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Sebastian Schirber

Partner Data & AI
Artefact Nórdicos

No hace mucho, el término “gemelo digital” no era más que un concepto académico. Pero hoy en día, los gemelos digitales se encuentran en casi todas las industrias: fabricación, venta al por menor, energía, sanidad y más... aportando beneficios que incluyen el aumento de la productividad, la reducción del tiempo de comercialización y la mejora de la satisfacción del cliente. De hecho, cualquier caso de uso relacionado con los conocimientos data-driven y la toma de decisiones en el mundo interconectado actual de objetos físicos, procesos o sistemas está relacionado con el término gemelo digital.

En términos generales, los gemelos digitales son representaciones virtuales de objetos (una turbina, un coche, una persona), procesos (cadena de suministro o línea de fabricación) o sistemas enteros (una red eléctrica, un hospital, una ciudad). ¿El denominador común? Su data subyacente se refiere a medidas físicas y del mundo real.

¿Qué son exactamente los gemelos digitales? ¿Para qué sirven?

Hoy en día, los gemelos digitales están dejando su huella en todos los rincones de la industria, desde la fabricación hasta el comercio minorista, la automoción, la energía, la sanidad, las ciudades, la investigación... y la lista continúa. Los casos de uso y las aplicaciones de los gemelos digitales son aún más amplios: data supervisión y visualización, mejora de la eficiencia, optimización, análisis de escenarios, simulación, predicción del estado futuro. Con una gama tan amplia de industrias y aplicaciones, no es de extrañar que el término “gemelo digital” carezca de una definición clara y pueda significar cosas diferentes para personas diferentes.

En este artículo, desmenuzamos las características clave de los gemelos digitales para ayudarle a comprender mejor y navegar por las conversaciones futuras. También explicamos las diferencias entre los dos arquetipos de gemelos digitales, cada uno de los cuales está motivado por diferentes requisitos data, esfuerzos de modelado, habilidades del equipo y casos de uso.

Armado con este conocimiento, podrá identificar y aprovechar más fácilmente los beneficios de este concepto para su industria y caso de uso específicos.

Arquetipo A de gemelo digital: Visualización y análisis en un gemelo data

Arquetipo A visualiza la data ingerida y proporciona información analizando la data medida. En otras industrias y procesos, este arquetipo podría describirse de forma más general como inteligencia empresarial, con el matiz de que el gemelo digital suele visualizar en vivo el data. Algunas empresas se refieren a este arquetipo como “gemelo data”.”

La principal ventaja de un gemelo data es la disponibilidad de data limpio en un único lugar, haciéndolo accesible a un amplio audience para proporcionar una visión holística del objeto, proceso o sistema en cuestión. La transparencia y el acceso a la data limpia, sin IA ni algoritmos avanzados de aprendizaje automático, sigue proporcionando una gran cantidad de información y un valor sustancial a los usuarios. Se genera valor adicional mediante casos de uso como la supervisión, la detección de problemas y las alertas, y la adición de interacción humana y retroalimentación como la gestión de tareas o la creación de tickets hace que el data se convierta en una parte gemela de un sistema integrado de gestión del flujo de trabajo. Las aplicaciones más avanzadas utilizan el data entrante para proporcionar conocimientos de mantenimiento predictivo, determinando cuándo un dispositivo o máquina necesita ser revisado y ajustando el ciclo de mantenimiento en función del data medido.

Ejemplos de un gemelo de visualización y análisis data:

  • Para industria, la pantalla de control de cualquier sala de operaciones, como la pantalla de control de una central eléctrica o de una línea de producción.

  • Para logística, la visualización de los niveles actuales de existencias a lo largo de toda la cadena de suministro.

  • Para infraestructura, una visión general de la posición actual de todos los trenes para un operador de la red ferroviaria o la posición de los aviones para un controlador aéreo.

Los principales retos a la hora de crear un gemelo data de gran impacto residen en combinar los conocimientos empresariales y la experiencia tecnológica del usuario para crear el gemelo data. Con un data de entrada depurado y categorizado como el descrito en el paso anterior, el factor clave del éxito es empezar desde la perspectiva del usuario con un enfoque de diseño centrado en el usuario. Basándonos en historias de usuario claramente definidas, diseñamos la interfaz gráfica y derivamos los requisitos técnicos para la disponibilidad de data. Lograr el equilibrio adecuado entre la visualización del mínimo requerido de data y el suministro de una imagen completa de extremo a extremo proporciona el nivel adecuado de claridad que crea conocimiento y valor.

Arquetipo B de gemelo digital: Simulaciones a través de un gemelo dinámico

Arquetipo B, el gemelo digital “dinámico”, crea una representación digital completa de la realidad mediante la generación dinámica de información y data en todos los lugares no medidos previamente. El gemelo digital dinámico toma la data disponible en el gemelo data y genera información adicional para crear una visión holística de extremo a extremo de todo el objeto, sistema o proceso.

En el corazón de un gemelo digital dinámico se encuentran los métodos de cálculo que pueden rellenar los espacios en blanco en los que no se dispone de data. Los métodos para generar data adicionales son diversos, y van desde modelos basados en ecuaciones físicas que captan en detalle toda la dinámica del sistema, hasta heurísticas simplificadas, relaciones estadísticas como parametrizaciones, o enfoques avanzados de IA y aprendizaje automático. Estos métodos no sólo se utilizan para rellenar los espacios en blanco del estado actual, sino que son el potente motor que genera dinámicamente salidas de estados alternativos utilizados para el análisis de escenarios y la optimización, como se describe en la sección de casos de uso más adelante.

