Digital Twin. La tendencia que revoluciona la industria

• ¿Cómo funcionan los gemelos digitales?
• Desafíos al implementar gemelos digitales en la industria
• Principales aplicaciones de los gemelos digitales
• Beneficios en la aplicación de gemelos digitales en la industria
• Curiosidades sobre los gemelos digitales

En el dinámico panorama de la innovación tecnológica, el concepto de Digital Twin, o Gemelo Digital en español, emerge como una herramienta revolucionaria con el potencial de transformar diversas industrias y sectores. 

Pero, ¿qué es un gemelo digital y cómo funciona? Adentrémonos en este fascinante mundo para descubrir sus aplicaciones, origen y curiosidades.

Un gemelo digital es una réplica virtual, detallada y en constante evolución de un objeto, proceso o sistema físico del mundo real con el cual se realizan simulaciones y predicciones.

Este concepto revoluciona la forma en que las empresas diseñan, prueban, monitorean y mejoran sus productos y procesos.

Los gemelos digitales se utilizan en diversas industrias para mejorar el desarrollo de productos, prototipos, monitoreo y procesos de toma de decisiones. 

Este concepto tiene sus raíces en la década de 1990, con la publicación del libro "Mirror Worlds" de David Gelernter en 1991. Este libro introdujo la idea de crear representaciones digitales del mundo real. Sin embargo, fue el Dr. Michael Grieves, en 2002, quien adaptó este concepto a la manufactura, acuñando el término "gemelo digital" y estableciendo su aplicación en el ámbito del software.

Posteriormente, en el año 2010, John Vickers de la NASA popularizó el término "gemelo digital", dando forma a su uso actual en diferentes campos. El Digital Twin es en esencia una réplica digital que existe a lo largo de todo el ciclo de vida del producto, desde la fase de diseño hasta la operación y mantenimiento.

¿Cómo funcionan los gemelos digitales?

Un gemelo digital funciona como un puente entre el mundo físico y el digital. Su magia reside en la combinación y aplicación de diversas tecnologías.

Se basa en la recopilación de datos a través de sensores, cámaras y otras fuentes para crear un modelo virtual que refleje el comportamiento del objeto físico en tiempo real. 

Esta representación digital se utiliza para simular diferentes escenarios, predecir necesidades de mantenimiento, y optimizar el diseño de productos y sistemas antes de la producción.El funcionamiento de un gemelo digital se basa en un ciclo continuo de información:

En resumen, los gemelos digitales en la industria combinan información, modelos virtuales, simulaciones y tecnología de punta con la finalidad de crear copias digitales exactas que ayudan a mejorar el funcionamiento, desarrollar nuevas ideas y tomar decisiones inteligentes.

Desafíos al implementar gemelos digitales en la industria

La industria enfrenta varios desafíos al aplicarlos, estas dificultades varían según la empresa y el sector en el que se emplean, por ello es importante considerarlos al planificar la implementación de este tipo de tecnología.

Entre los principales obstáculos encontramos:

Recopilación y gestión de datos

Los gemelos digitales requieren una gran cantidad de información en tiempo real para estabilizar, actualizar y ofrecer predicciones precisas. La recopilación y gestión de datos es un desafío significativo, ya que implica la integración de datos de diferentes fuentes y sistemas.

Limitaciones computacionales

Aquellos que se basan en representaciones matemáticas pueden ser computacionalmente complejos y difíciles de operar, en especial cuando se intenta representar sistemas complicados o fenómenos que no están bien comprendidos.

Costos y recursos

La implementación puede ser costosa y requerir recursos relevantes, en especial si se necesita una gran cantidad de datos y tecnología avanzada.

Adopción cultural

Al tratarse de una nueva forma de hacer las cosas, la adopción de gemelos digitales precisa cambios en la cultura y la forma en que las empresas operan, lo que puede llegar a ser un desafío para ciertas organizaciones.

Seguridad y privacidad

La recopilación y el análisis de datos traen consigo inquietudes acerca de la seguridad y privacidad de la información, lo que es otro punto de alta importante para las empresas que desean implementarlo.

Principales aplicaciones de los gemelos digitales

La versatilidad de los gemelos digitales los hace aplicables en una amplia gama de sectores, incluyendo:

• Manufactura: optimiza procesos productivos permitiendo mejorar la calidad del producto, predice fallas en maquinarias, mejora el mantenimiento preventivo, reduciendo los tiempos de inactividad   y los costos en todas las etapas del proceso.
• Ciudades inteligentes: gestión eficiente de la infraestructura, optimiza el tráfico, reduce el consumo energético, mejora la planificación urbana.
• Salud: ha permitido avances en ingeniería biomédica, monitoreo de pacientes a distancia, desarrollo de tratamientos personalizados, simulación de procedimientos médicos, incluyendo cirugías complejas. 
• Energía: optimiza el rendimiento de plantas energéticas, predice la demanda energética, gestiona redes eléctricas.
• Logística y transporte: optimiza rutas de transporte, realiza seguimiento en tiempo real de mercancías, gestión de flotas.
• Aeroespacial: diseño y desarrollo de aeronaves, simulación de vuelos, predicción de fallos en sistemas y mantenimiento de sistemas complejos.
• Automotriz: se utiliza de forma extensa en el diseño de vehículos para mejorar el rendimiento y eficiencia en la producción.

