Gemelos digitales para el desarrollo mejorado de productos

Los gemelos digitales son unas de las tecnologías que están transformando y transformarán aún más la forma de hacer negocios. Las empresas le deben su éxito a su capacidad para adaptarse y desarrollar nuevos productos, por lo que confiar en nuevas tecnologías que puedan ayudarles a hacerlo será clave para asegurar su supervivencia.

De hecho, según Mckinsey, unos 30 billones de dólares de ingresos corporativos dependerán de productos que todavía no han llegado al mercado. Sin embargo, crear nuevos productos exitosos es cada vez más complicado. Te explicamos las claves para conseguirlo gracias al uso de gemelos digitales.

Gemelos digitales actualmente

En las industrias avanzadas, las encuestas muestran que casi el 75% de las empresas que han adoptado tecnologías de gemelos digitales que ya han alcanzado al menos niveles de complejidad medios.

Sin embargo, los industrias automotriz, aeroespacial y de defensa son las más avanzadas en el uso de esta tecnología actualmente, mientras que los sectores de la logística, infraestructura y energía son los que más probabilidades de crecer tienen.

Ya hay empresas que están desarrollando sistemas de optimización de geometría basados en ML que pueden simular miles de configuraciones para mejorar aerodinámicas, beneficios de rendimiento, ahorrar costes, etc. También simulaciones para simular el efecto de las mejoras de diseño antes de que se entreguen a los clientes como actualizaciones físicas. Y hasta modelo multifísicos de turbinas para permitir la predicción del desgaste en tiempo real, ajuste del rendimiento y la optimización de la producción.

Las empresas pioneras en la implementación de gemelos digitales encuentran cuatro motivaciones principales para esta inversión:

1. Los digital twins proporcionan un entorno de desarrollo de productos sin riesgos, lo que permite explorar más opciones de diseño sin el costo asociado a la producción y pruebas de prototipos físicos.
2. Mejoran las pruebas y la validación al permitir evaluar nuevas soluciones en una amplia gama de escenarios reales.
3. Dan información más detallada sobre el comportamiento del producto, lo que facilita la monitorización del estado de cualquier parte del sistema y rastrear interacciones complejas entre elementos del producto.
4. Permiten que los datos del mundo real sirvan para fundamentar mejoras en los productos simulando el impacto de los cambios de diseño propuestos utilizando datos recopilados.

El estudio de McKinsey muestra que los gemelos digitales están ya marcando una diferencia significativa en el rendimiento del desarrollo de productos, reduciendo los tiempos totales de desarrollo entre un 20 y un 50%, los costos asociados a prototipos de preproducción, minimización de problemas o una mayor probabilidad de éxito comercial. Además, permite a las empresas ofrecer una gama mayor de servicios posventa de valor agregado, incluido el mantenimiento predictivo y la optimización del rendimiento en servicio.

De hecho, a las ya mencionadas con anterioridad, los gemelos digitales aportan aún más beneficios en el desarrollo de productos:

• Mejor comprensión del comportamiento y rendimiento del producto.
• Capacidades predictivas mejoradas para anticipar y prevenir problemas.
• Mejor toma de decisiones basada en datos y conocimientos en tiempo real.
• Optimización del diseño, producción y mantenimiento de productos.
• Reducción de costos y riesgos asociados con las pruebas físicas y la creación de prototipos.
• Mayor agilidad y capacidad de respuesta a las necesidades cambiantes del mercado y de los clientes.
• Mejora del seguimiento y control en tiempo real de productos y procesos.
• Capacidades predictivas mejoradas para anticipar y prevenir problemas.
• Cumplimiento de entornos regulatorios y estándares.

Estrategias de desarrollo de productos con Digital Twins

Los productos modernos son cada vez más complejos, personalizados y las ventajas competitivas y tecnológicas menores. En este entorno cambiante y difícil, los factores más importantes que determinan el éxito de un producto dependen de la calidad de la ejecución, la creación de una ventaja sostenible y equipos multifuncionales competentes.

Los objetivos principales para las empresas se suelen traducir en una estrategia para aumentar la velocidad de desarrollo y las tasas de éxito de los productos, al tiempo que se reduce la complejidad y el riesgo empresarial desde el principio.

Algunas empresas se centran más en programas de estandarización y modularización para simplificar la fabricación y el diseño para así reducir los plazos de entrega y los costos de producción. Otros se centran en mejores diseños y en cadenas de suministro y operaciones sostenibles con el objetivo de ofrecer productos diferenciados y reducir el riesgo operativo.

Sin embargo, en todas ellas lo importante es la búsqueda de una mejor comunicación sobre el producto lo más temprano posible en la fase de diseño, con el objetivo de reducir los ciclos de innovación y crear diseños de productos más exitosos mediante soluciones multifuncionales para los requisitos del mercado.

Los principales problemas a los que se enfrentan las empresas son:

• El diseño y la gestión de productos modernos son tediosos debido a la dificultad de recopilar y conectar datos heterogéneos de productos (como riesgos, impactos y costos) con los diseños, pues cada cambio en el diseño modifica el equilibrio de todos los demás criterios.
• La adaptabilidad es otro punto a tener en cuenta, pues las empresas se ven obligadas a adaptarse a una gama cada vez mayor de requisitos del mercado. Para solucionarlo, muchas compañías agregan recursos especializados adicionales al final de la cadena de diseño que, muchas veces, no están tan integrados como para obtener un valor significativo.
• Muchas de las herramientas que existen ahora están especializadas para un solo propósito o departamento, que, normalmente, no satisfacen las necesidades colaborativas o multifuncionales para los desafíos de diseño actuales. Tanto adoptar soluciones provisionales como la postergación de la solución de los mismos retrasan la inevitable pérdida de ventaja competitiva ante empresas más jóvenes y ágiles.

