La tecnología inmersiva ha avanzado significativamente en la última década, impulsada por innovaciones en Internet de las Cosas (IoT), inteligencia artificial (IA) y análisis de datos en tiempo real. Estos desarrollos han dado paso a los gemelos digitales, herramientas de transformación digital que están redefiniendo sectores dentro de la Industria 4.0, al mejorar la eficiencia operativa, reducir costos y ofrecer perspectivas estratégicas a través de una visión digital completa de los procesos y activos.
Imagina tener una réplica digital de tus activos que te permita prever y solucionar problemas antes de que ocurran. Este nivel de control y previsión ya no es ciencia ficción. Los gemelos digitales permiten a las empresas anticiparse, tomar decisiones basadas en datos y optimizar procesos críticos de forma continua, impactando directamente en la economía empresarial al reducir costos de mantenimiento y tiempos de inactividad. Sectores como la manufactura, la construcción, la salud y las ciudades inteligentes están adoptando esta tecnología como una inversión estratégica y, en muchos casos, indispensable.
Definición del Gemelo Digital
Un gemelo digital es una réplica virtual de un objeto, sistema o proceso físico que simula su comportamiento en tiempo real mediante datos. Esta tecnología permite monitorear, analizar y mejorar el rendimiento del objeto replicado a través de simulaciones precisas y datos obtenidos del propio dispositivo o sistema en funcionamiento.
En esencia, el gemelo digital no es solo una representación estática, sino una herramienta dinámica que se adapta y aprende con el tiempo, permitiendo a las empresas optimizar la eficiencia y prever problemas antes de que ocurran.
Para que nos entendamos, imagina una planta de manufactura donde cada máquina y cada proceso se monitoriza a través de un gemelo digital. Con cada nuevo dato que llega, el sistema predice problemas antes de que ocurran, optimiza el flujo de trabajo y asegura que las operaciones no se detengan. Los gemelos digitales permiten a las empresas actuar en el presente mientras planifican el futuro.
Gemelo digital y metaverso: ¿son lo mismos?
Aunque muchas veces se relaciona a los gemelos digitales con tecnologías como realidad virtual (VR), realidad aumentada (AR) y realidad extendida (XR), su propósito es distinto.
Mientras que el VR y el AR crean entornos inmersivos para simular o ampliar la realidad, el gemelo digital va más allá al replicar el comportamiento y estado de un objeto físico en tiempo real. Esto permite que las empresas no solo visualicen, sino también interactúen y optimicen la operación de sus sistemas en un entorno virtual controlado.
Gemelos digitales y otras tecnologías inmersivas
Aunque muchas veces se relaciona a los gemelos digitales con tecnologías como realidad virtual (VR), realidad aumentada (AR) y realidad extendida (XR), su propósito es distinto.
Mientras que el VR y el AR crean entornos inmersivos para simular o ampliar la realidad, el gemelo digital va más allá al replicar el comportamiento y estado de un objeto físico en tiempo real. Esto permite que las empresas no solo visualicen, sino también interactúen y optimicen la operación de sus sistemas en un entorno virtual controlado.
Tipos de gemelos digitales: ejemplos de aplicaciones
Cuando hablamos de “tipos de gemelos digitales”, hacemos referencia al nivel de complejidad y propósito de uso.
Gemelos digitales de componentes
Existen gemelos digitales de componentes; que son representaciones virtuales de una o varias piezas por invididual.
- Monitorean piezas individuales y permiten el mantenimiento predictivo al detectar signos de desgaste antes de que causen problemas.
- Ideales para estructuras mayores con diversas piezas críticas, donde anticipar el desgaste y predecir fallos es clave.
- Por ejemplo, un gemelo digital de componente sería cada cojinete en una línea de producción permite monitorear su desgaste. Así, puede reemplazarse antes de que causen paros en la maquinaria.
Gemelos digitales de activos
En segundo lugar, se encuentran los gemelos digitales de productos; que son un conjunto de piezas individuales funcionando de forma unificada.
- Representan máquinas o sistemas completos y se utilizan para optimizar su rendimiento y ciclo de vida.
- Ayudan a identificar y resolver problemas de manera más eficiente, aumentando la productividad y reduciendo costos de mantenimiento.
- Siguiendo el ejemplo anterior, un gemelo digital de producto sería una máquina ensambladora para poder identificar problemas de rendimiento y ajustar su configuración.
Gemelos digitales de sistemas
Representa una o varias estructuras de activos más complejas que trabajan de forma conjunta.
- Modelan sistemas completos, analizando la interacción entre múltiples activos para mejorar la coordinación y la eficiencia.
- Útiles donde cada componente debe trabajar en sincronía para evitar cuellos de botella.
