¿Qué es un gemelo digital?

Para crear gemelos digitales, es necesario importar modelos conceptuales (a través de BIM, CAD o GIS) o escanear entidades físicas en el mundo real para visualizarlas y analizarlas junto con los datos empresariales y de la IoT. Un gemelo digital basado en 3D en tiempo real, una tecnología de computación gráfica que genera contenido interactivo de forma más rápida que la percepción humana, también puede seleccionar, organizar y presentar múltiples orígenes de datos (información y modelos) como visualizaciones interactivas realistas. 

Los gemelos digitales son representaciones de los movimientos, las fuerzas y las interacciones a los que los recursos pueden someterse en el mundo físico. Esto permite la interacción de los usuarios con contenido dinámico tridimensional y con capacidad de respuesta a sus acciones en tiempo real. En este entorno virtual, pueden simular de forma eficaz condiciones del mundo real, situaciones hipotéticas y cualquier circunstancia imaginable, y visualizar los resultados de manera instantánea en cualquier plataforma, dispositivo móvil, computadora o dispositivo de realidad aumentada, mixta y virtual (AR/MR/VR).

Cada implementación de gemelos digitales es única. Las implementaciones a menudo suceden por etapas, donde cada fase aumenta en términos de complejidad e impacto empresarial. Un gemelo digital puede abarcar desde el modelo 3D de un componente de producto hasta una representación precisa de un sistema de red tan vasto como una ciudad, donde cada uno de sus componentes están dinámicamente vinculados a los datos operativos, de ingeniería y de construcción.

A medida que los equipos de diferentes disciplinas y ubicaciones realizan trabajos de ingeniería, diseñan, crean, venden y, en algún momento, operan y mantienen construcciones complejas, los gemelos digitales aportan información para tomar decisiones fundamentadas en cada etapa del ciclo de vida.

El concepto de usar un gemelo digital como medio para estudiar un objeto físico fue introducido por primera vez por la NASA en la década de 1960. La NASA replicó sus naves espaciales a nivel del suelo a fin de que coincidan con los sistemas del espacio para misiones de exploración. Esta tecnología se pudo demostrar especialmente en la misión Apollo 13. A través de los gemelos conectados, el centro de control de la misión pudo adaptar y modificar rápidamente las simulaciones para que coincidieran con las condiciones de la nave espacial dañada y, de este modo, determinar estrategias para que los astronautas regresaran a sus hogares de forma segura.

A principio de la década de 1970, se utilizaron computadoras de sistemas complejos como sistemas tipo gemelos digitales para supervisar instalaciones de gran tamaño, como las centrales eléctricas. En la década de 1980, surgieron los sistemas de diseño 2D asistido por computadora, como AutoCAD, para producir planos técnicos, lo que hizo posible diseñar cualquier cosa con una computadora, y millones de diseñadores e ingenieros los adoptaron rápidamente.

En la década de 2000, los sistemas de diseño 3D asistido por computadora con simulación y modelado paramétricos permitieron el diseño de conjuntos más complejos de formas más inteligentes, como una base de datos de objetos interconectados. Algunos años después, a mediados de 2010, todos los proveedores líderes de diseño 3D asistido por computadora lanzaron soluciones conectadas a la nube, principalmente para la colaboración y la administración de proyectos, y de forma gradual para el diseño generativo, aunque las herramientas de diseño asistido por computadora permanecieron en sus versiones de escritorio.

El presente marca el origen de la era de los gemelos digitales con tecnología 3D en tiempo real, que trasciende los tableros y modelos 3D para liberar datos de múltiples orígenes en cualquier dispositivo o plataforma a fin de mejorar la colaboración, la visualización y la toma de decisiones.

