El almacenamiento de datos, pilar fundamental de los gemelos digitales en la Industria 4.0

El almacenamiento de datos se ha convertido, y cada día más, en la auténtica columna vertebral de cualquier implementación efectiva de gemelos digitales en cualquier industria. Sin una infraestructura de almacenamiento robusta, escalable y de alto rendimiento, la promesa de los gemelos digitales se diluye, convirtiéndose en una representación limitada y estática, en lugar de un sistema dinámico y predictivo. 

La capacidad de capturar, procesar y analizar grandes volúmenes de datos en tiempo real es lo que permite a un gemelo digital reflejar fielmente su contraparte física y evolucionar junto a ella. Esto requiere una estrategia de almacenamiento que sea capaz de manejar la ingesta masiva de datos provenientes, por ejemplo, de sensores IoT y sistemas de control industrial, al tiempo que ofrezca acceso rápido y seguro a estos datos para alimentar modelos analíticos avanzados y algoritmos de inteligencia artificial.

Almacenamiento híbrido

La integración de un gemelo digital dentro de un entorno industrial genera un flujo de datos constante y en crecimiento. Sensores distribuidos a lo largo de una línea de producción, maquinaria y sistemas logísticos transmiten información en tiempo real, que debe ser procesada y almacenada, sin afectar el rendimiento del sistema. Aquí es donde la infraestructura de almacenamiento juega un papel crítico. Un enfoque tradicional basado únicamente en almacenamiento local resulta insuficiente, debido a las limitaciones en capacidad y escalabilidad. Las empresas requieren soluciones de almacenamiento híbridas que combinen almacenamiento en la nube con soluciones locales de alta disponibilidad, con el fin de garantizar un acceso continuo y eficiente a los datos. 

Este modelo híbrido permite a las organizaciones almacenar datos históricos en infraestructuras en la nube, optimizando costes y mejorando la accesibilidad, mientras que los datos de misión crítica pueden mantenerse en sistemas locales de baja latencia para su procesamiento inmediato.

En este sentido, es necesario indicar que la latencia es un factor determinante en la efectividad de un gemelo digital, como podemos comprobar en el caso de las simulaciones y modelos predictivos, que para que sean útiles en un entorno de producción, deben procesar datos casi en tiempo real. Esto exige que las soluciones de almacenamiento integren tecnologías de aceleración como unidades de estado sólido (SSD) y arquitecturas de almacenamiento en memoria, reduciendo el tiempo de acceso a la información y mejorando el rendimiento de los sistemas analíticos. La implementación de arquitecturas NVMe-oF (Non-Volatile Memory Express over Fabrics) permite mejorar la velocidad de transferencia de datos entre almacenamiento y servidores de procesamiento, lo que resulta clave para aplicaciones industriales en las que la latencia debe mantenerse en mínimos absolutos.

La seguridad y la integridad de los datos son otro aspecto fundamental dentro de cualquier estrategia de almacenamiento en entornos de gemelos digitales. La constante generación y manipulación de datos implica un riesgo significativo de corrupción, pérdida o acceso no autorizado. Es imperativo que las soluciones de almacenamiento incluyan mecanismos avanzados de cifrado, redundancia y recuperación ante desastres para garantizar la protección de la información crítica. Los modelos de almacenamiento distribuido con técnicas de replicación y codificación de borrado (erasure coding) han demostrado ser eficaces en la protección contra la corrupción de datos, asegurando la continuidad operativa de los gemelos digitales sin interrupciones. Adicionalmente, la aplicación de modelos de acceso basado en políticas de seguridad y segmentación de datos protege la información contra accesos indebidos y posibles ciberataques.

