El cómo de los gemelos digitales

Los gemelos digitales se crean importando modelos conceptuales (a través de BIM, CAD o GIS) o escaneando entidades físicas en el mundo real para visualizarlas y analizarlas junto con los datos empresariales y de la Internet de las Cosas (IoT). Un gemelo digital que está basado en 3D en tiempo real, una tecnología de computación gráfica que genera contenido interactivo más rápido que la percepción humana, también puede seleccionar, organizar y presentar múltiples fuentes de datos (tanto información como modelos) como visualizaciones interactivas realistas.

Los gemelos digitales son representaciones virtuales de los movimientos, fuerzas e interacciones que los activos pueden experimentar en el mundo físico. Esto permite a los usuarios interactuar con contenido dinámico que es tridimensional y responde a sus acciones en tiempo real. En este entorno virtual, pueden simular de manera efectiva condiciones del mundo real, escenarios hipotéticos y cualquier circunstancia imaginable, y visualizar los resultados de inmediato en cualquier plataforma, incluidos dispositivos móviles, computadoras y dispositivos de realidad aumentada, mixta y virtual (AR/MR/VR).

Cada implementación de gemelos digitales es única. Las implementaciones a menudo ocurren en etapas, con cada fase aumentando en 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 sistema tan vasto como una ciudad, donde cada uno de sus componentes está dinámicamente vinculado a los datos de ingeniería, construcción y operación, y diseño virtual.

A medida que los equipos de diferentes disciplinas y ubicaciones diseñan, ingenieran, construyen, venden y eventualmente operan y mantienen construcciones complejas, los gemelos digitales informan su toma de decisiones 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 para que coincidieran con los sistemas en el espacio para misiones de exploración. Esta tecnología se demostró notablemente en la misión Apollo 13. A través de los gemelos conectados, el Control de Misión pudo adaptar y modificar rápidamente las simulaciones para que coincidieran con las condiciones de la nave espacial dañada y determinar estrategias para llevar a los astronautas a casa de forma segura.

A principios de la década de 1970, se utilizaron computadoras de gran tamaño como sistemas tipo gemelos digitales para monitorear grandes instalaciones como plantas de energía. En la década de 1980, surgieron sistemas CAD 2D como AutoCAD para producir dibujos técnicos, lo que hizo posible diseñar cualquier cosa con una computadora, y fueron adoptados rápidamente por millones de diseñadores e ingenieros.

En la década de 2000, los sistemas CAD 3D con simulación y modelado paramétricos permitieron el diseño de ensamblajes más complejos de maneras más inteligentes, como una base de datos de objetos interconectados. Avanzando hasta mediados de la década de 2010, cuando todos los principales proveedores de CAD 3D lanzaron soluciones conectadas a la nube, principalmente para colaboración y gestión de proyectos, y gradualmente para diseño generativo, aunque las herramientas CAD permanecieron en sus versiones de escritorio.

El presente marca el origen de la era de los gemelos digitales impulsados por 3D en tiempo real, que va más allá de los tableros y modelos 3D para desbloquear datos de múltiples fuentes en cualquier dispositivo o plataforma para una mejor colaboración, visualización y toma de decisiones.

Con las implementaciones de gemelos digitales, los clientes obtienen de inmediato un acceso mejorado a los datos. 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 con grandes ahorros potenciales, y mejoras en términos de mantenimiento y eficacia operativa. Al disponer de mejores diseños desde el principio, se obtienen 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 ha mejorado la colaboración y la comunicación multiusuario. Los clientes de la preconstrucción experimentan una agregación perfecta de datos y coordinación comercial.

La capacitación en seguridad, el aseguramiento de calidad y el control de calidad que son posibles con los gemelos digitales han reducido significativamente los accidentes y 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, reducción del tiempo de inactividad y disminución de los costos de mantenimiento y personal.

La capacidad de interactuar con datos en tiempo real está cambiando la forma en que las personas toman decisiones sobre diseño, operaciones y mantenimiento. El poder de visualizar y simular operaciones complejas en 3D en tiempo real ha elevado la forma en que las personas interactúan con sus activos, transformando la manera en que se crea, construye y opera cada espacio y activo físico en el planeta.

Los gemelos digitales son visualizaciones construidas a partir de modelos conceptuales (por ejemplo, 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, recopilando datos del mundo real en tiempo real. Cuando los gemelos digitales se integran con datos de IoT, pueden proporcionar estadísticas sobre el rendimiento de un activo en momentos específicos, y ayudar a los usuarios a evaluar posibles resultados y planificar resoluciones.

Con acceso a sensores y datos de IoT, los gemelos digitales pueden capturar una vista holística del modelo virtual para desbloquear 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 realicen simulaciones para probar nuevos diseños o medir el impacto de futuros cambios.

Si bien existen muchos tipos diferentes de gemelos digitales, todos comparten una serie de características comunes. Utilizan representaciones digitales de objetos y sistemas físicos, contienen UID para que puedan ser fácilmente identificados por dispositivos en Internet, y permiten una comunicación bidireccional entre ellos y dispositivos IoT físicos para intercambiar información y coordinar acciones.

Una cosa es recopilar datos extensos, pero es otra muy diferente consumirlos de manera inteligente. Las mejores decisiones se toman utilizando datos, pero tus datos solo son tan buenos como tu capacidad para darles vida y simular y predecir escenarios 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, tales como mercadotecnia 3D, para 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.