Gemelos digitales o digital twins en la industria 4.0
Los gemelos digitales llevan varios años posicionados como una de las principales tecnologías destinadas a revolucionar las tendencias de la industria 4.0 . Compañías de muy diferentes sectores se pueden aprovechar de los digital twins para obtener productos más precisos, abaratar costes o predecir posibles errores.
A continuación, te explicamos qué es un gemelo digital industrial y cómo aplicarlo a tu sector a través de las tecnologías más punteras del momento.
Qué es un gemelo digital o digital twin
Los gemelos digitales o digital twins son réplicas digitales de objetos, espacios, sistemas físicos o procesos. Todo es susceptible de tener una representación artificial, y el gemelo digital es el encargado de mostrar de forma veraz el funcionamiento, la respuesta y el comportamiento de su homólogo ‘real’ gracias a la combinación de datos físicos y virtuales.
Uno de sus ejemplos originales lo encontramos hace una década en los digital twins de la NASA y las representaciones a gran escala de sus cápsulas espaciales, utilizadas para simular todo tipo de escenarios desde un entorno seguro.
Al usar gemelos digitales, las empresas cuentan con varios beneficios:
- Gastar menos dinero en el desarrollo del producto. Comprobar cómo quedaría el producto final sirve para adelantarse a posibles fallos o problemas que multipliquen el presupuesto. También reduce los gastos de las pruebas con prototipos físicos.
- Mejorar la experiencia final del producto o servicio que están desarrollando y acercarse más a lo que necesitan los clientes.
- Predecir las necesidades de mantenimiento que tenga el producto o servicio una vez que se encuentre en el mercado.
Cómo hacer un gemelo digital
Para ‘fabricar’ uno de estos gemelos digitales o digital twins, una de las bases es una gran cantidad de datos, del objeto físico, pero también de su entorno. Cuantos más datos existan, más exacto será el modelo.
Por ejemplo, si vamos a crear un gemelo digital de un edificio en construcción, no solo tendremos que representar este, sino también factores que influyen a su alrededor, como la velocidad del viento, la estabilidad del terreno en el que se edificaría o los niveles de contaminación. Con esa recopilación de datos tendríamos una imagen digital que ayudaría a edificar: cuáles serían los materiales idóneos para construirlo, con qué orientación hacerlo, qué agentes externos podrían afectar a la fachada…
El gemelo digital se visualiza mediante modelos 3D y de realidad aumentada. Los datos se pueden recoger de grandes bases de datos previas o a través de sensores: la expansión del internet de las cosas o Internet of Things (IoT) ayuda a ello.
Digital twin: aplicaciones
Como acabamos de ver, los gemelos digitales son muy útiles para el sector de la construcción, pero no son el único ejemplo.
Un digital twin también puede servir como prototipo de un producto físico; es lo que se conoce como prototipo de gemelo digital (DTP o digital twin prototype), y serviría para ver, mediante bits, cómo funciona un producto antes de tenerlo entre nuestras manos. En cambio, el DTI, digital twin instance o instancia gemela digital es un modelo para pruebas del producto físico ya lanzado.
Por último, el digital twin agreggate, DTA o agregado de gemelo digital obtiene datos del DTI que sirven para mejorar el producto físico.
Además del sector de la construcción, los digital twins se pueden aplicar en sectores como el de la aeronáutica y aeroespacial: como veíamos al comienzo, la NASA usaba estos modelos para simular el funcionamiento de sus naves.
También pueden existir gemelos digitales ‘humanos’, ideales para el sector sanitario. Con ellos se prueban operaciones o productos antes de hacerlo con una persona.
El sector educativo también los puede usar para simulacros. Por ejemplo, para pilotar aviones, barcos u otros medios de transporte.
Por otra parte, los departamentos de marketing de cualquier empresa pueden servirse de los gemelos digitales para mostrar productos a los clientes. Esto daría una nueva dimensión a las campañas de promoción tradicionales.
Gemelos digitales e Industria 4.0
IoT y digital twins
Vivimos un cambio de era con la llamada Industria 4.0. Un concepto impulsado por el uso de las últimas tecnologías y centrado en generar una cultura empresarial basada en la mejora continua y la innovación constante. Un objetivo utópico hasta la aparición del Internet of Things o IoT, lo que está generando un escenario lleno de posibilidades para todo tipo de industrias.
La incorporación de los sensores en productos y activos nos ha abierto el acceso a ingentes cantidades de datos y ha generado la base para los gemelos digitales. Además, tecnologías como el big data, el cloud y la realidad aumentada o virtual han potenciado sus funcionalidades.
Gemelo digital industrial
La conectividad de los dispositivos y sensores, la homogeneización, la reprogramación, el despliegue y la gestión de los sensores o de los volúmenes de información representan los grandes retos en este tipo de proyectos. Pero ya no se trata de retos insuperables. A medida que el Internet of Things pasa a formar parte de nuestro entorno, los gemelos digitales se convierten en la piedra angular de cualquier proceso de automatización industrial.
Es el caso, por ejemplo, de nuestra colaboración con Acciona, líder mundial en energías renovables y que impulsó la creación de un gemelo digital de una de las plantas solares más grandes del mundo, con el objetivo de mejorar su eficiencia y administración. Tras desarrollar un sistema de control de supervisión y adquisición de datos, se obtuvo un control en tiempo real de más de 48.000 alarmas y 42.000 variables, lo que permitió:
- Visualizar el estado de los sistemas a diferentes niveles.
- Detectar cualquier anomalía en la red.
- Ser capaces de predecir el volumen de energía que se generará según la meteorología futura.
Hoy, ya es posible acceder a una visualización digital del estado detallado de toda una planta y de aquellos elementos que la componen. Y, además, dotar a los gemelos digitales con machine learning para que aprendan y reaccionen de forma autónoma. Ya no se trata de recopilar datos. Se trata de gestionarlos y aprender de ellos.
En el escenario generado por los gemelos digitales, formado por el mundo físico y el mundo digital, es posible analizar todo tipo de datos. Los gemelos digitales integran inteligencia artificial, machine learning, analítica avanzada y redes espaciales, e incorporan datos obtenidos mediante el uso de sensores; con ello fomentan el mantenimiento preventivo/predictivo y ofrecen la posibilidad de comprobar la respuesta de los activos en escenarios de todo tipo, al tiempo que evitan las pruebas destructivas.
A continuación, te dejamos una charla de nuestro compañero Rodrigo Corral, ALM Team Lead y Software Architect, en la que explica qué es, para qué vale y cuáles son los beneficios de la aplicación de gemelos digitales en el entorno empresarial.
Te ayudamos a crear tus propios gemelos digitales
Como has visto en los vídeos superiores, en Plain Concepts hemos organizado varios webinares sobre las ventajas y retos de los gemelos digitales, gracias a nuestra experiencia con estas herramientas y las tecnologías de realidad mixta, datos e IoT.
Ahora, queremos ayudarte a que las pongas en práctica en tu empresa. Creamos contigo los mejores gemelos digitales para probar tus productos.
