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El gemelo digital y la realidad mixta en la industria actual


La realidad en la que vivimos exige cada día objetos más complejos para satisfacer nuestras necesidades. Para crearlos, son necesarias máquinas más sofisticadas, que, a su vez, son más difíciles de gestionar. En este escenario, la realidad mixta y, más concretamente, la representación del gemelo digital se antojan como catalizadores de los sectores productivos.

En 2020, se estimaba el valor de esta industria en 3.000 millones de euros. Otros analistas cifran la cantidad en 52.000 millones de euros para 2027, lo que da pistas sobre la importancia de este desarrollo. Es el futuro para la ingeniería, la arquitectura y la construcción.

¿Qué es un gemelo digital?

A grandes rasgos, un gemelo digital es la representación de un objeto o un proceso real. Estos modelos generados virtualmente pueden ser desde piezas de una maquinaria hasta ciudades. El principal objetivo de su creación es predecir el rendimiento de un producto o un proceso.

Los gemelos digitales buscan mejorar sus resultados utilizando:

Las representaciones virtuales no son maquetas digitales en 3D al uso, sino que son modelos hechos en base a la información recopilada. Su naturaleza les hace aprender mediante machine learning e intercambiar datos con sus ‘dobles’ en la vida real.

Un ejemplo de gemelo digital sería el de una pieza dentro de un motor. Si realizamos una copia virtual de un engranaje, obtendremos una serie de datos y de posibilidades que difícilmente sería factible obtener en el mundo real. Las posibilidades son múltiples y las aplicaciones, casi infinitas.

Estas copias intangibles permiten saber más sobre el funcionamiento del objeto en el mundo real. También conocidos como digital twins, se usan para estudiar múltiples procesos, al contrario que las simulaciones, que se centran en uno concreto.

El gemelo digital y su funcionamiento

Al crear un gemelo digital, se incorporan al objeto real una serie de sensores para aportar datos sobre su funcionamiento. La información recopilada depende de su aplicación posterior y de la pieza en cuestión, pudiendo recabar datos sobre:

  • Datos ambientales
  • Funcionamiento
  • Estado de deterioro
  • Posición

Una vez recibida toda la información necesaria desde los sensores instalados, los datos se interpretan y se aplican a los modelos virtuales creados. Los gemelos digitales, una vez creados, funcionarán como banco de pruebas sin correr los riesgos que implicaría realizar estos procesos en el mundo real.

Los cinco niveles del gemelo digital

Según su nivel de sofisticación se han establecido hasta cinco niveles de digital twin. Mientras que los menos avanzados recopilan datos de diversas fuentes que envían a otros dispositivos para su procesamiento, los últimos serían capaces de actuar de forma autónoma.


En la actualidad, solo los niveles 1 y 2 tienen aplicación real en ingeniería, construcción e industria. Los niveles del 3 al 5 todavía no se han implementado, pero están por llegar.

  • Nivel 1 | Gemelo descriptivo. Representación visual. Para su funcionamiento, los humanos deben indicar los datos a recoger.
  • Nivel 2 | Gemelo informativo. Captura y verifica datos. Cuenta con información previa recogida por sensores. Verifica que los sistemas colaboren entre sí.
  • Nivel 3 | Gemelo predictivo. Capaz de llegar a ciertas conclusiones por sí mismo. 
  • Nivel 4 | Gemelo integrado. Simula hipótesis de futuro. Plantea escenarios de posibilidad.
  • Nivel 5 | Gemelo autónomo. Puede completar acciones por sí mismo. Realiza simulaciones en tiempo real y aprende.

Antecedentes del gemelo digital

La primera vez que se usó el término gemelo digital fue en la década de 1960. Por aquel entonces, la NASA buscaba replicar las condiciones que se daban en el espacio en la Tierra. La agencia espacial desarrolló entonces lo que se conoce como “tecnología de la emulación”.

Estos sistemas fueron ampliamente utilizados durante las misiones Apolo. Así, se creaban maquetas de las naves y se recreaban las condiciones en la que se encontraban los astronautas a miles de kilómetros de distancia. Una de las primeras interpretaciones de realidad mixta en la historia.

El siguiente gran hito en lo que respecta a los digital twins no llegaría hasta 2002. Entonces, el doctor Michael Grieves aplicó esta idea al ciclo de vida de los productos. Su tesis pasaba por crear representaciones virtuales de objetos reales que intercambian información entre sí.


La tecnología de principios de siglo XXI impedía ir más allá y el desarrollo quedó estancado durante años. No fue hasta la llegada del Internet de las Cosas(IoT) y de la Inteligencia Artificial (IA) cuando la creación del gemelo digital fue posible.

¿Cuáles son las aplicaciones del gemelo digital en el sector industrial?

Uno de los puntos vitales para entender el impacto de los gemelos digitales es la generación de conocimiento. La ingeniería, la construcción y la industria, en términos generales, tienen acceso a datos con los que pueden simplificar y optimizar procesos que antes serían impensables.

A grandes rasgos, existirían tres grupos en los que se podrían aglutinar todas las aplicaciones de los digital twins en estos entornos.

