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El mundo avanza hacia una era de operaciones empresariales más eficientes impulsadas por la automatización. Este fue uno de los mensajes clave del CEO de Mitsubishi Hitachi Power Systems, Paul Browning, en la recién concluida CERAWeek 2019 celebrada en Houston. Paul Browning, que fue el orador principal sobre la 'agenda de transformación digital', habló sobre el uso que hace Mitsubishi de la inteligencia artificial (IA), el aprendizaje automático y las tecnologías digitales Twin para crear la primera central eléctrica autónoma del mundo, y terminó su discurso diciendo: 'Mitsubishi está construyendo la primera central eléctrica autónoma del mundo capaz de autorrepararse.'
El uso de la tecnología de transformación digital para eliminar los tiempos de inactividad y reducir las paradas no planificadas son solo algunos de los logros que pueden alcanzarse con las tecnologías Digital Twin. De hecho, la capacidad de virtualizar espacios de trabajo y sistemas complejos tiene importantes funciones que desempeñar en la consecución de la fábrica inteligente y la revolución de la Industria 4.0 con la que sueñan la mayoría de las industrias. Esto se debe a que ninguna otra tecnología emergente tiene el potencial de tender un puente entre el mundo físico impulsado por máquinas y el mundo virtual como Digital Twin. Esta es la razón por la que se prevé que el mercado de Digital Twin tenga un valor aproximado de 26.000 millones de dólares en 2025.
Aunque las cifras ponen de manifiesto la creciente aceptación de las soluciones Digital Twin, muchas empresas se muestran algo escépticas sobre su implantación y sus ventajas. Por eso se necesitan estudios de casos prácticos que pongan de relieve la aplicación de los Gemelos Digitales y cómo otros se han beneficiado de ella.
Los beneficios más importantes de la tecnología Digital Twin
El modelo de negocio de la Industria 4.0 se basa en los datos para automatizar los procesos empresariales. El Gemelo Digital, a su vez, crea el entorno perfecto para recopilar datos de todos los aspectos del proceso de fabricación para su análisis y simulación. Cuando los datos se recopilan con precisión y se diseña un Gemelo Digital, los integradores de sistemas, los analistas de datos y otras partes interesadas pueden utilizarlos para impulsar políticas empresariales y mejorar los procesos de toma de decisiones. Los beneficios que la Industria 4.0 y los fabricantes pueden obtener de los Gemelos Digitales incluyen:
Mejora del rendimiento de la planta - Tener la capacidad de acceder y cuantificar cada información producida a partir de un proceso de fabricación y la planta de producción es clave para la automatización. Las tecnologías Digital Twin permiten a los fabricantes recopilar datos de los sensores y sistemas integrados en una planta de producción. Además, Digital Twin va un paso más allá, ya que reproduce los procesos físicos de fabricación y crea un entorno digital en el que se pueden evaluar dichos procesos.
Con los datos necesarios de equipos, máquinas, manipulación de materiales y ciclos de producción, los fabricantes pueden desarrollar políticas y ejecutar simulaciones para determinar su eficiencia. Una vez determinadas, las políticas y normas de fabricación pueden aplicarse en el taller. Esto ofrece a las grandes empresas una forma más barata de acceder a los efectos de las decisiones sobre los niveles de productividad.
Un estudio de DHL sobre la importancia de Digital Twin en la mejora del rendimiento de la planta destaca el uso de Digital Twin por parte de las soluciones de Iveco para optimizar las capacidades de soldadura. La línea de fabricación de Iveco sufría constantes averías en sus componentes de soldadura que retrasaban la producción. La causa de estas averías era un paquete laminar que se desgastaba constantemente. Para mejorar el rendimiento y reducir el tiempo de inactividad, Iveco diseñó un modelo Digital Twin de su línea de fabricación.
El modelo Digital Twin ayudó a Iveco a comprender los diferentes conceptos y requisitos de soldadura, así como su efecto en el paquete laminar. Utilizando la simulación y el aprendizaje automático, Iveco desarrolló un proceso de soldadura óptimo que podía predecir la probabilidad de fallos de los componentes para reducirlos.
Mantenimiento predictivodirigido - Una de las ventajas de diseñar un Gemelo Digital de los talleres o plantas de fabricación es la oportunidad de integrar el mantenimiento predictivo en los modelos de negocio. El mantenimiento predictivo implica la predicción del fallo de un componente o de una máquina y la adopción de medidas preventivas para evitarlo. La tecnología Digital Twin ha creado un entorno que impulsa el mantenimiento predictivo en varios sistemas.
