Durante los últimos días se ha abordado en profundidad el concepto de gemelos digitales (digital twins, en inglés) y creo que vale la pena detenerse un momento para saber de qué estamos hablando y analizar sus beneficios y aplicaciones. A continuación, un 'kit' básico sobre un concepto cada vez más utilizado.
¿Qué son los gemelos digitales?
Un gemelo digital es una representación digital de un objeto, proceso o servicio físico: desde un motor de reacción, hasta parques eólicos, edificios o ciudades enteras. Estas réplicas virtuales son utilizadas para hacer simulaciones antes de que se creen e implementen cambios en los objetos reales, con el fin de recopilar datos para predecir cómo funcionarán, definir estrategias o modelar respuestas. En muchas ocasiones, los objetos físicos están equipados con muchos sensores encargados de recopilar datos sobre su estado en tiempo real, las condiciones de trabajo o su posición. Todos estos datos deben ser analizados y procesados para recrear el modelo digital.
¿Qué se necesita para un gemelo digital?
Para crear un gemelo digital se necesita recopilar muchos datos, tanto del objeto como de lo que está a su alrededor. Con esta información se pueden crear modelos computacionales que representen los comportamientos o estados del objeto físico. Estos datos pueden ser relativos al ciclo de vida de un producto, sus especificaciones de diseño, sus procesos de producción, información de ingeniería o de producción (incluyendo materiales, piezas, métodos y control de calidad). Un gemelo digital puede ser tan complejo o tan simple como se necesite. La cantidad de datos que recopile determinará también con qué precisión el modelo digital simula la versión física.
Un gemelo digital se puede utilizar para ahorrar tiempo y dinero siempre que sea necesario probar un producto o proceso
¿Para que se usan?
Una vez recopilados todos los datos, los gemelos digitales se utilizan para crear modelos analíticos con los cuales predecir los efectos y comportamientos de ese objeto ante posibles cambios, y así poder decidir estrategias, políticas o gestiones con anticipación, con el consiguiente ahorro de costos, aumento de la productividad, eficiencia y efectividad en la gestión. Estas simulaciones están generadas teniendo en cuenta aspectos como la ingeniería, la física, la química, la estadística, el aprendizaje automático, la inteligencia artificial, la lógica empresarial u objetivos. Estos modelos se pueden mostrar a través de representaciones en 3D y modelado de realidad aumentada para ayudar a la comprensión humana de los hallazgos. Hay diferentes tipologías, como los de procesos, los de sistemas o los agregados de todos ellos, que dependerán en cada caso de los objetivos y la finalidad de estos.
¿Qué beneficios tienen?
El gemelo digital crea un modelo de simulación que se puede actualizar junto con el modelo físico y real o en lugar de este último. Esto permite a las empresas evaluar un ciclo de desarrollo completamente informatizado, desde el diseño hasta la implementación e incluso el desmantelamiento. Al imitar los activos físicos, los procesos y las operaciones para producir datos continuos, un gemelo digital permite a la industria anticipar el tiempo de inactividad, reaccionar a las circunstancias cambiantes, probar mejoras de diseño y mucho más. En el caso de una ciudad, por ejemplo, puede prever diferentes circunstancias y modelar respuestas o estrategias.
Un gemelo digital se puede utilizar para ahorrar tiempo y dinero siempre que sea necesario probar un producto o proceso, ya sea en el diseño, implementación, monitoreo o mejora. Evidentemente, estos beneficios del gemelo digital dependen mucho de cada caso, pero en las grandes infraestructuras permite hacer un seguimiento y análisis de los productos existentes. Al hacerlo, se puede reducir su mantenimiento y los costos asociados, además de prever posibles fallas y adelantarse a ellas.
¿Dónde se aplican mayoritariamente?
1. Aplicaciones en el sector energético
Los digital twins pueden simular la gestión de los recursos energéticos de manera eficiente, además de planificar posibles escenarios. Permiten modelar el rendimiento de una planta energética en tiempo real, por ejemplo.
