Los gemelos digitales y el mantenimiento industrial

En esta entrada hablaremos de los gemelos digitales en el mantenimiento industrial. También llamados sistemas espejo son una tendencia tecnológica en el área del mantenimiento.

Gemelo digital
Gemelos digitales y mantenimiento industrial

¿Qué es un gemelo digital?

Un gemelo digital es un modelo virtual de un proceso, producto o servicio a través de la información que se obtiene de sensores o automatismos. Durante una conferencia en la Universidad de Michigan en 2002, el Dr. Michael Grieves desarrolló la teoría de los Gemelos Digitales o “Digital twins”. Las raíces de esta tecnología están en los sistemas espejo que desarrolló la NASA para rescatar al Apolo 13.

Es importante tener en cuenta que sin datos reales no existen gemelos digitales. Los sensores recopilan los datos en tiempo real operativo, así un sistema procesa toda la información junto con parámetros contextuales en base a simulaciones algorítmicas. De esta forma, es posible generar un gemelo. Podríamos resumir diciendo que los gemelos digitales se basan en tres pilares:  un activo real, una copia digital y el intercambio de información que asocia a ambos a través de sensores inteligentes.

Gemelos industriales y mantenimiento industrial

El uso de gemelos digitales es una de las grandes tendencias tecnológicas en mantenimiento. Gartner estima que para el año 2022, el 85% de todas las plataformas existentes de IoT (Internet de las cosas) tendrán gemelos digitales de una u otra forma.

Un gemelo digital permite, por ejemplo

  • Simular entornos físicos y rendimiento
  • Calcular desgastes o cargas de trabajo
  • Predecir averías o anomalías
  • Modificar parámetros de funcionamiento y operación
  • Crear modelos de comportamiento evitando mantenimiento innecesario o prematuro.
  • Ampliar la vida útil de los activos

Un ejemplo

Guardián digital
Guardián digital. Imagen cortesía de Akselos

Akselos es una empresa fundada en 2012 que se originó a partir de un grupo de investigación del MIT. Actualmente, uno de sus proyectos es el “Guardián Digital”. Además de estar diseñado para plataformas marítimas, el proyecto es un ejemplo de gemelo digital para sistemas complejos.

Akselos modela las plataformas digitales gemelas a través de toda clase de sensores.  Para obtener datos usan por ejemplo drones para inspeccionar tanques, acelerómetros en las aspas de las turbinas o sensores para medir la altura y fuerza de las olas que rompen contra la estructura.

Con el gemelo digital, simulan una réplica muy detallada y aconsejan a los clientes cuándo y sobre qué activos realizar mantenimiento.  Con ello, dicen evitar los “falso positivos” del mantenimiento tradicional, es decir, mantenimientos sobre activos que no lo necesitan.  Intentan con ello mejorar los planes de mantenimiento periódico programado o un plan de mantenimiento predictivo basado en el análisis de datos previos. La idea es compatibilizar el uso de un GMAO o CMMS con un gemelo digital y optimizar el mantenimiento.

Retos del uso de Gemelos Digitales

Una de las consideraciones de las empresas que implementan estas tecnologías es la seguridad informática. En la medida en que se realizan nuevas conexiones de equipos/sistemas hay un punto de debilidad potencial. Esto hace que sea necesario adoptar las medidas oportunas contra la actividad maliciosa.

Las actualizaciones y su manejo son otro de los retos de esta tecnología. Esto es debido a que los gemelos digitales deberían permitir la adaptación y reconfiguración con poco esfuerzo. Es decir, permitir la incorporación/ baja de elementos, sensores o modificación de algoritmos, entre otros.

La aproximación de “divide y conquistarás” no siempre es posible con la tecnología de gemelos digitales debido a las interdependencias entre los elementos, las acciones, los objetivos y los cambios lo que es especialmente cierto en los análisis “y si…”

El grado de fidelidad es otra de las consideraciones a tener en cuenta. Se pueden crear gemelos digitales con varios niveles de fidelidad, cuál usar es un dilema entre el esfuerzo y costes de mantenimiento si se quieren diagnósticos detallados.

Conclusión

La tecnología de “gemelos digitales” es una tecnología puntera. Normalmente se usa en equipos muy críticos o sistemas muy especializados. Es compatible con otros sistemas de gestión del mantenimiento como software de mantenimiento GMAO o CMMS. Tiene grandes ventajas sobre todo para evitar mantenimientos innecesarios, pero también hay desventajas y retos que superar.

Concepción González. Más información: contáctanos