Dentro del enorme rango de soluciones tecnológicas actuales, los gemelos digitales o digital twins se han posicionado como una de las opciones más revolucionarias del mercado.
Estos sistemas han dado con la tecla para llevar el Internet of Things un paso más allá, aprovechando la información de los dispositivos conectados para crear réplicas digitales que permiten predecir y analizar comportamientos, optimizar operaciones y diseñar nuevas estrategias sin interferir con el sistema físico real.
En este artículo te explicamos qué es un gemelo digital, cómo funcionan, los diferentes tipos existentes o ejemplos reales de su aplicación. También veremos cómo crear un gemelo digital empleando plataformas cloud disponibles para cualquier organización gracias a los principales proveedores de la nube pública.
Tabla de contenidos
¿Qué es un gemelo digital?
Un gemelo digital es una réplica o simulación virtual de un sistema u objeto físico conectado. Conocidos también como digital twins, se tratan de modelos que abarcan el ciclo de vida de un sistema y que, a partir de los datos recopilados en tiempo real, ofrecen información exacta a un modelo digital.
La fabricación de un gemelo digital ofrece la posibilidad de simular comportamientos, analizar datos y supervisar las operaciones de una manera fidedigna en un sistema virtualizado. Pero además de su practicidad en estas áreas, también puede servir como herramienta de prueba para nuevas estrategias y soluciones, sin el riesgo de alterar el sistema físico original.
Es, por lo tanto, un modelo digital capaz de actuar como un banco de I+D virtual con el que, a partir de información real, es posible ejecutar simulaciones, resolver y anticipar problemas, optimizar el rendimiento, activar el mantenimiento proactivo, predecir comportamientos y diseñar mejoras. Y todo ello sin necesidad de poner en riesgo la producción o realizar una inversión fallida.
¿Cómo funciona un gemelo digital?
A nivel tecnológico, los gemelos digitales surgen gracias a la combinación de un ecosistema tecnológico avanzado. Su base está alimentada en gran parte por lo que conocemos como Internet of Things o Internet de las cosas, donde los dispositivos y sistemas están interconectados y continuamente generando y compartiendo datos gracias al uso de sensores. Son estos datos los que permiten una representación precisa y actualizada del sistema físico.
Implícitamente, ya ha sido mencionada otra tecnología necesaria para hacerlos realidad: el procesamiento de grandes datos o Big Data. Esta tecnología es la que ofrece la plataforma para almacenar, estructurar, ordenar y analizar los grandes volúmenes de datos necesarios para diseñar los gemelos digitales.
Y hablando de transferencia, este es otro aspecto clave en su funcionamiento. Las redes de alta velocidad, como el 5G, son fundamentales para que los datos que generan los dispositivos y sistemas conectados sean transferidos a tiempo real y la réplica digital se mantenga actualizada.
Por otro lado, la inteligencia artificial y el machine learning también juegan un papel esencial en la creación y operación de los gemelos digitales, ya que permiten el análisis y la interpretación de los datos, así como la realización de predicciones basadas en patrones y tendencias identificadas.
¿Qué infraestructura puede soportar todo esto? La respuesta es la nube o cloud computing. Esta tecnología proporciona el espacio y las capacidades necesarias para recopilar y analizar la gran cantidad de datos que se utilizan para formar y actualizar el gemelo digital. Además, la informática en la nube permite la escalabilidad y flexibilidad necesarias para adaptarse a las demandas cambiantes del sistema físico y su gemelo digital.
Por otro lado, y con tal de visualizar el gemelo digital de forma realista, se utilizan tecnologías de visualización avanzadas, como modelos en 3D o incluso realidad aumentada o la realidad virtual. Estas permiten a los usuarios interactuar con el gemelo digital de una manera más inmersiva y comprensible, facilitando la toma de decisiones y la implementación de cambios.
Tipo de gemelos digitales
Como puedes comprobar, la combinación de un sin fin de tecnologías avanzadas es la que hace posible la existencia de gemelos digitales, y aunque su puesta en marcha puede ser compleja, las ventajas que ofrecen a largo plazo son increíbles. No obstante, no es necesario implementar grandes sistemas, sino que es posible empezar por algo pequeño para ir escalando poco a poco. De hecho, los gemelos digitales se clasifican, en cierta forma, de esta manera:
- Gemelos de componentes: es la representación digital de una sola pieza que pertenece a un sistema más complejo, desde una simple rueda dentada hasta el motor de un vehículo. Permiten análisis y pruebas específicas de piezas clave.
- Gemelos de activos: cuando dos o más componentes trabajan conjuntamente en un sistema, se forman los gemelos de activos. Estos permiten comprender cómo interactúan los elementos y potencialmente cómo afectarán el rendimiento general.
