¿Qué son los gemelos digitales o digital twins?

Los gemelos digitales son representaciones digitales o virtuales de un objeto o proceso físico. Estas representaciones digitales se alimentan de datos reales adquiridos por sensores colocados en el proceso real, que son procesados con técnicas de Inteligencia Artificial. Es decir, estos datos son los que permiten representar virtualmente el proceso real. Como resultado, se puede simular comportamientos, predecir cómo funcionará un objeto o proceso, entre otras cosas.

En el entorno industrial podemos encontrar gemelos digitales de producto o de proceso.

  • Los gemelos digitales de producto representan virtualmente todas las partes físicas de un producto: electrónica, mecánica y software.

    Esta representación virtual permite simular diferentes situaciones del proceso de fabricación y de uso. De esta manera, se puede validar y probar en todos los sentidos, antes de fabricarlo.

  • Los gemelos digitales de proceso son una reproducción virtual de las líneas de producción donde se integran todas las etapas del mismo. Si el proceso es real, se pueden obtener datos del mismo para simular determinados comportamientos, si por el contrario no está en funcionamiento porque está en fase de diseño, se pueden simular datos y situaciones antes de realizar la puesta en marcha.
Los gemelos digitales pueden ser muy complejos o muy simples, dependiendo del proceso o producto que se quiera representar y dependiendo del número de datos con que se cuente para ello.

¿Cómo funciona un gemelo digital?

Para desarrollar e implantar gemelos digitales, es necesario recabar la información que se genera en el entorno físico. Esta información se recopila mediante sensores y otros dispositivos que recogen los datos reales sobre el estado del proceso o producto.

Por otro lado, esta información debe ser tratada y procesada correctamente. Para tratar todo este volumen de datos, los sensores y dispositivos deben estar conectados en un sistema basado en la nube capaz de recibir los datos en tiempo real y procesarlos. Una vez procesados los datos es posible generar la réplica virtual que es un gemelo digital.

El gemelo digital recibe la información de los sensores en tiempo real e imita lo que sucede en la realidad. Por consiguiente, permite representar virtualmente posibles problemas que surgen durante el desarrollo o funcionamiento de un proceso o máquina y resulta muy útil para la mejora de comportamientos y la eficiencia de las máquinas.

Por lo tanto, es necesario que todo el proceso esté involucrado en la creación de estos gemelos digitales, si se obtiene información de todas las etapas del proceso, esta réplica virtual será más representativa del proceso real.

¿Qué ventajas tienen los gemelos digitales?

Los gemelos digitales presentan numerosas ventajas ya que mejoran el comportamiento de procesos y productos, lo que supone, generalmente, la mejora de la eficiencia de los mismos.

  • Los gemelos digitales permiten anticipar los posibles problemas que puedan surgir en el futuro. Esto reduce los defectos de los productos y acortan el tiempo de fabricación entre otras cosas.
  • Mejora y optimización de los procesos productivos a través de información real.
  • Reducir el tiempo de inactividad no planificado por posibles errores.
  • Reducen los accidentes ya que permiten simular todo tipo de situaciones y casuísticas.
  • Reducción de costes de mantenimiento realizando las tareas de mantenimiento preventivo.
  • Oportunidades de mejora continua a través de las simulaciones, identificando fallos e ineficiencia.

El gemelo digital es una gran herramienta de la Industria 4.0 que permite probar nuevas tecnologías de forma virtual para simular comportamientos y reducir riesgos. Además, permiten monitorizar la actividad en tiempo real y optimizar los comportamientos y estados que se producen. También se puede realizar la evaluación de desempeño de un proceso o producto en tiempo real sin apenas pérdidas de productividad.

Aplicaciones de los gemelos digitales en la industria

Los gemelos digitales se pueden aplicar en todo tipo de industria y para distintas aplicaciones. A continuación, os contamos algunos ejemplos de los sectores y aplicaciones en los que se pueden utilizar gemelos digitales.

  • Fabricación

    Los gemelos digitales permiten simular procesos completos con todas sus etapas. Esto permite, a su vez, optimizar todo el proceso. Además, se puede aplicar directamente a los productos tanto en el proceso de diseño como en el de fabricación. Permiten predecir el funcionamiento de un producto o proceso productivo antes de su puesta en marcha, lo que permite anticipar posibles errores y ahorrar costes.

  • Energía

    Se pueden elaborar modelos basados en datos reales para predecir comportamientos que optimicen las actividades para la generación de energía analizando grandes cantidades de estos datos. Los gemelos digitales, permiten modelar el rendimiento de las plantas energéticas representando su estado y su funcionamiento. También pueden ayudar a identificar la demanda energética, reducir costes de implantación de nuevas plantas y mejorar la toma de decisiones en las etapas de almacenamiento de energía.

  • Automoción

    Estas representaciones virtuales pueden simular comportamientos y prevenir posibles fallos tanto en la producción como en el posterior funcionamiento del vehículo. Un gemelo digital supone un ahorro de costes y la reducción de errores en las etapas de producción. También permite identificar posibles cuellos de botella y acortar tiempo de desarrollo. Por último, mejoran la calidad del vehículo final.

  • Logística

    Los gemelos digitales sirven también para simular los flujos de materiales y personas lo que permite mejorar y optimizar los procesos logísticos. Así mismo, permiten captar todos los estados del proceso y simular distintos escenarios. Estas simulaciones aportan información para la toma de decisiones y permiten tomar la más adecuada en cada caso.

Para concluir, los gemelos digitales permiten ejecutar pruebas virtuales de forma mucho más rentable que si tuvieran que realizarse en el mundo real. Permiten probar nuevas tecnologías, reducir fallos y optimizar todo tipo de procesos y productos.

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