20 aplicaciones/casos de uso de gemelos digitales por sector industrial
A medida que más sectores exploran la virtualización, las soluciones de gemelos digitales están ganando terreno en el mercado general. Se prevé que el mercado global de gemelos digitales alcance los 74.000 millones de dólares en 2027, y la proliferación de la tecnología IoT está acelerando este crecimiento. 1
Vea 20 casos de uso de gemelos digitales:
Aplicaciones de gemelos digitales
Cadena de suministro
Los gemelos digitales se utilizan cada vez más en la industria de la cadena de suministro y la logística para mejorar la eficiencia, reducir los costos y optimizar la toma de decisiones.
1. Gemelo digital del embalaje del producto
Los gemelos digitales permiten a las empresas crear modelos virtuales de materiales de embalaje y probarlos antes de la producción real. Esto ayuda a identificar errores con antelación, evaluar la viabilidad del material y reducir los residuos.
2. Protección del envío
Las empresas de logística pueden simular diferentes condiciones de envío utilizando gemelos digitales. Esto ayuda a predecir cómo se comporta el embalaje bajo presión y mejora la seguridad del producto durante el transporte.
3. Diseño del almacén y rendimiento operativo
Los gemelos digitales permiten probar la distribución y los flujos de trabajo de los almacenes en un entorno virtual. Las empresas pueden identificar cuellos de botella, optimizar el espacio y mejorar la eficiencia operativa general antes de implementar cambios físicos.
4. Planificación de la red logística
Un gemelo digital de las redes de transporte integra información sobre el tráfico, el estado de las carreteras y las obras. Las empresas pueden utilizar estos datos para planificar rutas de distribución, elegir ubicaciones de almacenamiento de inventario y mejorar la fiabilidad de las entregas.
Construcción
5. Monitoreo del desempeño del edificio
Las empresas constructoras utilizan gemelos digitales para monitorizar el rendimiento de los edificios en tiempo real y optimizar la eficiencia energética. Los datos recopilados por un gemelo digital pueden utilizarse para la planificación y el diseño de futuros edificios.
Cuidado de la salud
Según se ha informado, el 66% de los ejecutivos del sector sanitario prevén un aumento de la inversión en gemelos digitales durante los próximos tres años. 2 Los gemelos digitales pueden ayudar a los proveedores de atención médica a virtualizar la experiencia de atención médica para optimizar la atención al paciente, los costos y el rendimiento.
6. Gemelo digital de un centro sanitario
La tecnología de gemelos digitales se puede utilizar para generar una réplica virtual de un hospital con el fin de revisar las estrategias operativas, las capacidades, el personal y los modelos de atención para identificar áreas de mejora, predecir desafíos futuros y optimizar las estrategias organizativas. Por lo tanto, los gemelos digitales de hospitales se pueden utilizar para generar réplicas de las instalaciones, lo que a su vez permite:
- Optimización de recursos : El uso de datos históricos y en tiempo real sobre las operaciones del hospital y su entorno (por ejemplo, casos de COVID-19, accidentes de tráfico, etc.) para crear gemelos digitales permite a la administración del hospital detectar la escasez de camas, optimizar los horarios del personal y facilitar la gestión de las salas. Esta información aumenta la eficiencia de los recursos y optimiza el rendimiento del hospital y del personal, a la vez que reduce los costes.
- Por ejemplo, un estudio de revisión ha demostrado que la utilización de gemelos digitales para gestionar la coordinación fluida de varios procesos permitió a un hospital reducir el tiempo de tratamiento de los pacientes con accidente cerebrovascular. 3
- Gestión de riesgos: Los gemelos digitales proporcionan un entorno seguro para probar los cambios en el rendimiento del sistema (número de personal, disponibilidad de quirófanos, mantenimiento de dispositivos, etc.), lo que permite implementar decisiones estratégicas basadas en datos en un entorno complejo y delicado.
7. Gemelo digital del cuerpo humano
Los gemelos digitales también se aplican para modelar órganos y células individuales, o la composición genética, las características fisiológicas y los hábitos de vida de un individuo, con el fin de crear planes de medicina y tratamiento personalizados. Estas réplicas de los sistemas internos del cuerpo humano mejoran la atención médica y el tratamiento de los pacientes mediante:
- Diagnóstico personalizado :
- Los gemelos digitales permiten recopilar y utilizar datos vitales (como la presión arterial y los niveles de oxígeno) a nivel individual, lo que ayuda a las personas a monitorizar afecciones crónicas y, por consiguiente, a definir sus prioridades e interacciones con los médicos, al proporcionarles información básica. De este modo, estos datos personalizados sirven de base para ensayos clínicos e investigaciones en laboratorios.
