Gemelos digitales en la industria naviera: beneficios, casos de uso y posibilidades

¿Qué son los gemelos digitales? 

En 2002, el científico Dr. Michael Grieves acuñó por primera vez el término y el concepto de “gemelo digital” en una conferencia para ingenieros de fabricación en Michigan. Hoy en día, un gemelo digital es algo más que un modelo clásico, sino que evoluciona dinámicamente. Esto significa que cualquier cosa que le ocurra al objeto o sistema físico también le ocurre a su réplica, es decir, al gemelo digital.

El concepto de gemelo digital hizo historia por primera vez en 1960 en el marco de la misión Apolo 13. La NASA creó un modelo digital de la nave espacial para que los científicos e ingenieros en la Tierra pudieran probar posibles soluciones en caso de problemas.

Este sistema gemelo digital, el primero de su clase, fue fundamental en la misión de rescate de astronautas de 1970, aunque entonces no se llamaba gemelo digital. La NASA utilizó 15 simuladores para entrenar y probar los parámetros de la misión que los ingenieros utilizaron para averiguar qué falló durante la misión. Tras sopesar las posibles soluciones, se transmitió la mejor a la tripulación.

Sin embargo, el uso generalizado de los gemelos digitales solo comenzó tras la introducción de la conectividad del Internet de las cosas (IoT) y la tecnología de sensores combinada con técnicas más avanzadas de análisis de datos.

En Hapag-Lloyd también estamos intentando integrar el IoT en nuestro negocio diario. Por ejemplo, con nuestra solución de visibilidad Live Position.

¿Cuáles son las ventajas de los gemelos digitales? 

Los gemelos digitales ya ayudan a industrias enteras a modernizar procesos completos. Al analizar e interpretar los datos, garantizan una toma de decisiones más eficaz:

• Visualización: el diseño de un gemelo digital permite a las autoridades portuarias, por ejemplo, simular el proceso de construcción y operación y, a continuación, visualizar diversos elementos de la infraestructura de buques, locales u otros objetos en tiempo real. Gracias a ello pueden optimizarse todas las operaciones portuarias, como el atraque de buques, la manipulación de la carga y la asignación de espacios de almacenamiento, representando primero los escenarios con el gemelo digital.
• Previsión y resolución de problemas: al combinar la realidad virtual y la física, los problemas pueden identificarse y resolverse en una fase temprana. Por ejemplo, los procesos de almacenamiento y entrega pueden optimizarse utilizando gemelos digitales de los respectivos locales para experimentar virtualmente con diversos escenarios de almacenamiento y optimización de los procesos.
• Comprensibilidad: los gemelos digitales transforman los datos marítimos difíciles de comprender en opciones de actuación comprensibles. Por ejemplo, los sectores de entrada del gemelo digital miden el comportamiento del barco en respuesta a diversas influencias ambientales como las olas, las corrientes, el viento y la temperatura. Esto no solo aumenta la eficacia de los procesos logísticos, sino que también minimiza los riesgos potenciales.
  
• Desarrollo de productos: los modelos 3D y las simulaciones en un gemelo digital permiten vislumbrar el futuro y acelerar la producción. Por ejemplo, pueden analizar cómo afectará la subida del nivel del mar a los procesos de la cadena de suministro y al embarque de contenedores en general. Los gemelos digitales también pueden utilizarse para probar nuevas formas o hélices hasta encontrar el formato ideal para lograr la máxima eficacia. También pueden utilizarse para prever las incidencias de mantenimiento antes de que se produzcan realmente.
• Mayor seguridad y longevidad: los gemelos digitales facilitan el mantenimiento proactivo y la gestión de riesgos, minimizando la probabilidad de fallas en los equipos, accidentes e incidentes medioambientales, mejorando así los estándares de seguridad y el cumplimiento de la reglamentación.
• Gestión de la sostenibilidad: mediante la optimización del consumo de combustible, la planificación de rutas y la asignación de recursos, los gemelos digitales contribuyen a reducir las emisiones de carbono, el consumo de energía y el impacto medioambiental, alineándose con los objetivos de sostenibilidad y ecoeficiencia de la industria.
  

