Según McKinsey, se espera que el mercado mundial de la tecnología de gemelos digitales crezca un 60% anual y alcance los 73.500 millones de dólares en 2027. Casi el 70 % de los ejecutivos de tecnología de la alta dirección de las grandes empresas están aprendiendo sobre esta tecnología, y puede que te preguntes qué son los gemelos digitales y por qué son tan importantes.
Los gemelos digitales son réplicas virtuales que simulan cualquier objeto o sistema, desde motores a reacción hasta parques eólicos enteros. Además, las empresas obtienen notables beneficios: los tiempos de desarrollo se reducen hasta un 50%, el desperdicio de material de fabricación disminuye un 20% y la velocidad de toma de decisiones aumenta hasta un 90%.
Veamos cómo funcionan los gemelos digitales, sus aplicaciones prácticas en distintos sectores y cómo pueden mejorar las operaciones de su empresa mediante conocimientos basados en pruebas y pruebas virtuales.
¿Qué es un gemelo digital? Explicación del concepto básico
«[El gemelo digital] contiene tres partes principales: a) productos físicos en el Espacio Real, b) productos virtuales en el Espacio Virtual, y c) las conexiones de datos e información que unen los productos virtuales y reales». – Michael Grieves, Científico Jefe de Fabricación Avanzada del Instituto Tecnológico de Florida
Un gemelo digital es una réplica virtual de un objeto físico, una persona o un proceso que refleja su comportamiento y características con una precisión asombrosa.
McKinsey informa de que estas representaciones virtuales se conectan a fuentes de datos reales del entorno, lo que permite al gemelo igualar el estado actual de su versión original.
La réplica virtual de la realidad física
Los gemelos digitales funcionan como modelos virtuales completos que reflejan objetos o sistemas físicos específicos. Estas réplicas virtuales difieren de los modelos genéricos en que proporcionan una representación exacta de un activo concreto: una turbina eólica, un equipo de fabricación o una ciudad entera. IBM explica que estas réplicas existen durante todo el ciclo de vida del objeto y utilizan la simulación, el aprendizaje automático y el razonamiento para orientar las decisiones.
Un gemelo digital consta de tres partes principales:
- El objeto o sistema físico y su entorno
- La representación virtual de ese objeto o proceso
- La conexión entre las representaciones físicas y virtuales, conocida como «hilo digital»
Cómo los gemelos digitales recopilan y procesan datos inmediatos
Los sensores físicos inician el proceso recopilando datos sobre el rendimiento del objeto. Los sensores de un aerogenerador pueden registrar la producción de energía, la temperatura y las condiciones meteorológicas. Estos datos pasan sin parar al sistema de procesamiento y actualizan el modelo digital.
Los dispositivos IoT dentro de la infraestructura envían información en tiempo real sobre el rendimiento, las condiciones ambientales y las interacciones del usuario al gemelo digital. Los algoritmos de IA analizan estos datos para simular el comportamiento y el rendimiento del homólogo físico, lo que permite al modelo virtual adaptarse a los cambios de la realidad.
Gemelos digitales frente a simulaciones tradicionales: Principales diferencias
Tanto los gemelos digitales como las simulaciones tradicionales utilizan modelos digitales, pero difieren fundamentalmente en su conexión con los sistemas físicos:
Flujo de datos bidireccional: los gemelos digitales mantienen una interacción bidireccional con los sistemas reales: recopilan datos de su homólogo físico y pueden controlarlo o actualizarlo. Las simulaciones tradicionales funcionan con conjuntos de datos predefinidos y estáticos, sin esta conexión bidireccional.
Adaptación en tiempo real: Los gemelos digitales evolucionan continuamente a partir de flujos de datos en tiempo real procedentes de sensores y sistemas, creando una «sombra digital» que refleja con precisión el estado actual de los objetos físicos. Las simulaciones tradicionales permanecen estáticas una vez fijados los parámetros.
Representación del ciclo de vida: Los gemelos digitales abarcan todo el ciclo de vida de un objeto, mientras que las simulaciones tradicionales suelen centrarse en procesos o momentos concretos.
Límite conceptual: surge una distinción crítica cuando el sistema físico aún no existe. En estos casos, los gemelos digitales funcionan más como simulaciones avanzadas con la arquitectura necesaria para conectar bidireccionalmente con el sistema físico una vez construido.
Los gemelos digitales ofrecen un enfoque integral del modelado mediante la creación de entornos virtuales que no sólo predicen resultados, sino que también pueden influir directamente en el mundo físico que representan, difuminando la línea que separa la simulación de la tecnología operativa.