Los gemelos digitales tienen la capacidad de conectar los datos sobre costos, mercados, riesgos, materiales, regulaciones, medioambiente o proveedores y así ayudar en el diseño o formulación del producto. Se pueden integrar estas herramientas para crear informes, aplicaciones y mapas para visualizar los datos que importan.

Así, las dependencias entre las ideas de la fase inicial y su desempeño comercial se vuelven transparente, lo que ayuda a que los datos fluyan continuamente desde varias fuentes hacia un solo sistema. Esto permite que los equipos colaboren en el mismo proyecto y comprendan los impactos de los cambios de diseño en parámetros fuera de su experiencia principal.

Casos de uso de gemelos digitales en el desarrollo de productos

Como decíamos más arriba, los gemelos digitales están más extendidos en algunas industrias, pero sus casos de uso son extensibles a muchas más:

• Electrónica de consumo: se pueden usar los digital twins para mejorar la calidad y resiliencia de la cadena de suministro. Almacenan información detallada sobre el contenido de los productos, lo que permite optimizar los procesos de producción y reducir los residuos.
• Automoción: los gemelos digitales se usan en el diseño de automóviles en 3D, lo que facilita la colaboración global y evita los retrasos habituales en el software de renderizado automotriz en 3D habitual.
• Fabricación industrial: muchos fabricantes están utilizando esta tecnología para mejorar la calidad de sus productos y reducir costos. Se puede rastrear el producto desde el desarrollo de la idea hasta su uso, lo que permite identificar de forma temprana los problemas de calidad y reduce la probabilidad de fallas.
• Aeroespacial: se pueden usar para simular y optimizar el rendimiento de los componentes y sistemas de aeronaves, así como para reducir el tiempo y coste de los procesos de prueba y certificación.
• Energía: se usan para optimizar el rendimiento de las centrales eléctricas y otras infraestructuras. Se pueden utilizar para simular diferentes escenarios operativos e identificar oportunidades de optimización y reducción de costos.

Adopción de gemelos digitales

La creación de una plataforma de gemelos digitales es una tarea complicada que requiere de un partner experto que se encargue de poner en marcha toda la infraestructura.

Uno de los principales problemas que se encuentran los primeros en adoptar esta tecnología es integrarla en su entorno de desarrollo de productos digitales existente y en la infraestructura de IT más amplia. Además, los digital twins requieren nuevas formas de trabajar, lo que se traduce en que un programa de gemelos digitales exitoso supone un esfuerzo de gestión del cambio, lo que requiere de un compromiso y apoyo de alta dirección y un sólido equipo de gestión para realizar un seguimiento de los hitos, desarrollar nuevos procesos y respaldar la adopción por parte de la organización.

Para superar estos posibles obstáculos, uno de los enfoques más extendidos es un formato gradual, donde se aborden en las primeras fases los desafíos tecnológicos de la plataforma, el diseño de la arquitectura y su integración. Las fases consecutivas se centrarían en la transformación organizacional necesaria para respaldar los nuevos procesos y prácticas laborales:

• En la fase de inteligencia competitiva y de determinación del alcance se identifican los tipos de soluciones de gemelos digitales disponibles en el sector y se estima el valor potencia que ofrece cada uno. Así se consigue un marco para cada proceso concreto de transformación.
• En la fase de diseño de la arquitectura y definición del software, se identifican los componentes, relaciones e interfaces de software específicos que se necesitarán para cumplir con los objetivos. Se diseña y deciden los elementos que se deben desarrollar internamente o adquirirse de un proveedor.
• En la fase de excelencia en el desarrollo de software, se desarrollan los procesos y las capacidades que se necesitan para desarrollar, integrar y lanzar la plataforma de gemelo digital.

Estas fases requieren de un amplio personal con una gran variedad de habilidades especializadas, por lo que, para integrar esta tecnología de forma exitosa, la mejor opción es contar con un socio experto como Plain Concepts. Aportaremos velocidad para pasar de la idea a la PoC, y de la PoC a la implementación final. Llevamos a cabo un proceso repetible para generar, probar y desarrollar ideas que pueden dar lugar a innovaciones rápidas.

Nuestra visión se articula en torno a la fusión entre la generación 3D y las capacidades de visualización. Además, aplicamos la inteligencia artificial para crear valor empresarial y posicionarnos por delante de la competencia.

Nos centramos en el Gemelo Digital, con un enfoque basado en 3 pilares: Adquisición, Comprensión y Visualización.

Dentro de estos pilares, contemplamos diferentes capacidades, técnicas y tecnologías habilitadoras interrelacionadas que actúan como bloques de construcción para concebir el Gemelo Digital.

Nuestra visión del Gemelo Digital contempla la colaboración con diferentes actores que nos apoyan en su consecución. Contamos con un ecosistema de socios cuidadosamente seleccionados que nos permiten potenciar y acelerar la creación de los diferentes bloques de construcción que conforman el Digital Twin. Nuestro ecosistema de socios evoluciona y crece continuamente en nuestro afán por ofrecer la mejor solución.

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