Gemelos Digitales Explicados: Beneficios, Casos de Uso y Aplicaciones Industriales

¿Qué son los gemelos digitales?

Los gemelos digitales son representaciones digitales o virtuales de un objeto o proceso físico. Estas representaciones digitales se alimentan con datos reales adquiridos por sensores colocados en el proceso real, que se procesan con técnicas de Inteligencia Artificial. Es decir, estos datos son los que permiten representar el proceso real de forma virtual. A partir de aquí, se pueden simular comportamientos, predecir cómo funcionará un objeto o proceso, entre otras cosas.

En el entorno industrial podemos encontrar gemelos digitales de producto o de proceso.

• Gemelos digitales de producto representan virtualmente todas las partes físicas de un producto: electrónica, mecánica y software.

  Esta representación virtual permite simular diferentes situaciones del proceso de fabricación y de uso. Así, puede validarse y probarse en todos los sentidos, antes de fabricar.

• Los gemelos digitales de proceso son una reproducción virtual de las líneas de producción donde se integran todas las etapas de las mismas. Si el proceso es real, se pueden obtener datos de él para simular ciertos comportamientos; si, por el contrario, no está en marcha porque está en fase de diseño, se pueden simular datos y situaciones antes de ponerlo en marcha.

Los gemelos digitales pueden ser muy complejos o muy simples, dependiendo del proceso o producto que se quiera representar y de la cantidad de datos disponibles para ello.

¿Cómo Funciona un Gemelo Digital?

Para desarrollar e implantar gemelos digitales, es necesario recopilar la información que se genera en el entorno físico. Esta información es recogida por sensores y otros dispositivos que recogen datos reales sobre el estado del proceso o producto.

Por otro lado, esta información debe tratarse y procesarse correctamente. Para lidiar con todo este volumen de datos, los sensores y dispositivos deben estar conectados en un sistema basado en la nube capaz de recibir los datos en tiempo real y procesarlos. Una vez procesados los datos, es posible generar la réplica virtual, que es el gemelo digital.

El gemelo digital recibe la información de los sensores en tiempo real y replica lo que ocurre en la realidad. Consecuentemente, permite representar virtualmente posibles problemas que surjan durante el desarrollo u operación de un proceso o máquina y es muy útil para la mejora de comportamientos y la eficiencia de las máquinas.

Por tanto, es necesario que todo el proceso esté involucrado en la creación de estos gemelos digitales; si se obtiene información de todas las etapas del proceso, esta réplica virtual será más representativa del proceso real.

¿Cuáles son las Ventajas de los Gemelos Digitales?

Los gemelos digitales tienen numerosas ventajas, ya que mejoran el comportamiento de procesos y productos, lo que generalmente significa mejorar su eficiencia.

• Los gemelos digitales permiten anticipar problemas potenciales que puedan surgir en el futuro. Esto reduce defectos de producto y acorta tiempos de fabricación, entre otras cosas.
• Mejora y optimización de procesos productivos mediante información real.
• Reducen paradas no planificadas por posibles errores.
• Reducen accidentes ya que permiten simular todo tipo de situaciones y casuísticas.
• Reducción de costes de mantenimiento al realizar tareas de mantenimiento preventivo.
• Oportunidades de mejora continua mediante simulaciones, identificando fallos e ineficiencias.

El gemelo digital es una gran herramienta de la Industria 4.0 que permite probar nuevas tecnologías virtualmente para simular comportamientos y reducir riesgos. Además, permiten monitorizar la actividad en tiempo real y optimizar los comportamientos y estados que ocurren. Se puede realizar la evaluación del rendimiento de un proceso o producto en tiempo real con poca pérdida de productividad.

Aplicaciones de los Gemelos Digitales en la Industria

Los gemelos digitales pueden aplicarse en todo tipo de industrias y para diferentes aplicaciones. Aquí algunos ejemplos de sectores y aplicaciones en los que se pueden usar los gemelos digitales.

• Fabricación

  Los gemelos digitales permiten simular procesos completos con todas sus etapas. Esto permite, a su vez, optimizar todo el proceso. Puede aplicarse directamente a productos tanto en el proceso de diseño como de fabricación. Permiten predecir el funcionamiento de un producto o proceso productivo antes de su puesta en marcha, lo que permite anticipar posibles errores y ahorrar costes.

• Energía

  Se pueden desarrollar modelos basados en datos reales para predecir comportamientos que optimicen actividades de generación de energía analizando grandes cantidades de estos datos. Los gemelos digitales permiten modelar el rendimiento de centrales eléctricas representando su estado y operación. También pueden ayudar a identificar la demanda energética, reducir costes de implementación de nuevas plantas y mejorar la toma de decisiones en etapas de almacenamiento de energía.

• Automoción

  Estas representaciones virtuales pueden simular comportamientos y prevenir posibles fallos tanto en producción como en la posterior operación del vehículo. Un gemelo digital ahorra costes y reduce errores en las etapas de producción. También permite identificar posibles cuellos de botella y acortar tiempos de desarrollo. Por último, mejoran la calidad del vehículo final.

• Logística

  Los gemelos digitales también se usan para simular los flujos de materiales y personas, lo que permite mejorar y optimizar procesos logísticos. Permiten capturar todos los estados del proceso y simular diferentes escenarios. Estas simulaciones proporcionan información para la toma de decisiones y permiten tomar la más adecuada en cada caso.

Para concluir, los gemelos digitales permiten realizar pruebas virtuales de forma mucho más rentable que si tuvieran que hacerse en el mundo real. Permiten probar nuevas tecnologías, reducir fallos y optimizar todo tipo de procesos y productos.

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