Gemelos Digitales (Digital Twins): Qué Son, Sus Beneficios y Cómo Crearlos Rápidamente

En el 2009, la película Avatar ganó un Oscar a los mejores efectos visuales, uno de los cuales recordamos aquí, el holograma "Árbol de la vida", que es un ejemplo perfecto de un Gemelo Digital.  Como es habitual, Hollywood nos muestra lo que será el futuro. “Esta cuarta revolución industrial surge de la unión de la industria y el mundo físico con el mundo de las comunicaciones y del software […] Todo va a estar conectado, absolutamente todo…”.

Los Retos la Gestión de Plantas Industriales

Las empresas industriales que operan instalaciones complejas se enfrentan a serios desafíos en Mantenimiento y Operación (M&O), que representan más del 80% del Costo Total de Propiedad (en inglés Total Cost of Ownership o TCO) ¹. La aplicación de tecnologías de la 4ª Revolución Industrial (Industria 4.0), además de ofrecer una mayor seguridad en la operación, puede resultar en un ahorro estimado de costes del 30% ^{2 3 4 5}, y durante décadas de operación, suman más valor que todo el diseño y la construcción de la planta.  Estos ahorros provienen de la monitorización y explotación de datos precisos de la operación en tiempo real, que resulta en una mayor eficiencia.  Además alerta con antelación de posibles problemas, el llamado “mantenimiento predictivo” para evitar costosas paradas no programadas. En vez de esperar a que algo se rompa, los sensores distribuidos por toda la planta proporcionan datos que se analizan para anticipar problemas.  La inactividad que ocurre durante una parada no planificada cuesta 10 veces lo que sería un mantenimiento habitual debido a la interrupción y la pérdida de producción ⁶. Según el refrán “más vale prevenir que curar”, esta monitorización inteligente también puede evitar un fallo catastrófico o desastre ambiental.  Los 6 retos principales son:

1. Mala Gestión de activos: El abrumador volumen de activos industriales hace imposible que las empresas controlen su desempeño individualizado y una gestión eficaz en tiempo real^{7 8}.
2. Ciberseguridad Deficiente: La dispersión geográfica y las ubicaciones remotas de muchas instalaciones, los procesos diversos y los formatos de datos incompatibles dificultan el establecimiento y el mantenimiento de ciberseguridad efectiva.
3. Repositorios Desconectados de datos: Los procesos industriales se almacenan en varias hojas de cálculo y documentos diferentes utilizando software aislado o herramientas de gestión de activos custodiados por diferentes individuos y duplicados entre ellos, lo que genera la posibilidad de errores, falta de compatibilidad entre departamentos y pérdida de valor en toda la empresa.  La documentación técnica a menudo carece de registros o no tiene trazabilidad, está basada en papel y no está disponible de manera fácil.
4. Formatos de Datos Comerciales No-Abiertos Proprietarios e incompatibles:  Se produce una verdadera Torre de Babel informática, ya que las empresas proveedoras de software mantienen cautivos a sus clientes y se resisten a acordar estándares para compartir datos.
5. Rápida Obsolescencia de las Plataformas Tecnológicas: Significa que las plantas industriales, con ciclos de vida entre 30 y 50 años, carecen de soluciones permanentes basadas en formatos de datos destinados a guardar datos en formatos estándares a largo plazo.
6. Difícil coordinación y ejecución de tareas complejas

La administración de activos mediante métodos de mantenimiento arcaicos de "arreglar cuando se rompe" pone las operaciones en riesgo, física y económicamente, representa un posible riesgo para las vidas de miles de personas que viven cerca de las plantas industriales, como se muestra en el mapa de peligros de las plantas químicas y cuesta millones de euros a la economía mundial todos los años.  Muchas plantas son antiguas, habiendo llegado a su límite de capacidad original de diseño, lo que presenta serios desafíos y responsabilidades con respecto a su actividad segura.  Por eso, deben ser monitoreadas de manera exhaustiva y continua.

Beneficios de la Creación de un Gemelo Digital

“Los datos son el principal activo de la empresa” es el mantra actual de gestión. Un Gemelo Digital conectado a un repositorio de datos seguro cumple las necesidades de las empresas industriales medianas y grandes, así como de los contratistas de ingeniería de procesos que administran y operan activos industriales valiosos y complejos con equipos altamente calificados de personas ubicadas a nivel global y especialmente aquellas con empleados en ubicaciones remotas. Los principales usuarios del Gemelo Digital son ingenieros, técnicos y gerentes que trabajan tanto en plantas industriales como en las sedes de las empresas, con tareas de diseño, planificación, control, gestión, operación y mantenimiento.  Un Gemelo Digital introduce un salto cuántico de mejora en la gestión de las plantas, lo que permite al contratista o al diseñador monitorizar el rendimiento de la planta e introducir mejoras operativas.

Las principales necesidades que resuelve el Gemelo Digital resumen en: Seguridad, Ahorro y Colaboración.

1. La Seguridad proviene del mantenimiento óptimo de la planta industrial y el monitorización constante en tiempo real para detectar posibles fallos y prevenir paradas no programadas y posibles eventos catastróficos.
2. Los Ahorros en los costes operativos provienen de 3 áreas principales:

• Evitar proyectos de desarrollo costosos y lentos de software de gestión de activos personalizados que se encuentran en silos de datos separados y no integrados.
• Reducir o eliminar las paradas inesperadas de la planta y las averías mediante la conexión con programas de mantenimiento para proporcionar modelos de simulación o mantenimiento predictivo.
• Inteligencia colaborativa para la resolución de problemas utilizando información en tiempo real, simulaciones matemáticas o Realidad Aumentada (AR) y Realidad Virtual (VR) para conectar directamente a expertos globales para reparaciones asistidas de forma remota, capacitación y en el future, interacción robótica.

3.Colaboración. Un Gemelo Digital aborda la costosa necesidad de que los ingenieros con más experiencia viajen a lugares remotos, brindando a los ingenieros la capacidad de trabajar en cualquier lugar, en cualquier momento y desde cualquier dispositivo.  Los técnicos locales pueden ser asistidos de forma remota por expertos que pueden "ver" en el Gemelo Digital exactamente lo que hay en la planta.  El técnico local puede entonces resolver un problema complejo, con la ayuda del experto remoto.

Si bien la cifra exacta varía según la industria, el Mantenimiento y Operación (M&O) en las empresas industriales representa el 80% del costo total de propiedad (en inglés Total Cost of Ownership o TCO) y el tiempo de parada no planificada cuesta a una empresa 10 veces el costo del mantenimiento habitual debido a la interrupción del negocio y la pérdida de producción, estimado este perjuicio en el 1,5% de los ingresos por ventas.  Las primeras empresas que adopten e inviertan en la creación de Gemelos Digitales serán premiadas con los beneficios de un tiempo de inactividad reducido al proporcionar seguimiento y monitorización en tiempo real de los activos físicos.  Esto ayuda a anticipar y diagnosticar fallos en los equipos al pasar de un pronóstico pasivo reactivo a uno que anticipa los problemas.

Próximos pasos: Cómo Crear un Gemelo Digital

En la siguiente entrega, recibirán un Decálogo para la creación rápida paso a paso de un Gemelo Digital partiendo de mucha de la información que ya poseen.

Jim Novack, Presidente DYNATEC, S.A. y CEO de http://www.TalentSwarm.com

y Jaume Tarragó CEO de DYNATEC, S.A.

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Este artículo aparece publicado en el nº 528 de Automática e Instrumentación

Págs. 56 a 57