Ingeniería del Software para Gemelos Digitales

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Artículos en la categoría Ingeniería del Software para Gemelos Digitales publicados en las Actas de las XXVII Jornadas de Ingeniería del Software y Bases de Datos (JISBD 2023).
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  • Resumen
    Architecting Digital Twins Using a Domain-Driven Design-Based Approach
    Macías, Aurora; Navarro, Elena; Cuesta, Carlos E.; Zdun, Uwe. Actas de las XXVII Jornadas de Ingeniería del Software y Bases de Datos (JISBD 2023), 2023-09-12.
    The Digital Twin (DT) concept has overcome its initial definition based on a purely descriptive approach focusing on modelling physical objects, often using CAD. Today DT often describes a behavioural approach that can simulate an object's dynamics, monitor its state, and control or predict its behaviour. Although DTs are attracting significant attention and offer many advantages in the design of especially cyber-physical systems, most proposals have focused on developing DTs for a specific use case or need without providing a more holistic approach to its design. We aim to propose a domain-agnostic approach for architecting DTs. Here, DTs are directly supported by Domain-Driven Design’s notion of Bounded Contexts (BCs), hiding all the domain-inherent specifications behind BC boundaries. These BCs are also the central abstraction in many microservice architectures and can be used to describe DTs. A Wind Turbine DT architecture is used as a running example to describe how every relevant DT property can be satisfied following our proposal for architecting digital twins. A qualitative evaluation of this case by five external practitioners shows that our DDD-based proposal consistently outperforms the 5-dimension model used as the reference approach.
  • Resumen
    Digital Avatars: A programming framework for personalized human interactions through virtual profiles
    Pérez Vereda, Alejandro; Hervás, Ramón; Canal, Carlos. Actas de las XXVII Jornadas de Ingeniería del Software y Bases de Datos (JISBD 2023), 2023-09-12.
    Technology is evolving in the direction of making the us- ers a key part in the model, developing services that adapt to their preferences and needs in a seamless way. So, information and knowledge about people has become one of the main actives for the IT industry. However, only a few major companies are presently able to take advantage of the digital footprint everyone leaves while performing their daily activities. Moreover, people cannot even decide when, how, and by whom the contents and information they are producing are used. In this work, we present the Digital Avatars framework for mo- bile-based collaborative social computing applications as a realization of People as a Service, a mobile computing model that empowers smartphones with the capability of learning virtual profiles or digital avatars of their owners and sharing them as a service in a controlled and seamless way. Digital Avatars offers services for third party applications, including an inference engine and a module for run-time scripts execution for interacting with the digital avatar in the smartphone assuring the privacy and full control of the users over their data. In this paper, we describe the architecture of this framework and the structure of the digital avatars focusing on an independent living scenario for Mild Cognitive Impairment patients.
  • Artículo
    Alineamiento de trazas de Gemelos. El Caso de Estudio de un Ascensor
    Muñoz, Paula; Arrieta, Aitor; Vallecillo, Antonio. Actas de las XXVII Jornadas de Ingeniería del Software y Bases de Datos (JISBD 2023), 2023-09-12.
    Un problema a la hora de desarrollar un gemelo digital es comprobar que su comportamiento es fiel al del sistema físico que replica. Este trabajo establece medidas de fidelidad usando un algoritmo de alineamiento de trazas y las aplica al caso de estudio de un ascensor.
  • Artículo
    ¿Qué es un Gemelo Digital? Una Propuesta de Arquitectura para su Implementación
    Muñoz, Paula; Vallecillo, Antonio. Actas de las XXVII Jornadas de Ingeniería del Software y Bases de Datos (JISBD 2023), 2023-09-12.
    En los últimos años, los gemelos digitales se han presentado como un paradigma innovador para mejorar el funcionamiento de sistemas ciberfísicos, software o procesos. El gemelo digital es una réplica virtual del sistema cuyo funcionamiento pretende optimizarse, ya sea mejorando su rendimiento, o permitiendo su mantenimiento preventivo y la detección de anomalías. Aunque existe cierto consenso en la comunidad sobre lo que son los gemelos digitales, aún hay cuestiones no resueltas sobre su definición, arquitectura y conceptos relacionados, como por ejemplo las sombras digitales. Este artículo propone una arquitectura para la implementación de gemelos digitales, y la compara con otras existentes en la literatura con el objetivo de alcanzar un entendimiento común.