Una vez más, la planta de Mitsubishi Hitachi Power System sirve de ejemplo de cómo la tecnología Digital Twin puede impulsar la política de mantenimiento predictivo en la Industria 4.0. El modelo Digital Twin creado por Mitsubishi proporciona a las centrales eléctricas la capacidad de monitorizar sensores y otros parámetros que determinan los niveles de rendimiento de la planta. En la aplicación, el Digital Twin, junto con la IA, y el aprendizaje automático proporcionaron información sobre el mejor momento para programar las actividades de mantenimiento sin interrumpir la producción.
Entre los beneficios que Mitsubishi obtuvo del uso de Digital Twin se incluyen una forma más eficiente de descubrir componentes defectuosos y una cultura de mantenimiento que redujo el tiempo de inactividad. La planta autónoma también pudo realizar autodiagnósticos y reparar válvulas atascadas que afectaban a la generación de energía. Las instalaciones inteligentes pueden aprovechar el Gemelo Digital para impulsar una cultura de mantenimiento predictivo que elimine el despilfarro de recursos y el tiempo de inactividad causado por equipos defectuosos.
Control avanzado de sistemas o procesos complejos - Los ecosistemas Digital Twin proporcionan una vía para controlar sistemas y procesos complejos de formas que otras tecnologías tradicionales no pueden. Esto se debe a que la IA, el aprendizaje automático y las simulaciones pueden aplicarse al entorno digital, lo que permite a las empresas ver más allá. Digital Twin lleva el proceso de control, que implica comparar el rendimiento del sistema con los estándares establecidos, descubrir desviaciones y diseñar acciones correctivas, a cotas más altas. Esto lo convierte en un gran recurso para la investigación en Industria 4.0.
Un ejemplo de cómo Digital Twins hace posible el control avanzado de sistemas complejos puede verse en la forma en que el Laboratorio Nacional de Tecnología Energética (NETL) del Departamento de Energía de Estados Unidos desplegó soluciones Digital Twin. El Gemelo Digital de la planta (NETL) se utilizó para llevar a cabo una investigación sobre el uso de dióxido de carbono para las centrales eléctricas como sustituto de las peligrosas centrales de carbón que se utilizan actualmente. El Digital Twin también cartografió la red de sensores de la planta con el fin de optimizar su uso.
El Gemelo Digital creado por el equipo de investigación sirvió de banco de pruebas virtual para analizar las relaciones operativas y sus efectos en la generación de energía. Los beneficios de los Gemelos Digitales, en este caso, incluían una forma más barata y eficaz de analizar los fenómenos del proceso de control y reducir el tiempo de inactividad. También se señalaron como ventajas el aumento de la fiabilidad de la planta y la optimización del uso de los recursos.
Facilitar la formación y el proceso de incorporación - El futuro de la Industria 4.0 está siendo impulsado por soluciones tecnológicas emergentes como el Internet industrial de las cosas (IIoT), IoT, vehículos y equipos automatizados. Esto significa que, para aprovechar eficazmente las ventajas de la Industria 4.0, los empleados antiguos y nuevos deben estar preparados para funcionar en una instalación inteligente. Los gemelos digitales de los sistemas y procesos de la planta proporcionan un entorno virtual para que los empleados aprendan sobre los procesos operativos.
En un estudio de caso realizado en una instalación de automoción, se enseñó a los empleados el proceso de reparación y montaje en un entorno virtualizado y mediante manuales. Al final de la formación, los empleados prefirieron la opción de aprender a través de entornos virtualizados y retuvieron más información en comparación con el aprendizaje a partir de manuales físicos. Esto significa que el enfoque de aprendizaje práctico impulsado por la tecnología Digital Twin crea un entorno mejor para aprender procesos complejos de forma segura.
Aproveche las ventajas de Digital Twin
La combinación de la tecnología Digital Twin y la computación en nube ha hecho que los servicios de diseño, emulación, programación, análisis y simulación que ofrece sean aún más asequibles para los usuarios finales. Las pequeñas y medianas empresas pueden ahora acceder a soluciones Digital Twin para resolver problemas complejos. Esto significa que Digital Twin as a Service se está convirtiendo poco a poco en una opción a explorar por las empresas. Puede obtener más información sobre las oportunidades que Digital Twin ofrece a su empresa poniéndose en contacto con los experimentados ingenieros de Simio.