Gemelos Digitales en la Industria 4.0

Los gemelos digitales se originaron en la NASA en la década de los 80 del siglo pasado. El accidente del Apolo 13 en 1970, que popularizó la frase «Houston, tenemos un problema», sirvió de acicate para profundizar en esta tecnología. Desde la estación, se replicó un módulo gemelo con el fin de experimentar y dar con la solución a los problemas que tenían los astronautas.

Sin embargo, no fue hasta 2003 cuando se utilizó el término digital twin en una ponencia escrita por Michael Grieves y defendida en la Universidad de Michigan acerca del ciclo de vida del producto. Posteriormente, se extendió su aplicación a multitud de entornos de la industria 4.0.

¿Qué son los gemelos digitales?

Son representaciones virtuales y dinámicas de procesos, dispositivos o productos. Al interaccionar con el IoT o el big data, permiten comprender en profundidad su funcionamiento actual y el devenir de su comportamiento futuro. Los datos necesarios y útiles para su ejecución los obtienen de una serie de sensores que recogen la información en tiempo real.

Aplicación a la industria 4.0

Son muy numerosos los ámbitos que pueden verse beneficiados por el uso de gemelos digitales. Os hablamos de algunos de ellos:

El ciclo de vida de los productos. La posibilidad de experimentar distintos escenarios con una réplica virtual del producto y no sobre un modelo físico ahorra costes. Por otro lado, los tiempos del time to market disminuyen y permiten hacer un seguimiento del producto durante toda su vida útil. Pensad en lo que podría suponer en la industria de la automoción: incorporar los sensores a todos los coches. Podrían transmitir información de su funcionamiento, lo que permitiría prevenir averías caras, o sobre sus emisiones. También contribuirían a la mejora del modelo. Además, todo esto es aplicable a la industria aeroespacial y al mantenimiento de los aviones.
El marketing. Imaginad que tuvierais un gemelo digital para cada uno de vuestros productos. Vuestros clientes potenciales tendrían la posibilidad de saber cuál ha sido la experiencia real de los compradores anteriores.
La industria de defensa. Los digital twins optimizan la logística de cada proceso y facilitan el mantenimiento de los sistemas de armas.
La sanidad. Pensad en lo que supondría para nuestra salud que cada uno de nosotros contáramos con un gemelo digital personalizado. Ayudaría mucho a la prevención de enfermedades y su seguimiento, así como a la optimización de los tratamientos.

Big data y digital twins

La implementación de los gemelos digitales se produce en entornos ya digitalizados y que se desean llevar hacia la transformación digital. Para enmarcarlos bien, es imprescindible que manejéis las diferencias entre digitalización y este tipo de disrupción industrial. La digitalización es la conversión de la información física a una que no lo es. Por su parte, la transformación digital es la puesta en marcha de procesos que contribuyen a actualizar las herramientas y aquellos ya digitalizados.

En este marco, una de las dificultades que se encontraron los gemelos digitales fue la imposibilidad de almacenar la ingente cantidad de datos que producían. No obstante, gracias a los servicios de almacenamiento y procesamiento en la nube del big data, se pudieron generalizar.

Por otro lado, el interés de esta tecnología es el de replicar varias copias para confrontarlas con múltiples escenarios posibles. En consecuencia, la multiplicidad de datos relevantes requiere unos tratamientos para segmentarlos y que, verdaderamente, os sean útiles.

Ejemplos de gemelos digitales

Son muy diversos, pero destacan los siguientes:

En el diseño de prototipos con motor, podéis emplear los digital twins para probarlos antes de proceder a su fabricación. Eso supone un ahorro importante de recursos y tiempo. Asimismo, los técnicos pueden llevar a cabo distintas reparaciones y predecir los tiempos, así como la vida útil de las piezas.
En fabricación, se puede simular todo el proceso. Esto supone una mejora significativa en todas las fases, un ahorro relevante y la prevención de errores.
En el sector de la salud, permite clonar un hospital, por ejemplo. De este modo, facilita el análisis de los trabajos desempeñados por el personal sanitario, pero también por el de administración. Así, se obtiene una información útil que reduciría los tiempos de espera para recibir un tratamiento determinado, por ejemplo.
En ciudades inteligentes, ayudan para planificar su crecimiento urbanístico, el control del tráfico, la situación de torres móviles o de paneles solares.

Con los gemelos digitales podemos diseñar ciudades inteligentes más eficientes

Todos los coches Tesla cuentan con esta tecnología gracias a sus sensores para recoger información. Mediante IA, previene fallos, averías y mejora la experiencia del cliente.

Gemelos digitales en pequeñas y medianas empresas

Son varios los sectores que se pueden ver beneficiados en vuestros entornos si sois empresas pequeñas y medianas. Los hemos dividido en grupos:

Optimizar procesos: Si estáis en una fase de cambios, podéis efectuar modelos de simulación para testar posibles fallos o cuellos de botella y solucionarlos. Ahorraréis costes, diseñaréis un proceso más eficiente y optimizaréis el flujo de producción.
Tomar decisiones informadas: Los análisis del rendimiento que proporcionan, así como los datos que facilitan en tiempo real, os ayuda a anticiparos a los problemas. De este modo, os facilita el adoptar medidas preventivas y perfeccionar los planes estratégicos.
Minimizar costes y riesgos: Al probar virtualmente nuevos productos o prototipos, discrimináis los que no se ajusten a vuestras expectativas. De tal forma, no asumís el coste de producción del prototipo. Por otra parte, la capacidad de monitorizar el rendimiento de los activos físicos en tiempo real os permite llevar a cabo una mejor gestión del mantenimiento.
Impulsar la innovación y el desarrollo de nuevos productos al optimizar la inversión requerida para cada uno de ellos.

Es cierto que el uso de gemelos digitales en la industria requiere la implementación previa de herramientas y de determinadas tecnologías. Estas incluyen las necesarias para una simulación por ordenador, plataformas para análisis de datos y la búsqueda de proveedores especializados en esta tecnología. Pero, sin duda, mejoraréis vuestra competitividad y os conducirá a una mejora de la eficiencia operativa y de la resiliencia. En TicNegocios de la Cámara, os invitamos a participar en los cursos que organizamos para dominar todas las posibilidades.