Evitar los cuellos de botella

Otro reto fundamental en la gestión de almacenamiento para gemelos digitales es la capacidad de escalar de manera eficiente sin comprometer el rendimiento. A medida que las empresas incorporan más sensores y dispositivos conectados, el volumen de datos crece exponencialmente. Las soluciones de almacenamiento definidas por software (SDS) permiten gestionar este crecimiento con mayor flexibilidad, proporcionando escalabilidad horizontal, sin necesidad de sobreaprovisionar hardware desde el inicio. La virtualización del almacenamiento y el uso de arquitecturas basadas en contenedores facilitan la administración de datos en múltiples ubicaciones, permitiendo que los gemelos digitales operen con la máxima eficiencia, sin que el almacenamiento se convierta en un cuello de botella.

El análisis y procesamiento de datos en los gemelos digitales también requiere una integración eficiente con plataformas de Big Data y Machine Learning. La capacidad de aplicar modelos de inteligencia artificial sobre los datos generados por los gemelos digitales depende en gran medida de la infraestructura de almacenamiento subyacente. El uso de data lakes y arquitecturas de almacenamiento en capas (tiered storage) permite gestionar diferentes tipos de datos, según su nivel de criticidad y frecuencia de acceso. Los datos en uso inmediato pueden almacenarse en soluciones de almacenamiento de alto rendimiento, mientras que los datos históricos pueden archivarse en almacenamiento de menor coste, optimizando así la eficiencia operativa y reduciendo el consumo de recursos.

Otro aspecto clave es la interoperabilidad del almacenamiento con los ecosistemas industriales ya existentes. Las fábricas y plantas de producción suelen operar con sistemas heredados que generan datos en formatos específicos y a través de protocolos distintos. La infraestructura de almacenamiento para gemelos digitales debe ser capaz de integrarse con estos sistemas sin fricciones, permitiendo la ingesta y normalización de datos provenientes de fuentes heterogéneas. La adopción de arquitecturas abiertas y estándares industriales como OPC-UA y MQTT facilita esta integración, garantizando que los datos puedan ser almacenados y utilizados sin restricciones de compatibilidad.

Optimización energética

La eficiencia energética del almacenamiento es un factor que no debe pasarse por alto, especialmente en la era de la sostenibilidad. La demanda de almacenamiento de datos crece exponencialmente, lo que se traduce en un aumento del consumo energético en los cpds. Las organizaciones deben optar por soluciones de almacenamiento con optimización energética, incluyendo discos de estado sólido de bajo consumo, tecnologías de deduplicación y compresión para minimizar el espacio requerido, y centros de datos con refrigeración eficiente. El almacenamiento basado en la nube también puede contribuir a la reducción del impacto ambiental al aprovechar economías de escala en la gestión energética de los centros de datos.

A medida que los gemelos digitales evolucionan, el papel del almacenamiento de datos se vuelve aún más estratégico. La convergencia con tecnologías emergentes como 5G permitirá la transmisión de volúmenes de datos aún mayores con menor latencia, lo que demandará soluciones de almacenamiento capaces de manejar tasas de transferencia ultra rápidas. Asimismo, el desarrollo de modelos de inteligencia artificial más avanzados exigirá sistemas de almacenamiento con mayor capacidad de procesamiento en el borde (edge computing), reduciendo la necesidad de enviar datos a la nube para su análisis. La descentralización del almacenamiento mediante arquitecturas distribuidas facilitará la operación de gemelos digitales en entornos industriales cada vez más interconectados y autónomos.
 

Por todo ello, pienso que la implementación exitosa de gemelos digitales en la industria depende de la capacidad de simulación y análisis, pero también, y en una enorme y cada vez mayor medida, de una infraestructura de almacenamiento de datos optimizada para responder a las demandas del entorno industrial. La latencia, escalabilidad, seguridad e integración con tecnologías emergentes son factores clave que deben considerarse al diseñar una estrategia de almacenamiento para estos entornos. Las empresas que prioricen una infraestructura de almacenamiento robusta estarán mejor posicionadas para aprovechar todo el potencial de los gemelos digitales, optimizando sus operaciones, reduciendo costes y mejorando su competitividad en la era de la Industria 4.0.

Jaime Balañá

Director Técnico de NetApp en Iberoamérica
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Este artículo aparece publicad0 en el nº 562 de Automática e Instrumentación pág 72 A 73.