Presente y futuro de los gemelos digitales

Digital twins están llamados a revolucionar las industrias y a configurar el futuro de la fabricación y la sociedad. Las aplicaciones potenciales son enormes, con oportunidades para optimizar procesos, mejorar productos y crear sistemas más sostenibles y eficientes.

Según Deloitte, se espera que el mercado mundial crezca un 38% al año, hasta alcanzar los 16.000 millones de dólares en 20231. Según IoT Analytics en su informe Digital Twin Market Report 2023-2027, el mercado de gemelos digitales se expandió un 71% entre 2020 y 2022. Actualmente, el 63% de los fabricantes están desarrollando un gemelo digital o tienen planes para desarrollarlo.

Impulsores de este crecimiento son los gigantes tecnológicos, que están realizando inversiones considerables en la creación de gemelos digitales para potenciar el uso industrial de sus servicios en la nube. Por ejemplo, en la conferencia GTC de NVIDIA de septiembre de 2022 se destacaron las nuevas funciones de gemelos digitales como parte de la plataforma Omniverse. En la conferencia también se anunciaron los primeros adoptantes, entre ellos los gigantes de la fabricación Lockheed Martin y Jaguar Land Rover.

Entre las startups, los edificios inteligentes han surgido como uno de los principales casos de uso para el software de gemelos digitales, con varias financiaciones notables en el mercado de la monitorización de edificios. Por ejemplo, las startups europeas Disperse y Modulous recaudaron rondas de 16 y 12 millones de dólares respectivamente durante el segundo semestre de 2022, ambas centradas en el análisis de edificios y los gemelos digitales de obras de construcción. Cupix, otra empresa especializada en servicios similares, consiguió 13,7 millones de dólares en una ronda de serie C en el mismo periodo. En 2023, VEERUM, una empresa centrada en la gestión digitalizada de infraestructuras, recaudó 9,3 millones de dólares en una ronda de capital riesgo de fase tardía en marzo.

En cuanto a los usuarios, un número cada vez mayor de empresas de sectores que hacen un uso intensivo de activos, como el del petróleo y el gas, el aeroespacial, el de la automoción y el de los productos industriales, están aprovechando los gemelos digitales para transformar la producción. Además del sector industrial, las organizaciones están probando los gemelos digitales en los ámbitos del comercio minorista, la sanidad y las ciudades inteligentes.

¿Qué resultados buscan estas empresas? Según un reciente estudio de McKinsey, aumentar la eficiencia, reducir costes y crear mejores productos. Los gemelos digitales están acelerando el desarrollo de productos y procesos, optimizando el rendimiento y permitiendo el mantenimiento predictivo.

En opinión de las empresas pioneras en el uso de la tecnología:

• Los gemelos digitales proporcionan un entorno de desarrollo de productos sin riesgos, lo que permite a los equipos de diseño e ingeniería explorar más opciones de diseño sin el coste asociado a la producción y prueba de prototipos físicos.

• Los gemelos digitales mejoran las pruebas y la validación, ya que permiten evaluar nuevas soluciones en una amplia gama de escenarios realistas, incluidas condiciones de funcionamiento inusuales y extremas.

• Los gemelos digitales permiten conocer mejor el comportamiento de los productos. Los ingenieros pueden utilizar modelos de gemelos digitales para supervisar el estado de cualquier parte del sistema en cualquier momento y realizar un seguimiento de las complejas interacciones entre los elementos del producto.

• Digital twins permiten que los datos reales informen sobre las mejoras de los productos, simulando el impacto de los cambios de diseño propuestos mediante datos recogidos de productos que funcionan sobre el terreno.

Para comprender mejor la amplia gama de posibles aplicaciones de los gemelos digitales, un posible enfoque de clasificación es el denominado “𝟓 𝐏𝐬”, adoptado por Jeff Winter, director sénior de estrategia industrial y fabricación de Hitachi Solutions, y que abarca casi todos los casos de uso de los gemelos digitales industriales:

• 𝐏𝐚𝐫𝐭 𝐃𝐢𝐠𝐢𝐭𝐚𝐥 𝐓𝐰𝐢𝐧: Representación digital de componentes o piezas individuales, normalmente para comprender las características físicas, mecánicas y eléctricas de la pieza. Esto permite a las empresas supervisar, analizar y predecir el rendimiento y la integridad de esa pieza específica, optimizando los programas de mantenimiento y ampliando su ciclo de vida.

• 𝐏𝐫𝐨𝐝𝐮𝐜𝐭 𝐃𝐢𝐠𝐢𝐭𝐚𝐥 𝐓𝐰𝐢𝐧: Representación digital de la interoperabilidad de componentes o piezas a medida que trabajan juntos como parte de un producto. Esto permite a las empresas simular y probar el comportamiento del producto en diversas condiciones, mejorando el diseño, garantizando la calidad y acelerando el tiempo de comercialización.

• 𝐏𝐥𝐚𝐧𝐭 𝐃𝐢𝐠𝐢𝐭𝐚𝐥 𝐓𝐰𝐢𝐧: Representación digital de una planta, instalación o sistema para comprender cómo funcionan juntos los activos a nivel operativo. Esto permite a las empresas mejorar la eficiencia operativa, reducir el tiempo de inactividad y optimizar los procesos de producción mediante perspectivas en tiempo real y análisis predictivos.

