Los gemelos digitales representan una innovadora forma de optimizar tu rendimiento. Esta tecnología te permite analizar de mejor manera el estado de tus procesos, la calidad de tus productos y el funcionamiento de los proyectos que tengas en mente. Así puedes detectar qué cosas estás haciendo bien y cuáles demandan correcciones para elevar la calidad de tus prestaciones.
El mundo corporativo ya ha tomado nota de la utilidad de esta tecnología. De hecho, se estima que para el 2032, la valoración de este mercado a nivel global crezca hasta los 259.320 millones de dólares. Para comprender su auge, te será de ayuda conocer qué son los gemelos digitales y sus beneficios.
Gemelos digitales: ¿Qué son estos modelos digitales y cómo funcionan?
Esta tecnología consiste en la creación de réplicas virtuales que representan objetos físicos del mundo real o prototipos de futuros productos o procesos que se buscan crear. Se trata de modelos que reproducen con gran exactitud las características y comportamientos de los objetos en estudio.
El principal propósito de esta tecnología consiste en analizar de forma óptima y no intrusiva el rendimiento de diferentes objetos. Por ejemplo, líneas de producción, máquinas industriales, sistemas de transporte o ciudades inteligentes. De este modo permite evaluar eficazmente su funcionamiento, identificar problemas a corregir y oportunidades de mejora.
El funcionamiento de los gemelos digitales se basa en la siguiente secuencia:
- Creación del modelo: se construye la representación digital de un objeto físico o bien de un prototipo.
- Conexión con el mundo físico: a través de dispositivos IoT (Internet de las Cosas) y sensores se recogen datos del objeto que se quiere replicar o los que servirán como referencia para crear un nuevo producto o proceso.
- Simulación y análisis: al integrar la información recolectada en el modelo virtual, se realizan simulaciones y se observa su comportamiento.
- Retroalimentación: se analiza el rendimiento del gemelo digital. Con la ayuda de machine learning, la idea es ir refinando el modelo hasta que se convierta en una versión virtual lo más cercana posible a las características del objeto en estudio.
Tipos de gemelos digitales y sus aplicaciones en el mundo real
Esta tecnología digital se puede clasificar de distintas formas en función del criterio que se considere. Según la fase de producción, sus tipos corresponden a:
Prototipo de gemelo digital (DTP)
Esta clase de gemelo permite representar un objeto que todavía no existe. Es decir que sirve como una herramienta para analizar el funcionamiento de un producto o proceso que se busca crear (pieza de robótica, repuesto de vehículo, entre otros). De esta forma, los responsables del prototipo de gemelo digital (DTP) pueden hacerse una idea sobre cómo sería su comportamiento en la realidad, aplicar mejoras y perfeccionarlo.
Instancia gemela digital (DTI)
Este gemelo digital permite representar virtualmente un objeto existente. Por lo tanto, replica su diseño, características y comportamiento. La principal utilidad de DTI consiste en la posibilidad de analizar en detalle el rendimiento de productos o flujos de trabajo, así como evaluar su funcionamiento en distintos escenarios.
Agregado de gemelos digitales (DTA)
Con DTA se busca predecir y medir el potencial de las capacidades de un objeto (motores, edificios, ciudades inteligentes). Para esta evaluación, se utilizan los datos recopilados (de manera masiva) del producto o proceso real que se está representando, con el propósito final de optimizar al máximo su rendimiento, así como dar pie a nuevos proyectos relacionados.
Desde su función específica, los gemelos digitales se pueden clasificar de la siguiente forma:
Gemelos de componentes
Esta categoría corresponde a la representación virtual de una sola pieza de un sistema, como puede ser un motor, sensor de temperatura, máquina industrial, entre otros ejemplos. Con los gemelos de componentes logras comprender fácilmente el funcionamiento de una pieza, lo que permite optimizar su diseño, programar un adecuado plan de mantenimiento y gestionar eficazmente su ciclo de vida.
Gemelos de activos
Es la duplicación virtual de dos o más componentes que interactúan dentro de un mismo sistema. Por ejemplo, diferentes repuestos de un vehículo de conducción autónoma. A través del aprendizaje automático, es posible simular y analizar la interacción de las distintas piezas replicadas, evaluando su rendimiento para optimizar sus funciones.
Gemelos de sistemas
Mediante esta tecnología se pueden homologar líneas de producción, redes eléctricas, entre otros. Con la ayuda de realidad aumentada, permite evaluar el comportamiento de múltiples componentes de un sistema, contribuyendo a agilizar el flujo de la información, mejorar la asignación de recursos y elevar la calidad de distintas operaciones.
Gemelos de procesos
Esta clase de gemelos replica objetos mucho más complejos, como la gestión logística de una empresa. Duplican todos los componentes, activos y sistemas que abarca el proceso en análisis. Con esto, es posible identificar fallas de funcionamiento, detectar riesgos, cuellos de botella e implementar optimizaciones en tiempo real.
Aplicación de gemelos digitales en la gestión de la cadena de suministro
El 56% de las empresas cree que digital twins tendrá un impacto inmediato en sus operaciones. Esta tecnología puede ser un valioso aporte para reinventar la cadena de suministro de todo tipo de organizaciones.
Estos son los principales aportes que ofrecen los gemelos digitales en labores de logística y suministro:
Optimización de rutas de transporte
Al simular diferentes rutas de transporte, un gemelo digital ayuda a las empresas a identificar los recorridos más convenientes para su flota. Este tipo de réplica virtual integra diversos datos, como condiciones de las carreteras, mapas y puntos de entrega. Facilita una mayor agilidad, gran eficiencia y un menor nivel de emisiones de gases contaminantes al realizar tareas de distribución.
