El centro central que conecta el mundo físico y el mundo digital se está transformando en una plataforma de integración de gemelos digitales. No es ese tipo de software único, definitivamente pertenece a un marco técnico que integra datos, modelos, análisis y sistemas comerciales. Su valor central radica en romper los silos de información y lograr hilos digitales que recorran todo el ciclo de vida de un producto o todo el proceso operativo de un activo. Comprender esta plataforma es la clave para comprender cómo funcionan de manera eficiente sistemas complejos como la fabricación inteligente y las ciudades inteligentes.
¿Qué es una plataforma de integración de gemelos digitales?
Existe una base tecnológica, llamada plataforma de integración de gemelos digitales, que nos proporcionará servicios y herramientas comunes para crear, ejecutar y gestionar gemelos digitales. Es responsable de integrar algunas cosas, incluidos datos de sensores en tiempo real de entidades físicas, así como datos históricos de operación y mantenimiento, modelos 3D y reglas comerciales. La plataforma tiene una función principal, que es garantizar que los datos puedan fluir sin problemas desde la fuente al modelo de gemelo digital e impulsar el modelo para realizar simulación y predicción.
A diferencia de los métodos de integración punto a punto de desarrollo propio, este tipo de plataforma proporciona conectores, modelos de datos y API estandarizados, lo que reduce en gran medida la complejidad y el costo de la integración. Es como una "cocina central" en el mundo digital, que procesa varios "ingredientes" crudos (es decir, datos) en productos semiacabados que pueden ser utilizados directamente por varios "platos" (es decir, aplicaciones de análisis). Sin una plataforma de este tipo, sería extremadamente difícil construir gemelos digitales a gran escala y continuamente actualizados.
Cómo funciona la plataforma de integración del gemelo digital
El trabajo de la plataforma comienza con el acceso a los datos, utilizando puertas de enlace perimetrales o interfaces directas para extraer datos heterogéneos de múltiples fuentes de sensores PLC, SCADA, MES, ERP e incluso IoT. Una vez que estos datos ingresan a la plataforma, deben limpiarse, alinearse y sincronizarse con la marca de tiempo para formar un flujo de datos consistente. La plataforma mantendrá una "sombra digital" para cada entidad física, que es un espejo de datos en tiempo real.
A través de una lógica de negocio predefinida, la plataforma entrega los datos procesados al modelo de simulación o motor de análisis correspondiente. Por ejemplo, los datos de vibración de máquinas herramienta se pueden introducir en un modelo de predicción de fallos, o los datos de consumo de energía de un edificio se pueden introducir en un algoritmo de optimización del ahorro de energía. Los resultados generados por la operación del modelo, como señales de alerta temprana o sugerencias de optimización, luego se retroalimentan al sistema de monitoreo o al sistema de emisión de instrucciones de control a través de la plataforma, formando así un circuito cerrado de "percepción-análisis-decisión-ejecución".
¿Cuáles son las funciones principales de la plataforma de integración de gemelos digitales?
Primero, debemos introducir funciones centrales que se centren en la fusión y gestión de datos. La plataforma debe poder procesar datos de series temporales, datos relacionales y datos no estructurados (como imágenes y nubes de puntos) y establecer relaciones entre ellos. La función de gestión del modelo de datos permite a los usuarios definir estándares de representación digital para entidades físicas, garantizando que diferentes departamentos tengan una comprensión coherente del mismo gemelo. El control de versiones gestionará las actualizaciones iterativas de modelos y datos.
También hay una función clave llamada integración y orquestación de modelos. La plataforma debe admitir la integración de modelos de simulación desarrollados por diferentes herramientas, como multifísica, simulación de eventos discretos, etc., y proporcionar una interfaz de llamada unificada. Entre ellos, el motor de flujo de trabajo puede realizar la orquestación de procesos de análisis complejos, como, cuando se activa el evento A, el modelo B se ejecutará automáticamente y el sistema C será notificado al mismo tiempo. El servicio de visualización y la puerta de enlace API son funciones necesarias. El primero proporcionará una interfaz unificada para hacer una visualización tridimensional de gemelos, mientras que el segundo puede facilitar que las aplicaciones de capa superior llamen de manera flexible a las capacidades de la plataforma.