Cómo los gemelos digitales transforman la toma de decisiones empresariales
Empresas de todo tipo utilizan ahora gemelos digitales para mejorar sus procesos de toma de decisiones. Estos modelos virtuales ayudan a ver resultados futuros, probar escenarios peligrosos con seguridad y encontrar oportunidades que de otro modo se perderían.
Predecir los resultados antes de la aplicación física
Los gemelos digitales funcionan como una bola de cristal para las empresas y proporcionan previsiones inteligentes para escenarios complejos. Según Forbes, las empresas utilizan gemelos digitales para reflejar y simular partes del mundo físico con datos existentes, lo que les ayuda a prever el rendimiento en numerosos escenarios. La tecnología aprende de los datos de la vida real y produce perspectivas empresariales más precisas a medida que pasa el tiempo.
Probar escenarios sin riesgos reales
Los gemelos digitales son excelentes para crear entornos de prueba sin riesgos. La investigación de McKinsey muestra que las empresas pueden probar más opciones de diseño sin gastar dinero en prototipos físicos. Estos sistemas permiten probar distintos escenarios reales, incluidas condiciones de funcionamiento extremas que serían demasiado peligrosas o imposibles de probar en la realidad.
Optimizar las operaciones con información analítica
Los gemelos digitales facilitan la comprensión de datos complejos. El Digital Twin Consortium explica que estos sistemas pueden tomar millones de puntos de datos e identificar los más importantes para la toma de decisiones. Esto ayuda a detectar problemas más rápidamente y permite tomar decisiones mejor informadas. McKinsey informa de que los gemelos digitales de las fábricas suelenreducir los costes mensuales entre un 5 y un 7% cuando optimizan los programas de producción y revelan cuellos de botella ocultos en los procesos.
Reducción de costes mediante la creación virtual de prototipos
Los gemelos digitales generan importantes beneficios económicos de varias maneras. Las investigaciones demuestran que pueden prolongar la vida útil de la maquinaria y los equipos entre un 20 y un 30% y que la tecnología de gemelos digitales ha reducido a la mitad los costes de creación de prototipos para las empresas de automoción. Un estudio del NCBI descubrió que la producción de automóviles con gemelos digitales mejoraba la eficiencia de la línea de producción en un 6,01% y reducía el tiempo de inactividad en un 87,56%.
Aplicaciones del gemelo digital en sectores clave
Los gemelos digitales han pasado de ser conceptos teóricos a soluciones prácticas en muchos sectores. He aquí cómo los utilizan diferentes industrias:
Fabricación: Racionalización de la producción y el mantenimiento
Los gemelos digitales han cambiado la fabricación al permitir un mantenimiento predictivo que supervisa el estado de los equipos y reduce las averías inesperadas. El sistema de gemelos digitales de la planta de electrónica de Siemens en Amberg ha reducido los costes operativos en un 30% y los plazos de comercialización en un 50%. Tesla utiliza esta tecnología para mejorar la fabricación de vehículos, mientras que BMW la emplea para optimizar la eficiencia de la producción.
Sanidad: Del seguimiento del paciente a la planificación del tratamiento
Los profesionales sanitarios crean réplicas virtuales de órganos o poblaciones enteras mediante gemelos digitales. Investigadores del Johns Hopkins han creado gemelos digitales cardíacos personalizados para tratar arritmias, que se convirtieron en el primer gemelo digital aprobado por la FDA en cardiología. La Clínica Cleveland crea gemelos digitales de barrios para estudiar la influencia de la ubicación en la salud, ya que la esperanza de vida puede variar en 25 años según el lugar donde viva la gente.
Inmobiliario y construcción: Construir antes de empezar
Los gemelos digitales ayudan a simular el rendimiento de los edificios en distintas condiciones antes de iniciar la construcción. La Universidad Nacional de Singapur prueba la tecnología de gemelos digitales para optimizar el uso de la energía y mantener los edificios de todo el campus. Brookfield Properties ha implantado la plataforma WillowTwin en 1 Manhattan West para mejorar la construcción, gestión y uso de su complejo de uso mixto en Nueva York.
Cadena de suministro: Optimización de la logística y las operaciones
Los gemelos digitales ofrecen visibilidad de extremo a extremo a lo largo de las cadenas de suministro. El análisis de McKinsey muestra que cambian la gestión basada en heurística por una optimización dinámica con una visión completa del rendimiento. Las empresas utilizan los gemelos digitales para probar cambios en la cadena de suministro, planificar mejor el transporte y detectar cuellos de botella y problemas de inventario.
