El espejo mágico se encuentra con la Industria 4.0

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Desarrollado por primera vez en la década de 1960, el concepto de gemelo digital está ganando terreno hoy en día y es aclamado como una revolución en algunos sectores de la industria. Pero, ¿cómo funcionan los gemelos digitales y cómo los utilizamos en Thales?

Comencemos con una definición. Un gemelo digital es una representación virtual de una entidad física, un objeto, un proceso, o incluso un sistema completo, y se puede utilizar para proporcionar información y ayudar a tomar decisiones a través de la visualización, el análisis y la manipulación de datos.

A diferencia de los sistemas de simulación, un gemelo digital tiene una contraparte física, conectada a través de una fuente de datos, con la que comparte comportamientos y características. Para obtener el máximo valor, los gemelos digitales pueden beneficiarse y reutilizar datos e información en cada etapa del ciclo de vida de un sistema, proporcionando información valiosa, reducciones de costos, mejoras de calidad y eliminación de riesgos en cada etapa.

Inicialmente de pequeña escala en alcance, representando un solo producto como un motor a reacción, los gemelos digitales ahora pueden modelar un sistema completo y complejo como un avión, un edificio o una línea de producción, o incluso todo nuestro planeta, como veremos a continuación.

El concepto fue desarrollado por primera vez por la NASA en la década de 1960 para el programa espacial estadounidense, y lo que sería durante mucho tiempo su mayor logro llegó en 1970 con el rescate de la tripulación de la misión Apolo 13.

Los ingenieros de la NASA utilizaron simuladores para replicar el funcionamiento de todos los componentes principales del módulo espacial. Estos simuladores estaban controlados por una red de computadoras y podían sincronizarse con datos en vivo de la nave espacial. Y fue en gran parte gracias a estos duplicados digitales conectados que los equipos en tierra y en el espacio pudieron trabajar juntos para identificar el problema y salvar la misión. Su logro fue aún más notable porque no solo utilizaron un gemelo digital, sino una red de gemelos digitales, cada uno modelado en un sistema de simulación independiente y capaz de interactuar con todos los demás.

Hoy, esta tecnología se ha elevado a nuevas alturas gracias a los avances en conectividad, procesamiento de datos e inteligencia artificial.

Las consecuencias para la industria son claras. En lugar de fabricar un producto físico y someterlo a una serie de pruebas, su gemelo digital se puede utilizar para analizar y mejorar su rendimiento y anticipar cualquier problema o falla. Sumado a eso, las personas en otros lugares pueden usar auriculares holográficos para familiarizarse con un producto y ver cómo funciona. Y lo que es cierto para un solo producto también es cierto para un sistema, una red, una fábrica o incluso una cadena de suministro completa.

Oferta de gemelos digitalesuna amplia gama de beneficios potenciales en muchos sectores de la industria: energía, transporte, urbanismo para proyectos de ciudad inteligente, ingeniería de automoción y sanidad (para probar tratamientos en un paciente virtual, simular procedimientos complejos o mejorar la calidad de las prótesis).

Hoy, Thales está a la vanguardia en la explotación de las posibilidades de esta tecnología e incluso en la superación de sus límites. Sus equipos de ingeniería son líderes de pensamiento en gemelos digitales y han estado mejorando progresivamente el concepto de gemelos digitales durante muchos años. Combinación de gemelos digitales Thalesentorno sintético de alta fidelidad s con poderosas capacidades de ingeniería de sistemas basados ​​en modelos, ciencia de datos y aprendizaje automático que brindan una cantidad creciente de productos al mercado. Hoy, el Grupo está incrementando el uso de gemelos digitales en todas las áreas del negocio. Estos son solo algunos ejemplos:

Para aumentar la eficiencia de nuestros equipos de ingeniería, el proyecto Multiphysics DigitalTwin está utilizando prototipos virtuales para optimizar los subensamblajes de hardware en cada etapa del proceso de desarrollo, desde el diseño inicial hasta la validación funcional, antes de que se construyan los prototipos físicos.

