Según un informe de MarketsandMarkets, se espera que el mercado global de gemelos digitales crezca de 3.800 millones de USD en 2019 a 35.800 millones de USD en 2025, con una tasa compuesta anual de crecimiento del 37,8%. Estas impresionantes cifras reflejan la creciente adopción de tecnologías emergentes como IoT y la nube, así como el uso cada vez mayor de gemelos digitales para el mantenimiento predictivo y la optimización de procesos.

¿A qué se deben estas cifras?

Los gemelos digitales proporcionan una plataforma para experimentar con cambios y mejoras en un entorno controlado, sin las consecuencias imprevistas que estos podrían tener en el mundo físico. Así, las empresas pueden mejorar su eficiencia y productividad, reducir costes y optimizar tanto productos como procesos.

En este artículo, desglosaremos los beneficios, aplicaciones prácticas y desafíos que enfrentan los gemelos digitales en la industria actual, ofreciendo una visión integral de esta tecnología transformadora y su impacto en la fabricación y otros sectores industriales.

Cuáles son los problemas de las plantas de fabricación

Una planta de fabricación en una empresa en sí misma: maquinaria, procesos, controles de calidad, gestión, empleados, compras, ventas y un sinfin de aspectos que son susceptibles de sufrir todo tipo de cambios a cada hora. Por citar solo algunos, estos con los retos más importantes a los que se puede enfrentar una planta de producción.

Desafíos actuales en la planificación de producción

Debido a la complejidad y dinamismo de los entornos industriales modernos, los retos que presentan las plantas son tan extensos como su actividad.

Uno de los principales es la necesidad de predecir y gestionar eficazmente la demanda del mercado, crucial para evitar tanto la sobreproducción como la falta de inventario. Además, la integración y coordinación de diferentes departamentos y procesos dentro de la fábrica suelen ser complicadas, lo que puede provocar ineficiencias y cuellos de botella.

Problemas derivados de la falta de datos precisos y predictivos

La falta de datos precisos y predictivos es otro desafío significativo en la planificación de producción. Sin datos exactos sobre el rendimiento de las máquinas, el estado de los inventarios y las demandas del mercado, las fábricas a menudo deben basarse en estimaciones que pueden no ser exactas. Puede llevar a decisiones subóptimas, como la programación incorrecta de la producción, el mal uso de los recursos y la incapacidad de prever y prevenir fallos en la maquinaria.

Impacto de estos problemas en la eficiencia y los costes

Los problemas mencionados tienen un impacto directo en la eficiencia operativa y los costes de la fábrica. La planificación ineficiente puede resultar en tiempos de inactividad elevados, desperdicio de materiales y energía, y la necesidad de realizar ajustes de último momento que incrementan los costos operativos.

Además, la incapacidad de prever fallos en las máquinas puede ocasionar paradas inesperadas en la producción, lo que afecta la capacidad de la fábrica para cumplir con los plazos de entrega y satisfacer la demanda del cliente.

¿Tu solución? Un gemelo digital

El término suena increíblemente sofisticado, y lo es. ¿Qué es un gemelo digital y cómo se crea?

Un gemelo digital es una réplica virtual de un proceso o sistema físico, que se utiliza para simular, analizar y optimizar operaciones en tiempo real. Funciona recopilando datos de sensores y otras fuentes en el entorno físico y utilizando estos datos para crear un modelo digital que replica el comportamiento del sistema real.

Este modelo puede ser utilizado para probar diferentes escenarios, predecir resultados y tomar decisiones informadas sin riesgo de afectar la operación real.

¿Y cómo ayudan en la planificación y gestión de fábricas?

Los gemelos digitales ofrecen numerosos beneficios para la planificación y gestión de fábricas. Primero, permiten a las empresas tener una visión integral y en tiempo real de todas sus operaciones, lo que facilita la toma de decisiones informadas.

Además, pueden simular diferentes escenarios para identificar la mejor manera de optimizar la producción, gestionar inventarios y asignar recursos. Imagina que quieres hacer cambios en máquinas, turnos o en la eficiencia de una nueva máquina en una cadena de producción compleja. ¿Por qué gasta miles de euros si puedes predecir el impacto en un entorno virtual?

Por último, te ayudan a predecir y prevenir fallos en la maquinaria, reduciendo así los tiempos de inactividad y los costes de mantenimiento.

Ejemplos de cómo un gemelo digital puede mejorar la planificación de planta

Pero vamos al grano, lo que queremos saber es qué puede un gemelo digital hacer por tu planta de producción.

