Son varias las tecnologías que confluyen en los llamados digital twins o, por su traducción literal, gemelos digitales. Como indica su nombre son reproducciones virtuales de altísima fidelidad de un escenario real. Este puede ser una fábrica, un almacén o cualquier espacio que implique una complejidad operativa. Y es que esta complejidad es la que lleva a crear el escenario en 3D, destinado a mejorar la eficiencia en el mundo físico.
Para lograr una precisión tan alta y por la naturaleza de su uso, los digital twins se arman con herramientas de diseño 3D, cámaras de 360 grados y software de digitalización. Todo esto permite crear entornos listos para experimentar sobre ellos, sin la necesidad de modificar variables reales. Es decir, se pueden hacer ensayos para posibles mejoras y obtener garantías de los resultados antes de implementar en el mundo físico los cambios. Se reducen así los riesgos de tomar decisiones equivocadas.
Para qué sirven os digital twins
En realidad esta tecnología se aplica para estudiar sistemas u objetos con una alta precisión. Desde IBM ponen el ejemplo de la turbina de un aerogenerador. A esta se la equipa con un conjunto de sensores en zonas vitales para su funcionalidad. A partir de ahí, los dispositivos empiezan a generar datos. Se capta todo lo posible en relación con el rendimiento de la turbina, como la electricidad que genera en cada momento con la energía eólica, la temperatura, las condiciones climatológicas y un sinfín más de detalles.
Toda esta información se envía a un algoritmo, que la procesa y la aplica a una copia digital de la turbina. El modelo virtual de esta máquina permite ejecutar simulaciones, variando los datos a placer. De esta forma se puede comprobar el rendimiento que tendría en diferentes situaciones o estudiar posibles problemas. De la misma forma, también podrían buscarse mejoras para adelantarse al deterioro de la pieza.
Aunque, evidentemente, los digital twins también pueden ser una representación virtual de una planta industrial, donde personas y robots trabajan en el mismo espacio. Y no hay que olvidar que la tecnología se aplica igualmente al estudio de sistemas difíciles de entender si no es a través de simulaciones. Sería el caso de la arquitectura de una red de telecomunicaciones, cuyo gemelo digital podría servir para simular ciberataques y ensayar fórmulas de defensa.
Basados en un conjunto de tecnologías
En un modelo virtual de un almacén pueden moverse a la vez las personas y la maquinaria autónoma. Lo harán acorde con los datos recogidos por los sensores que nutren el sistema. Es el escenario ideal para que los desarrolladores incluyan nuevos robots o cambien procesos. Así descubrirán qué podría pasar en la nave industrial si llevan a cabo estos cambios.
Pero crear un modelo de este tipo no es sencillo. Requiere un diseño cuidado, pero también un manejo de la información preciso. Si se introduce una prueba, como un nuevo robot en la planta, se necesitan algoritmos que prevean los movimientos de los empleados, acordes con los datos que se tienen de ellos. Esta extrapolación tiene que ser fidedigna para aplicar soluciones virtuales que después sean viables en el mundo físico.
Para crear un digital twin se utiliza una mezcla de tecnologías. “Se usan diferentes métodos como el diseño en CAD, vídeo y fotografía usando cámaras 360 o un escaneo con cámaras lidar. También es frecuente el uso de drones volando alrededor de los edificios, torres y otras construcciones altas”, apunta Giovanni Cetto, CEO de TwoReality, especializada en realidad virtual.
Toda la información gráfica captada se vuelca a una plataforma. “Como los metaversos son sitios virtuales diseñados por computador, estas imágenes en 3D se insertan en esos espacios para crear las construcciones digitales en las que disfrutamos las experiencias de realidad virtual, permitiéndonos visitar los espacios por dentro y por fuera y emplazando componentes en la construcción digital”, señala Cetto.
Las diferencias entre digital twins y simulaciones
Tanto los gemelos digitales como las simulaciones son modelos digitales que replican un sistema. La diferencia principal está en la escala de detalle. Una simulación suele implicar el estudio de un proceso concreto, mientras que los digital twins son más complejos. Con ellos se pueden estudiar múltiples procesos. De ahí que muchas veces su tecnología se asocia a los metaversos, por ese elemento de conjunto y de complejidad.