Gracias a las implementaciones de gemelos digitales, los clientes pueden obtener acceso mejorado a los datos de forma inmediata. A medida que un gemelo digital madura, se obtienen otros beneficios, como la reducción de los costos de mantenimiento, una toma de decisiones de cambios más informada durante el proceso con grandes ahorros potenciales, y mejoras en términos de mantenimiento y eficacia operativa. Al disponer de mejores diseños desde el principio, se pagan los dividendos a lo largo del ciclo de vida de un proyecto, ya que entre el 80 % y el 90 % de los costos incurridos durante la producción, el uso y el mantenimiento de una instalación se determinan en la etapa de diseño.

El uso de gemelos digitales en la industria del diseño mejoró la colaboración y la comunicación multiusuario. Los clientes de la preconstrucción experimentan una agregación perfecta de los datos y la coordinación del comercio.

La capacitación en seguridad y el control de calidad que ofrecen los gemelos digitales redujeron de manera significativa los accidentes y los errores en la industria de la construcción. Cuando se utilizan iniciativas de gemelos digitales para el mantenimiento y las operaciones, los beneficios incluyen operaciones optimizadas, tiempo de inactividad reducido, y menores costos de mantenimiento y personal.

La habilidad para interactuar con datos en tiempo real está cambiando la forma en que las personas toman decisiones en cuanto a diseño, operaciones y mantenimiento. El poder para visualizar y simular operaciones complejas con la tecnología 3D en tiempo real elevó el modo en que las personas interactúan con sus recursos, además de transformar la forma en que se crea, desarrolla y opera cada espacio y recurso físicos en el planeta.

Digital twins are visualizations built from conceptual models (e.g., BIM, CAD, or GIS) or scans of physical entities (e.g., manufactured products or facilities). The Internet of things (IoT) refers to a network of physical objects that possess unique identifiers (UIDs) and contain embedded technology. This enables them to communicate and interact with other objects over the internet, collecting real-world and real-time data. When digital twins integrate with IoT data, they can provide insights into the performance of an asset at specific points in time, and help users evaluate potential outcomes and plan resolutions.

With access to IoT sensors and data, digital twins can capture a holistic view of the virtual model to unlock deeper operational intelligence. For example, a digital twin of an engine might contain information about its performance characteristics and allow engineers to run simulations to test new designs or measure the impact of future changes. 

While there are many different types of digital twins, they all share a number of common characteristics. They use digital representations of physical objects and systems, contain UIDs so that they can be easily identified by devices on the internet, and allow for bidirectional communication between themselves and physical IoT devices to exchange information and coordinate actions.

Una cosa es recopilar datos extensivos y otra es utilizarlos de forma inteligente. Las mejores decisiones se toman con los datos, pero tus datos solo son tan buenos como tu habilidad de darles vida para simular y predecir situaciones de negocio.

Cada empresa que atraviesa una transformación digital corre el riesgo de ahogarse en datos sin procesar antes de encontrar una manera de procesarlos y aprovecharlos. En la actualidad, capturar datos sin procesar es menos desafiante que procesarlos, filtrar las partes que no son útiles, combinarlos y transformarlos en información que tenga sentido para el usuario en el contexto de su aplicación.

El principal desafío es liberar el poder de la información. Los datos empresariales y de la IoT se han sepultado en bases de datos, hojas de cálculo y modelos (CAD, BIM, GIS). Los gemelos digitales 3D en tiempo real pueden hacer que esos datos cobren vida.

Cada vez más, los productos, los equipamientos, las fábricas, los edificios y las ciudades ya no son simplemente objetos del mundo físico: tienen contrapartes virtuales precisas. Incluso las personas tienen gemelos digitales. Experimentaremos la próxima iteración de Internet (y la conectividad con los sistemas, los dispositivos y las personas) en el metaverso a través de la tecnología 3D en tiempo real. 

El metaverso permite una nueva economía con numerosas oportunidades de experiencias inmersivas en espacios de realidad híbrida e interdigital, ya sea que se trate de administrar actualizaciones de la instalación o personalizar la compra de un vehículo.