¿Cómo se utilizan los gemelos digitales en los puertos y en el embarque de contenedores?  

El embarque de contenedores también requiere un diagnóstico y una previsión constantes para optimizar los procesos. Al fin y al cabo, la construcción naval es un campo de desarrollo muy complejo. Los gemelos digitales también se utilizan en los puertos para abordar retos como la eficiencia, el control de emisiones y la ergonomía de los sistemas de operación.

Algunos casos de uso de los gemelos digitales en el sector del transporte marítimo incluyen:

• Mantenimiento predictivo: las réplicas digitales de los componentes de los barcos, como los motores y los sistemas de propulsión, permiten realizar un mantenimiento predictivo analizando los datos de los sensores en tiempo real para anticiparse a los fallos y programar reparaciones proactivas, minimizando el tiempo de inactividad y optimizando el rendimiento.
• Visibilidad de la cadena de suministro: los gemelos digitales integrales de la cadena de suministro proporcionan visibilidad en tiempo real de los niveles de inventario, las rutas de transporte y los plazos de entrega, lo que permite a las empresas identificar los cuellos de botella, mitigar los riesgos y mejorar la resistencia y la capacidad de respuesta general de la cadena de suministro.
• Optimización de las operaciones portuarias: las representaciones virtuales de las instalaciones portuarias, incluidos los atracaderos, las grúas y las áreas de almacenamiento, facilitan la optimización de las operaciones portuarias mediante la simulación del atraque de los buques, la manipulación de la carga y la asignación del espacio de almacenamiento, lo que permite mejorar la eficacia y reducir la congestión.

Un ejemplo de la vida real es el puerto italiano de Livorno. Lleva trabajando en su infraestructura tecnológica desde 2016, y ya se están utilizando gemelos digitales. Se ha modelado virtualmente todo el puerto para reproducir elementos físicos como contenedores de carga, cámaras y almacenamiento de carga general.

Las cámaras WDR (amplio rango dinámico) captan todos los aspectos del trabajo diario y modelan el puerto gemelo digital. En combinación con las aplicaciones de RV (realidad virtual), los operarios pueden navegar virtualmente por el modelo gemelo y obtener un resumen completo del área portuaria digital. Al fin y al cabo, el almacenamiento y la ubicación precisos y eficaces de las mercancías son cruciales para los procesos logísticos.

El futuro del transporte marítimo de contenedores también vendrá determinado por los gemelos digitales de los barcos. Al cambiar a un sistema de control virtual, se pueden optimizar flotas enteras y operaciones portuarias. Los gemelos digitales de los buques pueden llevar a cabo la integración del software y actuar así como simuladores del objeto físico y analizar situaciones reales como mantenimientos o incluso averías del motor y prevenirlas.

Pero no solo el puerto de Livorno utiliza la tecnología de gemelos digitales para mejorar sus operaciones. Incluso uno de los puertos más grandes y concurridos del mundo, el puerto de Rotterdam, está aprovechando las ventajas de los gemelos digitales. Una de las innovaciones del puerto es el uso de los llamados “delfines digitales”, que son muros de muelle y boyas equipados con sensores para rastrear las mareas, la velocidad del viento y otras medidas relacionadas con la meteorología.

El puerto también utiliza un concepto innovador con un contenedor 42: un contenedor que está equipado con todo tipo de sensores y funciona como una herramienta de investigación que viaja por todo el mundo. Gracias a los sensores, no solo se pueden rastrear los datos del interior del contenedor, como la temperatura y la humedad, sino también los datos a lo largo de todo el trayecto de transporte. Con los datos recopilados, se pueden mejorar y remodelar los trayectos

El poder innovador de los gemelos digitales   

En conclusión, los gemelos digitales representan una tecnología transformadora con un inmenso potencial para remodelar el panorama de la industria naviera y la logística. Utilizando el poder de la replicación virtual, el análisis de datos en tiempo real y el modelado predictivo, toda la industria puede desbloquear nuevos niveles de eficiencia, seguridad y sostenibilidad en todas las operaciones. Adoptar nuevas tecnologías como los gemelos digitales será fundamental para trazar el rumbo hacia un futuro más conectado, resistente y ágil.