo real y almacenarla tomando datos directos de los dispositivos físicos. Junto con la aplicación de machine learning o analítica avanzada, el gemelo digital permitirá predecir y simular situaciones para la toma de decisiones como si se tratase de un supuesto real.
La ciudad inteligente y los gemelos digitales: hechos para ir de la mano
Los gemelos digitales, en la arquitectura, la ingeniería y la construcción, son reproducciones detalladas que comprenden las edificaciones y los sistemas contenidos en ellas.
Un gemelo digital podría tomar la forma de:
- Un edificio
- Un elemento de infraestructura, como por ejemplo un puente
- Un complejo ecosistema de elementos interconectados, como una red ferroviaria, un distrito de oficinas o una ciudad
Si pensamos en las posibilidades más allá de un proyecto individual, nos daremos cuenta del amplio potencial del gemelo digital en cuestiones económicas, sociales y medioambientales.
Digital Twins y Smart Citys | https://www.bbvaopenmind.com/en/technology/digital-world/open-data-and-smart-cities/
Podría incluso construirse una ciudad inteligente gestionada mediante datos en tiempo real para analizar y optimizar el consumo de energía, el funcionamiento de las redes inalámbricas y de los sistemas de seguridad y transporte público y el rendimiento de la infraestructura en general. Todo ello según sea necesario y facilitado por modelados de geodatos y sensores IoT.
Las ciudades inteligentes serían capaces incluso de adaptarse a las condiciones cambiantes del clima y completar respuestas simuladas a emergencias como pandemias o desastres naturales.
Los pioneros de gemelos digitales lideran el camino
La Fuerza Aérea de EE. UU. Ha hecho un uso extensivo de gemelos digitales para diseñar y construir un nuevo prototipo de avión en poco más de un año, un proceso que tradicionalmente se prolonga durante décadas.
En otras industrias, los mismos principios pueden traducirse en acelerar la electrificación de los vehículos, reducir los costos de construcción y construir ciudades inteligentes. Por ejemplo, Chevron espera ahorrar millones de dólares utilizando gemelos digitales para predecir problemas de mantenimiento más rápidamente.
Kaeser Kompressoren SE, con sede en Coburg, está construyendo gemelos digitales de sus compresores en red utilizando la Software Engineering Base (EB) de Aucotec .
De este modo, los datos operativos se pueden monitorear en tiempo real, lo que permite a los técnicos reconocer de antemano cuando un sistema amenaza con fallar.
Kaeser también está aprovechando los datos para mejorar el alcance y la tecnología de sus sistemas que fabrica equipos de aire comprimido, ha estado utilizando gemelos digitales para pasar de un modelo de producto a un modelo de suscripción.
Unilever está utilizando IoT (Internet of Things) y servicios Intelligent Edge en la plataforma Azure IoT para crear su “Gemelo Digital”, un modelo digital de próxima generación de un entorno físico, en este caso, una fábrica de Unilever.
Las máquinas y los equipos de la fábrica están conectados y configurados para que puedan enviar una gran cantidad de datos directamente al modelo. Por ejemplo, datos de las temperaturas hasta tiempos de ciclo de producción.
Esto crea una representación de cada máquina y de cada proceso, ofreciendo visibilidad en todos los niveles de la planta. Los datos recopilados se extraen para obtener información y patrones utilizando análisis avanzados y algoritmos de aprendizaje automático, que pueden predecir resultados basados en datos históricos.
Google lanza la herramienta ‘gemelo digital’ para logística y fabricación
Google anunció en Supply Chain Twin, una nueva solución de Google Cloud que permite a las empresas construir un gemelo digital, una representación de su cadena de suministro física, mediante la organización de datos para obtener una visión más completa de proveedores, inventarios y eventos como el clima.