- Gemelos de sistemas: estos representan sistemas más complejos y completos, ya que pueden representar el funcionamiento detallado de cada uno de los activos, así como su interacción global. Este podría ser por ejemplo una maquinaria dentro de una fábrica.
- Gemelos de procesos: los gemelos digitales pueden abarcar procesos completos en los que intervienen diferentes componentes, activos y sistemas. Gracias a ellos se pueden reproducir digitalmente el funcionamiento de una fábrica, por ejemplo.
Gemelos digitales: ejemplos y casos de éxito
Desde hace unos años el uso de gemelos digitales ya forma parte de la cuarta revolución industrial o Industria 4.0. Todo tipo de empresas de una gran variedad de sectores han empleado esta tecnología con diferentes objetivos. A continuación, te dejamos algunos ejemplos de gemelos digitales destacados:
- Industria: las fábricas y empresas manufacturares son sin duda uno de los sectores que más provecho han sacado de los gemelos digitales. Empresas como Siemens han creado réplicas digitales de sus fábricas completas para mejorar la eficiencia, optimizar la producción y reducir costes.
- Automoción: marcas como Tesla utilizan gemelos digitales para simular y optimizar el rendimiento de sus vehículos antes de su fabricación física. De esta forma, pueden anticiparse a posibles problemas y encontrar soluciones sin poner en riesgo la producción. Incluso aplican esta tecnología a sus coches en funcionamiento para analizar su comportamiento y buscar mejoras.
- Salud: el uso de la tecnología de gemelos digitales en el proceso de diagnóstico permite a los profesionales sanitarios simular diferentes escenarios e identificar problemas potenciales sin interrumpir la atención real del paciente. Como resultado, puede ayudar a mejorar la precisión del diagnóstico y reducir la cantidad de pruebas y procedimientos innecesarios. Por ejemplo, Ôssur ha aplicado esta tecnología en la fabricación y puesta a punto de soluciones ortopédicas.
- Comercio: se pueden replicar tiendas y centros comerciales con el objetivo de mejorar la experiencia del cliente, analizar su comportamiento, optimizar la distribución de los productos o gestionar el inventario eficientemente. Walmart utiliza gemelos digitales en sus tiendas con estos propósitos, en incluso simula diferentes escenarios con el objetivo de anticiparse a problemas y crear estrategias que minimicen sus pérdidas, mejoren la disponibilidad del producto o aumentar la satisfacción del cliente.
- Smart City’s: otro ejemplo de uso muy habitual de los gemelos digitales es sus aplicaciones las ciudades inteligentes. Los gobiernos crean modelos digitales de sus ciudades con diferentes objetivos: simular el flujo de tráfico, optimizar los servicios públicos o planificar el desarrollo urbano, entre otros. Barcelona, Madrid, Las Palmas o Bilbao tienen su propia digital twin.
Cómo crear un gemelo digital
Crear un gemelo digital es un proyecto ambicioso, pero viable, que implica un proceso complejo y multidisciplinario. Desde analizar el sistema que queremos replicar o buscar la forma correcta de conectar y recopilar la información o diseñar la plataforma y programar el gemelo digital, hasta conectar ambos mundos, disponer de una interfaz de visualización interactiva o implementar las funcionalidades que permitan generar informes o simular escenarios
Por suerte, en la actualidad existen plataformas y herramientas que facilitan la creación de gemelos digitales. Estas ofrecen soluciones de conectividad, almacenamiento, análisis de datos y visualización que agilizan y simplifican el proceso. Algunos proveedores de la nube pública, como Microsoft Azure o Amazon Web Services ofrecen servicios específicos para la creación de gemelos digitales.
Por ejemplo, AWS IoT Twin Maker ofrece una plataforma completa para la creación de gemelos digitales. Permite la recopilación de datos de dispositivos IoT, el procesamiento y análisis de estos datos, y la creación y visualización de modelos digitales a partir de ellos.
De igual forma, Azure Digital Twins de Microsoft proporciona las herramientas para crear representaciones digitales de entornos físicos y procesos, permitiendo simular y analizar situaciones en un entorno seguro. El servicio ofrece un entorno de ejecución completo para dar vida a gemelos digitales sin complicaciones.
Gracias a este tipo de plataformas, los gemelos digitales están al alcance de cualquier organización, incluso de pequeñas empresas o fábricas que buscan aprovechar el potencial de esta tecnología. Además, gracias a su escalabilidad, flexibilidad y pago por uso, así como la oferta de todas las infraestructuras y servicios necesarios, la complejidad y la inversión necesaria se reduce notablemente.
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