Gemelo digital en la fabricación industrial
Si bien el concepto de gemelo digital surgió a principios de los 21S t siglo, se espera que la tecnología alcance su punto de inflexión en los próximos 3-5 años, considerando su adopción generalizada en el dominio de la fabricación industrial.
Un gemelo digital es un modelo virtual ejecutable de equipo físico, que se puede actualizar continuamente durante todo el ciclo de vida del equipo. Cuando el término se introdujo por primera vez en 2002, la tecnología no se aceptó instantáneamente en el dominio de la fabricación industrial, debido a la incapacidad del sector para capturar, manejar y utilizar grandes conjuntos de datos.
La adopción exitosa del gemelo digital requiere el soporte de tecnologías clave de habilitación de IoT que incluyen sensores confiables, redes de alta velocidad, almacenamiento de datos de bajo costo y análisis de Big Data. Además, se requieren tecnologías clave relacionadas con Industrial 4.0 que incluyen PLM, CAD y VR / AR para la integración exitosa del gemelo digital. DHB4.0 es mucho más que eso, no es solo una solución de PLM, simulación y optimización.
Dado que la mayoría de las tecnologías mencionadas anteriormente han alcanzado el nivel óptimo de madurez, se espera que la adopción de un gemelo digital en el ámbito de la fabricación industrial aumente significativamente en los próximos 3-5 años. Estas tecnologías se combinan de varias formas diferentes para respaldar a los gemelos digitales en todo el ecosistema de fabricación industrial. Además, los siguientes avances en tecnologías están dando como resultado un aumento en la adopción del gemelo digital:
- La recopilación de datos es cada vez más barata: Los sensores de IoT se están volviendo más baratos, lo que reduce significativamente el costo de recopilación de datos.
- Avances en el análisis de datos: El progreso en Big Data y el aprendizaje automático está haciendo que el análisis y la previsión de datos sea más fácil y confiable.
- HMI es cada vez más fácil de usar: la evolución de chatbots, asistentes virtuales, reconocimiento de voz y realidad virtual y aumentada está facilitando que los empleados de la fábrica trabajen con gemelos digitales.
Según una encuesta realizada con 80 encuestados de varias empresas de fabricación de equipos industriales en todo el mundo, el 45% de los encuestados estuvo de acuerdo en que ya tienen una iniciativa de gemelo digital (totalmente funcional o en fase piloto) en sus instalaciones de fabricación. El 35% de los encuestados coincidió en que planea introducir la iniciativa del gemelo digital en los próximos 3 a 5 años, siendo el impulsor clave el advenimiento de las tecnologías IIoT e Industrial 4.0 en los últimos años.
Según la encuesta, la mayoría de las empresas que han implementado el gemelo digital desplegaron la tecnología en solo uno o dos sitios de fabricación. En esos sitios, una mediana de 5-6 personas utilizaron el software de gemelos digitales. La asignación de un presupuesto adecuado sigue siendo un desafío clave, que restringe a las empresas a implementar gemelos digitales en todas sus instalaciones de fabricación. Solo el 20% de las empresas encuestadas acordó tener un presupuesto superior a 1 millón de dólares. Sin embargo, se espera que esto cambie en los próximos 3-5 años.
Según una investigación reciente, se espera que la inversión global de las empresas de fabricación industrial hacia el gemelo digital alcance los 6.700 millones de dólares estadounidenses en 2024, registrando una tasa compuesta anual del 35% entre 2020 y 2025. En los últimos tres años, varios proveedores de tecnología empresarial, incluido IBM , Oracle y SAP han introducido gemelos digitales en sus ofertas de productos, pero todos ofrecen soluciones aisladas solo para el sector de fabricación. DHB4.0 es un hub digital para la digitalización de toda la empresa, incluyendo sectores como Logístico, Farmacéutico, Sanitario, Aeropuertos, Servicios, etc.
