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Gemelos digitales para aplicaciones de fabricación discreta

Descubra cómo la implementación del gemelo digital está contribuyendo a un impacto inmediato y significativo en la forma en que las empresas implementan tecnologías que permiten la fabricación inteligente.

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Por Dick Slansky

En los √ļltimos a√Īos han surgido m√ļltiples tecnolog√≠as que son fundamentales para impulsar el avance de la fabricaci√≥n inteligente y el IoT industrial (Internet de las cosas). Estos incluyen an√°lisis avanzados, inteligencia artificial (IA) y aprendizaje autom√°tico (ML), inteligencia operativa, rob√≥tica avanzada, sistemas ciberf√≠sicos y dise√Īo generativo para la fabricaci√≥n aditiva. Si bien cada una de estas tecnolog√≠as est√° cambiando la faz de la fabricaci√≥n actual, la investigaci√≥n de ARC Advisory Group sugiere que el IoT industrial, los activos inteligentes conectados y el gemelo digital est√°n teniendo el impacto m√°s inmediato y significativo en la forma en que las empresas implementan tecnolog√≠as que permiten la fabricaci√≥n inteligente.

Cómo se está implementando el gemelo digital hoy

Un componente integral de un gemelo digital de un sistema de producción es el modelo virtual de los productos, activos y procesos del mundo real. El modelado virtual brinda a los ingenieros de fabricación la capacidad de simular y modelar lo virtual y lo físico, simultáneamente o por separado. Este enfoque de modelado del sistema de gemelos digitales les permite comprender la naturaleza holística de sus activos y sistemas de producción dentro del ecosistema de fabricación general. Además, estamos viendo el surgimiento de poderosas herramientas de desarrollo de gemelos digitales ofrecidas por proveedores que permitirán a los fabricantes comprender exactamente cómo funcionan sus sistemas y equipos de fábrica, y les permitirán tomar decisiones para mejorar el rendimiento y la calidad del producto a través de inteligencia humana y artificial.

Los gemelos digitales se pueden aplicar a ecosistemas de fabricación discretos en tres áreas distintas: producto, producción y rendimiento.

El gemelo digital del producto se utiliza para permitir un dise√Īo m√°s eficiente y mejorar el producto. En algunos casos, el producto es el equipo y los activos reales que se utilizan en el sistema de producci√≥n. El modelado de simulaci√≥n virtual puede validar el rendimiento del producto, mientras simula c√≥mo se comporta actualmente el producto en un entorno f√≠sico. Esto proporciona al desarrollador del producto una conexi√≥n f√≠sico-virtual que le permite analizar el rendimiento de un producto en diversas condiciones y realizar cambios en el modelo de dise√Īo virtual para garantizar que el producto f√≠sico funcionar√° como se dise√Ī√≥ en el campo. Esto elimina la necesidad de prototipos f√≠sicos y reduce el tiempo de desarrollo.

Los gemelos digitales de producci√≥n se utilizan en la fabricaci√≥n y la planificaci√≥n de la producci√≥n. Pueden ayudar a validar qu√© tan bien funcionar√° un proceso de fabricaci√≥n en el taller antes de que el equipo de producci√≥n f√≠sica y las celdas de trabajo entren en producci√≥n real. Hoy en d√≠a, la puesta en marcha virtual de la automatizaci√≥n de la producci√≥n, una tecnolog√≠a y un proceso establecidos, se est√° fusionando con el alcance m√°s amplio del gemelo digital. La puesta en marcha virtual suele ser una validaci√≥n √ļnica de un sistema de producci√≥n automatizado. Por el contrario, el gemelo digital representa un proceso continuo de an√°lisis y optimizaci√≥n que tiene lugar en tiempo real. Al simular el proceso de producci√≥n mediante un gemelo digital y analizar los eventos f√≠sicos a lo largo del hilo digital, los fabricantes pueden crear un entorno de producci√≥n que siga siendo eficiente en condiciones variables.

Los gemelos digitales de rendimiento se utilizan para capturar, analizar y actuar sobre datos operativos. Un paso inicial importante al desarrollar e implementar un gemelo digital es identificar la configuración operativa exacta del producto, activo o equipo de producción que representan los componentes físicos.

Contexto y datos de configuración requeridos

Al implementar, las empresas usuarias deben incluir contexto dentro de la configuración del gemelo digital. Para que el análisis predictivo o el IoT industrial sean efectivos, se requiere que el contexto (configuración física) del activo y el sistema sepa exactamente qué se necesita para recopilar los datos operativos y de rendimiento relevantes. Las empresas que implementan cualquier proyecto de gemelo digital deben comenzar por capturar y administrar la configuración física real del activo. Además, debido a los muchos casos de uso de un gemelo digital a lo largo del ciclo de vida del producto, los implementadores harían bien en emplear tecnología de gemelo digital que pueda integrar un modelo de datos flexible/dinámico.

El elemento operativo del gemelo digital se alinea estrechamente con los conceptos y tecnologías asociados con el IIoT. Mientras que los modelos CAD virtuales y las simulaciones de rendimiento del producto definen el ajuste, la forma y la función del producto, los datos operativos y en tiempo real son la salida digital de los activos físicos en funcionamiento. La información se captura a través de sensores, puntos finales de IoT industrial y dispositivos de borde inteligentes en tiempo real. Esto conecta el gemelo digital con la realidad física. Combinado con las diversas formas de datos contextuales, este conocimiento proporciona una base para la toma de decisiones perspicaces y oportunas, lo que lleva a la mejora y optimización de procesos.

Recomendaciones

Para obtener beneficios significativos al implementar un gemelo digital para la fabricaci√≥n inteligente, las organizaciones deben pensar de manera integral. La implementaci√≥n exitosa es mucho m√°s que modelos de dise√Īo de ingenier√≠a o componentes mec√°nicos y el√©ctricos de una celda de trabajo de producci√≥n. Todo el sistema de gemelos digitales debe modelarse en funci√≥n de los elementos virtuales y f√≠sicos y la salida y los resultados deseados. Para que un gemelo digital, el an√°lisis y el rendimiento operativo sean efectivos, se requiere el contexto del producto o activo dentro del sistema. Los beneficios finales de un gemelo digital se pueden cuantificar al comprender de antemano que la configuraci√≥n f√≠sica es tan importante como el dise√Īo virtual.