Diplomado en Gemelos digitales: fundamentos y aplicaciones

Entre las diversas definiciones que se conocen para la tecnología de Gemelos Digitales, una de las más populares corresponde a considerarlo como representaciones virtuales de un objeto, proceso o sistema físico que se sincronizan con su contraparte real a lo largo de su ciclo de vida, facilitando la monitorización, simulación, control y optimización de su desempeño mediante datos que se intercambian en tiempo real. De esta forma, un gemelo digital puede replicar uno o varios elementos del mundo real, desde componentes individuales de un equipo o de una fábrica hasta instalaciones completas, como pueden ser sistemas de generación eólica, ciudades, seres humanos o aún nuestro planeta Tierra, por ejemplo, para efectuar estudios relacionados con el cambio climático.

Esta tecnología permite supervisar la operación de un proceso, identificar fallas de un activo o tomar decisiones de mantenimiento u optimización, logrando mejores desempeños en diversas industrias y sectores, como la agroindustria, la astronomía, la construcción, la gestión de recursos hídricos, la industria extractiva y los sistemas de energía, entre otros, así como realizar contribuciones significativas en logística, transporte, gestión de sistemas de salud, etc. La diversidad de oportunidades que los Gemelos Digitales ofrecen explica el alto interés que han despertado en la industria, convirtiéndose en un elemento esencial para la transformación digital de las empresas productivas y de servicios.

El objetivo de este diplomado es introducir a los participantes en los fundamentos, las plataformas disponibles y las aplicaciones actuales de las tecnologías asociadas a los Gemelos Digitales, así como en las tendencias que se proyectan para el futuro cercano. Para ello, se estructura en 4 cursos, el primero centrado en los componentes básicos de un Gemelo Digital, el segundo en la exposición de plataformas para el desarrollo de Gemelos Digitales, y los dos últimos dedicados a aplicaciones concretas, desarrolladas en el país y en el extranjero.

El diplomado se imparte en modalidad online – clases en vivo (streaming). Las clases son preferentemente de tipo expositivo con algunos talleres aplicados con metodología hands on, integrando análisis de casos reales y demostraciones de herramientas. Todas las actividades teóricas y prácticas buscan potenciar las habilidades de capacidad de análisis, toma de decisiones y el trabajo grupal de los participantes.

Profesionales de la ingeniería y ciencias afines que requieren adquirir conocimientos y competencias fundamentales en Gemelos Digitales, que les permitan comprender estas tecnologías y profundizar posteriormente en su aplicación dentro de su ámbito profesional.
Profesionales que se desempeñan en sectores industriales o de servicios, especialmente aquellos que cumplen roles técnicos, de jefatura o liderazgo de proyectos, y que deseen actualizar conocimientos o adquirir habilidades para respaldar la toma de decisiones en iniciativas de transformación digital, interactuando activa y adecuadamente con equipos especializados.

Evaluar el potencial de los Gemelos Digitales en procesos de transformación digital organizacional, considerando sus componentes tecnológicos, plataformas de desarrollo, ámbitos de aplicación y los principales desafíos y oportunidades para su implementación en distintos sectores.

Título de Ingeniero o Licenciado en una disciplina afín a la Ingeniería.
Se recomienda: Experiencia laboral de 2 años en algún sector de la industria productiva o de servicios; Manejo del idioma inglés, para poder acceder a algunos materiales de clases y bibliografía.

Al final del curso podrás:
• Analizar los conceptos, alcances, impactos y vulnerabilidades de las tecnologías de simulación y Gemelos Digitales.
• Describir los componentes, arquitecturas y aplicaciones de los Gemelos Digitales, destacando beneficios en distintos procesos y tecnologías.
• Reconocer la importancia de la simulación y los Gemelos Digitales en la transformación digital y en el entrenamiento de operadores.

Contenidos:
Fundamentos
• Historia de la simulación.
• Clases de modelos, sus características y diferencias.
• Sistemas dinámicos, variables, modelos, identificación y estimación de parámetros.
• Etapas de una simulación, beneficios y requerimientos.
• Casos de estudio.

Lenguajes de simulación
• Lenguajes orientados a bloque y a ecuaciones.
• Simuladores de procesos.
• Plataformas de simulación.
• Simulación en tiempo real, en supervisión y control de procesos.
• Ejercicios de simulación.

