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Blog Trends in production DIGITALIZACIÓN
12/19/2022|Digitalización

¿Qué es el gemelo digital?

Content
1.
Gemelo digital: un modelo digital del objeto real
2.
Beneficios para el cliente
3.
Pruebas de mecanizado y formación realistas
4.
Definiciones

La producción industrial se enfrenta a retos aumentados y nuevos. La escasez de trabajadores capacitados ha estado omnipresente durante mucho tiempo. Además, los ciclos de vida del producto son más cortos y la diversidad de variantes es mayor con un tamaño de lote más pequeño. Al mismo tiempo, la dinámica del mercado y las cadenas de suministro variables exigen tasas de utilización de máquinas cada vez más elevadas, mayor transparencia en la producción y la capacidad de los empleados para realizar sus funciones de una manera focalizada. En este entorno complejo, el concepto del gemelo digital supone una gran luz de esperanza. Es razón suficiente para ir más allá de los límites de la realidad y abordar la pregunta: "¿Qué es un gemelo digital?"

Gemelo digital: un modelo digital del objeto real

5 axis cnc machine DMU 340 Gantry
Dr.-Ing. Daniel Niederwestberg, Head of Digital Twin in front of the DMU 340 Gantry

En primer lugar, es importante puntualizar algo: visto desde el conocimiento humano, el concepto de un gemelo digital es inadecuado desde un punto de vista técnico. Ciertamente, trata en gran parte de la transformación de una realidad actual o asumida con todos sus detalles y propiedades en el espacio digital. No obstante, esta réplica digital sería completamente incapaz de actuar por sí misma, y por tanto, es inútil. 

El gemelo digital solo aporta valor real a través del modelo digital del objeto real y su imagen digital. Los modelos digitales son, por tanto, representaciones 3D dinámicas de un objeto real que se pueden emplear para realizar simulaciones y análisis. En cambio, las imágenes digitales asociadas de los componentes reales correspondientes representan los datos recogidos o se simulan a partir de esos modelos. En última instancia el gemelo digital será capaz de mejorar los productos y procesos afectados o de prevenir errores en un bucle continuo de control de simulación, análisis y optimización con base en la información generada solamente a través de la integración de modelos digitales y sombras digitales del componente actual.

cnc machine - What is the Digital Twin

Beneficios para el cliente

El valor añadido desplegado es múltiple. El DIGITAL TWIN de DMG MORI, por ejemplo, distingue tres áreas en los beneficios para los clientes:

  • Aumentar el número de horas de servicio usadas productivamente
    • Llevar las actividades no productivas al mundo virtual, como los procesos en ejecución y la programación
    • Prevenir las paradas de la máquina debido a colisiones
  • Reducción de costes de componentes
    • Reducción de tiempos de ciclo gracias a la optimización del proceso y a la transparencia de los factores de coste
    • Prevención de rechazos a través de una simulación previa y a una detección simplificada de los defectos 
  • Motivación de los empleados
    • Disminución de la tasa de defectos gracias a una formación temprana y, si fuera necesario, a una formación continua
    • Simplificación de tareas de trabajo complejas aumentando la transparencia

Pruebas de mecanizado y formación realistas

En concreto, el DIGITAL TWIN de DMG MORI se puede usar, entre otras cosas, para desarrollar completamente una máquina planificada en el espacio virtual y para simular, analizar y mejorar su capacidad con controles virtuales, herramientas, dispositivos de sujeción y piezas de trabajo hasta que el resultado cumpla todas las expectativas de la innovación. Cada tecla pulsada en el control, cada cambio de herramienta, cada situación de sujeción, cada movimiento de eje, cada carga de husillo: Todo se puede analizar y optimizar digitalmente con y en un gemelo digital. Y todo ello incluso antes de abordar la producción de la máquina "real".

Digitization - What is the Digital Twin
With DMG MORI DIGITAL TWIN, a planned machine can be developed completely in virtual space and its capability simulated, analyzed and improved with virtual controls, tools, clamping devices and workpieces.

