Gemelos digitales

¿Cómo funciona un gemelo digital?

Un gemelo digital es un modelo virtual diseñado para reflejar con precisión objetos físicos. El sujeto de estudio (por ejemplo, una turbina eólica) se equipará con varios sensores relacionados con aspectos funcionales importantes. Estos sensores producen datos relacionados con diversos aspectos del rendimiento del objeto físico, como la salida de energía, la temperatura y las condiciones climáticas, etc. Estos datos se reenvían a un sistema de procesamiento y se aplican a una copia digital.

Una vez que se disponen de dichos datos, el modelo virtual se puede usar para ejecutar simulaciones, estudiar problemas de rendimiento y generar posibles mejoras; Todo esto es para obtener conocimientos valiosos y luego aplicarlos al objeto físico original.

Tipos de gemelos digitales

Hay muchos tipos de gemelos digitales dependiendo del grado de amplificación del producto. La mayor diferencia entre estos gemelos digitales radica en el campo de aplicación. Es común que diferentes tipos de gemelos digitales existan simultáneamente en el mismo sistema o proceso. Echemos un vistazo a los diferentes tipos de gemelos digitales para ver cómo se diferencian y cómo se aplican.

Componentes gemelos/Componentes gemelos

Los gemelos de componentes son la unidad básica de los gemelos digitales y son los ejemplos más pequeños de los componentes funcionales. Los gemelos de componentes son aproximadamente los mismos, pero pertenecen a componentes ligeramente menos importantes.

Gemelos de activos

Cuando dos o más componentes trabajan juntos, se forman los llamados activos. Los gemelos de activos le permiten estudiar la interacción de estos componentes, crear una gran cantidad de datos de rendimiento procesables y luego traducirlos en conocimientos viables.

Gemelos del sistema o gemelos de unidades

Una mayor ampliación incluye gemelos de sistema o gemelos de unidad, que pueden mostrar cómo diferentes activos se pueden convertir para formar un sistema funcional completo. Con el gemelo del sistema, puede ver la interacción entre los activos y obtener consejos sobre optimización del rendimiento.

Gemelos de proceso

El gemelo de proceso (ampliación a nivel macro) muestra cómo el sistema trabaja junto para construir toda la instalación de producción. Para lograr la máxima eficiencia, ¿esos sistemas funcionan sincronizadamente? ¿O el retraso en un sistema afecta a otros? Los gemelos de proceso ayudan a determinar escenarios precisos de control de tiempo que en última instancia afectan la eficiencia general.

Historia de la tecnología de gemelos digitales

1991 Año,David Gelernter Publicado por Mundo espejo "(Mirror Worlds) El concepto de tecnología gemela digital se propuso por primera vez en China. Sin embargo, sí Michael Grieves Doctorado (enseñando en la Universidad de Michigan en ese momento) en 2002 El concepto de gemelos digitales se aplicó por primera vez a la industria manufacturera en el año y el concepto de software de gemelos digitales se lanzó oficialmente. Finalmente,2010 En el año, la NASA (NASA) De la John Vickers Se introdujo un nuevo término, "gemelos digitales".

Pero de hecho, anteriormente, la idea central de usar gemelos digitales para estudiar objetos físicos fue testigo. De hecho, se puede decir que el siglo pasado 60 La edad,NASA Fue el primero en utilizar la tecnología gemela digital en la misión de exploración espacial. Cada nave espacial que volaba se copió con precisión en una versión terrestre para NASA Estudios y simulaciones de tripulación.

Ventajas y beneficios de los gemelos digitales

Promoción de la investigación y el desarrollo

Utilizar gemelos digitales permite estudiar y diseñar productos de manera más eficiente, generando grandes cantidades de datos relacionados con los resultados potenciales de rendimiento. Los resultados de esta información pueden ayudar a las empresas a realizar las mejoras necesarias del producto antes de comenzar la producción.

Más eficiente

Incluso después de que un nuevo producto se pone en producción, los gemelos digitales ayudan a reflejar y monitorear verdaderamente los sistemas de producción con el fin de obtener y mantener la máxima eficiencia a lo largo de todo el proceso de fabricación.

Gestión de fin de vida del producto

Los gemelos digitales pueden incluso ayudar a los fabricantes a decidir qué hacer con productos que han terminado su ciclo de vida y que requieren una eliminación final mediante reciclaje u otras medidas. Al usar gemelos digitales, los fabricantes son capaces de determinar qué materiales de producto pueden reciclarse.

Amplia aplicación de gemelos digitales

Equipo de generación de energía

Los motores grandes, incluidos los motores a reacción, los motores de locomotoras y las turbinas de vapor para la generación de energía, se han beneficiado enormemente del uso de gemelos digitales, especialmente en actividades como ayudar a establecer horarios de mantenimiento regulares.

Estructura y su sistema

Las grandes estructuras físicas, como grandes edificios o plataformas de perforación en alta mar, pueden mejorarse con gemelos digitales, especialmente durante el proceso de diseño. Además, los gemelos digitales son muy útiles al diseñar sistemas que funcionan dentro de estas estructuras, como HVAC.

Proceso de fabricación

Los gemelos digitales están diseñados para reflejar todo el ciclo de vida del producto; Por lo tanto, tales operaciones son comunes: los gemelos digitales se extienden a través de todas las etapas de fabricación, desde el diseño hasta el producto terminado y en todos los pasos intermedios, proporcionando orientación y asesoramiento sobre productos.

Servicios de atención médica

Así como se puede representar y reflejar el producto mediante el uso de gemelos digitales, esta tecnología también se puede usar para pacientes que reciben servicios de atención médica. El mismo tipo de sistema de datos de sensores se puede utilizar para rastrear una variedad de métricas de salud y generar conocimientos importantes.

Industria automotriz

Los automóviles representan muchos tipos de sistemas complejos que trabajan juntos, y los gemelos digitales se utilizan ampliamente en el diseño de automóviles para mejorar el rendimiento del vehículo y la productividad.

Planificación urbana

Los ingenieros civiles y otras personas involucradas en actividades de planificación urbana han sido enormemente ayudados mediante el uso de gemelos digitales. Los gemelos digitales se pueden visualizar en tiempo real 3D Y 4D Los datos espaciales también integran sistemas de realidad aumentada en una variedad de entornos incorporados.