Simuladores para entrenamiento de operadores
• Orígenes.
• Herramientas de simulación para aprendizaje.
• Componentes de un sistema de simulación para entrenamiento.
• Casos de estudio de simuladores para entrenamiento de operadores.

Conceptos básicos de Gemelos Digitales
• Fusión del mundo físico y el mundo digital.
• Tipos de Gemelos Digitales.
• Industry 4.0 Key Enabling Technologies.
• Características principales.
• Desarrollo y capacidades de los Gemelos Digitales.
• Casos de estudio.

Arquitecturas para Gemelos Digitales
• Arquitectura de referencia de un Gemelo Digital.
• DTSS: Digital Twin Support Shell.
• Herramientas para la creación de un Gemelo Digital.
• Microsoft Azure Digital Twin.
• AWS IoT TwinMaker.
• DT in Supply Chain.

Agentes en el dominio de los Gemelos Digitales
• Conceptos básicos de agentes.
• DTCPT: Digital Twin Capabilities Peridic Table.
• Ejercicio dirigido usando la DTCPT.
• Elevator pitch grupal sobre diseño de un Gemelo Digital.

Al final del curso podrás:
• Describir las principales plataformas y herramientas computacionales utilizadas para el desarrollo de Gemelos Digitales, considerando sus características generales y ámbitos de uso.
• Analizar las funcionalidades, potencialidades y limitaciones de distintas plataformas de desarrollo de Gemelos Digitales en contextos industriales y de servicios.
• Comparar alternativas tecnológicas para la implementación de Gemelos Digitales, en función de requerimientos técnicos y contextos específicos de aplicación.

Contenidos:
Plataformas y desarrollos de Gemelos Digitales en Andritz
• Sistemas de simulación offline.
• Uso de simuladores en la vida útil operacional de un proyecto minero.
• Sistemas de simulación online.
• Integración de un Gemelo Digital en la optimización de procesos.
• Desafíos en la simulación de procesos y el desarrollo de Gemelos Digitales.
• Casos de éxito y fracaso.

Plataformas y desarrollos de Gemelos Digitales en AVEVA
• Evolución de los Gemelos Digitales en la industria de procesos.
• Construcción y validación de modelos de simulación con AVEVA Process Simulation.
• Integración de datos operacionales en tiempo real para toma de decisiones y optimización continua. Casos prácticos de aplicación del ecosistema de simulación AVEVA.

Plataformas y desarrollos de Gemelos Digitales en Emerson
• Plataformas y arquitecturas de Emerson para el desarrollo de Gemelos Digitales.
• Modelación y construcción de Gemelos Digitales empleando las plataformas de Emerson.
• Casos de aplicación de las plataformas de Emerson y sus beneficios.

Plataformas y desarrollos de Gemelos Digitales en Honeywell
• Plataformas y arquitecturas de Honeywell para desarrollo de Gemelos Digitales.
• Modelación y creación de Gemelos Digitales empleando las plataformas descritas.
• Integración de Gemelos Digitales con datos operacionales (OT/IT).
• Casos de aplicación.

Plataformas y desarrollos de Gemelos Digitales en Rockwell
• Arena para anticipar cuellos de botella y maximizar eficiencia.
• Reducir riesgos reales empleando Emulate 3D.
• Emulación con FT Logix Echo para probar la lógica de control.
• FT Datamosaix transforma datos industriales en conocimiento accionable en tiempo real.
• Gemelos de Ingeniería, Gemelos Operacionales y conexión de componentes.

Taller de plataformas
• Una visión integrada de las herramientas de simulación y plataformas para el desarrollo de Gemelos Digitales.
• Tendencias y perspectivas.

Al final del curso podrás:
• Analizar aplicaciones de Gemelos Digitales en contextos industriales, considerando su rol en mantenimiento, gestión de activos, entrenamiento de operadores y optimización de procesos.
• Evaluar el impacto de la implementación de Gemelos Digitales en el desempeño operativo, la eficiencia y la sostenibilidad de grandes operaciones industriales.
• Identificar las principales limitaciones técnicas, organizacionales y de gestión asociadas a la implementación de Gemelos Digitales en contextos de operación a gran escala.

Contenidos:
Gemelos digitales en minería: desarrollos, tendencias y perspectivas
• Modelos de procesos de la minería.
• Simulación de procesos de la minería.
• Aplicaciones en supervisión, control y optimización.
• Casos de estudio de Gemelos Digitales desarrollados para la minería.

