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Probablemente haya escuchado la frase «no los construyen como solían hacerlo», que se refiere a un supuesto pasado dorado cuando los productos se construyeron para durar e incluso sobreconstruir en lugar de escatimar en tensiones desconocidas o puntos de desgaste. Con los avances en manufactura esbelta, gestión de calidad total, Six Sigma y otras técnicas que permiten que el automóvil promedio dure más de 100,000 millas, es posible que los buenos viejos tiempos no siempre hayan sido tan buenos como nos recuerdan.
También es posible que técnicas como el análisis de elementos finitos, que permiten a los diseñadores eliminar materiales «desperdiciados» y optimizarlos para formas y diseños más aerodinámicos, también puedan hacer que los productos más nuevos sean menos resistentes debido a las limitaciones del modelo utilizado. Por ejemplo, si bien los ingenieros permiten cierto desgaste en una superficie durante su vida útil, puede haber otra superficie que se suponía que no tenía desgaste y que en realidad no lo está y termina causando problemas.
Los prototipos físicos pueden ayudar a aliviar tales problemas desde el principio, pero tienden a ser tan costosos que solo se puede fabricar y probar una cantidad limitada de prototipos físicos. Además, ya se ha invertido mucho tiempo y dinero cuando un diseño está en la fase de prototipo. Una mejor alternativa, tanto desde una perspectiva de desarrollo como para la asistencia continua al cliente a lo largo de la vida de un producto, es un modelo digital idealmente hiperrealista conocido como «gemelo digital».
Mejoras proactivas en el servicio al cliente
Un gemelo digital es una representación digital de un producto, donde cada aspecto de una «cosa» individual se conoce y rastrea a lo largo de su vida útil. En el caso de un modelo físico, esto comienza con la fabricación. Si bien la tolerancia de un tipo particular de producto puede variar de X.XX a Y.YY, se sabe que la medición de ese producto tiene una precisión de Z.ZZ. El gemelo digital individual basado en este producto, conocido como «entidad gemela digital», conocería y almacenaría todos los detalles relevantes sobre un producto, incluso hasta el nivel atómico.
Una vez fabricados, los datos del sensor gemelo digital se agregan mediante tecnología IoT y se rastrean a lo largo del tiempo. Con estos datos, uno no solo puede conocer el estado actual de un producto, sino también viajar de un lado a otro a lo largo de la vida útil del producto para solucionar problemas y hacer predicciones. Los datos de una sola instancia de gemelo digital también podrían agregarse con otras instancias para un mayor refinamiento y conocimientos predictivos. Con este enorme caché de datos disponible, un proveedor podría contactar a los clientes para programar el trabajo de mantenimiento dentro de un período de tiempo conveniente, mucho antes de que surjan problemas.
El uso de gemelos digitales para realizar este tipo de mantenimiento preventivo preciso y bajo demanda, en lugar de un mantenimiento preventivo regular realizado en un horario invariable e inevitablemente excesivo, significa que los clientes no están pagando por un servicio innecesario. Al mismo tiempo, los clientes no se ven obligados a realizar un mantenimiento reactivo «programado» para fallas. Estos ahorros monetarios en mantenimiento, combinados con productos que siguen funcionando, significan que los clientes obtienen el valor que esperan de un producto, con muchas menos malas experiencias debido a fallas en los equipos.
Iteración virtual antes del primer prototipo
Los prototipos físicos son costosos y las pruebas requieren mucho tiempo. Incluso si tiene un gran presupuesto para la creación de prototipos, es imposible saber cómo funcionará un producto en 10, 20 o incluso 50 años. Las técnicas de prueba aceleradas pueden proporcionar una aproximación, pero al final del día, todo esto son conjeturas fundamentadas.
Crear un gemelo digital de un producto que aún no existe significa que las pruebas y mejoras se pueden realizar virtualmente para desbloquear enormes beneficios potenciales. Por ejemplo, debido a los bajos costos asociados con las pruebas virtuales, los automóviles pueden someterse a pruebas de choque no solo en impactos frontales y laterales, sino también desde cualquier número de ángulos, incluso desde diferentes alturas. Luego, se pueden realizar mejoras en el mundo virtual antes de que se fabrique un solo producto físico. Agregue inteligencia artificial a la mezcla, y existe la posibilidad de mejoras radicales en un diseño que probablemente esté dirigido por humanos pero optimizado por IA.
La simulación virtual de efectos a largo plazo no es diferente. Ingrese las cargas y las condiciones externas de un producto en un marco de gemelo digital y vea los resultados. Si algo sucede en dos años virtuales o 20 años, hace poca diferencia para una computadora. Las computadoras pueden crear sus propios dominios de tiempo independientemente del tiempo real. Las condiciones externas se aplican a través de una simulación que probablemente tendría que ser aplicada cuidadosamente por un humano, o quizás en el futuro por una IA bien desarrollada.
Uno podría pensar en los gemelos digitales como el siguiente paso de los modelos 3D y el análisis de elementos finitos, que ya han brindado innumerables beneficios a los ingenieros. Cuando se crea un diseño a través de la iteración virtual, un cliente puede respaldar el equivalente de un vehículo de varios modelos con los problemas resueltos. Esto es rentable para el fabricante. Y conduce a mejores productos. Por supuesto, los conceptos de gemelos digitales se pueden aplicar a la planta de fabricación o incluso a una organización en su conjunto.
Útil hoy, un futuro potencialmente asombroso
Recuerda que viajas en jet. Definitivamente no querrás que el motor se pare cuando estés a 30,000 pies. Pero tampoco quieres que el motor falle cuando estás esperando en el aeropuerto o incluso yendo al aeropuerto. Quieren que el problema sea «predetectado» y «prearreglado» mucho antes de su viaje. La aerolínea también quiere que esto garantice un proceso fluido y este escenario se puede facilitar con un mejor seguimiento de productos utilizando gemelos digitales. Si el diseño del jet ya se mejoró a través de la iteración con gemelos digitales virtuales, se podría evitar parte de la necesidad de mantenimiento predictivo, junto con una serie de otros beneficios, como: B. menor consumo de combustible y clientes más satisfechos.
El gemelo digital ya está aquí
La tecnología de gemelos digitales ha estado disponible durante varios años. Cada caza F-35 Lightning II, que entró en servicio por primera vez en 2015, tiene su propio gemelo digital. Los jets multimillonarios se mantienen en este nivel, y cada Tesla viene con su propio gemelo digital.
Estos gemelos digitales se utilizan tanto individualmente para el mantenimiento como agregados para permitir mejoras y predicciones de servicio cada vez mejores.
Si bien puede parecer descabellado que la tecnología informática pueda eventualmente llegar al punto en que podamos fabricar y rastrear objetos a nivel atómico, como se mencionó anteriormente, considere el estado actual de las computadoras. Por unos pocos dólares, puede comprar una unidad de procesamiento mucho más avanzada que la que se usó para poner a un hombre en la luna, de un tamaño que puede descansar en su dedo, que incluso viene con capacidades inalámbricas integradas (por ejemplo, un módulo ESP32) ) .
Para imaginar cómo será nuestro mundo en la década de 2070, póngase en la piel de un ingeniero transportado desde 1969 hasta la actualidad. Si la tecnología informática se mantiene en el mismo camino que hemos visto hasta ahora, todas las apuestas están en lo que pueden lograr las computadoras y los gemelos digitales.
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