Gemelo digital para industria y procesos logísticos

Los gemelos digitales serán una revolución en muchos sectores. Los  gemelos digitales son principalmente representaciones digitales de objetos o procesos que, entre muchas aplicaciones, facilitan la toma de decisiones probando digitalmente diferentes escenarios sin riesgos reales.  Se puede crear un gemelo digital de una máquina, un edificio, fábricas o ciudades[1]. Incluso, algunos grupos de trabajo están trabajando en crear gemelos digitales de pacientes para explorar terapias para tratamientos de enfermedades.

Origen de los gemelos digitales

La idea de un gemelo digital surgió por primera vez en la NASA, donde se crean maquetas a escala real de las cápsulas espaciales, que son utilizadas en tierra para reflejar y diagnosticar problemas en órbita, posteriormente dieron paso a réplicas totalmente digitales.

Pero el término gemelo digital realmente despegó después de que Gartner los identificara como una de sus 10 principales tendencias tecnológicas estratégicas para 2017, diciendo que dentro de tres a cinco años, «miles de millones de cosas estarán representadas por los gemelos digitales, un modelo de software dinámico de una máquina o sistema físico» [2]. Un año después, Gartner, una vez más, nombró a los gemelos digitales como una de las principales tendencias, diciendo que «con una estimación de 21 mil millones de sensores conectados para 2020, los gemelos digitales existirán para miles de millones de elementos en el futuro cercano». La explosión de los sensores de IoT (Internet of Things) es una parte importante de la evolución de los gemelos digitales.

Se estima que el concepto de gemelos digitales se utilizará ampliamente en el futuro cercano y constituirá una de las principales tendencias tecnológicas, tal y como reseñan los expertos. Concretamente, David Cearley (Vicepresidente de Gartner) afirmó que para 2021 que la mitad de las compañías industriales existentes usarán gemelos digitales y aumentarán su eficacia en un 10%.

Aplicación de gemelos digitales en el diseño y gestión de procesos logísticos e industriales

Los gemelos digitales tienen múltiples aplicaciones, en este artículo nos queremos centrar en las ventajas que ofrece en la mejora (y diseño) de procesos de movimientos de materiales, bien desde punto de vista de cadena de suministro entre empresas, bien desde movimiento de materiales dentro de una fábrica o centro de distribución.

Este tipo de procesos, son muy dinámicos (se modifican con el tiempo) y cada vez más complejos (suministros en lotes pequeños, personalizados, con gran variedad de opciones). Para la gestión correcta hay que manejar grandes cantidades de datos y evaluar diferentes alternativas. Desde punto de vista operativo, la aparición de imprevistos o incidencias es habitual en este tipo de procesos donde hay varios actores con diferentes prioridades (diferentes empresas, diferentes departamentos). Desde un punto de vista más estratégico, los procesos están sujetos a cambios más frecuentes, y además con nuevos escenarios como puede ser COVID19, que pueden llegar a modificar layout de procesos o ubicación de proveedores. Tomar la mejor decisión en cada caso es difícil, en la actualidad muchas de estas decisiones se basan en experiencias personales, o planes de contingencia, que se basan en soluciones a problemas del pasado, que no tienen porqué coincidir con el problema que está ocurriendo ahora mismo. Un gemelo digital nos permite captar el estado preciso del proceso actual y simular cientos o miles de posibles escenarios (partiendo de la situación actual) y seleccionar la mejor decisión (o las tres mejores) para que el responsable tome la decisión más adecuada a este momento concreto, con la seguridad de que se han explorado todas las opciones disponibles.

El gemelo digital nos puede ayudar a explorar nuevas situaciones, nuevos diseños de layout, nuevas configuraciones de cadenas de suministro… que son difíciles de evaluar a priori en el proceso real (limitación económicas, riesgos). Nos ayudan a innovar y explorar nuevas combinaciones que pueden mejorar el rendimiento de proceso actual (por ejemplo: nuevas automatizaciones, modificación de ubicación de zonas de almacenaje, distintas distribuciones de tareas…).

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Barreras en la aplicación de gemelos digitales

A pesar de que son sustancialmente mayores las ventajas que los inconvenientes de los gemelos digitales, hay que señalar dos barreras fundamentales con las que todavía se topan las empresas:

• Dificultad para digitalizar los sistemas en planta, debido a que la arquitectura tradicional de la mayoría de las empresas es difícilmente sensorizable.
• Otro obstáculo es el del tratamiento y gestión de la gran cantidad de datos en tiempo real que supone la tecnología de los gemelos digitales. La solución pasa por el big data, pero no todas las empresas pueden asumir ese coste.

Ejemplos de aplicación un gemelo digital en la industria

En la red se pueden encontrar diferentes casos que explican los beneficios del uso de esta tecnología:

Gemelos digitales en procesos de producción

• En el artículo [3] (Digital twins move from manufacturing and IoT into the back office) se indica que los gemelos digitales también se utilizan para crear máquinas y plantas de fabricación. Permiten a los ingenieros probar las cosas para ver si todos los componentes funcionan y trabajan juntos antes de gastar dinero en la instalación real.

Gemelo digital Siemens para Maserati

• Otro ejemplo interesante lo presenta Maserati [4], la marca de coches deportivos de lujo italiana perteneciente al gigante automovilístico Fiat, ha hecho del uso de las nuevas tecnologías una auténtica ventaja competitiva. Así, la planta de Maserati en Turín (antigua fábrica del Grupo Bertone) es un ejemplo de perfecta convivencia entre los robots y los operarios. En ella se fabrican actualmente dos modelos de Maserati (el Quattroporte y el Ghibli) a través de un proceso productivo totalmente digitalizado y basado en la tecnología de los gemelos digitales. Esto ha sido posible, entre otras cosas, gracias a la alianza de Maserati con Siemens, quien se ha convertido en un partner esencial para la marca. El software CAD NX de Siemens es el que ha permitido la creación de los gemelos digitales de los Maserati. Los beneficios asociados a los digital twins en esta planta de Turín son: el ahorro en costes, la reducción de errores, la mejora de la calidad de los automóviles, la identificación de posibles cuellos de botella sobre los que trabajar, y el acortamiento tanto del time to market como del tiempo de desarrollo de nuevos vehículos. Tanto es así, que, por ejemplo, el modelo Ghibli se encuentra disponible en veintisiete versiones, trece colores y doscientas cinco configuraciones distintas.

En ITAINNOVA también estamos utilizando la tecnología de gemelo digital para ayudar a diferentes empresas. En una pyme de sector automoción le ayuda a diseñar un nuevo modo de suministro de material basado en AGV. Para realizar el seguimiento de la planificación de entregas de componentes y producto terminado en una red de varios almacenes y  fábricas. O para evaluar nuevos servicios de gestión de cadena de suministro integrando información de contenedores con IoT trackers y Blockchain.

Todas las indicaciones parecen indicar que estamos en la cúspide de una explosión de tecnología de gemelo digital. Cada vez más empresas tendrán historias de éxito de programas piloto y del mundo real, y querrán implementar sus propios gemelos digitales para obtener una ventaja competitiva.