Cada segundo, las plantas de fabricación de todo el mundo generan flujos de datos que habrían sido inimaginables hace tan solo una década, y los fabricantes inteligentes están convirtiendo esta avalancha de datos en su mayor ventaja competitiva al convertir los datos en bruto en información utilizable. El secreto reside en dos tecnologías revolucionarias que funcionan en perfecta armonía: la tecnología de gemelos digitales crea réplicas virtuales inteligentes de activos y procesos físicos, mientras que los hilos digitales establecen y rastrean datos sin fisuras a lo largo de todo el ciclo de vida del producto.
No se trata solo de modelos digitales, sino de representaciones activas que reflejan las operaciones del mundo real a través de sensores IIoT, algoritmos de aprendizaje automático y software de simulación avanzado. Los gemelos digitales centran su capacidad analítica en activos o procesos específicos, proporcionando información en tiempo real que previene costosos problemas de rendimiento antes de que se produzcan. Los hilos digitales se centran en la visión del producto, conectando sistemas CAD, plataformas PLM y redes IoT para crear una cadena ininterrumpida de inteligencia desde el diseño del producto hasta su retirada.
¿Cuál es el resultado? Los fabricantes pueden ahora probar escenarios, optimizar el rendimiento y tomar decisiones críticas con una rapidez y precisión sin precedentes, manteniendo al mismo tiempo una trazabilidad y genealogía completas. Este blog revela cómo funcionan juntas estas tecnologías complementarias y por qué la simulación sirve de puente crucial que las conecta para lograr una verdadera excelencia en la fabricación.
Comprender los conceptos básicos
La excelencia en la fabricación depende de dos innovaciones digitales complementarias que reconfiguran las capacidades operativas. Comprender sus conceptos básicos resulta esencial para las organizaciones que avanzan en su transformación digital.
¿Qué es un gemelo digital? Definición y capacidades
El Digital Twin Consortium define un gemelo digital como «una representación virtual integrada y basada en datos de entidades y procesos del mundo real, con interacción sincronizada a una frecuencia y fidelidad especificadas». Estas réplicas de procesos virtuales reflejan los homólogos físicos a través de mecanismos continuos de retroalimentación de datos en tiempo real.
Los sensores del Internet Industrial de las Cosas (IIoT), los algoritmos de aprendizaje automático y el software de simulación forman la base tecnológica que permite a los gemelos digitales recopilar datos de productos y procesos y generar modelos precisos. Las organizaciones supervisan el rendimiento, identifican las limitaciones del sistema, programan los recursos, calculan las necesidades de material y predicen los requisitos de mantenimiento antes de que se manifiesten los problemas gracias a esta integración tecnológica. La capacidad de modelado de los gemelos digitales permite a los equipos probar virtualmente las modificaciones antes de aplicarlas en el mundo físico.
¿Qué es un hilo digital? Explicación del flujo de datos del ciclo de vida
Un hilo digital es una representación digital del ciclo de vida de un producto, desde el diseño a la fabricación, pasando por el mantenimiento y más allá, que proporciona un flujo de datos sin fisuras que conecta todos los aspectos del ciclo de vida. Por tanto, los hilos digitales establecen conexiones de flujo de datos sin fisuras que enlazan procesos empresariales, sistemas, productos y equipos a lo largo de cadenas de valor completas. Este marco de comunicación traza interconexiones de datos a lo largo de todo el ciclo de vida de productos y sistemas.
Los silos de sistemas tradicionales, como el diseño asistido por ordenador (CAD), la gestión del ciclo de vida del producto (PLM), los sistemas de ejecución de fabricación (MES) y la planificación de recursos empresariales (ERP), se conectan con dispositivos inteligentes y plataformas IoT mediante una arquitectura de hilos digitales. Esta integración permite el intercambio de datos en tiempo real entre las fases de diseño, fabricación y mantenimiento.
Hilo digital frente a gemelo digital: principales diferencias
Ambos conceptos emplean representaciones digitales, pero sirven para fines operativos distintos:
- Alcance: Los gemelos digitales se centran en los procesos y recursos necesarios para apoyar la ingeniería, fabricación y distribución de los productos, mientras que los hilos digitales se centran en las características y rasgos detallados del producto a lo largo de su ciclo de vida mediante la vinculación de cadenas de datos completas a través de sistemas y plazos.