Por qué las empresas necesitan una plataforma de integración de gemelos digitales
Al comienzo de la implementación del gemelo digital de una empresa, generalmente comienza con un proyecto piloto para un escenario específico, como un proyecto de mantenimiento predictivo específicamente para una sola pieza de equipo. Este tipo de proyecto es relativamente fácil de tener éxito, pero lo que sigue es una proliferación de aplicaciones de gemelos digitales "chimenea". Cada una de estas aplicaciones tiene su propio modelo y canalización de datos únicos, que están aislados y no tienen conexión entre sí. No hay forma de generar sinergia y el costo de mantenimiento es muy alto.
El desafío de escala se resuelve mediante la plataforma de integración de gemelos digitales. Proporciona a las empresas un entorno unificado de desarrollo y operación de gemelos digitales, que evita la duplicación de la construcción. Con la ayuda de la plataforma, las empresas pueden acumular activos de datos reutilizables y activos de modelos y acelerar el desarrollo de nuevas aplicaciones. Garantiza la conectividad de datos de cadena completa desde el diseño, la fabricación hasta el servicio y sienta las bases para la optimización e innovación continuas basadas en gemelos digitales.
¿Qué factores se deben considerar al elegir una plataforma de integración de gemelos digitales?
En primer lugar, debemos considerar la apertura y compatibilidad de la plataforma. ¿Es compatible con los principales protocolos industriales, como OPC UA y MQTT? ¿Se puede integrar perfectamente con los sistemas empresariales existentes, como PLM y ERP? ¿Su modelo de datos se basa en estándares abiertos, como Asset Shell? Una plataforma propietaria cerrada puede generar el riesgo de dependencia del proveedor en el futuro.
A continuación, debemos evaluar las capacidades de integración de simulación y análisis de la plataforma. En cuanto a esta plataforma, ¿tiene herramientas de análisis convencionales y marcos de inteligencia artificial integrados, o es conveniente integrarlos? ¿Qué tal? Para simulaciones físicas complejas, ¿puede esta plataforma proporcionar soporte nativo o solo puede usar API para llamar a software externo? ¿En ambos casos? También son muy importantes el rendimiento y la escalabilidad de la plataforma, así como si hay opciones de implementación nativas de la nube disponibles. Además, la experiencia industrial del proveedor y la riqueza de sus socios ecológicos también son indicadores de referencia importantes.
Tendencias futuras de desarrollo de la plataforma de integración de gemelos digitales
Es cierto que las plataformas del futuro serán más inteligentes. Al mismo tiempo, la IA en su núcleo estará profundamente arraigada, lo que implica encontrar automáticamente asociaciones de datos, ayudar en la construcción de modelos de simulación e incluso lograr la optimización automatizada de los gemelos digitales. Además, la plataforma como servicio, o modelo PaaS, se convertirá en la principal tendencia de desarrollo, lo que puede ayudar a reducir la inversión inicial y la carga de operación y mantenimiento de las empresas, y alentar a más pequeñas y medianas empresas a utilizar esta tecnología.
Una tendencia importante es la combinación de plataformas y conceptos de metaverso. Los gemelos digitales ya no serán solo paneles de control industriales, sino que se desarrollarán hacia un espacio tridimensional más inmersivo e interactivo que pueda admitir el acceso y el trabajo colaborativo mediante dispositivos VR/AR. Al mismo tiempo, con la profundización de la colaboración en la cadena industrial, la necesidad de una interconexión de gemelos digitales entre empresas y organizaciones dará lugar a una plataforma de integración distribuida basada en blockchain o espacio de datos confiable.
Para las empresas que están planificando o implementando proyectos de gemelos digitales, ¿cree que el mayor desafío en el proceso de introducción de una plataforma integrada es la complejidad de la selección de tecnología, la resistencia a la hora de reorganizar los procesos de negocio internos o las dificultades encontradas en el gobierno de datos durante la colaboración entre departamentos? Bienvenido a compartir sus ideas y experiencia práctica en el área de comentarios.
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