- Ejemplo: un gemelo digital de toda una línea de producción que permite ver cómo interactúan las distintas máquinas en conjunto para detectar posibles cuellos de botella.
Gemelos digitales de procesos
Estos gemelos digitales permiten una vista de águila de todo lo que ocurre; facilitando la toma de decisiones basadas en datos.
- Simulan flujos de trabajo enteros, permitiendo la optimización de procesos complejos.
- Facilitan la toma de decisiones en tiempo real y la previsión de problemas en sistemas a gran escala.
- Por último, el ejemplo de un gemelo digital de procesos simula todo el flujo completo de producción; desde materias primas hasta el producto final, ayudando a realizar ajustes en tiempo real para reducir desperdicios.
Beneficios de los Gemelos Digitales en la Industria 4.0
- Permite simular distintos escenarios y datos en tiempo real con el objetivo de optimizar procesos y tomar decisiones fundamentadas en datos.
- Gracias a modelos predictivos, los gemelos digitales anticipan problemas y facilitan el mantenimiento preventivo, reduciendo interrupciones y los costos asociados.
- Al facilitar la validación de nuevas ideas en un entorno controlado, los gemelos digitales permiten una innovación constante y reducen riesgos en la implementación de cambios. Además, optimizan el uso de recursos y ayudan a minimizar el impacto ambiental, contribuyendo a una operación más sostenible y adaptable en mercados cambiantes.
Aplicación de los gemelos digitales
Los gemelos digitales han demostrado su valor en numerosos sectores, desde la manufactura hasta el diseño de ciudades inteligentes. Veamos algunos ejemplos específicos de cómo esta tecnología está transformando distintas industrias:
- Manufactura: Los gemelos digitales permiten el mantenimiento predictivo y mejoran la eficiencia operativa. Según McKinsey, su implementación puede reducir costos operativos hasta en un 30%.
- Construcción: En la industria de la construcción y arquitectura, los gemelos digitales optimizan el diseño de edificios, previenen problemas y mejoran la sostenibilidad mediante simulaciones.
- Siderurgia: En este caso los gemelos digitales pueden monitorear maquinaria en ambientes de alta temperatura, optimizando el uso de hornos y reduciendo el desgaste de piezas críticas. Ayudan a anticipar fallas, reducir costos de mantenimiento y mejorar la seguridad en el trabajo
- Máquina herramienta: Esta tecnología permite monitorear la precisión y el desgaste de herramientas críticas en tiempo real. Al reducir tiempos de inactividad y mejorar la precisión del trabajo.
- Smart Cities: Los gemelos digitales son fundamentales en el diseño de ciudades inteligentes, permitiendo la monitorización en tiempo real del tráfico, consumo de energía y agua, y otros sistemas urbanos críticos.
- Naval: En la industria naval, los gemelos digitales facilitan la monitorización de embarcaciones y simulación de rutas, optimizando el consumo de combustible y mejora la seguridad de las operaciones.
- Energía: los gemelos digitales permiten una gestión avanzada de redes y recursos, identificando áreas de mejora en distribución y reduciendo el desgaste de equipos. También ayudan en la planificación del mantenimiento, reduciendo fallas inesperadas y optimizando la eficiencia energética, contribuyendo a una mayor sostenibilidad.
Recomendaciones para implementar un gemelo digital en tu empresa
Implementar un gemelo digital exitosamente requiere una planificación clara y un enfoque modular. Es fundamental definir objetivos específicos y seleccionar tecnologías complementarias como IoT y IA que maximicen el valor de la solución.
Integrar el gemelo digital con los sistemas existentes asegura una sincronización de datos constante, proporcionando una visión operativa unificada. Con un enfoque estratégico, las empresas pueden aprovechar al máximo esta herramienta de transformación digital.
Ejemplos de gemelos digitales
Gemelo digital en el sector manufactura
DIMECO se especializa en la fabricación y suministro de líneas de producción automatizadas para el procesamiento de piezas metálicas.
En este caso, explicamos cómo hemos aplicado nuestra solución de gemelo digital TOKII para la representación gráfica del HMI de sus líneas de producción y el cálculo del bucle y velocidad de producción.
Gemelo digital en el sector naval
VICINAY MARINE es líder en el diseño, innovación, producción y suministro de cadenas y líneas de fondeo para la industria eólica y naval.
En su caso, VICINAY tenía el reto de integrar y organizar los datos almacenados durante más de 20 años, que se encontraban en diferentes aplicaciones, accediendo a la información con herramientas poco intuitivas e interactivas.
Gemelo digital en el sector de la construcción
TEICON es una empresa de ingeniería y construcción orientada a la innovación e industria 4.0.
En su caso, utilizan nuestra solución de gemelos digitales TOKII para sus proyectos de construcción para tareas de mantenimiento e información técnica de todas las máquinas desde un solo punto de control.