  • Artículo
    OpenTwins: an open-source framework for the development of next-gen compositional digital twins
    Robles, Julia; Martín, Cristian; Díaz, Manuel. Actas de las XXVII Jornadas de Ingeniería del Software y Bases de Datos (JISBD 2023), 2023-09-12.
    Although digital twins have recently emerged as a clear alternative for reliable asset representations, most of the solutions and tools available for the development of digital twins are tailored to specific environments. In this paper, we present an open-source framework for the development of compositional digital twins, i.e., digital twins that can be composed of other digital twins. In this open framework, digital twins can be easily developed and orchestrated with 3D-connected visualizations, IoT data streams, and real-time machine-learning predictions.
  • Artículo
    Hacia la construcción de gemelos digitales de procesos no estructurados de organizaciones
    Bravo, Alfonso; Peña, Joaquin; Del Río Ortega, Adela; Resinas, Manuel. Actas de las XXVII Jornadas de Ingeniería del Software y Bases de Datos (JISBD 2023), 2023-09-12.
    Un gemelo digital de una organización se puede entender como un modelo dinámico de ésta que utiliza datos operacionales de la organización junto a otra información contextual para entender cómo funciona la organización, predecir su comportamiento y actuar en caso de que éste se aleje de los objetivos deseados. En los últimos años se han desarrollado propuestas que hacen uso de técnicas de minería de procesos y simulación para construir gemelos digitales en base a los procesos de la organización. Sin embargo, estas propuestas no abordan el reto que supone considerar la gran cantidad de trabajo no estructurado que se realiza en las organizaciones, por lo que sólo modelan una visión parcial de la misma. En este artículo, partimos de la premisa de que ese trabajo no estructurado queda reflejado en plataformas colaborativas y presentamos nuestra visión para construir gemelos digitales que aborda esta carencia. Además, identificamos cuatro retos para desarrollarlos y esbozamos formas de abordarlos.
  • Artículo
    Evolucionando un Emulador del Cloud Continuum a un Digital Twin
    Laso Mangas, Sergio; Martín León, Luis Jesús; Herrera, Juan Luis; Galán, Jaime; Berrocal, Javier; Murillo Rodríguez, Juan Manuel. Actas de las XXVII Jornadas de Ingeniería del Software y Bases de Datos (JISBD 2023), 2023-09-12.
    El desarrollo aplicaciones distribuidas en el Cloud Continuum son cada vez más comunes y necesitan una buena Calidad del Servicio para tener éxito. Sin embargo, evaluar y garantizar la Calidad del Servicio puede ser un desafío. Las herramientas de evaluación existentes no permiten predecir posibles cambios en el entorno real, evaluar distintas alternativas de adaptación, y actuar en consecuencia. En este artículo, presentamos C3DT, la evolución de un emulador del Cloud Continuum hacia un Digital Twin completo.
  • Artículo
    Modelado y control de infraestructuras de abastecimiento de agua potable a través de Sistemas Multiagente para la sostenibilidad
    Calatayud Asensi, Carlos; Berná Martinez, José Vicente; Macian Cervera, Vicente Javier; Macia Perez, Francisco. Actas de las XXVII Jornadas de Ingeniería del Software y Bases de Datos (JISBD 2023), 2023-09-12.
