Gemelos digitales en empresas: todo lo que necesita saber

En el mundo de la digitalización y la tecnología, un concepto que está sonando cada vez más es el de los ‘gemelos digitales’. Estos modelos virtuales permiten simular y visualizar de una forma más específica los procesos y sistemas en un entorno virtual. Se trata de una tecnología que acopla el Internet de las Cosas (loT), la Inteligencia Artificial (IA), el Machine Learning y el análisis de datos.

La tecnología de gemelos digitales se utiliza para crear modelos virtuales de sistemas de transporte, como carreteras, puentes y trenes. Estos se utilizan para simular el comportamiento de estos sistemas en diferentes escenarios, como la congestión del tráfico, las condiciones meteorológicas y los eventos de mantenimiento.

Gracias a un gemelo digital podemos, por ejemplo, diseñar un motor de un vehículo, motores a reacción o turbinas y probarlos de manera digital antes de crearlos físicamente. Además, se puede usar esta tecnología para que los técnicos puedan probar posibles reparaciones, predecir tiempos de mantenimiento o predecir el funcionamiento de piezas.

El concepto de ‘gemelo digital’ puede llegar a ser complejo, pero si lo simplificamos podemos decir que nació con un propósito claro: ayudar a mejorar las versiones finales de cualquier elemento que en un futuro vaya a llegar a la vida real. La tecnológica IBM lo define como la representación virtual de un objeto al que se le incorporan datos en tiempo real que pueden captarse mediante sensores o tecnologías de análisis de datos.

Actualmente, los gemelos digitales se están implementando en especial en sectores y compañías vinculadas a los campos del diseño de productos, distribución y el urbanismo. De acuerdo con un estudio de la firma Grand View Research, se espera que el mercado mundial para aplicaciones de gemelos digitales alcance un valor de 86.000 millones de dólares para el 2028.

¿Cómo funcionan exactamente? A continuación, respondemos las inquietudes más relevantes al respecto.

¿Qué es un gemelo digital?

Un gemelo digital es una representación virtual de un objeto físico, sistema o proceso. Utilizando datos en tiempo real o históricos, refleja el estado y el comportamiento del objeto físico, pero de manera digital.

Estos gemelos digitales pueden ser estáticos o dinámicos, dependiendo de si representan un estado instantáneo o si simulan cambios a lo largo del tiempo. Además, al integrar sensores y dispositivos IoT, permiten recopilar datos reales y actualizarse en tiempo real, creando así una representación actualizada.

¿Quién ideó los gemelos digitales?

David Gelernter, un ingeniero informático y escritor estadounidense, usó el concepto de gemelos digitales en su libro ‘Mirror Worlds’. Sin embargo, fue Michael Grieves, del Instituto de Tecnología de Florida, quien lo aplicó al concepto de fabricación en 2002.

La Nasa fue la primera en adoptar el concepto y allí se utilizó en 2010 para crear simulaciones digitales de cápsulas y naves espaciales para pruebas.

El concepto de gemelo digital se extendió más en 2017, cuando Gartner lo incluyó entre las 10 principales tendencias tecnológicas estratégicas. Desde entonces, se ha usado en una gama cada vez mayor de aplicaciones y procesos industriales.

Beneficios de los gemelos digitales

Mejora del rendimiento

La información y los conocimientos en tiempo real que proporcionan los gemelos digitales permiten optimizar el rendimiento de los equipos, plantas o instalaciones. Además, se pueden tratar los problemas con inmediatez, garantizando que los sistemas funcionen al máximo y reduciendo el tiempo de inactividad.

Capacidad de predicción

Esta tecnología ofrece un ejemplo visual y digital completo de una planta de fabricación, edificio comercial o instalación, aunque esté compuesta por miles de piezas. Gracias a sus sensores inteligentes, señala las fallas en el momento en que se producen. De este modo, se podrá actuar ante el primer indicio de problemas en lugar de esperar a que el equipo se averíe por completo.

Supervisión remota

Por tener una naturaleza virtual, los gemelos digitales supervisan y controlan las instalaciones a distancia. En este caso, la supervisión remota también significa que menos personas tienen que controlar equipos industriales potencialmente peligrosos.

Aceleración del tiempo de producción

Ejecutando escenarios, predicen cómo reacciona un producto o instalación antes de que existan. Las réplicas digitales eliminan los fallos para hacer los cambios necesarios antes de la producción real.

