Gemelos digitales, aplicaciones en la industria

Conozca los gemelos digitales, aplicaciones en las industrias, optimización en la cadena de suministro y beneficios en el producto final

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Un gemelo digital es una copia virtual exacta de un objeto, producto, equipo, persona, proceso, cadena de suministro o incluso un ecosistema empresarial. Se crea utilizando datos derivados de las tecnologías de sensores del Internet Industrial de las Cosas (IIoT) que se adjuntan o se integran en el objeto original. Según la Asociación Americana de Ingenieros Mecánicos (ASME), estos datos conectados a la nube permiten vistas tanto estructurales y operativas de lo que le sucede al objeto en tiempo real, lo que permite a los ingenieros monitorear y modelar la dinámica de los sistemas. Se pueden realizar ajustes en el gemelo digital para ver cómo cambiaría el sistema en la vida real antes de realizar cambios en el sistema original. 

A medida que más empresas adoptan IoT y Big Data, la tecnología de gemelos digitales se vuelve más popular. Según Markets and Markets tamaño del gemelo digital en el mercado financiero crecerá de 100 millones de dólares en 2023 a 500 millones de dólares en 2028, a una tasa compuesta anual del 34,8%.

A continuación se presentan ocho formas en que se utilizan los gemelos digitales para mejorar las operaciones de fabricación.

Diseño de producto con gemelos digitales

Los gemelos digitales pueden ser prototipos virtuales durante la fase de diseño y ajustarse para probar diferentes simulaciones o diseños antes de invertir en un prototipo sólido. Esto ahorra tiempo y costos al reducir la cantidad de interacciones necesarias para que el producto entre en producción. Procesos de optimización topológica unidos a simulaciones de elementos finitos permiten reducir peso en productos, reducir piezas de ensamble y en muchos casos mejorar el desempeño mecánico de piezas tradicionales. 

Gemelos digitales optimizan de procesos 

Los sensores en una línea de fabricación se pueden usar para crear un gemelo digital del proceso y analizar indicadores de rendimiento importantes. Los ajustes al gemelo digital pueden identificar nuevas formas de optimizar la producción, reducir las variaciones y ayudar con el análisis de la causa raíz. Adicionalmente, se pueden analizar rutas alternas para manufacturar un producto analizando la disponibilidad de diferentes máquinas y herramientas, flexibilizando así la producción. 

Gestión de calidad

Monitorear y responder a los datos de los sensores IoT durante la producción es esencial para mantener la máxima calidad y eliminar la repetición del trabajo. El gemelo digital puede modelar cada parte del proceso de producción para identificar dónde ocurren las variaciones o si se pueden usar mejores materiales o procesos.

Definición de estándares de calidad

Esto incluye establecer criterios claros para la precisión de los datos, la fiabilidad del modelo, la usabilidad y la interoperabilidad con otros sistemas. Los estándares de calidad deben reflejar los objetivos específicos del gemelo digital y las expectativas de los usuarios finales.

Validación y verificación

Es fundamental asegurar que los gemelos digitales representen con precisión los sistemas físicos que modelan. Esto se logra a través de procesos de validación y verificación que comparan el comportamiento del modelo digital con observaciones reales y datos experimentales para identificar y corregir discrepancias.

Gestión de datos

La calidad de los datos es un pilar fundamental para la efectividad de los gemelos digitales. Esto incluye la precisión, la actualización y la integridad de los datos recopilados de fuentes diversas. La gestión de datos abarca desde la recopilación y el almacenamiento hasta el procesamiento y la protección de los datos contra accesos no autorizados o corrupción.

Uno de los aspectos más importantes de la disponibilidad de los datos es la capacidad que le otorga a los operarios e ingenieros de planta para entender las interacciones entre los parámetros que se ingresan a la máquina, las condiciones variables de la planta, como la humedad o la temperatura ambiente, y los resultados finales de la producción. La información analizada gracias a los gemelos digitales motiva la participación innovadora de los empleados de la empresa para buscar una optimización de la producción basada en conocimiento. 

Capacitación y soporte

Para maximizar el valor de los gemelos digitales, es crucial que los usuarios comprendan cómo interactuar con ellos eficazmente. Esto puede incluir capacitación sobre el uso de la plataforma, la interpretación de los resultados y la implementación de cambios basados en los insights generados por el gemelo digital.

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Gemelos digitales en cadena de suministro

Las empresas del sector logístico confían en los gemelos digitales para realizar un seguimiento y analizar los indicadores clave de rendimiento, como el de embalaje, la gestión de flotas y la eficiencia de las rutas. Son especialmente útiles para optimizar la producción justo a tiempo o en secuencia y analizar las rutas de distribución.

Los gemelos digitales en la cadena de suministro representan una revolución en la forma en que las empresas planifican, operan y optimizan sus flujos de productos y servicios. Un gemelo digital es una réplica virtual de un proceso, producto o servicio que permite simular, analizar y mejorar su rendimiento en el mundo real. En el contexto de la cadena de suministro, los gemelos digitales ofrecen oportunidades sin precedentes para mejorar la eficiencia, la resiliencia y la sostenibilidad.

Mantenimiento predictivo de los gemelos digitales

Los gemelos digitales para equipos individuales o procesos de fabricación pueden identificar variaciones que indican la necesidad de reparaciones o mantenimiento preventivo. También pueden ayudar a optimizar los niveles de carga, la calibración de herramientas y los tiempos de ciclo. 

El mantenimiento predictivo de los gemelos digitales se refiere al uso de modelos digitales para predecir el desgaste, las fallas o la necesidad de mantenimiento en equipos y sistemas físicos antes de que estos problemas ocurran en la realidad. Esta metodología combina tecnologías avanzadas como el Internet de las Cosas (IoT), el análisis de grandes volúmenes de datos (big data), la inteligencia artificial (IA) y el aprendizaje automático (machine learning) para crear representaciones virtuales de activos físicos que se actualizan en tiempo real.

A través de estos modelos, es posible monitorear el estado y el rendimiento de los equipos, anticipar problemas y planificar acciones de mantenimiento de manera proactiva, lo que resulta en una serie de beneficios significativos.

Colaboración interdisciplinaria en los gemelos digitales

La disponibilidad inmediata de los datos operativos de los gemelos digitales facilita el intercambio entre disciplinas, lo que permite la colaboración, una comunicación mejorada y una toma de decisiones más rápida. Ingeniería, producción, ventas y marketing pueden trabajar juntos, utilizando los mismos datos, para tomar decisiones más informadas.

Gemelos digitales mejoran la experiencia del cliente

Los gemelos digitales a menudo se utilizan para recopilar datos a lo largo del tiempo que brindan información sobre el rendimiento del producto, la distribución y la experiencia del usuario final. Estos datos se pueden utilizar para ayudar a los ingenieros y diseñadores a mejorar la respuesta del cliente al producto, especialmente a través de la personalización y la facilidad de uso.

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