Imagina que gestionas una planta completa y quieres mejorar la eficiencia. Estas con algunas de las cosas que un gemelo digital podría hacer por ti:

• Estimaciones de tiempo: un gemelo digital puede simular el proceso de producción de un nuevo producto para estimar con precisión el tiempo necesario para cada etapa, permitiendo una programación más eficiente.
• Materiales necesarios: al analizar los datos de producción y las demandas del mercado, el gemelo digital puede prever las necesidades de materiales y optimizar la gestión de inventarios, evitando tanto el exceso como la escasez de stock.
• Gestión de fallos de maquinaria: utilizando datos históricos y algoritmos predictivos, un gemelo digital puede anticipar posibles fallos en las máquinas y recomendar acciones preventivas, haciendo que el equipo esté disponible el máximo tiempo posible.
• Optimización de la planificación y secuenciación de la producción: imagina poder jugar con la planificación y la secuenciación de producción con la facilidad de un gemelo digita. Podrías, por ejemplo, evaluar cómo diferentes configuraciones de la línea de producción afectan la eficiencia y el tiempo de ciclo. Así, podrías  minimizar los tiempos de inactividad y maximizar la producción. Además, los gemelos digitales pueden simular el impacto de cambios en la demanda del mercado, ayudando a planificar la producción de manera más precisa y ágil.
• Gestión de picos de demanda y sobreproducción: en situaciones de picos de demanda, un gemelo digital puede ayudar a ajustar rápidamente la producción para satisfacer el aumento en las órdenes sin comprometer la calidad ni la eficiencia. Al simular diferentes estrategias de producción, las fábricas pueden identificar la mejor manera de aumentar la producción temporalmente. Además, recuerda que los gemelos digitales pueden predecir la demanda futura basándose en datos históricos y tendencias del mercado, evitando la sobreproducción y reduciendo el desperdicio.
• Eficiencia energética y gestión de recursos: los gemelos digitales permiten una gestión más eficiente de la energía y otros recursos al proporcionar una visión detallada del consumo energético de la fábrica. Por ejemplo, pueden identificar los momentos de mayor consumo y sugerir ajustes en los horarios de operación para reducir el uso de energía durante los picos de demanda. También pueden optimizar el uso de recursos como el agua y las materias primas, reduciendo costes y mejorando la sostenibilidad.
• Toma de decisiones en la configuración de productos: para terminar, un gemelo digital no solo se nutre de datos de la vida real como sensores y datos históricos de producción, costes, gastos, etc., también puede integrar el conocimiento de los usuarios y datos de producción para mejorar la configuración de productos. Por ejemplo, puedes simular cómo diferentes configuraciones afectan la calidad y el rendimiento del producto, permitiendo a los ingenieros tomar decisiones informadas sobre el diseño y la fabricación. Algo especialmente útil desde que la personalización de planta es el estándar de muchas industrias. En el informe de Deloitte titulado “Made-to-order: The rise of mass personalisation,” se destaca que más del 50 % de los consumidores expresaron su interés de adquirir productos o servicios personalizados.

Ventajas competitivas del gemelo digital

Más allá de la eficiencia en planta, un gemelo digital puede suponer un importante recurso como herramienta competitiva en un mercado donde los costes operaciones no dejan de llevarse tus clientes.

¿Qué te puede aportar un gemelo digital frente a la competencia? Toma nota:

Mejora en la eficiencia operativa y reducción de costes

Un gemelo digital te permite mejoras en la gestión de tu planta, lo que siempre redundará en menos costes operacionales, con menos tiempo invertido, un uso óptimo de recursos y la eliminación de ineficiencias. Podrás identificar rápidamente áreas de mejora y ajustar sus operaciones en consecuencia.

Identificación y resolución de cuellos de botella

Los gemelos digitales facilitan la identificación y resolución de cuellos de botella en la producción al proporcionar una visión clara y detallada de todo el proceso. Mediante la simulación de diferentes escenarios, las fábricas pueden predecir dónde es probable que ocurran los cuellos de botella y desarrollar estrategias para mitigarlos antes de que afecten la producción. Hará que el flujo de trabajo y la eficiencia de la planta en general crezca.

Capacidad de adaptación y personalización a diferentes industrias y plantas

Una de las mayores ventajas de los gemelos digitales es su capacidad de adaptación y personalización a diferentes industrias y plantas. Pueden ser configurados para replicar cualquier tipo de operación, desde la manufactura de alta precisión en la industria aeroespacial hasta la producción en masa en la industria automotriz. Esta flexibilidad permite a las empresas de diversos sectores beneficiarse de la tecnología de gemelos digitales, independientemente de la naturaleza específica de sus operaciones.

En resumen, los gemelos digitales representan una herramienta poderosa y versátil que puede transformar la manera en que las fábricas planifican, gestionan y optimizan sus operaciones. Al ofrecer una visión detallada y predictiva de los procesos de producción, permiten a las empresas mejorar la eficiencia, reducir costes y mantener una ventaja competitiva en un mercado cada vez más exigente y dinámico.