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| Siemens Digital Twins |
En el camino hacia la digitalización, la industria 4.0 ha tenido
que adoptar nuevos tecnologías y procesos que revolucionan la forma en la que
se planea, produce y distribuye. La posibilidad de resolver problemas físicos
más rápido, predecir resultados con un grado mayor, diseñar, crear mejores
productos y dar un mejor servicio es real gracias al ‘Digital Twin’.
¿Qué es la tecnología Digital Twin?
“Digital Twin o Gemelo Digital son representaciones virtuales de dispositivos o procesos reales,
copias digitales con los elementos físicos a los que representan, no solo a
través de sus valores mecánicos o geométricos, sino a través de su
comportamiento” es como lo definen desde el Instituto Tecnológico de Informática.
El Digital Twin en fabricación tiene base
en mediciones masivas, acumulativas y en tiempo real de datos a través de una
serie de dimensiones. Estas mediciones pueden crear un perfil
evolutivo del objeto o proceso en el mundo digital, capaz de proporcionar
información sobre el rendimiento de un sistema y su comportamiento o acciones
en el mundo físico como un cambio en diseño del producto o en el proceso de
fabricación. Estos enormes volúmenes de datos recopilados y analizados son
actualmente accesibles gracias a los últimos avances en conectividad, sensores
e inteligencia que ofrecen los sistemas ciber físicos.
El término ‘Digital Twin’ comenzó a
aplicarse a la Industria 4.0
a partir de 2003, cuando fue utilizado por el ingeniero informático Michael
Grieves en una conferencia en la Universidad de Michigan sobre la gestión del ciclo de vida de un producto. No obstante, este
método tiene su origen en los trabajos realizados por la NASA en los
años 80 del pasado siglo. Durante esta década, la agencia espacial de Estados
Unidos comenzó a realizar simulaciones sobre el comportamiento de las naves o
equipamientos para asegurar la viabilidad de ciertas misiones y velar por la
integridad física de los astronautas. Ahora, los avances en ‘big data’,
‘cloud
computing’ o el internet de
las cosas (IoT), así como la facilidad de acceso a estas
tecnologías, han facilitado la expansión de los gemelos digitales en otro tipo
de organizaciones y sectores.
Esta capacidad de trabajar sobre los sistemas sin afectar al
proceso productivo real, nos abre la puerta a la creación de nuevas
aplicaciones de monitorización, simulación u optimización. Todas ellas,
enfocadas a desarrollar nuevas oportunidades de negocio y nuevos planes de
fabricación, o incluso realizar previsiones a futuro, con un nivel de precisión
y fiabilidad muy superior a los que encontramos con los actuales sistemas de
simulación en planta. De hecho, Gartner
predice que en 2021 la mitad de las compañías industriales usará gemelos
digitales, lo cual ayudará a aumentar su eficacia un 10%.
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Modelo de Digital Twin en un proceso de Fabricación (Fuente: Deloitte University Press)
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Aplicaciones de Digital Twin en fabricación
Para poder enumerar algunas de sus aplicaciones, es más fácil
pensar en esta tecnología como un modelo virtual de una máquina de producción,
un producto final o incluso todo el proceso de producción en su entorno previsualizado.
Al sacar ventaja de los datos del sensor del activo como de los datos
contextuales reunidos en distintas condiciones de trabajo, se puede crear una réplica
virtual 3D para solucionar problemas y reparar equipos, así como para probar
nuevos diseños o implementar mejoras.
A continuación, algunas de las aplicaciones más importantes de un
Digital Twin en manufactura:
1. Procesos de Producción
La industria de manufactura podrá tener un conjunto único de datos
maestros que residen en una ubicación centralizada. Eso les permitirá a los
fabricantes contar con una misma versión de la original. Digital Twin también
puede ser usado para comparar datos de calidad en múltiples productos;
proporcionando una visión más profunda de los problemas de calidad global y
permitiendo a las compañías de manufactura visualizar rápidamente los problemas
en relación con el modelo de “verdad única”.
2. Integración de Sistemas
Las visualizaciones 3D a nivel de sistema pueden verificar
restricciones como la huella espacial o conexiones físicas. Al conectarse a los Digital
Twins de otros componentes, se pueden simular interacciones, incluidas las
transferencias de datos y las funcionalidades de control, así
como el comportamiento mecánico, eléctrico y los escenarios hipotéticos. Se
reduce el esfuerzo de integración en el sitio y el tiempo de inactividad
asociado para el cliente.
3. Mejoras en la operación
La mejora en las operaciones es una de las aplicaciones mejor
entendidas para este tipo de tecnologías. La industria de manufactura primero
crea una representación virtual de un activo en el campo utilizando la
visualización de modelos livianos. A continuación, capturan datos de sensores
inteligentes integrados en el activo, lo que proporciona una imagen más clara
del rendimiento y las condiciones operativas del mundo real; también pueden
simular ese entorno real para el mantenimiento predictivo.
4. Innovación de productos a futuro
Se pueden diseñar y desarrollar nuevos productos con información
basada en el comportamiento de los productos existentes en el mundo real. El
rendimiento y el uso del cliente se ven reflejado en un Digital Twin, y luego
se incorpora al proceso de desarrollo y fabricación del producto para ayudar a
aumentar el margen del producto, y por ende, la satisfacción del mercado.
Con esta tecnología, los técnicos de desarrollo e innovación pueden comprender mejor
las necesidades de los clientes, mejorar los productos
existentes, optimizar las operaciones, e incluso mejorar el servicio postventa;
todo esto a la vez que crean avances para nuevos productos y servicios.
5. Ingeniería y desarrollo
Tradicionalmente, la ingeniería ha estado utilizando la tecnología
de Digital Twins para crear representaciones virtuales para diseñar y mejorar
productos. Con el tipo de aplicación que se pueden utilizar ahora, el producto
existe mucho antes de su producción en físico, básicamente comenzando como una
visión de lo que debería ser el producto. Los avances e innovaciones del IoT permiten capturar datos de productos implementados
en el campo, y estos datos se pueden aplicar al Digital Twin para la mejora
continua del producto.
Digital Twin en la actualidad
Como se había mencionado previamente, a pesar de la existencia del término
aplicado a la industria se comenzó a escuchar desde el 2003, no fue hasta que
IoT obtuvo aplicaciones reales en la industria, que Digital Twin fue comenzado
a ser utilizado y considerado una de las principales tendencias tecnológicas
alrededor del 2018.Y es en esos años, que algunas organizaciones
comenzaron a implementarla dentro de sus procesos de manufactura. Algunas de ellas son las siguientes:
- General Electric
- Siemens
- Oracle
- Dassault
- SAP
- Altair, entre otras.
Las aplicaciones en estas compañías van desde modelos de datos coherentes
en todos los aspectos del ciclo de vida del producto, y su simulación de manera
precisa; hasta construcción de modelos digitales para el desarrollo de
productos, así como la innovación en función de la adquisición y el análisis de
datos en tiempo real.
Digital Twin en manufactura es una realidad y ya está ayudando a
las empresas a satisfacer mejor las necesidades de sus clientes, así como a
adaptarse rápidamente a las nuevas demandas del mercado. Lo más interesante es
que aún queda mucho por descubrir.
Fuentes:
Instituto Tecnológico de Informática:
Deloitte Insights:
Manufactura 4.0:
I-Scoop:
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