Mantenimiento predictivo
Digital twins impulsa el efectivo mantenimiento predictivo de los equipos utilizados en logística. Con esta tecnología es posible replicar objetos como camiones, remolques, grúas, neumáticos y elevadores. A partir de esto, se puede optimizar su gestión mediante un acabado análisis de los modelos digitales, pronosticando fallas en su estado antes de que ocurran, con la finalidad de evitar problemas de mayor gravedad.
Visibilidad en tiempo real
Esta revolucionaria disciplina de la Industria 4.0 también brinda una gran visibilidad de las tareas logísticas. Puede replicar una cadena de distribución completa, permitiendo observar todos los recursos involucrados, desde el lugar de producción hasta el punto de entrega final. A partir de lo anterior, facilita un monitoreo mucho más eficiente y oportuno.
La relación entre gemelos digitales, IoT e Inteligencia Artificial
Se trata de una tecnología con un potencial casi ilimitado, más aún cuando diversas disciplinas trabajan en equipo. Este es el caso de digital twins, IoT e IA que en conjunto consiguen diseñar y/o optimizar procesos y productos en distintas industrias.
La relación entre estas revolucionarias tecnologías de la Industria 4.0 se vincula con los siguientes aspectos:
Internet de las Cosas como fuente de datos
Los dispositivos IoT juegan un papel clave en la recopilación y análisis de datos. Estos sensores pueden recolectar información sobre múltiples parámetros, como temperatura, presión, consumo energético y potencia. De ese modo, es posible comprender en profundidad el comportamiento de la pieza, sistema o proceso que se busca mejorar.
Gemelos digitales como representación virtual
A través de la información que obtienen los dispositivos IoT, se crea la representación virtual de un objeto físico o prototipo. En ella se integran todos los datos recopilados, con el fin de crear un modelo digital lo más fiel posible a la realidad (algunas pueden llegar a trabajar de forma autónoma).
Inteligencia artificial como herramienta de análisis
La inteligencia artificial, basada en principios de aprendizaje automático, permite reconocer patrones y anomalías en los datos recopilados por los dispositivos IoT y almacenados en las representaciones digitales. Funciona como una poderosa herramienta de análisis que ayuda a corregir fallas, realizar pronósticos y optimizar decisiones.
Beneficios de los gemelos digitales para la sostenibilidad, reducción de costos y toma de decisiones
Al igual que el machine learning y la robótica, los gemelos digitales tienen impacto en ámbitos de gran importancia en entornos corporativos. Por ejemplo:
Sostenibilidad
El 57% de los ejecutivos a nivel global declaran que la sostenibilidad es un factor clave para invertir en digital twins. La simulación de escenarios que facilita un gemelo digital identifica entornos de trabajo mucho más eficientes energéticamente. Con la transformación digital de estos procesos, se impulsa la creación de productos que tengan un ciclo de vida más ecológico (reduciendo las emisiones de gases de efecto invernadero).
Reducción de costos
A partir del reconocimiento de anomalías, se puede definir un efectivo programa de mantenimiento de máquinas (antes de que presenten problemas de gravedad). Esto permite extender la vida útil de activos de gran valor. A su vez, al identificar fallas operativas y diseñar flujos de trabajo más eficientes, es posible optimizar el presupuesto.
Toma de decisiones
En conjunto con tecnologías como la realidad aumentada, un gemelo digital permite recrear distintos escenarios de manera virtual. Evaluar el impacto de decisiones en un entorno seguro hace posible reducir los riesgos, ya que se logra identificar las posibles fallas antes de que se presenten en la realidad. Con esto, se consigue una mayor eficacia en las acciones y estrategias que se buscan ejecutar.
Ejemplos de empresas que están utilizando estos modelos digitales con éxito
Debido al auge de múltiples tecnologías disruptivas (IA, big data, IoT), destacadas compañías han decidido incorporar digital twins. Estos son algunos ejemplos:
Siemens Healthineers
Digital Twins logra impactar en el mundo de la salud. Como muestra, Siemens Healthineers trabaja en la representación virtual de órganos humanos, iniciando por el corazón. Esta práctica permite simular tratamientos invasivos para evaluar su respuesta (minimizando los riesgos), predecir potenciales enfermedades y el resultado de terapias específicas.
NASA
Como una de las marcas impulsoras de la innovación a nivel mundial, la NASA también trabaja con digital twins. En particular, se apoyó en esta tecnología para solucionar problemas de sobrecalentamiento que el rover Curiosity (vehículo explorador enviado a Marte) experimentó en su travesía por el planeta rojo.
General Electric
Esta histórica compañía se ha convertido en uno de los principales proveedores de turbinas eólicas a nivel mundial. Los ingenieros de la empresa diseñan modelos virtuales de sus turbinas, que facilitan la recopilación y análisis de datos de sus contrapartes físicas. Así pueden recrear distintos escenarios, como qué sucedería con la producción de energía si el viento soplara más fuerte o no soplara en absoluto.
Digital twins: valiosa oportunidad en un contexto de transformación digital
Dentro de la transformación digital de las empresas, esta tecnología te permite analizar de forma óptima el estado de tus procesos y productos, así como simular el funcionamiento de proyectos futuros. La razón es que sus representaciones virtuales facilitan una evaluación precisa y no invasiva, que puedes complementar con aprendizaje automático y big data para obtener múltiples ventajas.
Un gemelo digital es una valiosa herramienta para identificar oportunidades de mejora en tus operaciones críticas y definir el diseño más eficaz para futuros productos, servicios o procesos que busques crear.
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