Supply Chain Twin: el gemelo digital de Google para la cadena de suministro | https://www.muycomputerpro.com/2021/09/14/supply-chain-twin-el-gemelo-digital-de-google-para-la-cadena-de-suministro
Junto a Supply Chain Twin está el módulo Supply Chain Pulse, que se puede utilizar con Supply Chain Twin para proporcionar paneles, análisis, alertas y colaboración en Google Workspace.
Gemelos digitales en operaciones portuarias: Puerto de Livorno: 5G, IA y un gemelo digital
El puerto de Livorno se ha convertido en un banco de pruebas no solo de cómo se verán los puertos del futuro, sino también de cómo se verá cualquier entorno industrial futuro. Aquí, un gemelo digital permite a los trabajadores operar en la intersección de los mundos cibernético y físico.
A través de la conectividad 5G, se ha habilitado la captura de datos masivos de sensores inteligentes, LIDAR 3D y cámaras de amplio rango dinámico (WDR) en el área.
Puerto de Livorno | Digital Twin | https://mfame.guru/5g-ai-digital-twins-in-port-operations/
Teniendo estos datos disponibles en tiempo real, un sistema de control de operaciones basado en (IA) , desarrollado e implementado por Ericsson para el proyecto, determina la secuencia de tareas y actividades logísticas, al correlacionar un flujo de información en tiempo real capturado por sensores inteligentes, de las cámaras y de los vehículos que operan en la zona.
Los puertos son puertas de entrada al mundo de gran importancia en un escenario interconectado y globalizado. Uno de los principales desafíos a los que se enfrentan los puertos en la actualidad es cómo pueden evolucionar para ser más eficientes, competitivos y sostenibles.
Con su baja latencia, alta capacidad y mayor flexibilidad, 5G es una plataforma de innovación sin precedentes para aumentar la eficiencia operativa.
La inteligencia artificial, que se ejecuta en un módulo de control, así como el uso de servicios avanzados basados en AR / VR permite una gestión más rápida y mejor de la carga general y optimiza las operaciones dentro de la terminal.
Gemelos digitales en la medicina
A pesar de los grandes avances en los avances biomédicos durante el siglo pasado, un gran número de pacientes no responde al tratamiento farmacológico. Según un informe de la Administración de Drogas y Alimentos de los Estados Unidos (FDA), la medicación se considera ineficaz para el 38-75% de los pacientes con enfermedades comunes.
Esto da como resultado el sufrimiento del paciente y un aumento de los costes sanitarios. Estos problemas reflejan la complejidad de enfermedades comunes, que pueden implicar interacciones alteradas entre miles de genes que difieren entre pacientes con el mismo diagnóstico.
Existe una gran brecha entre esta complejidad y la atención médica moderna, en la que el diagnóstico a menudo se basa en una pequeña cantidad de biomarcadores de sensibilidad o especificidad limitadas.
Gemelos digítales en la medicina | https://www.researchgate.net
La medicina digital y genómica puede salvar esta brecha al monitorear, procesar e integrar grandes cantidades de datos de dispositivos digitales portátiles, ómicos, imágenes y registros médicos electrónicos .Sin embargo, la integración y explotación clínica de datos tan complejos son desafíos sin resolver.
La implementación clínica de gemelos digitales requerirá resolver una amplia gama de desafíos técnicos, médicos, éticos y teóricos. Los costos y la complejidad serán comparables a los de proyectos como el Proyecto Genoma Humano (HGP), pero pueden conducir no solo a una mejor atención médica y comprensión de los mecanismos de la enfermedad, sino también a direcciones de investigación completamente nuevas.
Sin lugar a dudas que este ‘otro yo’ que nos cambiará la vida a muchos niveles, como es el caso de la medicina que acabamos de ver, pero también en un futuro, los gemelos digitales podrían ser el punto de partida de unas ciudades más adaptables a desafíos globales, tales como un crecimiento demográfico sin precedentes , la escasez de recursos o la próxima pandemia.
Una realidad que cobraba vida hace medio siglo en una misión espacial, que puede salvar vidas y que nos acerca a un futuro, no tan lejano, que ya estamos construyendo.