  • Mejorar estrategias y procesos. Poniendo en valor el conocimiento adquirido. Los procesos de producción son optimizados gracias al gemelo digital. Así se reducen los costes operacionales y de mantenimiento en la industria. La competitividad de las empresas mejora al disponer de más información interna.
  • La monitorización en tiempo real de los procesos es otra de las grandes ventajas de estos sistemas. Es posible capturar datos al segundo y tomar decisiones en base a estas.
  • Prevenir fallos. Gracias a los datos obtenidos en esta realidad mixta, es posible anticipar el futuro. El conocimiento que se genera por la información recogida por sensores y el análisis posterior de datos, permite a las industrias evitar errores antes de que sucedan. Un ahorro de costes económicos, pero también humanos.
  • Realizar pruebas de rendimiento. Muy usado actualmente en la industria automovilística. El estudio del funcionamiento de los componentes de un vehículo con estas técnicas ha alcanzado un nuevo nivel. No solamente en lo que respecta a la fabricación de automóviles, sino también en su día a día.

La firma alemana Porsche es una de las pioneras en este ámbito. A finales de 2021, la enseña anunció la creación de un gemelo digital para finalizar con los programas de mantenimiento de varios de sus modelos gracias al Big Data. A lo largo de 2022, se espera su implantación.


Los modelos que usan esta tecnología avisarán a los propietarios de futuras visitas al taller, en base a los datos recogidos. El software de Porsche analiza el estilo de conducción realizado y, en base a ello, realiza avisos para arreglar fallos antes de que ocurran.

El gemelo digital en sectores no productivos

Los usos del gemelo digital se están extendiendo en sectores más allá de la ingeniería, como por ejemplo, el sanitario. Un uso que cada vez es más frecuente es el de replicar modelos del cuerpo humano para obtener datos sobre la salud de un paciente. 


Otra aplicación interesante es la que está llevándose a cabo en planificación urbana. Gracias a esta tecnología, se pueden mostrar modelos en 3D y 4D en tiempo real, combinándola con realidad aumentada para crear nuevos espacios en las ciudades.

Beneficios/ventajas gemelo digital

Aunque pueda sonar a tópico, las ventajas de la creación de gemelos digitales en el sector industrial son casi infinitas. A día de hoy, las más destacables son:

  • Datos en tiempo real. A diferencia de lo que ocurre en las simulaciones, los digital twins los envían tanto en los sensores dispuestos en los objetos reales como en sus copias virtuales. 
  • Predicción. Otra de las aplicaciones más interesantes en la industria de los gemelos digitales es anticiparse a posibles fallos. Con los datos obtenidos, es posible prever una crisis antes de que suceda y corregir debilidades.  
  • Anticiparse al futuro. Creando objetos para escenarios hipotéticos con los datos obtenidos.
  • Vigilancia. Se antojan especialmente útiles en estructuras a las que es difícil acceder o cuya observación es peligrosa. Por ejemplo, en centrales nucleares o en gestión de residuos.
  • Productividad. Mejoran la fiabilidad del proceso de producción para aumentar el rendimiento. 
  • Reducir la siniestralidad laboral. Al conocer con más detalle cómo funcionan las fábricas, es posible evitar accidentes. 
  • Automatizaciones. Gracias a toda la información recopilada por los gemelos digitales, podemos ejecutar procesos de forma automática.
  • Reciclaje de maquinaria. A través de los digital twins es posible saber cómo reutilizar una pieza una vez terminada su vida útil.

El futuro de los digital twins

Gracias al machine learning, los gemelos digitales están aprendiendo constantemente en esta realidad mixta. A través de los datos que obtienen, generan nuevas soluciones para la industria y mejoran la eficiencia de múltiples procesos.

Las aplicaciones en la industria de los digital twins son considerables. No así para otros sectores o realidades. El gran reto de futuro consistirá en hacer que estos modelos virtuales sean viables en entornos en los que no lo han sido hasta ahora. 

La reducción de costes en su implementación es otro de los grandes retos a abordar. Aunque a largo plazo la creación de objetos virtuales supone un ahorro, requiere de grandes inversiones al alcance de solo las industrias más pudientes.

La industria 4.0 no podrá entenderse sin los gemelos digitales, ya que son la puerta a la automatización, al intercambio de información y a una producción más barata y segura. Es el camino a seguir en la ingeniería moderna.

Replicar la realidad para seguir creciendo

El Internet de las Cosas (IoT) y la Inteligencia Artificial (IA) han traído consigo una serie de desarrollos tecnológicos fascinantes que todavía están por explorar. Otros, por el contrario, ya están aquí y están dando pie a cambios que hace unos años parecían de ciencia ficción.

Una de las consecuencias de la plena implementación del IoT y la IA son los gemelos digitales. Gracias a ellos, los sectores de la industria, la construcción y la ingeniería están pudiendo explorar nuevas posibilidades … y las que todavía les quedan. 

La automatización de procesos, la prevención de fallos y la mejora de la productividad son solo algunas de una larga lista.

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