Gemelo digital
Un gemelo digital es una representación digital de un objeto, proceso o sistema físico en el mundo digital. Es un modelo virtual que se conecta a los datos para representar de forma realista el comportamiento, la función y los procesos del objeto.
El gemelo digital tiende un puente entre la realidad física y la virtual mediante el intercambio continuo de datos e información. No importa si el objeto físico ya existe o si aún se está planificando. El gemelo digital forma parte de un sistema ciberfísico y cartografía todo el ciclo de vida de un producto o sistema. Puede constar de varios subtipos, como el prototipo digital, la instancia digital o un agregado de varios gemelos.
Tecnologías detrás del gemelo digital
El modo de funcionamiento de un gemelo digital se basa en la comunicación bidireccional continua entre el objeto físico y su imagen digital. Los sensores del objeto real registran datos como la geometría, las variables del proceso, el consumo de energía, las condiciones ambientales y los tamaños cinemático y cinético.
Esta información se transfiere al modelo digital a través de plataformas IoT y una estructura de datos estandarizada, como el shell de administración de activos (AAS), y se procesa allí. Las plataformas IoT desempeñan un papel central en la recopilación, transferencia, integración y sincronización de datos entre el objeto real y el modelo virtual.
El modelo digital puede mostrarse como una visualización en 3D para representar de forma realista la estructura, los movimientos y las fuerzas. Algoritmos, simulaciones y aprendizaje automático analizan los datos, crean previsiones y apoyan así la comprensión del comportamiento del sistema y la toma de decisiones.
De este modo, el mantenimiento preventivo, la optimización de procesos y hasta la puesta en marcha virtual pueden llevarse a cabo de forma eficiente. Los cuadros de mando proporcionan a los usuarios y a los ingenieros una visión clara y en tiempo real de toda la información relevante, de forma que se puedan tomar decisiones informadas en cualquier momento.
Puesta en marcha virtual y ejemplos prácticos
El gemelo digital se utiliza sobre todo en la producción industrial. Los prototipos virtuales se utilizan para modelar procesos de producción, probar sistemas antes de su implantación y optimizar la planificación de la producción.
Un caso de uso central es la puesta en marcha virtual: incluso durante la fase de diseño, las secuencias de movimiento de los accionamientos, el procesamiento de señales de los sistemas de medición de posición o los sensores de posición final, así como los programas de control, pueden probarse de forma realista en el modelo digital.
Los gemelos digitales también se utilizan en la gestión de la cadena de conexión. Permiten supervisar las rutas de transporte, controlar las existencias de los almacenes y planificar las cadenas de conexión en tiempo real.
En medicina personalizada, las imágenes digitales se utilizan para crear modelos específicos para cada paciente, como modelos digitales de corazón que simulan intervenciones o prueban implantes.
La combinación de plataformas de gemelos digitales con inteligencia artificial y tecnología de control puede encontrarse en sistemas de control inteligentes, por ejemplo para el mantenimiento preventivo en la aviación.
Los gemelos digitales como tecnología clave de la Industria 4.0
Los gemelos digitales aumentan la eficiencia, la calidad y el valor añadido a lo largo de todo el ciclo de vida del producto. La puesta en marcha virtual (VIBN) permite simular, probar y optimizar digitalmente máquinas, sistemas y procesos. Se minimizan los tiempos de inactividad y se evitan desviaciones en la ejecución. Al mismo tiempo, se pueden detectar los cuellos de botella en una fase temprana y planificar mejor recursos como materiales, personal y capacidades de las máquinas.
Esta tecnología también puede utilizarse para analizar y predecir el comportamiento de sistemas técnicos. Ayuda a los usuarios a ejecutar sin errores el diseño de nuevos sistemas, optimizar la potencia de las aplicaciones en la fase de funcionamiento y reducir los costes operativos. También apoya la máxima reutilización de materiales al final de su vida útil.
La combinación de datos del sistema, simulación y mantenimiento preventivo crea ventajas competitivas sostenibles, desde el desarrollo hasta la producción y el funcionamiento en el contexto de la Industria 4.0.