Por Jeremy Cook
El concepto de gemelo digital es una nueva forma de representación. ¿Pero cómo llegamos aquí? ¿Y cómo estamos progresando hacia un futuro gemelo digital completo en ingeniería?
Si fue a la escuela de ingeniería a mediados de la década de 1980 o antes, quizás le enseñaron cómo producir e interpretar dibujos técnicos bidimensionales en papel impreso real. En la década de 1990 y principios de la década de 2000, se podía generar el mismo tipo de dibujo en 2D utilizando programas de CAD en 2D, en especial AutoCAD. Si bien esto aceleró el proceso de creación, la verdadera revolución en la digitalización de diseños vendría con la proliferación del software de CAD en 3D como SolidWorks y Pro Engineer.
El modelado de sólidos fue un gran avance, ya que permitió a los ingenieros representar con mayor precisión las dimensiones de los objetos y realizar simulaciones, como el análisis de elementos finitos. Esto también permitió una integración más desarrollada con equipos de CNC y, finalmente, la impresión en 3D. Ahora, la integración de la tecnología de gemelos digitales está lista para revolucionar aún más la forma en que los ingenieros trabajan y optimizan los diseños.
La tecnología de gemelos digitales en Ingeniería
Un gemelo digital es un contenedor de información, idealmente capturando todos los datos actuales e históricos relativos en un elemento real o teórico. Los datos se capturan durante la fabricación y la tecnología de IoT se usa para seguir monitoreando el estado de un elemento y actualizando su gemelo digital en particular; es decir, una instancia de gemelo digital propiamente dicha.
Si bien no es una simulación en sí misma, los datos de gemelos digitales se pueden usar en una simulación. Las características instantáneas del elemento (o incluso las características del pasado) pueden ingresarse en un entorno simulado y probarse con entradas externas virtuales para determinar cómo reaccionará. Los ingenieros pueden diseñar, probar y refinar sus diseños antes de fabricar algo de manera física, potencialmente con la ayuda de la IA.
Gemelos digitales, realidad aumentada y metaverso
Una vez que se coloca un diseño en el campo, se pueden usar los aportes de IoT para obtener estadísticas sobre su rendimiento. Estos datos, potencialmente combinados con datos de otras instancias gemelas, pueden refinar aún más el diseño en función de las aportaciones del mundo real. Esto también puede ayudar con el verdadero mantenimiento predictivo, el cual se realiza en función del estado real de un elemento, y no según un programa establecido. Esto puede evitar que se realice un mantenimiento innecesario y, al mismo tiempo, evitar en gran medida el mantenimiento reactivo en respuesta a un mal funcionamiento de la máquina.
El uso de datos de gemelos digitales se puede mejorar mediante los conceptos de metaverso, junto con realidad virtual (VR), realidad aumentada (AR) y realidad extendida (XR), según corresponda. En la fase de diseño, imagine poder participar en una escena con colegas en un entorno de metaverso con el objetivo de visualizar y mejorar elementos o situaciones. Una vez que un elemento virtual se construye físicamente y se coloca en el campo, los técnicos pueden usar un auricular de realidad aumentada para superponer el código que se ejecuta activamente en una máquina, datos de temperatura, manuales y mucho más, mientras metafóricamente… o literalmente, giran una llave Allen para ajustar un equipo según los valores exactos especificados.
La tecnología de gemelos digitales y la formación en ingeniería en el futuro
Con la proliferación de conceptos como gemelos digitales, IA, realidad aumentada y metaverso, uno podría estar tentado a pensar que la necesidad de ingenieros disminuirá en el futuro, o que la educación básica en física, química y matemáticas que damos por sentado hoy podría ser dejada de lado. Si bien los conceptos descritos aquí podrían permitir que los técnicos se desempeñen en un rol mucho más amplio, los ingenieros aún necesitarán comprender cómo se comportan los gemelos digitales y sus elementos representados. Esto les permitirá aplicar las entradas adecuadas y comprender qué salidas equivalen a un resultado realista.
El conocimiento fundamental de ingeniería seguirá siendo esencial, incluso si puede aplicarlo en un entorno del metaverso colaborativo y si las computadoras realizan la mayoría de nuestros cálculos diarios, a menudo a una escala astronómica.
