Gemelo digital: definición, funcionamiento y ejemplos

Artículo actualizado a 23/06/2021

La tecnología del gemelo digital es clave dentro del proceso conocido como Cuarta Revolución Industrial. Combinando tecnologías como el Internet de las cosas, la inteligencia artificial y el análisis de datos. Permitiendo así a las industrias crear productos mucho más avanzados y mejor adaptados al mercado. 

¿Qué es un gemelo digital?

Es una representación digital de un objeto o sistema físico. La tecnología detrás de los gemelos digitales o digital twins busca tener una “copia” digital de un elemento físico, a fin de monitorizarlo y analizar su reacción ante determinados estímulos o circunstancias.

Si hace unas décadas se usaban maquetas o pequeños prototipos, hoy en día se ha digitalizado el proceso para hacer pruebas.

La idea del gemelo digital surgió por primera vez en la NASA en los años 80 del siglo pasado.  Hasta ese momento se usaban maquetas a gran escala de las cápsulas espaciales que eran empleadas para reflejar y diagnosticar problemas en órbita. Hoy en día, todas las simulaciones son totalmente digitales, lo que abarata su coste y permite que el trabajo sea mucho más rápido.

A pesar de que los modelos digitales se usan desde hace décadas, no fue hasta 2003 cuando este fenómeno fue “bautizado”. En la actualidad, el uso de los digital twins se ha expandido para incluir artículos grandes como edificios, fábricas e incluso ciudades. Hay quien afirma que incluso las personas y los procesos pueden tener gemelos digitales, expandiendo el concepto aún más.

En 2017, este sistema se convertía en tendencia al ser nombrado por Gartner como corriente tecnológica estratégica para ese año. La consultora añadía, además, que "miles de millones de personas serán representadas por gemelos digitales”, una afirmación que mantenía un año después diciendo que "con un estimado de 21 mil millones de sensores conectados y puntos finales para 2020, los gemelos digitales existirán para miles de millones de cosas en un futuro próximo". 

Beneficios de este sistema

• Combinando big data, internet e inteligencia artificial se puede hacer un análisis exhaustivo de todos los parámetros y situaciones que pueden llegar a afectar al objeto en el mundo real, algo que no sería posible con maquetas u otros sistemas menos avanzados.
• El feedback obtenido con la simulación digital permite tomar rápidamente decisiones sobre posibles cambios a implementar.
• El resultado es un producto final de mucha mayor calidad y más seguro a todos los niveles.

¿Cómo funciona un gemelo digital?

En esencia, un gemelo digital es un programa de ordenador que toma datos del mundo real sobre un objeto físico o sistema y produce predicciones o simulaciones de cómo ese objeto físico o sistema se verá afectado por diferentes inputs en el futuro.

El gemelo comienza su vida siendo construido por especialistas, a menudo expertos en ciencia de datos o matemáticas aplicadas, que estudian el objeto a duplicar en el mundo digital y utilizan esos datos para desarrollar un modelo matemático que simula el original del mundo real.

Está construido de modo que pueda recibir información de sensores que recopilan datos de su contraparte del mundo real. Esto permite al gemelo simular el objeto físico en tiempo real, en un proceso que ofrece información sobre el rendimiento y los problemas potenciales.

El gemelo también puede diseñarse en base a un prototipo de su contraparte física, en cuyo caso puede proporcionar retroalimentación a medida que se refina el producto. De hecho, muchas industrias se basan ya en el digital twin, que les sirve como prototipo antes de construir una versión física de algún producto.

La versión digital puede ser tan complicada o tan simple como se quiera, ya que la cantidad de datos que se utilice para construirla y actualizarla determinará la precisión con la que se está simulando el objeto físico.

Ejemplos del gemelo digital

Objetos tales como motores de aviones, trenes, plataformas marinas y turbinas se pueden diseñar y probar digitalmente antes de ser producidos físicamente. Estos gemelos digitales también podrían usarse para ayudar con las operaciones de mantenimiento. Por ejemplo, los técnicos podrían usarlos para probar si un arreglo propuesto para una pieza de equipo realmente funciona.

Además, existen otros sectores donde su aplicación es fuente de beneficios. Es el caso de la fabricación, un área donde los despliegues de gemelos digitales están muy avanzados, ya que las fábricas los usan para simular sus procesos. También es cada vez más habitual encontrarlos  en el sector salud, donde se envía información a un gemelo digital para monitorizar y predecir el bienestar de un paciente.

La explosión de los sensores de IoT es parte de lo que hace posible que exista una copia digital y, de hecho, también sucede al revés, ya que los gemelos digitales, a menudo, pueden optimizar una implementación de IoT para lograr la máxima eficiencia, así como ayudar a los diseñadores a descubrir dónde deberían ir las cosas o cómo funcionan antes de que se implementen físicamente.

Hacia la implementación de los gemelos digitales

Los especialistas prevén que en 2021 las empresas que usen esta tecnología mejorarán su eficiencia hasta un 10%. Pero la implantación de este sistema no es rápida ni sencilla. Por eso, para alcanzar el éxito se recomienda tener en cuenta estos factores:

• Crear los modelos a partir de estándares.
• Conseguir que toda la cadena de valor se involucre en el proceso.
• Obtener datos de diferentes fuentes.
• Asegurar el acceso a los modelos y su evolución a largo plazo.
• Monitorizar y digitalizar todos los procesos.
• Multiplicar la capacidad de los sistemas de almacenamiento para poder tener disponible toda la nueva información que se va a generar.
• Elaborar múltiples copias digitales para poder comparar y evaluar escenarios alternativos.

El gemelo digital es ya una parte esencial en el complejo y largo camino hacia la industria 4.0. Una versión mucho más avanzada de la misma y capaz de adaptarse rápidamente a los cambios que pueda haber en el mercado.