Ciudades inteligentes: Mejorar la planificación urbana y las infraestructuras
Singapur, Sídney y Amaravati ya utilizan gemelos digitales para el desarrollo inteligente. Los urbanistas utilizan estos modelos para simular riesgos de temperaturas extremas o tormentas de polvo y crear diseños más resistentes.
Almacenamiento: Mejora de la gestión y la eficiencia del inventario
Los gemelos digitales optimizan las operaciones de almacén modelando los niveles y flujos de inventario. Las empresas ahorran hasta 40 horas semanales en recuentos cíclicos utilizando esta tecnología. Los equipos de almacén utilizan gemelos digitales para probar diferentes métodos de cumplimiento, estrategias de almacenamiento y asignación de recursos.
Medir el ROI y el impacto empresarial de los gemelos digitales
El cálculo del valor empresarial de los gemelos digitales revela unos rendimientos impresionantes en diversos ámbitos. A medida que las organizaciones invierten en esta tecnología, la medición del retorno de la inversión resulta esencial para justificar el desarrollo y el crecimiento futuros.
Métricas de reducción de costes: Desarrollo, pruebas y mantenimiento
Los gemelos digitales superan con creces a los métodos de simulación tradicionales en todo el ciclo de vida de los productos. A diferencia de las simulaciones convencionales, que se basan en modelos estáticos, los gemelos digitales aprovechan la integración de datos en tiempo real y el modelado dinámico para ofrecer resultados notablemente superiores. Los estudios demuestran que las empresas que implantan gemelos digitales han logrado reducciones de costes de entre el 3% y el 6% incluso en organizaciones de compras bien establecidas, superando los ahorros que suelen conseguirse con los métodos tradicionales. Al permitir pruebas virtuales más precisas con bucles de retroalimentación continuos antes de las operaciones reales, los gemelos digitales ofrecen una alternativa más completa y eficaz a las técnicas de simulación convencionales, lo que se traduce en una reducción sustancial de los costes de material y mano de obra en la fabricación.
Además, se ha demostrado que esta tecnología reduce los costes de transporte y mano de obra hasta en un 10%. También mejora la experiencia del cliente al hacer que las promesas de entrega sean hasta un 20% más fiables. A nivel organizativo, los gemelos digitales suelen reducir los costes entre un 20% y un 30% en departamentos concretos. Sin embargo, los mayores beneficios surgen cuando los gemelos digitales se integran en empresas enteras. Por ejemplo, un fabricante de acero mejoró su EBITDA en 2 puntos porcentuales y redujo su inventario en un 15% gracias a la simulación de gemelos digitales.
Aceleración del plazo de comercialización
La velocidad de comercialización es una ventaja competitiva clave, y los gemelos digitales pueden acortar drásticamente los plazos de desarrollo. Los estudios demuestran que los gemelos digitales han reducido los plazos de desarrollo hasta en un 50%. Un fabricante de automóviles llegó a un acuerdo sobre los cambios de diseño un 20 % más rápido, lo que le permitió lanzar sus productos al mercado con mayor celeridad.
En otro caso, una empresa aeroespacial y de defensa redujo los plazos de desarrollo de productos avanzados entre un 30% y un 40%. En todos los sectores, la tecnología de gemelos digitales ofrece la posibilidad de lanzar productos hasta un 50 % más rápido, lo que da a las empresas una ventaja decisiva.
Valor de mitigación del riesgo
Los gemelos digitales son muy eficaces a la hora de identificar y prevenir interrupciones costosas. Los primeros en adoptarlos han informado de una precisión de las previsiones entre un 20% y un 30% mayor y de un 50% a un 80% menos de retrasos y tiempos de inactividad. Al mejorar la visibilidad en toda la cadena de suministro, los gemelos digitales ayudan a las empresas a equilibrar costes, velocidad y sostenibilidad.
Un área clave de mejora de la gestión de riesgos es el mantenimiento predictivo. Por ejemplo, un equipo de compras transformó tareas de varios días en procesos de minutos automatizando el 85% de las actividades de planificación con tecnología digital twin.
Las investigaciones confirman que los gemelos digitales mejoran el valor empresarial al proporcionar una visión más profunda del rendimiento actual y previsto. Esta tecnología reduce el riesgo en el desarrollo de productos, las operaciones y las relaciones con los clientes, lo que la convierte en una poderosa herramienta para el éxito a largo plazo.