Beneficios en la aplicación de gemelos digitales en la industria

La aplicación del Digital Twin en la industria ofrece un amplio abanico de beneficios que impactan de forma positiva en la eficiencia, productividad y rentabilidad. Analicemos algunos de los más destacados:

Optimización del rendimiento y la eficiencia

• Predicción y prevención de fallos: permite monitorizar el estado de las máquinas y equipos en tiempo real, identificando posibles fallos antes de que ocurran. Esto ayuda a evitar paradas de producción no planificadas, reduciendo costos y aumentando la eficiencia.
• Mantenimiento predictivo: gracias a la información que proporciona, se pueden planificar las tareas de mantenimiento predictivo de forma precisa, optimizando los recursos y evitando gastos innecesarios.
• Optimización de procesos: el análisis del comportamiento de los procesos permite identificar cuellos de botella y áreas de mejora, optimizando la producción y aumentando la eficiencia.

Reducción de costos y tiempo

• Prototipo virtual: permite probar y validar diseños de productos y procesos antes de su implementación física, reduciendo el tiempo y los costos asociados al desarrollo.
• Planificación de la producción: la simulación de escenarios facilita la planificación óptima de la producción, ajustando la demanda y optimizando la utilización de recursos.
• Gestión de la cadena de suministro: ofrece una visión integral de la cadena de suministro, permitiendo identificar posibles problemas y optimizar la logística.

Mejora de la calidad y la seguridad

• Control de calidad: permite monitorizar la calidad del producto en tiempo real, detectando posibles defectos y evitando que lleguen al cliente final.
• Seguridad industrial: la simulación de escenarios de riesgo permite identificar posibles peligros y tomar medidas preventivas para garantizar la seguridad de los trabajadores.

Innovación y desarrollo de nuevos productos

• Diseño y desarrollo de productos: facilita la creación y prueba de nuevos productos de forma virtual, acelerando el proceso de innovación.
• Personalización de productos: permite adaptar los productos a las necesidades específicas de cada cliente, ofreciendo una experiencia más personalizada.

Además de estos beneficios, el Digital Twin también facilita:

• La toma de decisiones basada en datos. La información en tiempo real permite tomar decisiones más informadas y precisas.
• La colaboración entre equipos. Ofrece una plataforma común para que los diferentes equipos trabajen juntos de forma más eficiente.
• La formación del personal. Puede utilizarse para simular escenarios reales y formar al personal de forma segura y eficaz.

En resumen, esta aplicación a nivel industrial ofrece una amplia gama de beneficios que pueden transformar la forma en que se diseñan, fabrican y mantienen los productos.

Curiosidades sobre los gemelos digitales

Los gemelos digitales representan un avance significativo en la convergencia del mundo físico y digital. Su capacidad para optimizar procesos, predecir eventos y facilitar la toma de decisiones los convierte en una herramienta invaluable para enfrentar los desafíos del presente y del futuro.

Conozcamos algunas curiosidades sobre esta aplicación:

• Se usa para desarrollar ciudades inteligentes en todo el mundo, como Singapur, Dubai y Barcelona.
• La tecnología se espera que crezca de manera exponencial en el futuro, impulsada por el Internet de las Cosas (IoT), la Inteligencia Artificial (IA) y la Realidad Extendida (XR).
• Se desarrollan gemelos digitales de órganos humanos e incluso de personas completas, con el fin de avanzar en la medicina personalizada y la investigación médica.
• Existen proyectos para crear un gemelo digital de la Tierra que permita simular y predecir el cambio climático y otros fenómenos naturales. Como el “Destination Earth” (DestinE)que está siendo desarrollado en la Unión Europea y se espera esté terminado para el año 2030.
• El metaverso, un universo virtual inmersivo, podría utilizar esta tecnología para crear experiencias más realistas y conectadas con el mundo físico.

Los gemelos digitales surgen como una tecnología revolucionaria con un profundo impacto en la evolución industrial. Su capacidad para replicar y simular sistemas físicos en entornos virtuales está optimizando procesos, mejorando la toma de decisiones y fomentando la innovación en diversos sectores. 

A medida que la tecnología avanza, se espera un crecimiento en la adopción de gemelos digitales, consolidándose como una herramienta fundamental para impulsar la eficiencia y el desarrollo en un mundo cada vez más interconectado.

En definitiva, representan un cambio de paradigma en la manera en que interactuamos con el mundo físico. Su potencial para predecir, prevenir y optimizar el rendimiento de objetos y sistemas abre un abanico de posibilidades para la industria, impulsando la productividad, la seguridad y la competitividad en un entorno global en constante evolución.