"Los gemelos digitales aceleran las fases de desarrollo e integración y facilitan el modelado y la integración de un sistema completo", dice Christophe Dumas, Director de Operaciones, Comunicaciones Seguras y Sistemas de Información. "Así es como abordamos el desarrollo de MELISSA, por ejemplo, la solución de comunicación satelital segura que Thales proporciona para los aviones de reabastecimiento militar de Francia".

Por lo tanto, los gemelos digitales claramente tienen un gran potencial para capacitar a los usuarios de sistemas militares y civiles, como el control del tráfico aéreo y la gestión del tráfico no tripulado. Thales utilizó un gemelo digital para desarrollar elvetronics(electrónica del vehículo) para los nuevos vehículos blindados polivalentes del ejército francés como parte de laEscorpiónprograma.

Más allá de la capacitación, Thales está trabajando con el MOD del Reino Unido para respaldar la transformación digital de las actividades de prueba y evaluación, desarrollando el concepto de Digital Twins of Test Ranges como parte de laProgramas futuros de prueba y evaluación . El desarrollo de gemelos digitales de rangos de prueba permitirá que una gran proporción de las actividades de prueba y evaluación (T&E) se lleven a cabo en el dominio digital, beneficiándose de pruebas más rápidas, rentables, seguras y protegidas y yendo más allá de T&E para la aceptación en T&E para la capacidad.

el Reino UnidoDesafío de vuelo futuro1 es otra ilustración de cómo se pueden combinar las capacidades reales y sintéticas para resolver problemas complejos. Como parte del consorcio Airspace of the Future, Thales está ayudando a desarrollar un gemelo digital del National Beyond Visual Line of Sight Experimentation Corridor. El proyecto tiene como objetivo crear un corredor seguro y separado para varios tipos de drones comerciales y vehículos de movilidad aérea.

El ejemplo más espectacular de un proyecto de gemelo digital es sin dudaTierra de destino , una ambiciosa iniciativa lanzada por la Unión Europea para crear un gemelo digital de la Tierra. Este avatar se utilizará para monitorear los efectos de la actividad natural y humana en nuestro planeta, anticipar eventos extremos e informar las decisiones de políticas públicas a medida que el mundo se enfrenta a los desafíos relacionados con el clima.

Thales Alenia Space está trabajando con Serco, el líder del consorcio, para implementar la plataforma de servicios DestinE, un componente clave del proyecto, para la Agencia Espacial Europea.

Al combinar modelos innovadores del sistema terrestre con capacidades informáticas de vanguardia, datos satelitales y técnicas de aprendizaje automático, DestinE permitirá a los usuariosexplorar los efectos del cambio climáticosobre los diferentes componentes – geosfera, biosfera, criosfera, hidrosfera y atmósfera – y desarrollar estrategias para adaptarse a estos cambios o mitigar su impacto.

Los gemelos digitales Destination Earth replicarán el sistema complejo de nuestro planeta, basándose en el conocimiento humano de campos como la mitigación de desastres naturales, la adaptación al cambio climático, las ciencias oceánicas y la biodiversidad. El objetivo final del proyecto es integrar todas estas réplicas digitales para formarun gemelo digital completo del sistema terrestre completo.

Lea el comunicado de prensa de Thales Alenia Space para obtener más información sobre DestinE.

1 La iniciativa Future Flight Challenge de la red de Investigación e Innovación del Reino Unido tiene como objetivo transformar el transporte aéreo de pasajeros y carga. Se centra en particular en tecnologías de vuelo eléctrico y autónomo para drones, vehículos de movilidad aérea urbana y aviones eléctricos híbridos para el transporte regional. La aviación del futuro deberá integrarse en un sistema completo que abarque la infraestructura terrestre, las reglamentaciones y los sistemas de control de tráfico.