Gemelo digital IoT: qué es y cuáles son sus principales usos

Los gemelos digitales se están demostrando como un acelerador estratégico para la transformación digital, desbloqueando el potencial oculto dentro de los datos generados por el Internet of Things (IoT). En este artículo veremos juntos cómo interactúan y se mejoran mutuamente los Digital Twin y el Internet of Things y cuáles son sus principales usos.

La implementación de un IoT Digital twin puede ser compleja, pero debes saber que existen válidos y profesionales digital twin software que te apoyan en la creación de la réplica digital. Comencemos entonces a analizar este poderoso binomio formado por el Internet of Things y el Digital Twin.

¿Qué es un gemelo digital en el IoT? Una guía completa para comprender la tecnología

El Digital Twin es una representación digital de una entidad real, como un dispositivo, un bien o incluso un proceso entero.

La colaboración entre el gemelo digital y los sensores IoT permite una representación virtual en tiempo real de un activo o de un sistema, de manera precisa y puntual.

La potencia de esta herramienta reside precisamente en la sinergia de los dos instrumentos individuales que, unidos, generan una representación digital con enormes potencialidades. Por un lado, el Digital Twin reproduce digitalmente y fielmente el bien real, en sus partes y en su complejidad. Por otro lado, el Internet of Things (IoT), es decir, ese proceso que permite a objetos reales tener una propia identidad en el mundo digital, adquiere y transmite información importante que, integrada con el Digital Twin, hace que el Digital Twin IoT sea aún más poderoso y útil para diferentes propósitos.

La red de sensores y dispositivos del IoT captura datos en tiempo real del mundo físico, que son la base para crear Digital Twin, es decir, modelos virtuales dinámicos de objetos o sistemas físicos. Al integrar los datos IoT, los Digital Twin pueden simular condiciones del mundo real, prever resultados y optimizar procesos.

Entre los propósitos para los cuales se utiliza el IoT Digital Twin encontramos:

• monitoreo de dispositivos, recursos o procesos en tiempo real;
• análisis del rendimiento de un bien o de un proceso;
• monitoreo de posibles problemas o fallos;
• ejecución de pruebas antes de la implementación real de soluciones técnicas;
• predicción de resultados basados en datos variables;
• ejecución de simulaciones antes del desarrollo y la producción de los dispositivos reales;
• potenciación de la eficiencia operativa, de la calidad de la producción y de la satisfacción del cliente.

Qué es el Gemelo Digital IoT

¿Qué importancia tiene el Digital Twin en el IoT?

Los objetos reales que tienen una identidad digital y que, por lo tanto, forman parte del IoT, proporcionan una gran cantidad de datos importantes. De todos modos, estos datos tienen un volumen considerable que puede resultar difícil de gestionar e interpretar.

El papel, y por ende la importancia del gemelo digital para el IoT, es precisamente el de ser un único repositorio para los datos proporcionados por el IoT. No solo el Digital Twin actúa como recolector de esta gran cantidad de información, sino que también es el lugar digital donde estos datos se contextualizan.

Dado que los gemelos digitales representan una única fuente informativa, es fácil integrar software para la gestión de Digital Twin, aplicaciones y procesos en el mismo repositorio para analizar y distribuir los datos provenientes del IoT.

IoT vs Digital Twin: cómo se integran en lugar de competir

Utilizadas en sinergia, IoT y DT simplifican muchas operaciones complejas y promueven la innovación. El IoT proporciona datos y comunicaciones fundamentales, mientras que los DT transforman los datos en información significativa. Analicemos juntos las diversas formas de integración:

• datos: los sensores IoT tienen como objetivo principal recoger datos del mundo real sobre las variables de interés. Pero si la recolección de datos es necesaria para el monitoreo y control en tiempo real, es necesario desarrollar sobre estos datos estudios analíticos. Y es aquí donde entran en juego los gemelos digitales. Estos crean representaciones virtuales de sistemas, procesos o elementos reales utilizando los datos recogidos por los sensores IoT. Imaginemos tener una planta de producción industrial; con un DT se utilizan las informaciones recogidas por los sensores IoT para anticipar las fallas de los equipos antes de que ocurran;
• monitoreo: los dispositivos IoT se utilizan para el seguimiento en tiempo real, proporcionando a los usuarios la información más reciente sobre diversas variables; los DT utilizan la integración en tiempo real de los datos de los sensores IoT para ejecutar escenarios que prevén eventos futuros;
• conectividad y representación: el IoT crea conexión en línea entre los dispositivos, que son capaces de interactuar con sistemas centralizados y entre sí, conectándolos para formar un sistema de gadgets. Los DT, que representan virtualmente productos o sistemas del mundo real, actualizan la información proveniente de los sensores para mantener en el entorno virtual una réplica siempre realista y dinámica;
• análisis y uso de los datos: el IoT recoge datos reales y desarrolla análisis básicos; los DT los interpretan y desarrollan análisis más detallados;
• enfoque: si los sensores IoT se centran en dispositivos individuales, los DT recopilan en un único modelo virtual la información de los dispositivos, permitiendo obtener una visión global y completa del sistema.

