Digitalización en la industria: Gemelos con potencial

El gemelo digital se ha establecido desde hace mucho tiempo en la industria, donde está revolucionando los procesos a lo largo de toda la cadena de valor. Como representación virtual de un producto, proceso de producción o desempeño, permite que las etapas individuales se vinculen sin problemas. Esto crea un incremento constante en la eficiencia, minimiza las tasas de fracaso, acorta los ciclos de desarrollo y abre nuevas oportunidades de negocios: en otras palabras, crea una ventaja competitiva a largo plazo.

Los pilares de la Industria 4.0

Por estas mismas razones, el instituto Gartner de análisis de Tecnología de Información (TI) e investigación de mercado, espera que la mitad de las principales empresas industriales utilicen gemelos digitales para el año 2021, aumentando su efectividad en un diez por ciento (el enlace a todo el estudio se puede encontrar en la sección de información relacionada). Sin embargo, para aprovechar todo el potencial del gemelo digital, los sistemas reales en el futuro no solo necesitan estar conectados entre sí: también necesitan desarrollar la capacidad de "pensar" y actuar de manera autónoma. El desarrollo está tendiendo hacia la inteligencia artificial, desde la simple percepción e interacción hasta la comunicación y la optimización independiente. Esto también requiere sistemas de información integrados que permitan un intercambio continuo de información.

 

El desarrollo de gemelos digitales requiere sistemas de software potentes que puedan implementarlos a lo largo de toda la cadena de valor; para planificar y diseñar productos, equipos y plantas, y operar productos y sistemas de producción. Esto permite a los usuarios actuar de manera mucho más flexible y eficiente y personalizar su fabricación.

Un vistazo a los beneficios

El gemelo digital de un producto se crea desde la etapa de definición y diseño de un producto planificado. Esto permite a los ingenieros simular y validar las propiedades del producto dependiendo de los requisitos respectivos: por ejemplo, ¿el producto es estable y es intuitivo de usar? ¿La carrocería del automóvil ofrece la menor resistencia posible al aire? ¿La electrónica funciona de manera confiable? Ya sea que se trate de mecánica, electrónica, software o rendimiento del sistema, el gemelo digital se puede usar para probar y optimizar todos estos elementos por anticipado.

 

Lo mismo se aplica al gemelo digital de producción. Involucra todos los aspectos, desde las máquinas y los controladores de planta hasta líneas de producción completas en el entorno virtual.  Este proceso de simulación se puede utilizar para optimizar la producción por adelantado con la generación de un código PLC y la puesta en marcha virtual. Como resultado, las fuentes de error o falla se pueden identificar y prevenir antes de que comience la operación real. Esto ahorra tiempo y prepara el terreno para una producción en serie personalizada, ya que incluso las rutas de producción altamente complejas se pueden calcular, probar y programar con un costo y esfuerzo mínimos en un tiempo muy corto.

 

A su vez, el gemelo digital de desempeño recibe constantemente datos operativos de los productos o de la planta de producción. Esto permite que la información, como los datos de estado de las máquinas y los datos de consumo de energía de los sistemas de fabricación, se supervisen constantemente.  A la vez, esto hace posible realizar un mantenimiento predictivo para evitar el tiempo de inactividad y optimizar el consumo de energía. Y algunas empresas utilizan servicios basados ​​en datos para desarrollar nuevos modelos de negocios, como se muestra en el ejemplo de la firma de ingeniería mecánica Heller.  Al mismo tiempo, el conocimiento basado en datos sobre sistemas como MindSphere (el sistema operativo IoT abierto y basado en la nube, de Siemens) se puede regresar a toda la cadena de valor del sistema del producto. Esto genera un circulo de toma de decisiones completamente cerrado para un proceso de optimización continuo.

Amplia gama de productos y servicios

Siemens Digital Enterprise Suite ofrece soluciones de software y automatización perfectamente coordinadas e integradas para crear un enfoque integral: Se utiliza una plataforma de datos central para digitalizar todo el proceso de valor agregado de la industria. Las redes inteligentes de comunicación industrial hacen intercambios de datos simples dentro de los diferentes módulos de producción y recopilan datos operativos de forma continua.

 

La estrategia de Defensa en Profundidad de Siemens garantiza que las empresas estén en posición de lidiar con los crecientes requisitos de seguridad industrial, y que las plantas industriales estén efectivamente protegidas de ataques internos y externos. Los mecanismos de seguridad que cumplen con las normas, desde la protección por contraseña hasta el monitoreo continuo de la seguridad, suministran una protección confiable y personalizada para la fábrica digital.

 

MindSphere también sirve como plataforma para el desarrollo de nuevos modelos de negocios digitales para empresas industriales y completa el portafolio de Siemens en servicios digitales basados ​​en datos para el entorno industrial. Ofrece funciones de seguridad de última tecnología para la adquisición de datos en campo y para transferir y almacenar estos datos en la nube.

Logros iniciales 


Con Siemens Digital Enterprise Suite, los clientes pueden comenzar a invertir hoy en soluciones probadas a futuro para la implementación paso a paso de Industria 4.0. Por ejemplo, el fabricante de máquinas para fines especiales Bausch + Ströbel usa la digitalización como una clave para la consistencia en su ingeniería de producción. La compañía espera un aumento en la eficiencia de al menos el 30 por ciento para el 2020, gracias al tiempo ahorrado únicamente durante este proceso.

 

Igualmente, Schunk- líder mundial del mercado en tecnología de sujeción y sistemas de agarre ya está utilizando soluciones de digitalización para sus componentes de sistema de agarre controlados eléctricamente. Este nuevo proceso llevará a tiempos significativamente más cortos, una puesta en servicio más rápida y a un aumento sustancial de la eficiencia al construir plantas similares.

En todo nivel

Las máquinas conectadas en red entre sí y con sistemas de nivel superior, permiten que los recursos y los datos de producción se administren de forma centralizada. Esto garantiza beneficios de costos en compras y en operación, lo que significa que los datos de pedidos están disponibles en toda la compañía y es posible identificar estrategias óptimas para asignar pedidos a los distintos sitios de producción dentro de la organización. Además, el stock de materiales, los procesos logísticos y la disponibilidad de herramientas se pueden ver a simple vista y coordinarse de manera eficiente.

 

Gracias a una mejor documentación de los procesos de fabricación y los parámetros de producción, el potencial que ofrece el gemelo digital en el área de gestión de calidad es igual de emocionante. Si los fabricantes saben exactamente qué componente se ha instalado, con qué características, en qué productos y cómo se instaló, pueden brindar una respuesta específica a los problemas potenciales y optimizar sus procesos. En sus fábricas de producción de Simatic en Amberg, Alemania, Siemens ya está utilizando un completo sistema de documentación y evaluación y ha logrado un índice de error extremadamente bajo en la producción. 

 

También en el proceso industrial, el gemelo digital está asegurando mayor eficiencia y productividad: Con el paso dado desde la Ingeniería Integrada hacia las Operaciones Integradas, Siemens permite a las compañías en la industria de procesos construir un modelo de datos integral desde la ingeniería de planta hasta la operación. También en este campo, la digitalización garantiza un tiempo de comercialización más corto, una mayor flexibilidad y una mayor eficiencia. Esto ofrece a las empresas la oportunidad de responder con éxito a la volatilidad y diversidad de los mercados globales y aumentar su productividad, así como la eficiencia de energía y recursos.

Fotos: Electra Meccanica, Siemens AG 

 

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