¿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 un configurador de productos de un modelo 3D hasta una representación precisa de una red o un sistema tan vasto como una ciudad, donde cada uno de sus componentes está dinámicamente vinculado a los datos operativos, de ingeniería y de construcción, y diseño virtual.

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 CAD (diseño asistido por computadora) 3D 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 mejor fundamentada 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, así como el control y el aseguramiento de calidad que es posible con 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.

Los gemelos digitales son visualizaciones creadas a partir de modelos conceptuales (como BIM, CAD o GIS) o escaneos de entidades físicas (por ejemplo, productos fabricados o instalaciones). La Internet de las cosas (IoT) se refiere a una red de objetos físicos que poseen identificadores únicos (UID) y contienen tecnología incorporada. Esto les permite comunicarse e interactuar con otros objetos a través de Internet, en cuyo proceso recopilan datos del mundo real en tiempo real. Cuando los gemelos digitales se integran con datos de la IoT, pueden proporcionar estadísticas de rendimiento de un recurso en momentos concretos en el tiempo y ayudar a los usuarios a evaluar posibles resultados y resoluciones.

Con acceso a los sensores y datos de la IoT, los gemelos digitales pueden tener una vista integral del modelo virtual para dar lugar a una inteligencia operativa más profunda. Por ejemplo, un gemelo digital de un motor podría contener información sobre sus características de rendimiento y permitir que los ingenieros ejecuten simulaciones para probar nuevos diseños o medir el impacto de futuros cambios.

Si bien hay muchos tipos diferentes de gemelos digitales, todos comparten algunas características en común. Usan representaciones digitales de objetos y sistemas físicos, contienen UID para que los dispositivos puedan identificarlos fácilmente en Internet y permiten una comunicación bidireccional entre ellos mismos y los dispositivos IoT físicos a fin de intercambiar información y coordinar acciones.

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 infinitas oportunidades, tales como la mercadotecnia 3D, para experiencias envolventes 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.