El mayor valor de los gemelos digitales dinámicos reside en la capacidad de utilizar su motor de cálculo dinámico para explorar y comprender cómo responde el activo, el proceso o el sistema a los cambios. Ejecutando escenarios alternativos, realizando análisis hipotéticos, La gestión de la cadena de suministro y la comprensión del impacto de estos cambios en el sistema son casos de uso muy potentes para mejorar el diseño de los productos, optimizar las operaciones, mejorar la planificación y garantizar la seguridad del suministro. Algunos ejemplos:

  • Para un fabricante de aerogeneradores, utilizando el gemelo digital para mejorar el diseño de las palas del rotor evaluando el impacto de cambiar la forma y la posición de las palas;

  • Para un operador ferroviario, utilizando el gemelo digital para obtener información en directo sobre las tasas de ocupación de los pasajeros y optimizarlas sugiriendo rutas de viaje alternativas a los pasajeros;

  • Para un operador de red, identificando las áreas de suministro y demanda de electricidad y cómo cambiarán en el futuro para tomar las decisiones de inversión adecuadas para una red preparada para el futuro;

  • Para procesos de la cadena de suministro, tener una visibilidad total de los niveles de inventario y optimizar los pedidos en función de la demanda futura, los plazos de entrega y las fechas de caducidad de los productos;

  • Para un hospital, utilizando el gemelo digital para comprender las interdependencias entre la disponibilidad de personal, las tasas actuales de ocupación de pacientes, la afluencia prevista de pacientes y las cirugías planificadas para atender mejor a los pacientes y controlar al mismo tiempo los costes.

Aunque los beneficios de los gemelos digitales dinámicos son indiscutibles, el reto clave para un gemelo digital dinámico proviene de los diferentes métodos que constituyen el motor de cálculo central del gemelo digital. En muchos casos, una simple heurística o parametrización será la mejor solución; en otros, serán más apropiadas técnicas estadísticas más avanzadas como el aprendizaje automático. El método más preciso sigue siendo el uso de ecuaciones físicas para rellenar los espacios en blanco y determinar cómo reaccionará el sistema ante los cambios. Los criterios para evaluar qué método es la elección correcta dependerán de la disponibilidad de data para la formación y el despliegue de modelos, los casos de uso, el nivel de precisión de los resultados y la potencia informática para los cálculos en vivo.

Cómo empezar con un gemelo digital

Uno de los mayores retos a la hora de aprovechar el valor de los gemelos digitales es trasladar un concepto muy amplio a la práctica para crear valor a través de un caso de uso específico. Tres aspectos son críticos en las primeras etapas del viaje de los gemelos digitales:

  • Identificación de valores: Traducir el concepto de un gemelo digital en un caso de uso práctico puede resultar difícil. En lugar de partir del concepto teórico de un gemelo digital, empiece por el lado empresarial para identificar los problemas o beneficios potenciales. Una vez identificado claramente el valor de un problema concreto, decida qué arquetipo de gemelo digital abordará adecuadamente el problema.

  • Adopción empresarial: Formular historias de usuario sobre cómo se utilizará el gemelo digital en la práctica. Desarrolle la interfaz de usuario y considere cómo puede implementarse el gemelo digital en los procesos existentes para garantizar que la solución desarrollada pueda adoptarse y conducir a una creación de valor real.

  • Ámbito técnico: Defina los requisitos data y la plataforma técnica de entrega, incluido el front-end. En el caso de un gemelo digital dinámico, evalúe diferentes métodos y decida, en función de la complejidad, la precisión y la disponibilidad de data, si basta con una simple heurística, si es apropiado un enfoque de aprendizaje automático o si se requiere un modelo físico totalmente dinámico, como en el caso de data muy dispersos o de la necesidad de un amplio análisis de escenarios.

Aunque los beneficios de los gemelos digitales dinámicos son indiscutibles, el reto clave para un gemelo digital dinámico proviene de los diferentes métodos que constituyen el motor de cálculo central del gemelo digital. En muchos casos, una simple heurística o parametrización será la mejor solución; en otros, serán más apropiadas técnicas estadísticas más avanzadas como el aprendizaje automático. El método más preciso sigue siendo el uso de ecuaciones físicas para rellenar los espacios en blanco y determinar cómo reaccionará el sistema ante los cambios. Los criterios para evaluar qué método es la elección correcta dependerán de la disponibilidad de data para la formación y el despliegue de modelos, los casos de uso, el nivel de precisión de los resultados y la potencia informática para los cálculos en vivo.

Resumiendo: Crear valor a partir del data físico mediante gemelos digitales

Los gemelos digitales han pasado de ser un concepto académico a una herramienta transformadora que se ha implantado con éxito en diversos sectores. En el mundo interconectado actual de mediciones físicas, los gemelos digitales proporcionan representaciones virtuales de objetos físicos, procesos o sistemas para permitir data-driven la comprensión y la toma de decisiones. Con dos arquetipos principales, (A) gemelos data para visualización y análisis, y (B) gemelos dinámicos para simulaciones y análisis de escenarios, los gemelos digitales abordan diversas aplicaciones e industrias. A medida que las empresas identifican casos de uso específicos, pueden asegurarse una ventaja competitiva aprovechando los gemelos digitales para aumentar la productividad, optimizar las operaciones y mejorar la planificación.