¿Qué es un gemelo digital? Innovación y disrupción basada en AR/VR

Las aplicaciones de realidad virtual y aumentada (AR/VR) están creciendo de manera imparable en los últimos años y han dado lugar a una revolución tecnológica que ha encontrado su máxima expresión en los “gemelos digitales”. En este sentido, según el estudio Global Digital Twins Market, el valor de mercado de los gemelos digitales alcanzó los 19.000 millones de dólares en 2023, mientras que se espera que, en 2028, esta cifra sea de casi 92.000 millones.

¿No sabes qué es un gemelo digital? Se trata de una forma de innovación que, aplicada a diversos sectores, permite replicar infraestructuras y sistemas del mundo real para convertirlos en una versión digital, con el objetivo de poder trabajar con estos mismos de forma virtual y segura. Sin duda, es un cambio disruptivo en la manera en que interactuamos con los entornos físicos y sistemas complejos y que ofrece muchas ventajas y oportunidades de mejora.

¿Quieres saber qué es un gemelo digital, cómo funciona o qué ventajas ofrece? Si la respuesta es sí, sigue leyendo.

¿Qué es un gemelo digital?

Un gemelo digital o digital twin es una réplica virtual detallada y precisa de un objeto o sistema físico. Este utiliza varias tecnologías, como sensores IoT, con el objetivo de simular, prever y optimizar su rendimiento en el mundo real. 

Esta representación, que es un gemelo digital, interactúa con su contraparte física en tiempo real realizando pruebas, experimentos y análisis sin afectar el sistema físico, para poder predecir todo lo que podría suceder en la versión real: posibles fallos, comportamientos futuros, etc. Esto supone una auténtica revolución en el mundo industrial, ya que estas simulaciones exactas permiten anticipar o resolver problemas e identificar puntos de mejora para optimizar el diseño y la producción, reduciendo el tiempo y los costes asociados.

A pesar de que el auge de los gemelos digitales ha tenido lugar durante el último lustro, sobre todo gracias al avance de la tecnología, su origen se remonta al año 2002, cuando Michael Grieves, ingeniero informático, junto con John Vickers, director de tecnología de la NASA, predijeron el uso de representaciones virtuales de sistemas físicos con diferentes objetivos.

¿Cómo funciona un gemelo digital?

El funcionamiento de lo que es un gemelo digital es posible gracias a la combinación de varias tecnologías, entre ellas, el Internet de las Cosas (IoT), el Big Data, la Inteligencia Artificial (IA), el Machine Learning (ML), la Realidad Aumentada (AR) o la Realidad Virtual (VR). Y es que este conglomerado de tecnologías disruptivas e innovadoras son las que permiten crear este puente entre el mundo físico y el virtual.

En este sentido, tras recolectar datos del sistema u objeto físico ―principalmente a través de sensores―, es posible crear un modelo virtual que imita a la perfección todos sus aspectos físicos, mecánicos o conductuales: desde un avión o una turbina eólica hasta una planta de fabricación completa o un centro comercial, todo puede ser modelado y trasladado a una versión digital.

Una vez que se han recogido estos datos, se diseña el modelo virtual, que se conectará al sistema físico para seguir recopilando datos e imitar su funcionamiento en tiempo real. De esta forma, el modelo puede utilizarse para simular diferentes condiciones operativas o ambientales y ver cómo reaccionaría el objeto físico. A partir de los resultados, es posible trasladar toda la información al modelo real.

No obstante, es necesario entender que no se trata de una simple simulación, sino de una réplica exacta que interactúa de forma constante con su versión física, permitiendo incluso prever el desgaste de los componentes o planificar el mantenimiento predictivo.

Tipos de gemelos digitales

Ahora que ya sabes qué es un gemelo digital y cómo funciona, es el momento de aprender qué tipos existen. Dependiendo de las necesidades de los sistemas a replicar, así como el grado de detalle o área de aplicación, podemos distinguir entre varios tipos de gemelos digitales:

• Componentes gemelos: son versiones digitales de elementos individuales, como un motor o una turbina. Son la unidad básica de un gemelo digital e imitan funciones muy específicas.

• Duplicados de activos: al unir dos o más componentes gemelos, se forma un activo, donde el objetivo es comprobar cómo interactúan y qué rendimiento ofrecen estas piezas al trabajar juntas.

• Gemelos de sistemas: al unificar varios activos en un mismo entorno, se genera el gemelo de un sistema completo. Este tipo de gemelo es muy útil para entender el funcionamiento de una maquinaria o infraestructura compleja.