• 𝐏𝐫𝐨𝐜𝐞𝐬𝐬 𝐃𝐢𝐠𝐢𝐭𝐚𝐥 𝐓𝐰𝐢𝐧: Representación digital de un proceso o flujo de trabajo específico en un sistema o instalación. Esto ayuda a las empresas a perfeccionar y optimizar procesos, identificar ineficiencias y garantizar operaciones más fluidas y rentables.

• 𝐏𝐞𝐫𝐬𝐨𝐧 𝐃𝐢𝐠𝐢𝐭𝐚𝐥 𝐓𝐰𝐢𝐧: Representación digital de una persona para capturar sus movimientos, hábitos, interacciones, habilidades, conocimientos y preferencias. Esto ayuda a las empresas a conocer mejor los patrones de flujo de trabajo, los patrones de fatiga y los problemas de seguridad, garantizando una mayor productividad y reduciendo las lesiones relacionadas con el lugar de trabajo.

A medida que la tecnología evoluciona y se vuelve más sofisticada, las empresas pueden esperar mayores oportunidades de optimización, personalización e innovación.

De cara al futuro, hay varias tendencias en la tecnología de gemelos digitales que probablemente configurarán su desarrollo y aplicación en el futuro. Una de las tendencias más significativas es la mayor integración de la tecnología de gemelos digitales con otras tecnologías de la Industria 4.0, como la inteligencia artificial y el Internet de las cosas.

Mediante el uso de la tecnología de gemelos digitales, las empresas pueden identificar ineficiencias en sus procesos y realizar mejoras. Por ejemplo, Siemens utilizó la tecnología de gemelos digitales para optimizar la producción de turbinas eólicas. Mediante la simulación de diferentes escenarios de producción, la empresa pudo aumentar la eficiencia de la producción en un 10%. Los resultados del uso de la tecnología de gemelos digitales son significativos, ya que las empresas informan de una mayor eficiencia, una reducción de costes, una mejora de la calidad, un mejor servicio al cliente y una mayor seguridad. Al aprovechar la tecnología de gemelos digitales, las empresas pueden obtener una ventaja competitiva en sus sectores y mejorar su cuenta de resultados. Esta integración permitirá simulaciones aún más sofisticadas y una mayor comprensión del rendimiento operativo, lo que a su vez conducirá a procesos más eficientes y eficaces.

Otra tendencia importante es el creciente uso de la tecnología de gemelos digitales en la atención sanitaria. Gracias a su capacidad para simular el comportamiento de los órganos y predecir la evolución de las enfermedades, la tecnología de gemelos digitales tiene un enorme potencial para el desarrollo de fármacos y la medicina personalizada. A medida que la tecnología siga evolucionando, podemos esperar una adopción aún mayor en la asistencia sanitaria y quizás incluso la creación de gemelos digitales para pacientes individuales como ayuda para el diagnóstico y el tratamiento.

Más allá de la salud, se espera que la tecnología de gemelos digitales desempeñe un papel importante en el desarrollo de ciudades inteligentes. Al crear gemelos digitales de ciudades enteras, los urbanistas podrán simular los efectos de distintas decisiones políticas y tomar decisiones más informadas sobre la asignación de recursos. Esto permitirá a las ciudades ser más eficientes y sostenibles, además de mejorar la calidad de vida de sus residentes.

Otra tendencia que podemos esperar en el futuro es la aparición de gemelos virtuales. A medida que la tecnología de los gemelos digitales se vuelva más sofisticada, debería ser posible crear representaciones virtuales de objetos físicos que sean tan precisas que puedan utilizarse para sustituir al propio objeto físico. Esto podría tener importantes implicaciones para sectores como el aeroespacial y el automovilístico, donde el coste de los prototipos físicos es elevado.

Un área clave de la innovación es la integración de la tecnología de gemelos digitales con otras tecnologías avanzadas como el aprendizaje automático, la inteligencia artificial y el blockchain. Al aprovechar el poder del aprendizaje automático y la IA, los gemelos digitales pueden entrenarse para hacer predicciones más precisas e identificar patrones en grandes conjuntos de datos. Esto permite a las empresas optimizar aún más sus procesos, reduciendo los residuos, aumentando la eficiencia y mejorando la calidad de sus productos.

A medida que se generalice el uso de la tecnología de gemelos digitales, se prestará más atención a la seguridad y la privacidad. Las empresas tendrán que garantizar que sus gemelos digitales están protegidos contra los ciberataques y que todos los datos recopilados se mantienen seguros y privados. Será un gran reto, pero habrá que superarlo para qué la industria y la sociedad adopten plenamente la tecnología de gemelos digitales. El futuro de la tecnología de gemelos digitales parece prometedor, con innumerables oportunidades de desarrollo y aplicación.

En este sentido, la tecnología blockchain puede desempeñar un papel en el desarrollo de los gemelos digitales, especialmente cuando se trata de garantizar la seguridad y la privacidad de los datos. Al utilizar blockchain para crear redes seguras y descentralizadas para almacenar y compartir datos, las empresas pueden estar seguras de que los datos de sus gemelos digitales están protegidos frente a ciberataques y accesos no autorizados.

A medida que se integren tecnologías más avanzadas en los gemelos digitales, cabe esperar simulaciones aún más precisas y una mayor comprensión del rendimiento operativo, lo que dará lugar a procesos más eficientes y eficaces, mejores productos y un futuro más sostenible para la industria y la sociedad.

Por tanto, las empresas que se adelanten a estas tendencias e inviertan en tecnología de gemelos digitales estarán bien situadas para triunfar en los próximos años.