Hemos escuchado hablar de la tecnología de los gemelos digitales. Hasta la saciedad. Pero qué es ¿Una simulación de algo real? ¿un mundo virtual lleno a avatares? ¿una copia digital de mí mismo? o nada de eso. En todo caso ¿Qué utilidad poseen? Esta desinformación suele ocurrir cuando un concepto se pone de moda y nos bombardean con distintas interpretaciones de su significado real, proporcionándonos sólo una visión sesgada. Por ello, en este artículo, vamos a ser precisos para responder a las preguntas antes formuladas, y ver si realmente esta tecnología de gemelos digitales nos afecta o influenciará en nuestras vidas diarias. <leer más>

Conceptos básicos: modelos y simulación.

Casi todos hemos tenido la experiencia de que, al comprar una casa o un coche, nos diga la persona que nos atiende: vamos a simular su hipoteca (o su préstamo) para que vea las cuotas mensuales, el capital que amortiza y los intereses que paga. Utilizan un conjunto de ecuaciones financiaras que, al introducir los datos sobre intereses, TAE y esas otras cosas de las que no entiendo, te sacan un listado de la evolución de tus pagos en el futuro. Dicen que te han simulado la hipoteca o el préstamo. Eso es la simulación: utilizar un conjunto de ecuaciones, a las que se denomina modelo, para predecir el comportamiento de algo en el futuro. Así, mediante la magia de las ecuaciones, se puede hacer un modelo matemático de la mayoría de los sucesos naturales, siempre que los conocimientos de los que nos provee la ciencia lo permitan. Los modelos de expansión del universo, del movimiento planetario, o del propio clima de la tierra se pueden simular para conocer el acontecer de la naturaleza en el futuro. Pero también se pueden realizar modelos de sistemas artificiales, los ingenios creados por la humanidad. Hemos jugado con simuladores de vuelo o de carreras de coches que emulan en un computador el comportamiento de una máquina en interacción con el entorno y el humano que la maneja.

El gemelo digital: un paso hacia delante.

Como hemos visto, un modelo, mediante un proceso que se denomina simulación, puede predecir el comportamiento de una máquina en forma de datos de salida, los cuales pueden presentarse de muchas formas como gráficas o animaciones en tres dimensiones. En este sentido es un proceso cerrado que anticipa la respuesta de la máquina simulada ante determinadas condiciones iniciales. Así, puedo simular el comportamiento de un reactor nuclear en distintos escenarios para predecir cuándo se puede volver inestable, con el objeto de elaborar protocolos de seguridad. Pero ¿Qué pasa si conecto el modelo al reactor nuclear real? Es decir, introduzco las mismas condiciones del escenario del reactor existente al modelo de éste y comparo los datos de salidas de ambos. Entonces tendré un gemelo digital del reactor que se configura como el sistema real acoplado al modelo matemático, de suerte que, la comparación de los datos de salida de ambos me permite diagnosticar o predecir futuros fallos. Esta es la verdadera utilidad de los gemelos digitales, la realización de sistemas de ayuda a la toma de decisiones que permitan actuar sobre el sistema real de la forma más eficientemente posible para alcanzar unos determinados objetivos.

Aplicaciones de los gemelos digitales: la ayuda a tomas de decisiones.

Los gemelos digitales poseen una aplicación inmediata en todos aquellos procesos, biológicos o productivos, que requieran actuar sobre ellos para alcanzar ciertos objetivos. Así, en el ámbito médico existen gemelos digitales de tipos de pacientes con el objeto de implantar la denominada medicina personalizada, o el uso de planificadores de intervenciones quirúrgicas neurológicas u ortopédicas. En la agricultura se emplean para decidir la política de riego, de uso de fertilizantes y de rotación de cultivos. En el sector turístico se utilizan para programar las visitas de turistas a monumentos para predecir el deterioro de estos últimos. Por supuesto, en la industria se emplean de forma amplia en el concepto de Industria 4.0 para decidir políticas de mantenimiento de máquinas o para el diseño de líneas de producción más eficientes entre muchísimas aplicaciones. Es común, en este ámbito, el uso de modelos para comprobar el funcionamiento de la línea de producción antes de construirla de forma real. Es lo que se denomina “puesta en marcha virtual”.

Los gemelos digitales y la educación: los laboratorios remotos.

Proporcionan una democratización de recursos en la educación, en el sentido de que pueden facilitar laboratorios virtuales para prácticas a los centros que no pueden permitirse inversiones para un laboratorio real. Esto resulta crítico en grados técnicos relacionados con la industria 4.0, donde resulta necesario instalaciones que emulen la realidad industrial de sus líneas de producción con maquinaria especializada, robots y demás dispositivos para la automatización. Por ello, el proyecto DiTwin KA220-VE, financiado por el programa Erasmus+, elaborará herramientas, para la enseñanza, basadas en las tecnologías de los gemelos digitales.  Con ello, se pretende incluir prácticas basadas en laboratorios remotos, que complementarán los conocimientos teóricos. La idea se centra en salvar la brecha entre la teoría y los conocimientos prácticos necesarios para las tecnologías habilitantes de la industria 4.0. Este proyecto se encamina a mejorar las competencias digitales de los profesores de Formación Profesional para apoyar la implementación de actividades basadas en gemelos digitales y la consecución de las competencias digitales requeridas por la industria 4.0.

Participación de la Universidad de Málaga en el proyecto DiTwin.

La Universidad de Málaga, a través del Departamento de Ingeniería de Sistemas y Automática, es el socio encargado dentro del proyecto DiTwin de la elaboración de los gemelos digitales relativos a un laboratorio remoto de una célula industrial robotizada. Esta herramienta educativa permitirá las prácticas on-line de estudiantes de grado de Formación Profesional Superior sobre la programación de brazos robóticos, las comunicaciones y el uso de sensores, disciplinas necesarias en la Industria 4.0. Este laboratorio remoto se integrará en la plataforma educativa y gratuita DiTwin, que además contendrá otras herramientas y recursos educativos.