• Gemelo de procesos: al combinar varios gemelos de sistemas que interactúan entre ellos, es posible replicar procesos completos de cualquier tipo como, por ejemplo, una fábrica de automóviles. Todos los sistemas trabajan de forma sincronizada, lo que permite analizar el proceso en su totalidad, identificar cuellos de botella, optimizar la eficiencia y prever posibles problemas antes de que ocurran en la realidad. Este tipo de gemelo es el más complejo y ofrece un nivel de detalle muy completo.

Ventajas de los gemelos digitales

Seguro que ya te puedes imaginar la gran cantidad de ventajas que puede aportar lo que es un gemelo digital en diferentes sectores de la industria. En este sentido, podemos destacar los siguientes beneficios:

• Transforma los procesos de fabricación. Los gemelos digitales están transformando los procesos de fabricación a un ritmo vertiginoso. Son unos de los grandes protagonistas de lo que se conoce como Industria 4.0, donde la digitalización de los procesos productivos y la integración de la tecnología en todas las áreas de la empresa están cambiando la forma de trabajo. 

• Fomenta la investigación y el desarrollo. Se trata de una forma rápida, eficiente, barata e innovadora de probar y mejorar el rendimiento de productos y sistemas antes de su implementación. Los gemelos digitales permiten a las empresas experimentar con diferentes configuraciones y escenarios sin los costes y riesgos asociados a las pruebas físicas.

• Anticipa posibles problemas. Gracias a lo que es un gemelo digital, es posible predecir el comportamiento de los sistemas bajo diferentes condiciones operativas, lo que permite anticipar problemas y planificar el mantenimiento preventivo, evitando así costosas paradas de producción o averías.

• Monitorea los sistemas para controlar su óptimo rendimiento. Al replicar todo lo que sucede físicamente en un sistema en tiempo real, los gemelos digitales también se utilizan como herramientas de monitorización y diagnóstico, proporcionando una visión completa y detallada del rendimiento del sistema.

• Permite realizar procesos críticos con éxito. Imagina poder simular y analizar un procedimiento quirúrgico antes de realizarlo o poder prever las consecuencias de un desastre natural en una infraestructura crítica. Los gemelos digitales permiten trabajar con procesos críticos de manera segura y eficiente.

• Resuelve errores antes de que sucedan. Asimismo, los gemelos digitales también son útiles a la hora de resolver problemas y errores, ya que permiten simular y analizar las causas de estos, de manera que se pueden tomar las medidas correctivas necesarias sin riesgo alguno. También, pueden experimentar con diferentes soluciones y ver cuál sería la más efectiva.

• Es una herramienta útil para la formación del personal. Los gemelos digitales también son una herramienta poderosa para la formación del personal. Permiten simular situaciones de trabajo reales, con las que los trabajadores pueden aprender y adquirir experiencia de manera segura antes de enfrentarse a la realidad.

• Contribuye a la sostenibilidad. Los gemelos digitales contribuyen a la sostenibilidad al optimizar el rendimiento de los sistemas y reducir el desperdicio de recursos. También pueden ayudar a prever y mitigar el impacto ambiental de ciertas actividades o proyectos, así como a hacer pruebas sin consumir recursos reales.

¿Qué industrias utilizan gemelos digitales?

Cada vez son más las industrias y sectores que adoptan esta innovadora forma de trabajar y experimentar. Y es que el concepto es tan potente que cualquiera puede obtener grandes beneficios de su implementación. Algunas de las industrias que más están aprovechando los gemelos digitales son:

Ingeniería

Diseñar todo tipo de sistemas e infraestructuras nunca había sido tan emocionante. Los ingenieros pueden dar rienda suelta a su imaginación, probando y optimizando sus nuevos conceptos en un entorno seguro antes de llevarlos al mundo real. Esto está permitiendo crear sistemas más eficientes y seguros, pero también más avanzados y disruptivos.

Fabricación

Las empresas manufactureras pueden emplear gemelos digitales para replicar toda la maquinaria y procesos de sus fábricas. A partir de los datos recopilados, son capaces de detectar y resolver problemas de producción, optimizar la eficiencia de sus operaciones, planificar el mantenimiento de la maquinaria y aumentar la productividad.

Naval

El sector naval es otro de los grandes beneficiados, dado que las embarcaciones actuales son muy complejas y cuentan con una gran cantidad de sistemas interconectados. Los gemelos digitales permiten simular y analizar el comportamiento de estos sistemas en diferentes condiciones marítimas, así como prever y reparar fallos de forma más fácil.