Una aplicación interesante es en la gestión del agua. La Universidad Técnica (TU) de Berlín está utilizando esta tecnología para estudiar una estación de bombeo de agua. El proyecto se inició con la realización de un escaneo e incorporación de todos los datos de la estación al software para crear un modelo 3D.
Con la creación de este modelo se puede llevar a cabo un análisis que ha tenido su aplicación y su beneficio. Se han logrado optimizar gran cantidad de procesos como los relacionados con los motores y el voltaje, lo que permite a los operarios detectar y eliminar fallas recurrentes o detectar obstrucciones y establecer el mejor momento para realizar operaciones de limpieza.
Efectivamente, hay numerosos ejemplos de gemelos digitales utilizados en el sector logístico. Su aplicación permite optimizar procesos en el almacén y reducir costos operativos
2. Aplicaciones en el sector salud
Los gemelos digitales pueden aplicarse en el pronóstico de productos y equipos, comparar los registros de los pacientes para encontrar patrones, e incluso contribuir a reducir el riesgo en diferentes procedimientos sanitarios y quirúrgicos.
Por ejemplo, se puede clonar digitalmente un hospital, donde los administradores del hospital, los médicos y las enfermeras pueden obtener información valiosa en tiempo real sobre la salud y los flujos de trabajo de los pacientes.
3. Aplicaciones en logística
Las aplicaciones en este sector son muy amplias. No son pocos los ejemplos de gemelos digitales utilizados en el sector logístico. Su aplicación permite optimizar procesos en el almacén, reducir costos operativos, minimizar errores y favorecer una planificación logística eficiente. Las réplicas digitales pueden servir para: verificar la estabilidad de la estructura del almacén o estudiar su comportamiento en contextos de sismos u otros fenómenos meteorológicos.
Valorar la eficiencia de los procesos logísticos y la introducción de cambios en la planificación logística destinados a incrementar la productividad de la instalación. Facilitar una implantación más ágil y eficiente del sistema de gestión de almacenes o el diseño de rutas más eficientes...
4. Aplicaciones en el sector industrial
Se puede agilizar la cadena de producción de cualquier producto, optimizando todos los procesos para evitar errores y reduciendo los tiempos de fabricación y los costos.
Gracias a un gemelo digital podemos, por ejemplo, diseñar un motor de un vehículo, motores de reacción o turbinas y probarlos de manera digital antes de crearlos físicamente. Además, se puede utilizar esta tecnología para que los técnicos puedan probar posibles reparaciones, predecir tiempos de mantenimiento o prever el funcionamiento de piezas. No solo podemos simular un determinado producto, también podemos simular todo el proceso de fabricación. Esto permitirá el ahorro de costes, la optimización de procesos y detectar posibles fallas que surjan durante esta fabricación.
5. Aplicaciones en las ciudades
Algunas ciudades inteligentes ya están utilizando la tecnología de gemelos digitales. Entre sus aplicaciones destacan el control del tráfico, la planificación urbana y la planificación y el control de las torres de redes móviles y las placas solares.
Un ejemplo es el Departamento de Transporte de Los Ángeles, que ha creado un gemelo digital basándose en los datos de transporte de la ciudad. Por el momento, se utiliza para gestionar las redes de bicicletas o redes eléctricas. Sin embargo, en el futuro, se utilizará para gestionar los viajes compartidos o los drones taxi. Otro ejemplo es el caso de Barcelona, que está construyendo su gemelo digital con el BSC.
Algunas ciudades inteligentes ya están utilizando la tecnología de gemelos digitales y pueden controlar el tráfico y la planificación urbana
Estas son solo algunas de las aplicaciones de los gemelos digitales. Las capacidades y las posibilidades de esta tecnología son enormes en cualquier tipo de sector. Creo que vale la pena apostar por ella en todos nuestros sectores y disfrutar de los beneficios que hemos descrito en este artículo, con el impacto que puede suponer en nuestra competitividad.