Las simulaciones, por ejemplo, no cuentan con datos en tiempo real. Sin embargo, la exhaustividad en la recopilación de datos para los gemelos digitales permite tener un flujo constante de información para alimentar el modelo. La inteligencia también se puede extraer en tiempo real.
Qué datos reales se necesitan
El objetivo es hacer un retrato preciso de la realidad. Por eso, cuanto más información tengamos, mejor. “Se utiliza el posicionamiento geográfico, las coordenadas físicas, las medidas de altura, ancho y profundidad tomadas por las cámaras e incluso las marcas, grietas, cables, conectores y otros detalles arquitectónicos”, expone el CEO de TwoReality refiriéndose a un modelo para una planta industrial.
Muchos de estos datos se recogen gracias a sensores IoT. Esta tecnología ayuda a conectar máquinas y dispositivos, para que compartan información. Y todo ese bagaje que generan se puede volcar a un digital twin. Además, se pueden obtener datos importantes de otros elementos. “También es posible utilizar los planos arquitectónicos y de conductos subterráneos para añadirlos al modelo digital”, comenta Cetto. “Para que compañías de servicios públicos puedan saber qué hay debajo de la superficie y trabajar eficientemente sin daños a la infraestructura”.
Las aplicaciones de los digital twins
Un estudio publicado por Markets&Markets cifraba en 3.100 millones de dólares el mercado de digital twins en 2020. Para 2026, el salto esperado es tal que la firma analista prevé un volumen de 48.200 millones de dólares. Esto supondría una tasa de crecimiento anual compuesto del 58%.
Estas estimaciones dan a la tecnología un crecimiento enorme. Pero lo cierto es que los gemelos digitales aportan ventajas significativas a las empresas. Y últimamente se ha simplificado y abaratado su desarrollo. “Gracias a ellos es fácil construir maquetas para presentar Información a los equipos de trabajo. A diseñadores, arquitectos, equipos de operaciones y a los gerentes de proyectos o inversores”, detalla Cetto.
El CEO de TwiReality resume los beneficios así: “Con esta herramienta es posible crear situaciones imaginarias para modelar reacciones de emergencia, rediseños, análisis de tiempos y movimientos, análisis volumétrico y avances de obra, entre muchos otros. Incluso se puede entrar a los modelos digitales para observar el interior e interactuar con los elementos”.
También están relacionados con la nueva ola de automatización que se desplegará a lo largo y ancho de la industria. La convivencia eficiente entre trabajadores y robots se gestará a base de pruebas, pero antes se cocinará en plataformas de gemelos digitales.
IBM pone algunos otros casos de uso, como en la sanidad. Se podría llegar incluso a hacer un modelo de un paciente, con los indicadores de que se dispongan. Así, antes de aplicar un tratamiento se podría simular virtualmente para tener alguna pista de cuál será el resultado. El diseño urbano será otra de las aplicaciones. Con un sistema que represente a una ciudad o a un barrio se pueden plantear mejoras de urbanismo y comprobar cómo varían los movimientos.
Una mejora de la eficiencia
La principal ventaja que ofrecen los digital twins es la mejora de la eficiencia. Así lo asevera Cetto: “Se pueden crear simulaciones con realidad virtual en las que los diseñadores y el equipo de operaciones pueden mover y cambiar elementos, como bandas transportadoras, almacenes, el sentido del flujo de trabajo, anaqueles y posiciones de operarios, para determinar finalmente cuál es el proceso que mejor rendimiento o menos fallas tiene”.
Se puede ver como una especie de ensayo general. Pero sin todo lo que implica cualquier cambio en la realidad cotidiana de la planta industrial o cualquier otro sistema en estudio. “No se necesitan los ensayos físicos, que requieren más tiempo, recursos y desperdicio de materiales”, destaca Cetto. Las simulaciones se pueden utilizar para resolver problemas, como cuellos de botellas, sin experimentar demasiado. Los ingenieros son capaces de ir más directos a la solución.
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