Cómo el IoT y los gemelos digitales están transformando las industrias

Integrar un DT con IoT significa potenciar sus características en varios aspectos. Veamos juntos cuáles son los principales.

1. Producción: el IoT ofrece visibilidad sobre todo el ciclo de vida del producto

Los objetos que tienen una identidad digital permiten reemplazar las suposiciones sobre su funcionamiento y rendimiento con datos reales y actualizados. Los datos de los objetos reales conectados a internet son extrapolables en tiempo real y útiles para todo el ciclo de vida de los objetos. Esto llega a influir incluso en los futuros modelos de negocio. Además, los datos IoT reales cierran el ciclo de retroalimentación con los datos de uso del producto, que luego informan las iteraciones futuras e incluso los cambios en el modelo de negocio, incluido el producto como servicio.

La integración IoT- Digital Twin está transformando las fábricas en industrias inteligentes 4.0. El monitoreo en tiempo real combinado con la optimización habilitada por los gemelos digitales para los procesos de producción garantiza una mayor eficiencia en las líneas de producción.

2. Transporte: el IoT y los gemelos digitales garantizan el monitoreo continuo

Han transformado los sistemas de transporte monitoreando el tráfico, las condiciones de las carreteras y el rendimiento de los vehículos utilizando datos de sensores en tiempo real. Así permiten el mantenimiento predictivo simulando escenarios de tráfico, optimizando el flujo del tráfico.

3. Proceso: el IoT desbloquea la más profunda Operational Intelligence

A menudo, los procesos operativos se basan en datos inciertos cuya interpretación puede no ser del todo confiable. El uso del IoT en los gemelos digitales permite generar KPI (Key Performance Indicator) de producción críticos y garantizar así una mayor visibilidad operativa.

4. Control de calidad: el IoT permite el análisis de datos históricos y de datos en tiempo real

El análisis combinado de datos históricos y datos en tiempo real puede identificar patrones cruciales en el comportamiento del producto y sugerir áreas en las que realizar mejoras, de este modo se adoptan las acciones preventivas adecuadas para eliminar posibles defectos y maximizar la calidad de cada producto.

5. Fase de Operación y Mantenimiento (O&M): el IoT optimiza el mantenimiento

Gran parte del rendimiento de un objeto, un bien o un proceso no son, sin el uso del IoT Digital Twin, accesibles por parte de los gestores y mantenedores. La información en tiempo real integrada en el gemelo digital de un bien representa, en cambio, una fuente informativa esencial para poder monitorear un bien, gestionarlo y mantenerlo de manera eficiente. Gracias al IoT Digital Twin es posible, de hecho, intervenir con un mantenimiento predictivo sobre el bien y gracias a la simulación de modelos históricos de rendimiento es posible reducir los tiempos de inactividad no planificados y maximizar aún más el uso de los recursos.

Cómo los gemelos digitales en las plataformas IoT mejoran el mantenimiento predictivo y la gestión de recursos

Sabemos que el mantenimiento predictivo utiliza datos en tiempo real para prever cuándo una máquina podría necesitar atención, haciendo que este proceso sea más sostenible, seguro y rentable.

Uno de los principales desafíos para la creación de sistemas de mantenimiento predictivo es la falta de datos sobre fallos, ya que la máquina a menudo se repara antes de que falle. La ayuda de sensores IoT conectados a las máquinas y la interconexión con un DT superan este obstáculo.

Los parámetros como temperatura, vibraciones y desgaste son rastreados en tiempo real y transferidos a los Digital Twin, que proporcionan una representación virtual de la máquina física, determinando información importante como el degradado o el desgaste del recurso, permitiendo a las empresas identificar problemas de manera oportuna y resolverlos antes de que causen costosos tiempos de inactividad.