- Al centrarse en cada individuo por separado, los médicos no derivan los tratamientos de grandes muestras. En cambio, recurren a simulaciones personalizadas para monitorizar las reacciones de cada paciente a diferentes tratamientos, lo que aumenta la precisión del plan de tratamiento general. A pesar del interés y los crecientes esfuerzos en la medicina personalizada, no existen aplicaciones de gemelos digitales para pacientes reales. Uno de los centros especializados en medicina personalizada es la Universidad de Linköping en Suecia, que mapeó el ARN de ratones en un gemelo digital para predecir los efectos de la medicación. 4
- Planificación del tratamiento: Gracias a la modelización avanzada del cuerpo humano, los médicos descubren la patología antes de que los trastornos sean evidentes, experimentan con tratamientos y mejoran la preparación para las cirugías.
8. Gemelos digitales para el desarrollo de dispositivos médicos y de dispositivos.
El gemelo digital en el sector sanitario puede mejorar el diseño, el desarrollo, las pruebas y la monitorización de nuevos fármacos y dispositivos médicos. Por ejemplo:
- Fármacos: Los gemelos digitales de fármacos y sustancias químicas permiten a los científicos modificar o rediseñar los fármacos teniendo en cuenta el tamaño de las partículas y las características de composición para mejorar la eficacia de su administración.
- Dispositivos: Un gemelo digital de un dispositivo médico permite a los desarrolladores probar sus características o usos, realizar modificaciones en el diseño o los materiales, y evaluar el éxito o el fracaso de dichas modificaciones en un entorno virtual antes de la fabricación. Esto reduce significativamente los costos derivados de los fallos y mejora el rendimiento y la seguridad del producto final.
Fabricación
Los gemelos digitales se utilizan principalmente en la industria manufacturera. La fabricación depende de equipos de alto costo que generan un gran volumen de datos, lo que facilita la creación de gemelos digitales. Por ello, la tecnología de gemelos digitales se ha convertido en una de las herramientas esenciales para la planificación de la producción.
Las aplicaciones de gemelos digitales en la fabricación son las siguientes:
9. Desarrollo de productos
Los gemelos digitales pueden ayudar a los ingenieros a probar la viabilidad de los próximos productos antes de su lanzamiento. Según los resultados de las pruebas, los ingenieros comienzan la producción o centran sus esfuerzos en crear un producto viable.
10. Personalización del diseño
Gracias a los gemelos digitales, las empresas pueden diseñar diversas variaciones del producto para ofrecer productos y servicios personalizados a sus clientes.
11. Mejora del rendimiento en planta
Un gemelo digital puede utilizarse para supervisar y analizar los productos finales y ayudar a los ingenieros a detectar qué productos presentan defectos o tienen un rendimiento inferior al previsto.
12. Mantenimiento predictivo
Los fabricantes utilizan gemelos digitales para predecir posibles tiempos de inactividad de las máquinas, de modo que las empresas minimicen las actividades de mantenimiento que no aportan valor y mejoren la eficiencia general de las máquinas, ya que los técnicos actúan antes de que se produzca un fallo.
Sin embargo, el uso de gemelos digitales para tareas de mantenimiento predictivo no es escalable, ya que se trata de una réplica virtual específica de la máquina y requiere personal especializado en ciencia de datos, cuyo coste es elevado, para construir y mantener dichos gemelos.
Para obtener más información sobre las aplicaciones de gemelos digitales en la fabricación, consulte nuestro artículo sobre IA en la fabricación, donde explicamos cada aplicación de IA.
13. Optimización de la fábrica inteligente
Las fábricas inteligentes utilizan entornos con gran cantidad de sensores y flujos de trabajo basados en sensores para crear representaciones digitales en tiempo real de líneas de producción completas. Este enfoque permite simulaciones y bucles de control basados en IA para tareas como la previsión logística, la planificación de rutas de robots, la inspección de defectos y el mantenimiento preventivo, todo ello en función de las condiciones reales de la planta de producción.
