CLONES O GEMELOS DIGITALES

Vista previa del material en texto

ii
Clones o Gemelos Digitales 
	
	Yasleidy Rodríguez, Sandy Bechara, Luis Arciria 
	Mayo 2023.
Universidad de Córdoba.
Córdoba. 
Aprendizaje Autónomo
Resumen 
Los clones o gemelos digitales son modelos virtuales que representan con precisión un objeto físico, un proceso o un sistema en tiempo real. Estos modelos se crean mediante la recopilación de datos en tiempo real y la simulación de escenarios para predecir su comportamiento y rendimiento en diferentes condiciones.
Los clones digitales se utilizan en una variedad de aplicaciones, desde la fabricación hasta la construcción, el mantenimiento y la gestión de activos, la robótica y la simulación de procesos. Permiten a los usuarios tomar decisiones informadas sobre el diseño, la optimización y la mejora de los sistemas en función de los datos recopilados y las predicciones del modelo.
Los clones digitales también se utilizan en la industria de la salud para la creación de modelos de pacientes virtuales, lo que permite a los médicos y los investigadores probar diferentes tratamientos y terapias en un entorno seguro y controlado. También se utilizan en la industria del entretenimiento para crear modelos de personajes virtuales y escenarios en películas y videojuegos.
Introducción
Los clones o gemelos digitales son representaciones virtuales de objetos, sistemas, procesos o incluso personas, que son creadas utilizando tecnologías de modelado y simulación. Estos gemelos digitales son una réplica exacta del objeto o sistema real, lo que permite a los usuarios explorar, experimentar y predecir su comportamiento de manera segura y precisa en un entorno virtual.
La idea de los gemelos digitales se originó en la industria manufacturera, donde se utilizan para optimizar la producción y el mantenimiento de maquinarias y procesos. Sin embargo, en los últimos años, su uso se ha expandido a otros sectores, como la construcción, la energía, la salud, la logística y el transporte, entre otros.
Los gemelos digitales pueden ser utilizados para simular diferentes escenarios y probar soluciones alternativas antes de implementarlas en la vida real. Esto puede ahorrar tiempo y recursos, además de reducir el riesgo de errores y accidentes.
En resumen, los gemelos digitales son herramientas poderosas que pueden transformar la forma en que diseñamos, construimos y operamos sistemas y procesos complejos en el mundo real.
Historia de la tecnología de gemelos digitales
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 Apolo 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.
Tipos
El concepto de clones o gemelo digital se dividió posteriormente en 3 tiposː el prototipo de gemelo digital (DTP por sus siglas en inglés), el ejemplo de gemelo digital (DTI por sus siglas en inglés), y el agregado de gemelo digital (DTA por sus siglas en inglés). El DTP consiste en los diseños, análisis y procesos para construir un producto físico que, lógicamente, son previos a su existencia. El DTI es el gemelo digital de un ejemplar individual del producto una vez fabricado. El DTA es la agregación de varios DTI cuyos datos pueden utilizarse para simular el comportamiento del producto físico. Esto no quiere decir que para tener un gemelo digital de algo deban existir varios ejemplares de ese algo; pueden construirse gemelos digitales de sistemas únicos, por ejemplo, una cuenca hidrográfica. Tampoco significa que solo pueden programarse gemelos digitales de sistemas creados por el hombre, o en los que ha intervenido; pueden elaborarse gemelos digitales de sistemas completamente naturales.
Además, los gemelos digitales pueden dividirse en 3 subcategorías según el nivel de integración de los datos físicos en el objeto informático: modelo digital, sombra digital y gemelo digital (DM, DS y DT por sus respectivas siglas en inglés).
Se puede decir que un gemelo digital es un tipo de simulación por computadora con la particularidad de que el objeto físico y el objeto simulado están conectados muy estrechamente mediante cables y sensores. En otras simulaciones por computadora el objeto informático y el real están completamente desconectados, o no existe objeto real. 
Impacto de los clones o gemelos digitales en la sociedad