Aplicaciones de Digital Twin en la fabricación industrial
El gemelo digital puede ayudar a los fabricantes industriales a reducir costos, mejorar el servicio al cliente e identificar nuevas oportunidades de generación de ingresos. Los fabricantes lo utilizan para agregar valor en todos los procesos del ciclo de vida de un equipo.
- Para crear prototipos de nuevas ideas y estimular una variedad de escenarios hipotéticos mediante pruebas virtuales que pueden incluir interacciones del sistema, pruebas de productos y experiencia del cliente.
- Utilizar pruebas virtuales para detectar interferencias entre varios componentes del equipo, evaluar la ergonomía y predecir el comportamiento del equipo en una variedad de entornos y situaciones.
- Reducir los costos de desarrollo y mejorar la confiabilidad del producto final; Los datos de gemelos digitales de equipos anteriores también se pueden utilizar para mejorar los requisitos y las especificaciones de versiones futuras.
- Facilitar la colaboración entre diferentes equipos en la planta de fabricación.
- Utilizar soluciones de gemelos digitales para aclarar las especificaciones del equipo con varios proveedores de componentes, de modo que el diseño final pueda optimizarse para la fabricación.
- Probar y optimizar la línea de producción con respecto a su diseño, flujos de materiales y procesos, antes de que finalmente pueda instalarse en la planta de fabricación.
- Utilizar tecnología para garantizar la calidad, validando si se utiliza la iteración de diseño correcta en toda la línea de producción, comparando el equipo terminado con su modelo de gemelo digital.
- Una vez que el equipo se entrega a la ubicación del cliente, la tecnología se puede utilizar para configurar el equipo de forma remota, lo que reduce los costos de servicio para los clientes.
- Después de la configuración del equipo, el fabricante puede utilizar la tecnología para acumular datos relacionados con su rendimiento y condiciones de funcionamiento. Los datos adquiridos se pueden utilizar para generar información relacionada con las tendencias de uso del equipo.
- La tecnología también se puede utilizar para transferir varias actualizaciones inalámbricas del equipo para optimizar el rendimiento en función de las tendencias de uso. Los fabricantes también pueden introducir nuevos modelos de negocio, en los que los datos obtenidos a través del gemelo digital se pueden proporcionar a los usuarios finales del equipo para una utilización eficaz.
- Mediante el seguimiento de la información relacionada con el funcionamiento del equipo, lo que permite al fabricante predecir las próximas fallas en los componentes, así como programar una verificación de mantenimiento antes de la avería.
- Realizando ajustes preventivos a distancia al equipo, sin necesidad de ir al campo para arreglar físicamente el equipo; puede ayudar a los técnicos a diagnosticar el estado del equipo y encontrar la causa raíz de la falla a través del gemelo digital
- Pre-diagnosticando el estado del equipo a través del gemelo digital, que permite a los técnicos pedir repuestos antes de visitar el sitio para realizar reparaciones
En el futuro, se espera que el gemelo digital proporcione a los fabricantes datos en tiempo real sobre las condiciones de funcionamiento de varios componentes del equipo. Cuando el equipo está llegando al final de su ciclo de vida, es decir, el cliente ya no lo necesita, los fabricantes pueden utilizar el gemelo digital para decidir qué componente se puede reutilizar, reacondicionar, reciclar o desechar.
En el futuro previsible, ningún gemelo digital sería una representación perfecta de su contraparte física. Hacer coincidir todas las características del equipo físico (en términos de físico, térmico, eléctrico y químico) es un asunto costoso y una tarea desafiante de replicar. Por lo tanto, los indicadores clave para los fabricantes son:
Céntrese en los temas de varios departamentos (diseño, producción y posventa) para reflexionar sobre qué atributos deben combinarse, de modo que puedan utilizarse en todos los procesos, lo que da como resultado un mayor retorno de la inversión, después de la implementación completa y la comprensión de DMI (nivel de madurez digital). ) de su empresa.