Por ejemplo, Siemens y NVIDIA se han asociado para mejorar las fábricas inteligentes mediante la creación de gemelos digitales en tiempo real de las líneas de producción. Su solución utiliza servidores RTX Pro de Grace Blackwell, diseñados para entornos industriales, que ejecutan modelos de IA hasta 25 veces más rápido. Esto ayuda a los fabricantes a mejorar la robótica, el control de calidad y el mantenimiento predictivo. 5
Aeroespacial
14. Predicción de problemas críticos
Antes de los gemelos digitales, se utilizaban gemelos físicos en la ingeniería aeroespacial. Un ejemplo es el programa Apolo 13 en la década de 1970, donde los científicos de la NASA en la Tierra pudieron simular el estado de la nave y encontrar soluciones cuando surgían problemas críticos. Posteriormente, en 2002, John Vickers de la NASA introdujo el concepto de gemelo digital.
Gracias a los gemelos digitales, los ingenieros pueden utilizar análisis predictivos para prever cualquier problema futuro relacionado con la estructura del avión, el motor u otros componentes, garantizando así la seguridad de las personas a bordo.
Automotor
El desarrollo de nuevos automóviles se lleva a cabo principalmente en un entorno virtual. En la industria automotriz se utilizan gemelos digitales para crear el modelo virtual de un vehículo conectado. Las empresas automotrices emplean esta tecnología para diseñar el producto ideal incluso antes de que comience la producción. Simulan y analizan la fase de producción y los problemas que podrían surgir una vez que el vehículo salga a la carretera.
15. Desarrollo de coches autónomos
Si bien las prácticas de gemelos digitales pueden utilizarse en la industria automotriz tradicional, resultan especialmente útiles para las empresas de vehículos autónomos . Los coches autónomos contienen numerosos sensores que recopilan datos sobre el propio vehículo y su entorno.
Debido a las cuestiones de responsabilidad, la creación de un gemelo digital de un vehículo autónomo y su posterior prueba pueden ayudar a identificar y minimizar daños y lesiones inesperados. En el sector automotriz, los gemelos digitales optimizan las pruebas y facilitan el mantenimiento predictivo.
Para obtener más información sobre las aplicaciones de los gemelos digitales en la fabricación, le invitamos a ver el vídeo del Dr. Norbert Gaus, jefe de I+D en Automatización y Digitalización de Siemens. En él, explica cómo los gemelos digitales ayudan a optimizar el proceso de producción en la práctica y ofrece ejemplos.
Minorista
16. Modelado y simulaciones de clientes
Los minoristas pueden crear gemelos digitales de los perfiles de sus clientes para mejorar la experiencia que les ofrecen. Por ejemplo, pueden proporcionar a sus clientes prendas de moda ideales basándose en sus modelos digitales.
Actualmente, las empresas utilizan gemelos digitales de diversas maneras, desde el desarrollo de productos hasta la mejora del rendimiento operativo. Las previsiones de mercado sugieren que las tecnologías de gemelos digitales alcanzarán los 273.000 millones de dólares en 2033, con una tasa de crecimiento anual compuesta (CAGR) superior al 34 %. 6 A medida que proliferan los dispositivos IoT, crear réplicas digitales en tiempo real de activos y operaciones se ha vuelto más fácil.
Arquitectura
En arquitectura, los gemelos digitales ayudan a los equipos a revisar y perfeccionar los diseños antes de que comience la construcción. Los planos tradicionales en 2D y los modelos estáticos en 3D dificultan la comunicación de la intención del diseño. Se pueden pasar por alto detalles y la retroalimentación suele demorarse. Los gemelos digitales crean un entorno compartido en tiempo real donde arquitectos, clientes y contratistas pueden colaborar de manera más eficaz.
17. Revisión del diseño
Los arquitectos pueden integrar modelos de diseño en entornos de realidad aumentada y realidad virtual. Esto permite a las partes interesadas recorrer virtualmente un edificio, revisar detalles y brindar comentarios en tiempo real.
18. Visualización del diseño
Los gemelos digitales facilitan la prueba de múltiples opciones de diseño. Los equipos pueden detectar problemas de diseño con antelación y ajustar los planes más rápidamente, lo que reduce la necesidad de rehacer el trabajo posteriormente.