Aeronáutica y aeroespacial

En la industria aeronáutica y aeroespacial, los gemelos digitales son fundamentales para el diseño, prueba, y mantenimiento de aeronaves. Permiten realizar pruebas de vuelo en situaciones extremas, sin poner en riesgo vidas humanas ni componentes caros, y facilitan el pronóstico de fallos en los componentes de la aeronave, optimizando el mantenimiento preventivo.

Construcción

Construir rascacielos, viviendas o edificios más eficientes y sostenibles utilizando menos recursos es uno de los grandes desafíos actuales de la humanidad. Los gemelos digitales están ayudando a construir infraestructuras más eficientes, que ofrecen condiciones de vida más saludables y que permiten reducir la energía que consumen.

Automoción

Seguir optimizando las cadenas de montaje de automoción parecía imposible hasta la llegada de esta tecnología. Unida a la automatización, robotización e inteligencia artificial, los fabricantes de vehículo siguen optimizando tanto el tiempo de ensamblaje de los vehículos como el diseño de coches más seguros, sostenibles y eficientes.

Energía

Las empresas energéticas han encontrado en los gemelos digitales un gran aliado a la hora de monitorizar y optimizar sus enormes sistemas de generación, distribución y consumo de energía. Todo ello permite desde prever la demanda energética de manera fiable hasta evitar posibles averías en la infraestructura o seguir impulsando las fuentes de energía renovable.

Sanidad

Es posible crear gemelos digitales de hospitales con el objetivo de optimizar la gestión de los recursos y mejorar la atención al paciente. En este sentido, pueden ser de gran ayuda en la formación de profesionales de la salud, permitiendo simular situaciones clínicas reales en un entorno seguro. Asimismo, pueden hacerse gemelos digitales de personas para estudiar enfermedades y desarrollar nuevos medicamentos y terapias, acelerando y optimizando este proceso.

Ejemplos de gemelos digitales en funcionamiento

En la actualidad son ya muchas las empresas y organizaciones gubernamentales que han implementado uno o varios gemelos digitales en sus operaciones con increíbles resultados. A continuación, te proporcionamos algunos ejemplos:

• Tesla: a partir de los diseños 3D de sus vehículos y con sensores, Tesla construye gemelos digitales de todos sus coches eléctricos y autónomos. Empleando algoritmos de IA, pueden prever fallos y averías para así minimizar el mantenimiento correctivo, mejorando la experiencia de usuario y aumentando la satisfacción de sus clientes.

• Navantia: la empresa española es una de las pioneras en usar gemelos digitales del sector naval. En su proyecto Astillero 4.0., utilizan una réplica virtual de sus astilleros que ha podido optimizar sus procesos de construcción de embarcaciones, así como mejorar la formación de su personal, realizar un mantenimiento predictivo o dar soporte a sus buques incluso a miles de millas de distancia.

• Barcelona: hace muy poco el Ayuntamiento de Barcelona, en colaboración con el Centro Nacional de Supercomputación (BSC-CNS), construyó un gemelo digital de la ciudad. Ahora, a través de una plataforma web, puede analizar el comportamiento de sus instalaciones públicas, con el objetivo de seguir explorando el concepto de “Ciudad de 15 minutos”, esto es, un proyecto que busca que cualquier ciudadano pueda cubrir la mayoría de sus necesidades cotidianas sin tener que desplazarse más de 15 minutos.

El gemelo digital: una innovación tecnológica que sigue transformando el día a día

Ahora que ya sabes qué es un gemelo digital, habrás podido ver que es una innovación que está redefiniendo la manera en que interactuamos con nuestro entorno. No solo permite ahorrar recursos, sino que también optimiza procesos y desarrolla productos más eficientes y seguros.

Además, gracias a su capacidad para recrear, analizar y anticipar situaciones, el gemelo digital fomenta la innovación, la colaboración y la toma de decisiones más informadas, empoderando a individuos, empresas y gobiernos para afrontar desafíos de manera más efectiva y crear un futuro más prometedor y sostenible para la humanidad.

No obstante, es cierto que el gemelo digital no es más que otro ejemplo de cómo la innovación tecnológica sigue transformando nuestras vidas. En este sentido, adaptarnos a este tipo de revoluciones para seguir siendo competitivos en el mercado laboral es uno de los retos a los que nos enfrentamos. En este contexto, la única solución es nunca dejar de aprender para adquirir nuevas habilidades y competencias que permitan a los profesionales no quedarse atrás ante las constantes innovaciones y progresos.

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