Gemelos digitales: qué son y cómo contribuyen a l innovación de la industria
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¿Sabías que más del 60 % de los fabricantes ya utilizan réplicas virtuales de sus objetos físicos o sistemas, para mejorar su rendimiento operativo y reducir costes, entre otros beneficios? Los gemelos digitales son ya una herramienta recurrente en muchas empresas y están suponiendo una auténtica revolución industrial en muchos sectores.
Así lo confirma el informe ‘Digital Twin Market Report 2023-2027’ de IoT Analytics, que subraya que el mercado de los modelos digitales se expandió un 71% entre 2020 y 2022. Unos datos que coinciden con el estudio ‘Digital Twins: Adding Intelligence to the Real World’ del Instituto de Investigación Capgemini que, además, augura un crecimiento de esta tecnología en un 36 % de media hasta 2028.
El gemelo digital está ganando terreno en diversos ámbitos gracias al uso de otras disciplinas como el IoT, la inteligencia artificial y el análisis de datos. Existe un creciente interés por los modelos virtuales en industrias destacadas como la automoción, la aeroespacial o la energética.
Pero otros sectores también quieren incorporar esta tecnología para automatizar y optimizar sus procesos de producción, además de cumplir con sus programas de sostenibilidad. La industria 4.0 ya está aquí y tiene mucho margen de recorrido.
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Qué es el gemelo digital
Procedente del término inglés ‘digital twins’, un gemelo digital es la réplica virtual y exacta de objeto físico, un sistema o un servicio que existe en el mundo real. La primera vez que lo leímos fue en 1991 en el libro ‘Mirror Worlds’, donde su autor, el informático David Gelernter, lo utiliza para describir una representación virtual de un sistema físico.
Años más tarde, en 2002, el profesor de la Universidad de Michigan, Michael Grieves, habla de los gemelos digitales para referirse a los modelos virtuales de un producto o proceso que está conectado a su contraparte física en tiempo real.
Y este factor tiempo es una de las claves. A través de sensores y el uso de tecnologías como IoT, la IA y el análisis de datos, es posible simular y supervisar el comportamiento y rendimiento de un activo en vivo, en ese preciso momento.
Cómo se crea un ‘digital twin’
Los gemelos digitales se crean en un ordenador a partir de la recopilación de datos del objeto o sistema que se va a modelar, provenientes de distintas fuentes, como sensores, cámaras o registros históricos.
A partir de aquí, se crea una representación tridimensional del objeto si es de naturaleza física. En el caso de sistemas de naturaleza lógica, se modelan componentes, relaciones y conexiones. Luego, se utiliza ese modelo digital y los datos recopilados para realizar simulaciones.
Posteriormente, se analizan los resultados para obtener información sobre el objeto o sistema físico, tomar las decisiones pertinentes sobre el mismo y validarlo.
Según en la fase de producción en la que se encuentre este modelo, podemos hablar de tres tipos de gemelos digitales:
- Prototipo de gemelo digital (DTP). Se crea antes del producto físico final para saber cómo sería en la realidad y cómo se comportaría.
- Instancia gemela digital (DTI). El objeto y sistema ya está creado y con la réplica se realizan pruebas en distintos contextos donde podría aplicarse.
- Agregado de gemelo digital (DTA). Se recopila información de casos previos para predecir y determinar las capacidades del activo.
Beneficios más destacados de recrear estos modelos virtuales
Aunque el aprovechamiento que se le puede sacar a un gemelo digital depende de cada caso concreto o cada ejemplo y del sector en el que se desarrolle, estas son las principales ventajas de crear estas representaciones digitales de un producto físico:
- Análisis y simulación de diferentes escenarios para la toma de decisiones informadas.
- Supervisión y optimización del ciclo de vida completo del objeto, desde el diseño y la creación, hasta el mantenimiento posterior.
- Este monitoreo continuo del estado de equipos y máquinas en tiempo real permite el mantenimiento predictivo y reduce el tiempo de inactividad no planificado y los costos de reparación.
- Detección temprana de los problemas y minimización de riesgos, lo que se traduce en optimización de los procesos y reducción de los costes.
- Facilitan la colaboración entre equipos y partes interesadas al proporcionar una representación digital común de un sistema o proyecto.
Ejemplos de gemelos digitales en la industria actual
A nivel general, los gemelos digitales se utilizan para mejorar el rendimiento de las plantas industriales, optimizar los procesos de fabricación y reducir el consumo de energía. Sirva como ejemplo reciente un gemelo digital, anunciado este 2023, y que fue una de las novedades del Mobile World Congress.
La compañía Telefónica presentó, en su demo ‘Making Smart Industry happen’, un modelo pensado para “optimizar la calidad en la producción de piezas industriales y con capacidad para tomar decisiones en tiempo real”, gracias al potencial de otras tecnologías como el 5G, ‘edge computing’, ‘data analytics’ y ‘machine learning’.
Este ejemplo de gemelo digital se basa en un brazo robótico que simula la construcción de una pieza industrial. Sus movimientos están sincronizados con la representación digital del brazo robot y el objeto.
En la actualidad, los gemelos digitales son muy útiles para diversas aplicaciones en distintos ámbitos por todos los beneficios comentados anteriormente. Te destacamos algunos sectores y usos donde esta tecnología es especialmente relevante:
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Automoción
Para simular el rendimiento y el comportamiento de los vehículos antes de iniciar su producción en masa y, también, para el mantenimiento y la gestión del rendimiento de los automóviles una vez que están en uso. -
Aeroespacial y militar
Para simular y probar aeronaves, vehículos militares y sistemas de armas y, así, agilizar los diseños y la planificación estratégica. -
Infraestructura y Construcción
Para la planificación y gestión de proyectos de gran envergadura, para mejorar la seguridad, para reducir costes y, también, para lograr edificios más sostenibles. -
Salud
Los gemelos digitales pueden representar el cuerpo humano para modelar y simular enfermedades como el cáncer, apoyar la planificación de cirugías y ayudar en la formación de los profesionales sanitarios. -
Transporte
Para la gestión de flotas, la optimización de rutas y la planificación de la logística, que contribuye en entregas más precisas. -
Ciudades inteligentes
Para modelar la infraestructura urbana, como el tráfico, la gestión de residuos o el suministro de agua, entre otros servicios. -
Energía y sostenibilidad
Para mejorar la eficiencia de las redes eléctricas, optimizar el consumo de energía y reducir las emisiones de gases de efecto invernadero.
Los gemelos digitales son un recurso con un gran potencial para transformar la manera en la que las empresas y organizaciones operan. A medida que esta y otras tecnologías en las que se apoya sigan desarrollándose, estos modelos virtuales irán incorporándose a una gama aún más amplia de sectores.
Si quieres estar al tanto de todos estos avances tecnológicos que van cambiando nuestras vidas y forma de trabajar, no te pierdas nuestros próximos post.
Periodista con más de 20 años de experiencia, especializado en redacción de contenidos optimizados para posicionamiento en buscadores.