    Tradicionalmente las infraestructuras de abastecimiento de agua potable han sido diseñadas para almacenar lo máximo posible y hacerlo durante las horas energéticamente baratas. Este enfoque es insostenible en nuestros días. La utilización de sistemas como los gemelos digitales capaces de modelar el comportamiento de las infraestructuras y la creación de sistemas de control inteligentes puede ayudar a ser más eficientes y efectivos en los sistemas de abastecimiento de agua potable, sin dejar de cumplir el mínimo de servicio. En este trabajo se propone el desarrollo de un sistema de control, basado en sistemas multi agente (MAS), capaz de generar un control inteligente sobre una infraestructura hídrica potable, en base al uso de intereses locales de los agentes y con un comportamiento emergente coherente con las necesidades. Para validar la propuesta se ha construido un simulador basado en las infraestructuras de una ciudad mediana española, de 5.000 habitantes, y se ha simulado el control mediante MAS. Los resultados muestran cómo el sistema es capaz de mantener los objetivos marcados, manejar situaciones desconocidas y facilitar el desarrollo de futuros sistemas físicos basados en un paradigma de just-in-time que garanticen la sostenibilidad, ya que permite generar virtualizaciones de las infraestructuras y su comportamiento, pudiendo así estudiar la mejor opción de una infraestructura para resolver una situación de abastecimiento.
  • Artículo
    Modelo de sistema de detección de anomalías en infraestructuras IoT
    Arnau Muñoz, Lucia; Berná Martinez, José Vicente; Sánchez Bernabéu, Jose Manuel; Macia Perez, Francisco. Actas de las XXVII Jornadas de Ingeniería del Software y Bases de Datos (JISBD 2023), 2023-09-12.
    La inclusión de IoT en nuestras plataformas es muy común hoy en día, sin embargo, es necesario poder monitorizar su buen funcionamiento y corrección para evitar efectos nocivos sobre los sistemas que se abastecen de los datos. Para el desarrollo de sistemas que permitan la detección de anomalías – ADS, es necesario utilizar propuestas que sistematicen la construcción de dichos sistemas, pero, en este caso, centradas en IoT y la problemática que subyace como metadata redundante, formatos inadecuados para el tratamiento y generación de algoritmos, necesidad de preprocesamiento o la necesidad de cambio de estructura de la data. En este trabajo se propone un modelo de ADS que caracteriza y coreografía una serie de procesos, subprocesos, etapas y actividades, involucradas en la generación del este tipo de sistemas. Para validar la propuesta, se ha instanciado la creación de un ADS que utiliza el modelo para la plataforma Smart University de la Universidad de Alicante.
  • Artículo
    Desarrollo Dirigido por Modelos de Gemelos Digitales para el Sector Agro
    Alonso Portillo, Pablo; Barriga Corchero, José Ángel; Barriga, Arturo; Clemente Martín, Pedro José. Actas de las XXVII Jornadas de Ingeniería del Software y Bases de Datos (JISBD 2023), 2023-09-12.
    Los Gemelos Digitales (GD) pretenden ofrecer una réplica exacta de un sistema, proceso u objeto físico. Sin embargo, los GD son sistemas informáticos incipientes que aún se encuentran en una fase temprana de desarrollo y, por ello, aunque hay cierta convergencia en su definición, no existe ningún estándar que los definan. En este trabajo, se aborda el diseño y desarrollo de GD elevando el nivel de abstracción utilizado habitualmente para su desarrollo siguiendo, para ello, un proceso de Desarrollo de Software Dirigido por Modelos (DSDM). Como caso de estudio para el desarrollo de GD nos hemos centrado en uno de los principales sectores estratégicos, el sector agro.
  • Artículo
    Modelando el comportamiento de Digital Twins
    Mena, Manel; Criado, Javier; Iribarne, Luis; Corral, Antonio. Actas de las XXVII Jornadas de Ingeniería del Software y Bases de Datos (JISBD 2023), 2023-09-12.
    Un Digital Twin es una representación digital de un dispositivo físico. Para desarrollar un Digital Twin acorde al dispositivo representado, es necesario disponer de modelos que describan su funcionalidad, el estado en el que se encuentran, cómo se relacionan con el entorno, y cómo se comportan cuando se ejecutan las interacciones disponibles. Este artículo propone un lenguaje que permita la representación del comportamiento de dispositivos IoT, como uno de los elementos principales identificados para la construcción de Digital Twins. Para ello, se define un Lenguaje Específico de Dominio (DSL) representado con un metamodelo, sobre el cual se muestran ejemplos de comportamiento para interacciones de dispositivos IoT.