Una mirada a los Gemelos Digitales desde el software
• Sistemas ciberfísicos y digitalización industrial.
• Arquitecturas edge-cloud-platform. Interoperabilidad, escalabilidad y resiliencia en sistemas industriales.
• Plataformas industriales y ecosistemas digitales en minería.
• Aplicaciones de Gemelos Digitales y analítica avanzada.
• Despliegue conceptual de un Gemelo Digital industrial.

Gemelos Digitales en minería: aplicaciones
• La oportunidad de adaptación al uso de la Inteligencia Artificial en minería.
• La transformación digital, los modelos predictivos y el análisis de la gestión operacional en minería.
• Casos de aplicación de Gemelos Digitales en minería.

Gemelos Digitales en mantenimiento de estructuras
• Gemelo Digital estructural: propósitos y alcance.
• Integración dentro de su contexto operacional.
• Observación e interpretación del comportamiento estructural.
• Evolución del Gemelo Digital durante el ciclo de vida.
• Actualización del conocimiento del activo.
• Gemelos Digitales para la continuidad operacional.
• Casos de aplicación y desafíos.

Gemelos Digitales en la industria de la construcción
• Contextualización.
• Estado actual, barreras y oportunidades.
• Metodologías y marcos de Gemelos Digitales aplicados directamente a la construcción: BIM y DTC (Digital Twins for Construction).
• Sensores empleados en la construcción según la etapa del proyecto (diseño, construcción, y mantención).
• Casos prácticos.

Taller de aplicaciones en industrias extractivas y grandes operaciones
• Análisis y discusión de las aplicaciones presentadas.
• Tendencias y perspectivas.

Al final del curso podrás:
• Analizar aplicaciones de Gemelos Digitales en sectores estratégicos, considerando las particularidades técnicas y operacionales de cada dominio.
• Evaluar el impacto de soluciones basadas en Gemelos Digitales en la toma de decisiones, la gestión de sistemas y la mejora de servicios en distintos sectores.
• Analizar los desafíos y oportunidades asociados a la implementación de Gemelos Digitales en sectores estratégicos, considerando aspectos tecnológicos, organizacionales y regulatorios.

Contenidos:
Gemelos Digitales en agroindustria: de los datos de campo a las decisiones y acciones
• Agroindustria inteligente y sostenible.
• Sensores y tecnologías para capturar datos: satélites, RFID, LiDAR, GPS/GNSS.
• Representaciones 3D: fotogrametría, NeRF, Gaussian Splatting, LiDAR SLAM.
• Modelos de interacción humano-robot y de crecimiento de cultivos.
• Integración y evaluación de cultivos: orquestación de datos, mapas de salud/estrés, predicciones de rendimiento y apoyo a decisiones.
• Aplicaciones.

Aplicaciones de Gemelos Digitales en astronomía
• Del Gemelo Descriptivo al Prescriptivo en infraestructuras críticas.
• Optimización de la planificación balanceando ciencia y mantenimiento preventivo.
• Casos de estudio ALMA y Paranal considerando incertidumbre estocástica.
• Desafíos de interoperabilidad y gobernanza de datos en grandes infraestructuras.

Aplicaciones de Gemelos Digitales en energía
• Simulación en tiempo real de sistemas de energía.
• Hardware in the loop y software in the loop.
• Casos de estudio de Gemelos Digitales en sistemas de energía.
• Impacto sobre las normas técnicas de seguridad y calidad de servicio.

Aplicaciones de Gemelos Digitales en gestión de recursos hídricos
• Sistemas inteligentes para optimización del uso del agua.
• Optimización de la eficiencia de plantas de tratamiento de agua.
• Casos de estudio de Gemelos Digitales en gestión de recursos hídricos.
• Impacto en el cumplimiento normativo, la continuidad operativa, los costos de energía y de productos químicos, la productividad y la huella hídrica.

Aplicaciones de Gemelos Digitales en salud
• Introducción a los Gemelos Digitales en salud.
• Gemelos Digitales a nivel de paciente y órgano.
• Gemelos Digitales a nivel hospitalario y de sistema de salud.
• Desafíos, ética y futuro.

Taller de aplicaciones en sectores productivos y de servicios
• Análisis y discusión de las aplicaciones presentadas.
• Tendencias y perspectivas.