19. Realidad aumentada in situ
En las obras de construcción, se pueden superponer modelos digitales a escala real mediante realidad aumentada. Esto ayuda a comunicar con claridad la intención del diseño y reduce los malentendidos durante la ejecución.
20. Soporte del ciclo de vida
Los gemelos digitales pueden seguir aportando valor incluso después de la construcción. En proyectos residenciales, ayudan a los propietarios a comprender los sistemas del edificio, gestionar el mantenimiento y hacer un seguimiento de las garantías a lo largo del tiempo. Este enfoque se refleja en plataformas como Digs, que utiliza gemelos digitales basados en IA para facilitar la colaboración durante la fase previa a la construcción y ayudar a los propietarios a gestionar el mantenimiento y las garantías una vez finalizada la obra. 7
¿Qué es un gemelo digital?
Un gemelo digital reproduce sistemas u objetos del mundo real en un entorno digital para su monitorización o simulación. Una de las principales aplicaciones de los gemelos digitales es la posibilidad de realizar simulaciones asequibles y escalables en entornos complejos.
La tecnología de gemelos digitales utiliza sensores IoT, archivos de registro y otra información relevante para recopilar datos del mundo real y modelar con precisión los activos reales. Estos modelos se combinan posteriormente con herramientas de análisis basadas en inteligencia artificial en un entorno virtual.
3 tipos de gemelos digitales
Existen tres tipos principales de gemelos digitales:
- Gemelos de producto: El prototipo digital de un objeto físico permite simular escenarios reales para predecir posibles problemas y optimizar la calidad del producto.
- Gemelos de procesos: Los gemelos digitales de procesos, también conocidos como gemelos digitales de una organización (DTO, por sus siglas en inglés), pueden ayudar a diseñar, planificar y mejorar los procesos para obtener los mejores resultados.
- Gemelos de sistema: Las réplicas virtuales de los sistemas obtienen información generada por estos para gestionarlos y optimizarlos.
¿Por qué son importantes los gemelos digitales ahora?
Los gemelos digitales pueden mejorar los procesos de toma de decisiones basados en datos de las empresas, ya que se basan en datos históricos y en tiempo real para simular, diagnosticar y predecir. Las empresas aplican la tecnología de gemelos digitales para supervisar el estado de los activos y adaptar los sistemas para un rendimiento óptimo.
Según una encuesta, las organizaciones que implementan IoT ya utilizan gemelos digitales (13%) o planean utilizarlos en el plazo de un año (62%). 8 Los gemelos digitales son útiles para el crecimiento de las ciudades inteligentes, el espacio urbano y las cosas autónomas (AUT) .
En un estudio de revisión, los investigadores recopilaron publicaciones académicas que contenían la palabra clave "gemelo digital" durante un período de 5 años. Entre estos artículos académicos, los principales casos de uso de gemelos digitales se encontraron en espacios urbanos y ciudades inteligentes.
¿Cómo funciona un gemelo digital?
Estos activos digitales pueden crearse incluso antes de que un activo se construya físicamente. Independientemente de cuándo se cree, el proceso de creación de un gemelo virtual consta de pasos básicos:
- Investiga el objeto físico o sistema que se va a imitar.
- Integre sensores en activos físicos o supervise archivos de registro y otras fuentes para recopilar datos de sensores.
- Toda esta información recopilada se integra en el modelo virtual mediante algoritmos de IA.
- Al aplicar análisis a estos modelos, los científicos de datos e ingenieros obtienen información relevante sobre el activo físico.
Estos pasos básicos necesarios para crear simulaciones de gemelos digitales incluyen tecnologías clave que forman parte de la cuarta revolución industrial.
¿Cuáles son los beneficios de los gemelos digitales?
Una tendencia en auge consiste en utilizar gemelos digitales para replicar organizaciones enteras y simular resultados empresariales:
- Reducción de costes de mantenimiento mediante el mantenimiento predictivo: Los gemelos digitales permiten a las empresas comprender las posibles fuentes de fallos para minimizar las actividades de mantenimiento que no aportan valor.
- Mayor productividad: Gartner predice que las empresas industriales podrían experimentar una mejora del 10 % en su eficacia gracias a los gemelos digitales. Esto se debe a la reducción del tiempo de inactividad gracias al mantenimiento predictivo y a la mejora del rendimiento mediante la optimización.