Asimismo, los clientes pueden realizar un mecanizado de prueba realista de sus componentes mientras la máquina todavía se está construyendo. Pueden perfeccionar los programas de CNC para la nueva máquina y formar a su personal incluso antes de que se instale en su propia planta. Y, una vez instalada, la máquina comunica continuamente información a su gemelo digital (Digital Twin) sobre su estado y los trabajos en progreso. Los datos obtenidos de este modo se podrían utilizar para mejorar continuamente procesos y tomar decisiones estratégicas y operativas bien fundamentadas.

Prácticamente parece como si las posibilidades de la virtualidad solo tuvieran la imaginación humana como límite. Esto ocurre, concretamente, desde que los gemelos digitales no son entes aislados, sino que también pueden interoperar con otros y entre sí cuando existe una sintaxis y semántica en común. Consecuentemente, lo descrito anteriormente para la máquina también se aplica en sentido figurado a células de producción robotizada o a sistemas de producción automatizada con cualquier número de máquinas, palés y herramientas, así como a vehículos de transporte autónomo y a sus trayectos dentro de una planta de producción.

El único requisito previo es que cada elemento de un sistema y cada propiedad de un servicio o proceso también esté disponible con los datos asociados en forma de un gemelo digital conectable. En cualquier caso, cuanta más y mejor información disponible exista del pasado y cuanto más sustanciales sean los datos determinados del presente, más "inteligentes" serán los algoritmos y más precisos serán los análisis y, por ende, las respuestas. Esta premisa se cumple especialmente cuando se trata de reconocer un evento antes de que ocurra en la realidad.

Digital Engineering - What is the Digital Twin
Digital Engineering by DMG MORI

Definiciones

Lo que usted, el lector, todavía echa en falta después de todas estas explicaciones, es una definición clara y concisa de lo que es un gemelo digital. Pero ni siquiera la comunidad científica ha logrado llegar a un acuerdo para ofrecer una respuesta clara y definible. Por supuesto, no queremos dejarle sin una pequeña selección de las definiciones que hemos encontrado:

Un gemelo digital es una representación virtual de un objeto o sistema físico, pero es mucho más que una visualización con tecnología de vanguardia. Los gemelos digitales emplean datos, aprendizaje automático y el Internet de las cosas (IoT) para ayudar a que las empresas optimicen, innoven y ofrezcan nuevos servicios.

Recomendación W3C de la arquitectura de la red de las cosas (WoT). Abril de 2020

Un gemelo digital es una réplica virtual de un objeto o sistema físico. El gemelo digital es mucho más que una imagen, plano o esquema: se trata de una vista simulada y dinámica de un producto físico que se actualiza continuamente a lo largo del diseño, la construcción y el ciclo de vida de la operación. El gemelo digital y el correspondiente objeto físico existen paralelamente y evolucionan juntos a medida que el producto físico progresa y madura.

Saracco, R. Digital Twins: Bridging Physical Space and Cyberspace

Un gemelo digital es una representación virtual de un objeto o sistema físico a lo largo de su ciclo de vida que utiliza datos en tiempo real para permitir el conocimiento, el aprendizaje y el razonamiento.

Mylonas, G.; Kalogeras, A.; Kalogeras, G.; Anagnostopoulos, C.; Alexakos, C.; Munoz, L. Digital Twins from SmartManufacturing to Smart Cities: A Survey 2021

Un gemelo digital es una simulación integrada probabilística, multiescalar y multifísica de un sistema en un estado terminado que emplea los mejores modelos físicos disponibles, actualizaciones de sensores, historial de flota, etc. para mapear la vida del gemelo (volador) correspondiente.

Glaessgen, E. H., Stargel D.S., The Digital Twin Paradigm for Future NASA and U.S. Air Force Vehicles», Instituto Americano de Aeronáutica y Astronáutica, 2012