Estos modelos digitales exactos de productos, procesos y sistemas físicos y virtuales están transformando la forma en que se diseñan, construyen y mantienen cosas en diversos sectores. A medida que la tecnología de los clones digitales avanza, las empresas pueden utilizarlos para mejorar la eficiencia, reducir los costos y optimizar la calidad, lo que se traduce en un mayor rendimiento.
En esta entrada de blog, analizaremos en detalle qué son los clones o gemelos digitales, cómo funcionan, sus aplicaciones y beneficios, así como los desafíos y riesgos que presentan.
¿Cómo funcionan los clones o gemelos digitales?
Los clones digitales se crean a partir de datos y modelos recopilados de sistemas y objetos del mundo real. Estos datos se recopilan mediante sensores que registran información en tiempo real sobre el funcionamiento de los sistemas, la maquinaria, el equipo y otros objetos físicos. Los datos se procesan y se convierten en modelos 3D que representan los objetos físicos en la simulación digital.
Una vez que se ha creado un gemelo digital, se puede utilizar para simular el funcionamiento del sistema real y para predecir su rendimiento en diferentes situaciones. El gemelo digital también puede utilizarse para probar diferentes soluciones y optimizar el rendimiento del sistema.
La tecnología de los clones o gemelos digitales es una de las más innovadoras y prometedoras en la actualidad.
¿Qué son los clones o gemelos digitales?
Un gemelo digital es una réplica virtual exacta de un producto, proceso o sistema físico o virtual. Es una representación digital de los objetos y sistemas del mundo real que se puede utilizar para simular, analizar y optimizar su funcionamiento en tiempo real. Los clones digitales se construyen utilizando tecnologías avanzadas como la inteligencia artificial (IA), la realidad virtual (RV), la realidad aumentada (RA), la robótica y la internet de las cosas (IoT).
Estos gemelos digitales pueden ser muy detallados, con información en tiempo real que incluye datos de sensores, modelos 3D, modelos de simulación, historial de mantenimiento y mucho más. Gracias a esta gran cantidad de información, los clones digitales pueden proporcionar una visión detallada del rendimiento de los sistemas y objetos del mundo real.
¿Dónde se usan?
Los gemelos digitales abren un gran abanico de posibilidades de aplicación, descubre los más comunes ¡Sigue leyendo!
· Gestión de catástrofes naturales. Un digital twin también puede facilitar que nos adelantemos a los efectos adversos del cambio climático gracias a la creación de planes de respuesta ante desastres naturales. También nos permite el monitoreo del calentamiento global y otros efectos naturales negativos
· Industria automotriz. Estos gemelos digitales reúnen datos de un vehículode forma que pueden analizar su estado e implementar mejoras del producto.
· Fabricación. Un digital twin también es útil para optimizar los procesos de producción, así como la reducción de los tiempos de fabricación.
· Negocios minoristas. Esta tecnología puede emplearse en centros comerciales u otro tipo de tiendas físicas, de manera que mejore la experiencia del cliente.
· Sector salud. Los gemelos digitales pueden contribuir a eliminar riesgos en procedimientos sanitarios, y también tienen aplicabilidad en ámbitos como la donación de órganos o la cirugía.
Beneficios de un gemelo digital
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.
Desafíos y preocupaciones
Aunque los clones y gemelos digitales ofrecen muchos beneficios, también plantean desafíos y preocupaciones. Uno de los mayores desafíos es la seguridad de los datos. Los clones y gemelos digitales requieren grandes cantidades de datos para funcionar correctamente, y estos datos deben ser protegidos contra el acceso no autorizado y el robo.
Otro desafío es la privacidad de los datos. Los clones y gemelos digitales pueden recopilar grandes cantidades de datos sobre personas y empresas, lo que puede generar preocupaciones sobre la privacidad y el uso indebido de los datos. Además, los clones y gemelos digitales también pueden afectar negativamente a los trabajadores al reemplazar puestos de trabajo tradicionales con tecnología automatizada.