A comprehensive review of AI-based digital twin applications in manufacturing: Integration across operator, product, and process dimensions

Abstract

Los gemelos digitales (DTs) representan una tecnología transformadora en la manufactura, al facilitar avances significativos en monitoreo, simulación y optimización. Este artículo ofrece una amplia revisión bibliográfica de aplicaciones de DT basadas en inteligencia artificial, categorizadas en tres dimensiones principales: operador, proceso y producto. La dimensión operador se centra en mejorar la seguridad y la ergonomía mediante asistencia inteligente, utilizando monitoreo en tiempo real e inteligencia artificial, especialmente en contextos de colaboración humano-robot. La dimensión proceso aborda la optimización de flujos de producción, la identificación de cuellos de botella y la reconfiguración dinámica de sistemas mediante modelos predictivos y simulaciones en tiempo real. La dimensión producto enfatiza las aplicaciones orientadas a mejorar el diseño y la calidad del producto, empleando datos históricos y de ciclo de vida para responder a las demandas cambiantes del mercado. Esta categorización proporciona un marco estructurado para analizar las capacidades y tendencias específicas de los DT, al tiempo que identifica vacíos de conocimiento en la investigación contemporánea. La revisión destaca los principales desafíos: interoperabilidad tecnológica, integración de datos y altos costos de implementación, subrayando cómo los gemelos digitales, respaldados por IA, pueden impulsar la transición hacia sistemas de manufactura sostenibles y centrados en el ser humano, en línea con la Industria 5.0. Los hallazgos ofrecen valiosas perspectivas para avanzar en el estado del arte y explorar futuras oportunidades en aplicaciones de gemelos digitales.Los gemelos digitales (DTs) representan una tecnología transformadora en la manufactura, al facilitar avances significativos en monitoreo, simulación y optimización. Este artículo ofrece una amplia revisión bibliográfica de aplicaciones de DT basadas en inteligencia artificial, categorizadas en tres dimensiones principales: operador, proceso y producto. La dimensión operador se centra en mejorar la seguridad y la ergonomía mediante asistencia inteligente, utilizando monitoreo en tiempo real e inteligencia artificial, especialmente en contextos de colaboración humano-robot. La dimensión proceso aborda la optimización de flujos de producción, la identificación de cuellos de botella y la reconfiguración dinámica de sistemas mediante modelos predictivos y simulaciones en tiempo real. La dimensión producto enfatiza las aplicaciones orientadas a mejorar el diseño y la calidad del producto, empleando datos históricos y de ciclo de vida para responder a las demandas cambiantes del mercado. Esta categorización proporciona un marco estructurado para analizar las capacidades y tendencias específicas de los DT, al tiempo que identifica vacíos de conocimiento en la investigación contemporánea. La revisión destaca los principales desafíos: interoperabilidad tecnológica, integración de datos y altos costos de implementación, subrayando cómo los gemelos digitales, respaldados por IA, pueden impulsar la transición hacia sistemas de manufactura sostenibles y centrados en el ser humano, en línea con la Industria 5.0. Los hallazgos ofrecen valiosas perspectivas para avanzar en el estado del arte y explorar futuras oportunidades en aplicaciones de gemelos digitales.