Aplicaciones de los gemelos digitales: de mejorar procesos en las fábricas a ayudar a la España vaciada

La llegada del Apolo 11 a la Luna en 1969 marcó un antes y un después en la historia de la humanidad. El épico viaje que Neil Armstrong, Edwin Aldrin y Michael Collins protagonizaron hace más de 50 años abrió la puerta a un nuevo horizonte donde la exploración espacial cambió la percepción del ser humano sobre el universo. Pero más allá de los avances en materia espacial que se consiguieron el siglo pasado, el proyecto Apolo, en el que se enmarca el famoso alunizaje, trajo consigo un cúmulo de innovaciones tecnológicas que aún siguen impactando en la vida cotidiana.

Una de ellas son los gemelos digitales, o 'digital twins', según su término en inglés, una réplica digital de un producto, servicio, persona o proceso. Esta tecnología tiene sus orígenes en la misión de rescate del Apolo 13 de 1970, cuando la NASA utilizó unos simuladores para replicar las condiciones de la nave de la misión y recalcular su rumbo para que los astronautas volviesen a Tierra. Se considera que el término se acuñó con la publicación en 1993 del libro 'Mirror Worlds' y se popularizó en el siglo XXI, cuando el ingeniero Michael Grieves lo aplicó al ámbito de la fabricación. 

"Un gemelo digital es una copia de un mecanismo en un soporte digital", resume Marcos Llorente Ortega, responsable del laboratorio de ingeniería médica de la Facultad de Medicina de la Universidad de Navarra. "Esta tecnología ofrece la posibilidad de hacer experimentos y simulaciones en un entorno seguro: permite ver cómo afectarían posibles cambios y modificaciones al resultado de un proceso sin impactar directamente sobre él, pudiendo elegir después si interesa aplicarlo".

Réplicas virtuales para mejorar la productividad

Los gemelos digitales pueden emplearse para monitorizar y mejorar procesos, optimizar recursos, reducir costes, detectar riesgos y realizar análisis predictivos. Sectores como el industrial, el energético o el logístico se posicionan como algunos de los principales beneficiarios de esta tecnología.

Startups como la alemana Virtonomy, que ha elaborado una solución que combina la analítica de datos y los gemelos digitales para realizar simulaciones anatómicas de sus pacientes, o la inglesa Quaisr, que está desarrollando gemelos digitales para el sector industrial, también están elaborando sus propias réplicas digitales. Además, multinacionales como Rolls Royce, que emplea los gemelos digitales para optimizar sus motores de aviación, o Porsche, que ha desarrollado réplicas de los chasis de sus vehículos para incrementar su seguridad, también están aplicando esta tecnología para mejorar sus procesos. 

La startup Norlean es una de las compañías españolas que han apostado por los gemelos digitales. Fundada en 2017, ha desarrollado un 'software' de gemelos digitales conocido como NOA, que busca ayudar a las empresas a optimizar sus procesos. Para ello, realiza réplicas visuales de las plantas de producción o almacenes de las compañías y las combina con otras tecnologías para encontrar los mejores escenarios posibles.

"Aplicamos algoritmos e inteligencia artificial para optimizar los flujos de producción u órdenes de fabricación y crear escenarios que permitan entender cuál es la mejor solución para un negocio", explica Daniel Prieto, de Norlean, fundador de Norlean.

En base a esta combinación de tecnologías, este 'software' desarrolla réplicas que los clientes pueden modificar con sencillez. "El cliente puede cambiar parámetros sin necesidad de diseñar o programar", añade Prieto. De este modo, las empresas pueden afinar su toma de decisiones y mejorar la eficiencia y productividad de sus áreas. 

Empresas como Citroën, que recurrió a este 'software' para mejorar la planificación de logística interna de uno de sus almacenes, o GH Cranes, que lo empleó para solucionar sus problemas de cuello de botella, son algunas de las que ya han probado esta tecnología.

Proyectos para ayudar a la España vaciada y el cambio climático

El uso de los gemelos digitales no se limita tan solo al ámbito empresarial, sino que también puede tener aplicaciones sociales y medioambientales, donde han surgido varios proyectos institucionales que apuestan por esta tecnología.