Esto mejora la duración de los equipos y permite a las empresas optimizar la planificación de las intervenciones de mantenimiento, en función de las condiciones reales de la maquinaria.

IoT y gemelos digitales: promover la innovación y reducir los costes operativos

La sinergia entre IoT y gemelos digitales, como ya se ha visto anteriormente, con el monitoreo en tiempo real y el mantenimiento predictivo, mejora la eficiencia operativa y esto implica la reducción de los costes operativos.

Si se identifican con anticipación los problemas potenciales antes de que se conviertan en críticas, se reducen al mínimo los tiempos de inactividad, reduciendo consumos y desperdicios. La optimización del uso de los recursos promueve además la sostenibilidad.

GIS e IoT: revolucionar el análisis de datos geográficos con dispositivos conectados

El GIS (Geographic Information System) y el IoT se relacionan e interconectan entre sí gracias a la ubicación geográfica. El GIS analiza el IoT en función de su dimensión de ubicación, categorizando las aplicaciones y proyectos IoT en función de las herramientas analíticas geoespaciales utilizadas.

IoT es una red de sensores móviles, contadores fijos e incluso feeds de redes sociales. Los sensores conectados pueden monitorear vehículos conectados, humedad del suelo, contadores eléctricos inteligentes, estacionamientos inteligentes, cámaras de tráfico, etc.

Recibiendo estos datos en el GIS, cualquier cosa se inserta rápidamente en el mapa con la ubicación correspondiente y la información más reciente.

Gemelos digitales alimentados por el IoT: ejemplos reales y casos de uso

Son ya muchas las empresas que deciden apostar por la innovación en numerosos campos, analicemos juntos algunos ejemplos de la aplicación de los DT y del IoT en el mundo real:

Sector productivo

Rolls-Royce utiliza gemelos digitales para cada motor que produce. De este modo es posible recopilar datos sobre una serie de parámetros, a través de sensores a bordo. Además, es posible monitorear el rendimiento del motor en tiempo real durante los vuelos, previendo las necesidades de mantenimiento y reduciendo los tiempos de inactividad;

Sector de la construcción

El uso del Digital Twin IoT en el sector de la construcción ofrece una serie de ventajas para arquitectos, ingenieros, contratistas y gestores de instalaciones. Con la ayuda de la tecnología Digital Twin, los profesionales de la construcción pueden crear réplicas virtuales de edificios y proyectos de infraestructura, simplificando los procesos de diseño, construcción y mantenimiento. Las simulaciones IoT de los gemelos digitales pueden ayudar a detectar errores e ineficiencias ya en las primeras fases del ciclo de vida del proyecto, reduciendo los trabajos y los costes asociados. Además, los gemelos digitales pueden proporcionar información valiosa sobre aspectos como el consumo energético, los riesgos para la seguridad y el rendimiento de los edificios, permitiendo un mantenimiento proactivo y la optimización de los activos. Entre los ejemplos podemos recordar el importante proyecto de infraestructura en Londres, Crossrail;

Sector del transporte

Modelos virtuales de sistemas de transporte como carreteras, puentes y trenes pueden simular cómo estos sistemas actúan en diferentes condiciones, como congestión del tráfico, condiciones meteorológicas o simplemente eventos de mantenimiento. Ford, por ejemplo, utiliza gemelos digitales para desarrollar sus vehículos autónomos;

Sector urbano

Las aplicaciones de gemelos digitales con la integración de IoT y análisis avanzado de datos en la planificación urbana ayudan a las ciudades a optimizar las infraestructuras y mejorar la sostenibilidad. En Singapur, por ejemplo, la Virtual Singapore Platform ha utilizado Digital Twin para perfeccionar la réplica digital de la ciudad. Con los gemelos digitales se simulan y prueban varias soluciones para mejorar la ciudad. Mira el video a continuación y descubre un extraordinario ejemplo de creación de un gemelo digital geoespacial para un proyecto de smart city en Milán:

Plataforma de integración BIM IoT

Realizar un Digital Twin IoT puede no ser sencillo; por eso te recomiendo probar la plataforma de integración BIM IoT que te permite integrar tus sistemas IoT con tus modelos BIM convirtiéndolos así en un sistema dinámico que reacciona en tiempo real a los eventos generados por los dispositivos IoT.

Para profundizar, lee también: BIM y Digital Twin: diferencias y usos en el sector AECO