Sectores en los que se están usando

• Aeroespacial. Diseño y simulación de aeronaves, y mantenimiento predictivo de motores y componentes.
• Automotor. Mejora en el diseño de vehículos, pruebas de seguridad y optimización de los procesos de producción.
• Energía. Gestión de redes eléctricas, simulación de plantas de energía y optimización de la distribución de recursos energéticos.
• Salud. Entrenamiento a profesionales médicos, planificación y simulación de cirugías, y desarrollo de dispositivos médicos.
• Arquitectura y construcción. Diseño y simulación de edificios, optimización de la planificación de construcciones y análisis estructurales.
• Logística y transporte. Optimización de gestión de flotas, rutas de entrega y simulación de operaciones portuarias.
• Entretenimiento. Creación de mundos virtuales para simulaciones interactivas y videojuegos.

Ejemplos de uso de los gemelos digitales

Ciudades inteligentes

Algunas ciudades inteligentes ya usan la tecnología de gemelos digitales. Entre sus aplicaciones destacan el control del tráfico, la planificación urbana, y la supervisión de torres de redes móviles y placas solares. Por ejemplo, el Departamento de Transporte de los Ángeles creó un modelo basado en los datos de transporte de la ciudad. De momento se utiliza para gestionar las redes de bicicletas o redes eléctricas. En el futuro, se empleará para gestionar los viajes compartidos o los drones taxi.

Tesla

Cada uno de los autos de Tesla cuenta con una simulación digital gracias al conjunto de sensores con los que cuenta. Los gemelos digitales, unidos a la inteligencia artificial, permiten predecir posibles averías y evitar las visitas al taller.

Ford

El fabricante construye representaciones virtuales de los procesos de fabricación utilizando plataformas de gemelos digitales. Sin interferir con las actividades comerciales en curso, estos modelos ayudan a los ingenieros de Ford a localizar cuellos de botella, simular diversas situaciones de producción y optimizar los flujos de trabajo.

Siemens

La compañía hace uso de plataformas de gemelos digitales en sus plantas para pronosticar cuándo se romperán los equipos. Al programar las tareas de mantenimiento de forma proactiva y evaluar los datos de los sensores colocados en las máquinas, Siemens reduce las averías inesperadas y aumenta la vida útil de la maquinaria.

Dassault Systèmes

Para ensayos clínicos se usa una aplicación de plataformas de software de gemelos digitales en cardiología. El proyecto ‘The Living Heart’ emplea la tecnología para generar representaciones virtuales e individualizadas del corazón de los pacientes. Así, pueden evaluar y pronosticar la eficacia de diferentes medidas antes de implementarlas en los pacientes.

Philips Healthcare

Simula el funcionamiento de sus productos de imagen en varios escenarios utilizando gemelos digitales. Esto mejora los diseños de los dispositivos, garantiza el cumplimiento de las regulaciones y pronostica el rendimiento en el uso real.

General Electric

Esta empresa emplea sistemas de software de gemelos digitales para mejorar la eficiencia de sus turbinas eólicas. Cada turbina tiene un gemelo digital que registra el rendimiento, los factores ambientales y los requisitos de mantenimiento.

General Electric minimiza el tiempo de inactividad y maximiza la producción de energía programando el mantenimiento de manera proactiva y prediciendo probables averías a través del análisis de datos en tiempo real.

Fuentes:

1. https://aws.amazon.com/what-is/digital-twin/
2. https://www.ibm.com/es-es/topics/what-is-a-digital-twin
3. https://www.ptc.com/es/industry-insights/digital-twin
4. https://www.tendencias.kpmg.es/2022/09/gemelos-digitales-para-mejorar-procesos-en-las-organizaciones-mito-o-realidad/
5. https://www.prnewswire.com/news-releases/digital-twin-market-size-worth-86-09-billion-by-2028--cagr-42-7-grand-view-research-inc-301293274.html
6. https://www.toobler.com/blog/digital-twin-implementation
7. https://opensistemas.com/gemelo-digital-ejemplos/#:~:text=Gracias%20a%20un%20gemelo%20digital%20podemos%2C%20por%20ejemplo%2C,de%20mantenimiento%20o%20predecir%20el%20funcionamiento%20de%20piezas
8. https://www.toobler.com/blog/digital-twin-platforms-in-industries