Digital Twins: qué es un gemelo digital y cómo se aplica en la industria 4.0

Estamos inmersos en una nueva revolución industrial. Si en el siglo XVIII vino de la mano de la industria textil o el ferrocarril, ahora, más de 200 años después, llega con la digitalización de las plantas o la industria 4.0. Uno de los elementos esenciales en este proceso son los gemelos digitales, que permiten hacer una copia digital de elementos o procesos y tiene multitud de usos en industria, todos para ser más eficientes. En Eman Ingeniería, que desarrolla gemelos digitales gracias a su modelado de instalaciones con láser 3D, te contamos qué son los digital twins, qué beneficios tienen para la industria y qué ejemplos podemos encontrar en la actualidad.

 

¿QUÉ ES UN GEMELO DIGITAL?

El gemelo digital o digital twin es una réplica exacta de un producto, un servicio o una planta con las mismas prestaciones o funcionalidades del original. Esta copia digital permite interaccionar con él, hacer pruebas, ver resultados, etc. sin correr los riesgos de hacerlo con el real. Además, puede usarse como un prototipo digital antes de desarrollar el real, de manera que se pueda comprobar su viabilidad y, así, ahorrar los costes que conlleva.

La ingeniería es la herramienta principal que permite que existan las copias o gemelos digitales. En el ámbito industrial, las plantas se construyen por niveles: el nivel 1 es la versión más básica del gemelo (es solo el mapa digitalizado), mientras que el nivel 5 es la versión más eficiente, donde miles de objetos inteligentes interaccionan con la información a tiempo real, reproduciendo predicciones sobre el comportamiento de la planta física.

El gemelo digital se sustenta sobre procesos de automatización y digitalización característicos de la industria 4.0, como la Inteligencia Artificial, el Big Data, o el Internet de las Cosas (IoT).

 

¿pARA QUÉ SIRVE UN DIGITAL TWIN?   

Aunque ya en los años 80 la NASA trabajaba con este concepto, realizando simulaciones gracias a copias de sus naves e instalaciones sin poner en riesgo a sus equipos de profesionales, es ahora cuando el gemelo digital está despegando y tiene usos en diferentes áreas. Dentro de estas áreas, el digital twin puede usarse para varias tareas:

• Visitas virtuales: realiza un escaneo de las instalaciones, ya sean reales o que todavía estén en proyecto.
• Formación: permite la formación en entornos reales simulados, ahorrando costes y disminuyendo los riesgos.
• Seguridad: permite estudiar una infraestructura sin necesidad de acceder a ella. Gracias a un digital twin se pueden hacer pruebas de proyectos o instalaciones antes de que sean reales.
• Rendimiento: el gemelo digital es capaz de analizar, capturar y operar sobre los datos de la planta. De esta manera, se podrá optimizar al máximo.

 

 

¿cÓMO SE CREA UN GEMELO DIGITAL?

Para crear un digital twin de una planta o producto real, primero se tienen que recopilar datos de estos modelos reales. Para ello, se implementan en ellos dispositivos que permiten la recopilación de estos datos, a través del IoT. Estos datos se recopilan en tiempo real y se envían a sistemas cloud (es decir, sistemas alojados en la “nube”). A partir de aquí, las herramientas de IA (Inteligencia Artificial) realizan el análisis y la respuesta a todos los datos.

Finalmente, se presenta la simulación con un dispositivo de realidad virtual (VR) para que la experiencia sea lo más cercana a la realidad posible y los operadores humanos puedan generar respuestas en las entidades físicas reales. Esto se consigue gracias a modelos 3D y modelados de realidad aumentada. En Eman Ingeniería trabajamos en el modelado de instalaciones gracias al láser 3D, un escáner que nos permite obtener coordenadas geográficas, realizar mediciones, visitas virtuales, reproducción digital, etc.

A la hora de implementar la tecnología de los gemelos digitales, se debe hacer una transformación completa de la empresa hacia una digitalización casi total. Esto supone superar algunos retos como la monitorización masiva con arquitectura de integración y automatización industrial; o el aumento de los sistemas de almacenamiento de información, gestión y análisis de datos.

 

¿QUÉ VENTAJAS APORTAN LOS DIGITAL TWINS A LA INDUSTRIA 4.0?

Poner en práctica esta tecnología supone una mejora en la competitividad de las plantas industriales, ya que un gemelo digital:

1. Permite hacer análisis exhaustivos y precisos de los parámetros y situaciones que pueden afectar al objeto físico real y predecir posibles incidentes, ahorrando tiempo y dinero en la toma de decisiones.
2. Posibilita la planificación en la producción, tanto para introducir productos nuevos como para personalizarla según el cliente.
3. Ayuda a encontrar áreas críticas de los proyectos a las que hay que prestar atención. Esto es fundamental para evitar problemas o encontrar soluciones rápidas y seguras.
4. Mejora el proceso de formación del equipo humano. Permite a los interesados entender la maquinaria y los procesos sin necesidad de desplazamientos para la observación física.

 

Y… ¿QUÉ INCONVENIENTES?

Aunque los gemelos digitales son una de las últimas tendencias dentro de la industria 4.0, lo cierto es que su implementación tiene un alto coste, que no todas las empresas pueden asumir. Además, la monitorización de los datos también puede ser algo complicada, sobre todo en plantas antiguas.

 

EJEMPLOS DE GEMELOS DIGITALES: DESDE SINGAPUR HASTA DESTINE

En la actualidad se pueden encontrar varios ejemplos de gemelos digitales aplicados a varias industrias y sectores. Por ejemplo, en el sector manufacturero es posible replicar la cadena de producción de una planta a través de un gemelo digital que permita predecir y corregir algunos fallos en la misma.

Uno de los ejemplos más conocidos de digital twin es el caso de la reproducción digital de la ciudad de Singapur. Virtual Singapore, que es el nombre que recibe, es una copia exacta de la ciudad malaya en la que se pueden realizar pruebas y análisis para ver qué impacto tendrían algunas políticas urbanas antes de llevarlas a cabo.

Otro ejemplo que todavía está en construcción es Destination Earth (DestinE), un proyecto muy ambicioso: realizar un gemelo digital del planeta Tierra. El objetivo de esto es ser capaces de prever cómo evolucionará el clima y cuándo sucederán algunos sucesos meteorológicos, además de las consecuencias que estos pueden tener. También se monitorizarán las consecuencias de algunas acciones humanas, como la deforestación o la construcción en algunos puntos de la superficie terrestre.

Este proyecto se engloba dentro del programa de la Unión Europea para luchar contra el cambio climático y se prevé que sea 2024 cuando eche a rodar, para culminar con el digital twin completo en el año 2030.