Es el caso del proyecto COSASS (Coordinated Intelligent Services for Adaptative Smart Areas, en inglés), una iniciativa desarrollada de manera conjunta por la Universidad Politécnica de Valencia (UPV), la Universidad de Salamanca (USAL) y la Universidad Rey Juan Carlos (URJC) que busca llevar la inteligencia artificial para automatizar las zonas de cultivo de la España vaciada. 

"Se nos ocurrió trasladar estas soluciones de inteligencia artificial que ya estábamos aplicando para desarrollar 'smart cities' a las zonas rurales, donde tenemos el problema adicional de la escasez de mano de obra", explica Carlos Carrascosa, profesor de la UPV y uno de los investigadores principales del proyecto.

Este proyecto se divide en dos áreas: la primera estará basada en el internet de las cosas (IoT), que se enfocará en elaborar dispositivos que sean capaces de adaptarse de forma autónoma a la problemática del entorno del campo, mientras que la segunda se apoyará en la nube y utilizará los gemelos digitales para replicar estos dispositivos y el entorno en el que se encuentran, monitorizar su actuación en tiempo real y plantear posibles modificaciones para mejorar su comportamiento.

Para Carrascosa, el uso de los gemelos digitales podrá ayudar a combatir uno de los grandes problemas a los que se enfrentan las iniciativas que quieren impulsar la digitalización y automatización dentro de la España vaciada: la ausencia de mano de obra. "La digitalización tiene que ir acompañada de más personas o de sistemas que permitan a un grupo de supervisores monitorizar qué está ocurriendo en tiempo real para poder actuar ante posibles problemas", afirma. Además, este tipo de soluciones también pueden ayudar a ahorrar costes. "Puedes simular qué efectos tendrían determinados cambios y modificaciones en una zona: te permite predecir qué efectos tendrían determinadas inversiones antes de acometerlas en automatizaciones".

La Unión Europea también ha desarrollado otros proyectos que hacen uso de estas réplicas digitales. Es el caso del proyecto 'European Digital Twin of the Ocean' (European DTO), que busca recrear el océano para mejorar los conocimientos que se tienen sobre el fondo marino y ayudar a preservarlo, o del proyecto 'Destination Earth (DestinE)', que busca elaborar un modelo digital de la Tierra para simular la actividad natural y humana para crear soluciones que ayuden a combatir el cambio climático.

Además, la implementación de los gemelos digitales también puede expandirse a áreas más sensibles, como el sector de la salud. "Puede aplicarse en toda la parte de simulación: desde la planificación de un procedimiento quirúrgico hasta su testeo, así como para probar tratamientos", afirma Ortega, de la Facultad de Medicina de la Universidad de Navarra. "Crear un modelo simulado de los pacientes ayuda a llegar preparado a una intervención y a preparar para posibles contingencias".

El crecimiento imparable del mercado

En sus listados de tendencias de 2017 y 2018, la consultora global Gartner incluyó los gemelos digitales como una de las tecnologías que más impactarían en el mercado en el futuro próximo. Pese a que el impacto de estas réplicas no ha sido tan inmediato como esta predicción hacía presuponer, esta tecnología está aumentando actualmente su popularidad y está previsto que su adopción siga creciendo de cara a futuro. De hecho, un estudio elaborado en 2023 por esta misma consultora apunta  que un 27% de los responsables de la cadena de suministro planeaba desarrollar réplicas de sus consumidores con el propósito de simular su comportamiento y anticiparse a sus acciones.

"La pandemia ha trastocado el ritmo de crecimiento previsto, pero ahora el mercado está respondiendo", apunta Prieto, de Norlean. "Se prevé que la demanda sea exponencial, porque cada vez hay más inquietud en el mercado por saber qué es un gemelo digital".

Los proyectos y soluciones que se están desarrollando a nivel institucional y empresarial ponen de manifiesto las múltiples posibilidades que ofrecen los gemelos digitales. Estas réplicas virtuales originadas hace medio siglo no solo aportan ahora valor a las empresas, sino que pueden mejorar la atención sanitaria e, incluso, ayudar a crear un mundo mejor para las personas y para el medioambiente. Su progresiva adopción abre la puerta a nuevos escenarios en los que, de la mano de otras tecnologías como la inteligencia artificial o el internet de las cosas, podrá ayudar a transformar la sociedad.