Conclusión
Los gemelos digitales están reconfigurando muchas industrias. Se espera que el mercado alcance los 259.320 millones de dólares en 2032. Estas réplicas virtuales precisas utilizan datos en directo y análisis de IA para ayudar a las empresas a tomar decisiones más rápidas y precisas, reduciendo al mismo tiempo costes y riesgos.
Las empresas que utilizan la tecnología de gemelos digitales obtienen resultados notables. Los tiempos de desarrollo son un 50% más rápidos y los costes de fabricación caen un 30%. Estos modelos virtuales son una excelente forma de realizar pruebas y optimizaciones sin riesgos. Las empresas pueden probar innumerables escenarios sin construir prototipos físicos.
Esta tecnología funciona bien en muchos sectores. Las plantas de fabricación detectan fallos en los equipos con antelación. Los profesionales sanitarios crean modelos virtuales de órganos para planificar tratamientos. Las ciudades diseñan infraestructuras más sólidas. Los gemelos digitales ofrecen beneficios cuantificables gracias a menores costes, lanzamientos más rápidos y mejor gestión del riesgo.
Los gemelos digitales van más allá de otro avance tecnológico. Ofrecen a las empresas formas prácticas de optimizar las operaciones, reducir los residuos y tomar decisiones informadas. A medida que la tecnología crezca, veremos más usos y ventajas que la convertirán en una herramienta vital para las organizaciones con visión de futuro.
Preguntas frecuentes
Q1. ¿Qué es exactamente un gemelo digital en la empresa? ?
Un gemelo digital es una réplica virtual de un objeto, sistema o proceso físico que refleja su comportamiento y características en tiempo real. Utiliza datos de sensores y dispositivos IoT para crear una representación digital precisa, lo que permite a las empresas simular, analizar y optimizar sus operaciones sin intervención física. Se requiere una integración de datos bidireccional para que un modelo se considere un «gemelo digital»: este flujo bidireccional garantiza que el modelo digital no solo reciba datos del homólogo físico, sino que también permita al gemelo digital enviar instrucciones o información de vuelta al sistema físico, creando un bucle de retroalimentación completo esencial para la verdadera funcionalidad del gemelo digital.
Q2. ¿Cómo benefician los gemelos digitales a las empresas?
Los gemelos digitales ofrecen numerosas ventajas, como la reducción de costes mediante la creación de prototipos virtuales, una comercialización más rápida gracias a la reducción de los plazos de desarrollo, la mejora de la toma de decisiones con información basada en datos y la mejora de la gestión de riesgos mediante el mantenimiento predictivo. También permiten a las empresas probar escenarios sin riesgos reales y optimizar las operaciones en diversos sectores.
Q3. ¿En qué sectores se utilizan habitualmente los gemelos digitales?
Los gemelos digitales se utilizan ampliamente en diversos sectores, como la fabricación para agilizar la producción y el mantenimiento, la sanidad para el seguimiento de pacientes y la planificación de tratamientos, el sector inmobiliario y la construcción para simulaciones previas a la construcción, la gestión de la cadena de suministro para la optimización logística, el desarrollo de ciudades inteligentes y el almacenamiento para mejorar la gestión de inventarios y la eficiencia.
Q4. ¿En qué se diferencian los gemelos digitales de las simulaciones tradicionales?
A diferencia de las simulaciones tradicionales, los gemelos digitales reciben e integran continuamente datos en tiempo real, lo que les permite evolucionar junto a sus homólogos físicos. Ofrecen capacidades más interactivas, lo que permite a los expertos experimentar con diversos escenarios en tiempo real. Los gemelos digitales también tienen un alcance más amplio, ya que son capaces de ejecutar múltiples simulaciones para estudiar diversos procesos desde distintos ángulos.
Q5. ¿Qué tipo de retorno de la inversión pueden esperar las empresas de la implantación de gemelos digitales?
Las empresas que han implantado los gemelos digitales han obtenido importantes beneficios de la inversión. Entre ellos se incluyen reducciones de costes del 3% al 6% en compras, reducciones de hasta el 50% en los plazos de desarrollo, mejoras del 20% al 30% en la precisión de las previsiones y reducciones del 50% al 80% en retrasos y tiempos de inactividad. Algunos fabricantes han observado reducciones de hasta el 30% en los costes operativos y del 50% en los plazos de comercialización.