- Naturaleza: Los gemelos digitales funcionan como simulaciones dinámicas e interactivas que reproducen el comportamiento de procesos y sistemas físicos; los hilos digitales crean redes contextuales que organizan datos de productos relevantes y relacionados entre sí a lo largo de periodos de tiempo y fases del producto.
- Relación: Los gemelos digitales proporcionan información sobre los procesos y las operaciones dentro de los marcos digitales más amplios, utilizando la información detallada del producto, a menudo a través de múltiples gemelos junto con los documentos integrados y los registros históricos.
Estas tecnologías se complementan entre sí para impulsar la excelencia en la fabricación mediante una mejor utilización de los datos, a pesar de sus diferencias fundamentales.
Arquitectura y flujo de datos
La implementación práctica de hilos y gemelos digitales exige marcos arquitectónicos sofisticados que faciliten un flujo de datos robusto a través de sistemas interconectados.
Modelado de gemelos digitales: Datos y simulación casi en tiempo real
El modelado de gemelos digitales establece como arquitectura fundacional el flujo bidireccional de datos entre activos físicos y representaciones virtuales. Este intercambio dinámico permite la actualización continua de los modelos digitales en función de las condiciones operativas del mundo real. La infraestructura tecnológica que soporta los gemelos digitales se origina con datos de producción procedentes de controladores lógicos programables (PLC), dispositivos conectados a IoT, sistemas de ejecución de fabricación y sistemas ERP, estableciendo la capa de información base. Los datos se limpian, estructuran y compilan en tablas intermedias diseñadas específicamente para herramientas de simulación. Las investigaciones de McKinsey demuestran que las simulaciones de planta más precisas utilizan software de simulación de eventos discretos, creando representaciones virtuales capaces de ejecutar miles de secuencias de producción para identificar cuellos de botella y limitaciones operativas.
Hilo digital en la fabricación: Conectividad de extremo a extremo
La arquitectura de hilos digitales establece una conectividad sin fisuras a lo largo de todo el ciclo de vida del producto. El marco funciona como una infraestructura de comunicación, recopilación y almacenamiento que conecta sistemas previamente aislados, incluidas plataformas CAD, PLM, MES y ERP con redes IoT. Esta integración arquitectónica permite el intercambio de datos en tiempo real entre las distintas fases de fabricación. IBM caracteriza esto como «un flujo de datos sin fisuras que conecta todos los aspectos del ciclo de vida», eliminando los silos operativos tradicionales que restringen la colaboración. La estructura de datos unificada implementa un espacio de nombres unificado (UNS) en todos los datos empresariales, lo que reduce sustancialmente la complejidad durante la expansión de los casos de uso.
Cómo MES, simulación e IoT impulsan ambos sistemas
Los sistemas de ejecución de fabricación (MES) desempeñan funciones críticas mediante la gestión de los datos de producción, los protocolos de programación y la coordinación del flujo de trabajo. La integración con sensores IoT que recopilan datos de la máquina en tiempo real establece la columna vertebral fundamental que soporta tanto los hilos digitales como los gemelos. La conectividad MES con gemelos digitales permite a los fabricantes simular, analizar y optimizar los procesos de producción antes de la implementación física. La infraestructura tecnológica incorpora sistemas IoT y SCADA para la recopilación de datos, algoritmos de IA y aprendizaje automático para el análisis, y plataformas de computación en la nube/de vanguardia para el almacenamiento y el procesamiento, interconectadas a través de arquitecturas de red de alta velocidad.
Cuándo utilizar el hilo digital, el gemelo digital o ambos
Los gemelos digitales resultan especialmente eficaces para:
- Supervisión en tiempo real y simulación de hipótesis.
- Planificación y programación dinámicas casi en tiempo real
- Evaluaciones proactivas de riesgos en todos los sistemas operativos
- Aceleración de la innovación mediante procesos de análisis virtuales
Los hilos digitales sobresalen por dentro:
- Desarrollo ágil de productos mediante un flujo de datos sincronizado
- Marcos de colaboración interdepartamental reforzados
- Conectividad optimizada entre procesos de fabricación
- Genealogía detallada de la trazabilidad del producto a lo largo de todo su ciclo de vida
Análisis comparativo: Tecnologías Digital Twin y Digital Thread
El siguiente gráfico resume las principales diferencias entre las implantaciones de gemelos digitales e hilos digitales, destacando sus funciones complementarias dentro de los ecosistemas de fabricación modernos.