- Tiempos de producción más rápidos: IDC afirma que las empresas que inviertan en tecnología de gemelos digitales verán una mejora del 30 por ciento en los tiempos de ciclo de los procesos críticos, incluidas las líneas de producción.
El gemelo digital de una organización (DTO) amplía el alcance tradicional al replicar los sistemas de toda la empresa. Los beneficios en este ámbito incluyen:
- Mejora de los resultados empresariales: Los gemelos digitales permiten a las empresas ser más resistentes a las crisis gracias a las representaciones virtuales, lo que puede traducirse en relaciones más duraderas con los clientes y una mayor rentabilidad.
- Mayor satisfacción del cliente: Un gemelo digital permite a los usuarios comprender mejor sus servicios, posibles interrupciones y las necesidades de sus clientes. Como resultado, las empresas pueden ofrecer servicios mejores y más consistentes que, en última instancia, mejoran la experiencia del cliente.
Datos en tiempo real e inteligencia artificial en gemelos digitales
Para 2026, los gemelos digitales serán más dinámicos. Ya no serán modelos estáticos. Se actualizarán continuamente utilizando datos en tiempo real e inteligencia artificial.
Integración de datos en tiempo real
Los gemelos digitales se basan en datos en tiempo real provenientes de sensores, máquinas y sistemas de software. Estos datos permiten que el modelo digital se sincronice con el activo físico. Las redes más rápidas, como el 5G, reducen las demoras, lo que posibilita la monitorización y el control prácticamente en tiempo real en áreas como la fabricación y los sistemas energéticos.
Análisis impulsado por IA
La IA ayuda a que los gemelos digitales pasen de la monitorización a la predicción y el apoyo a la toma de decisiones.
Los modelos predictivos detectan los primeros indicios de fallos o problemas de rendimiento.
Los modelos generativos simulan posibles estados futuros y opciones de diseño.
Las configuraciones multiagente permiten que los gemelos digitales actúen de forma independiente y se coordinen con otros sistemas, manteniendo al mismo tiempo el control humano para las decisiones críticas.
Ecosistemas e interoperabilidad
Los gemelos digitales operan cada vez más dentro de ecosistemas compartidos. Los marcos de trabajo del sector admiten modelos de datos, interfaces y reglas de seguridad comunes. Esto facilita la conexión de gemelos digitales entre herramientas, proveedores y dominios, y reduce la fragmentación de los sistemas.
¿Cuáles son las principales herramientas de gemelos digitales?
Esta es una lista de proveedores de gemelos digitales, excluyendo a los proveedores de gemelos digitales de organizaciones.
- Akselos
- Ansys Twin Builder
- Gemelo digital de Autodesk
- Suite IoT de Bosch
- Elementos de CONTACTO para IoT
- Flutura Decision Science
- IoTIFY
- Nube de monitorización de producción IoT Oracle
- Predicción
- Creador de gemelos digitales ScaleOut
- Seebo
- Asesor de operadores de ThingWorx.
Conclusión
Los gemelos digitales han sido útiles para replicar, monitorear y optimizar virtualmente sistemas del mundo real. Desde fábricas y ciudades inteligentes hasta la atención médica y la energía, estos casos de uso demuestran cómo los gemelos digitales pueden impulsar la toma de decisiones basada en datos y mejorar el rendimiento.
Su éxito, sin embargo, depende de modelos precisos, la integración de datos en tiempo real y la combinación adecuada de tecnologías de IA. A medida que se generalice la adopción de gemelos digitales, su valor dependerá de objetivos claros, un diseño sólido y su integración en estrategias digitales más amplias.
Preguntas frecuentes
La inteligencia artificial (IA) y los gemelos digitales se complementan entre sí.
Los gemelos digitales proporcionan entornos seguros y simulados donde se pueden entrenar y probar modelos de IA. Estos entornos generan datos sin afectar a los sistemas reales. Los ingenieros pueden probar ideas y seleccionar los modelos con mejor rendimiento antes de su uso en el mundo real.
La IA también fortalece los gemelos digitales. Ayuda a procesar grandes flujos de datos y a predecir comportamientos futuros. Gracias a la IA, los gemelos digitales pueden pronosticar fallos, facilitar la planificación del mantenimiento y comparar rápidamente diferentes opciones de diseño.
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