Los Gemelos Digitales se encuentran entre los elementos esenciales de la Industria 4.0 junto con el Internet de las Cosas (IoT), Internet Industrial de las Cosas (IIoT), Big Data e inteligencia artificial.
El crecimiento exponencial de las nuevas tecnologías genera cambios importantes en las formas y modelos significativamente establecidos de todas las industrias. Aunque la transformación digital impregna todas las áreas industriales, actualmente todas ya pertenecen a la vanguardia de los primeros usuarios cuando se trata de tecnología nueva y emergente, tales cómo: minería, manufactura, gas y petróleo, energía, farmacéutica, entre otras.
Entre las principales razones se encuentra el poder de las nuevas tecnologías para maximizar la productividad, la calidad y la variabilidad de los productos fabricados y los servicios prestados junto con el valor agregado que la tecnología es capaz de generar para las empresas.
¿Cómo se aplica en un ejemplo el gemelo digital?
Sin embargo, el concepto de gemelo (digital) precede a la era de IIoT e Industria 4.0, así como a la era digital. Sus raíces se remontan a los años 70 cuando la NASA estaba trabajando en el proyecto Apolo. Una explosión en el tanque de oxígeno dañó el módulo de mantenimiento durante la misión del Apolo 13, poniendo así la vida de la tripulación en peligro inmediato. El equipo de ingenieros en la Tierra tuvo que encontrar una solución para remediar la situación rápidamente para salvar a la tripulación espacial y minimizar el impacto negativo del accidente.
Dado que tenían una réplica exacta de la nave espacial con todos los detalles tecnológicos en la Tierra, pudieron simular de manera creíble la situación y probar posibles soluciones. La posibilidad de probar físicamente un procedimiento hipotético salvó a la tripulación de la nave espacial. Además, la NASA continúa empleando el concepto de gemelo, ya no analógico sino digital, hasta ahora.
El principio básico permanece sin cambios ya que el gemelo digital es un modelo virtual de un objeto físico que permite monitorear el estado del objeto real de forma remota, así como modelar o simular varios escenarios potenciales con datos precisos y reales. La NASA llama al uso del gemelo digital un cambio paradigmático ya que los métodos convencionales ya no son suficientes para cumplir con los exigentes requisitos para los proyectos de la nueva generación.
El mismo principio se aplica a los procesos de fabricación y logística, las tecnologías y métodos tradicionales se han vuelto obsoletos e inadecuados para preservar el crecimiento sostenible, así como para cumplir con los nuevos desafíos y requisitos, desde la optimización de los costos operativos hasta la personalización del producto del consumidor en la producción en masa.
Gemelos digitales cómo herramienta analítica.
El término gemelo digital entró en la conciencia más amplia en 2002 cuando Michael Grieves lo acuñó con respecto a la gestión del ciclo de vida del producto (PLM). Y empleó el concepto de gemelo digital como una representación virtual del producto fabricado y debería servir como una comparación del producto con su diseño de ingeniería. La definición de gemelo digital encontró vida fuera del marco de PLM.
Actualmente, el término de gemelo digital se utiliza principalmente para describir la representación virtual de objetos y entidades físicas y no físicas,ya sea maquinaria de fabricación o transporte, equipos y herramientas, pero procesos, sistemas, datos, personal o todo el entorno de trabajo también.
Por lo tanto, el gemelo digital no sirve únicamente como un modelo virtual de una contraparte de la vida real, sino como un agente dinámico de datos e información de estado adquirida a través de una gran cantidad de sensores y actuadores conectados a través del Internet de las cosas (IoT).
De esta forma, el gemelo digital se implementa para monitorear objetos físicos y entidades y procesos no físicos een tiempo real, ya que la tecnología permite crear una imagen digital altamente detallada equipada con datos reales. El despliegue del gemelo digital en modelos de simulación complejos acelera y facilita la toma de decisiones porque facilita la identificación de resultados potenciales a lo largo de la identificación de patrones de comportamiento cruciales en los procesos elegidos.
Esta forma de implementación no solo aporta un conocimiento más profundo sobre la causalidad de todos los elementos en procesos y entornos, sino también la capacidad de descubrir puntos débiles o críticos (como cuellos de botella) en los procesos que requieren estabilización y optimización para garantizar el crecimiento sostenible del rendimiento y la fortificación de la solidez del medio ambiente. Este tipo de simulaciones son posibles gracias a nuevas herramientas tecnológicas accesibles para las empresas y cualquier tipo de industria.
Más allá de las simulaciones del proceso de fabricación, la copia virtual de la maquinaria de fabricación se puede emplear para el mantenimiento predictivo. Los sistemas modernos que la Industria 4.0 solicita actualmente ya están equipados con módulos para mantenimiento operativo, programado, correccional y preventivo.
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