Comparación entre Digital Twin y Digital Thread
Aspecto | Gemelo digital | Hilo digital |
Definición | Representación virtual integrada y basada en datos de sistemas y procesos del mundo real con idatos sincronizados en tiempo real. | Representación digital del ciclo de vida de un producto que proporciona un flujo continuo de datos que conecta todos los aspectos del ciclo de vida. |
Alcance | Enfoque individual del sistema o proceso a nivel de activos y materiales | Enfoque de producto individual con integración de datos en toda la empresa que abarque múltiples sistemas informáticos y plazos operativos. |
Componentes tecnológicos | – Computación en nube – Algoritmos de aprendizaje automático – Software de simulación – Software de planificación y programación – Análisis en tiempo real | – Software CAD – Sistemas PLM – Redes de sensores IoT – Plataformas MES – Sistemas ERP- Almacenamiento en la nube |
Objetivo principal | Simulación dinámica que reproduce el comportamiento y el rendimiento del sistema físico para su análisis y programación. | Marco de organización de datos que permite la gestión de la información a lo largo de todo el ciclo de vida del producto y la trazabilidad detallada del mismo. |
Arquitectura de flujo de datos | Intercambio bidireccional en tiempo real entre los sistemas y activos físicos y los modelos virtuales. | Conectividad de extremo a extremo que establece vías de información, almacenamiento de datos y análisis sin fisuras. |
Aplicaciones clave | – Seguimiento y simulación en tiempo real – Programación detallada de la producción – Optimización del rendimiento – Evaluación de riesgos | – Colaboración entre departamentos – Gestión del ciclo de vida de los productos – Seguimiento y trazabilidad de los productos – Ayuda a la toma de decisiones basada en datos |
Características de escalabilidad | Creación y adaptación de modelos basados en datos | Escalabilidad en toda la empresa conectando múltiples sistemas y fuentes de datos |
Capacidades de integración | Base de conocimientos de la empresa que recoge todos los flujos de procesos, reglas empresariales y lógica de decisión operativa. | Base de conocimientos del producto que recoge todas las características de diseño del producto, los requisitos de los usuarios y las características detalladas. |
Conclusión
La fabricación ha entrado en una era en la que los gemelos digitales y los hilos digitales funcionan como fuerzas complementarias que impulsan capacidades operativas sin precedentes. Estas tecnologías representan algo más que mejoras incrementales: encarnan un replanteamiento fundamental de la forma en que los fabricantes abordan la gestión de activos, la optimización de procesos y la planificación estratégica.
La fuerza de los gemelos digitales reside en su inteligencia focalizada: capacidades de supervisión casi en tiempo real, conocimientos predictivos y entornos de pruebas virtuales que eliminan las conjeturas de las decisiones críticas. Los hilos digitales proporcionan el tejido conectivo que transforma los puntos de datos de productos aislados en datos operativos completos, vinculando las intenciones de diseño con las realidades de fabricación y los resultados de mantenimiento a lo largo de todo el ciclo de vida del producto.
La integración amplifica exponencialmente ambas tecnologías. Los gemelos digitales se convierten en nodos inteligentes dentro de redes digitales más amplias, creando ecosistemas de fabricación en los que la precisión a nivel micro se une a la visión estratégica a nivel macro. Esta convergencia permite a los fabricantes simular cambios en componentes individuales y comprender simultáneamente su impacto en toda la cadena de producción, una capacidad inimaginable hace tan solo unos años.
Las implantaciones en el mundo real validan este enfoque a través de resultados cuantificables. El sector aeroespacial ha transformado los procesos de inspección multifásica, los fabricantes de automóviles informan de reducciones en el tiempo de desarrollo y las instalaciones de producción de alimentos han eliminado cuellos de botella de eficiencia mediante análisis de simulación específicos. Estos resultados demuestran que la integración de gemelos digitales e hilos digitales aporta un valor tangible en diversos entornos de fabricación.
La simulación de eventos discretos funciona como motor analítico, convirtiendo flujos de datos continuos en inteligencia procesable que respalda la toma de decisiones proactiva. Esta capacidad de simulación permite a los fabricantes explorar escenarios, identificar posibles limitaciones y mejorar las operaciones antes de la implementación física.
El éxito en la fabricación moderna requiere adoptar ambas tecnologías dentro de marcos estratégicos cohesivos. Las organizaciones que dominan esta integración crean ventajas competitivas sostenibles a través de capacidades sincronizadas de gemelo digital, hilo digital y simulación que impulsan la excelencia operativa en todos los aspectos de sus operaciones de fabricación.