El poder y las trampas de los gemelos digitales en la fabricación

Dentro de una década, probablemente habrá un gemelo digital para dispositivos de consumo, máquinas industriales, la red eléctrica, infraestructura de petróleo y gas e incluso fábricas enteras. Pero aunque los gemelos digitales están de moda ahora, no siempre está claro con precisión qué se entiende por el término. Si bien está claro que son representaciones de objetos físicos basadas en datos, la resolución de los proyectos de gemelos digitales actuales varía considerablemente. "Hay gemelos digitales, casi gemelos digitales," semejanzas "digitales y grados de hermanamiento de tipo" desearíamos estar relacionados "digitales", dijo Dan Miklovic, investigador asociado de LNS Research. "Vemos muchas empresas que utilizan 'hebras de ADN' muy pequeñas de hermanamiento digital en la actualidad y la tecnología se vuelve mucho más importante en los próximos años".

A principios de 2018, el gemelo digital sigue siendo una tecnología emergente, aunque sus raíces se remontan a 2003, cuando Michael Grieves, Ph.D. introdujo el concepto en un curso ejecutivo sobre Gestión del ciclo de vida del producto en la Universidad de Michigan. El año pasado, Gartner fijó la tecnología en la mitad del ascenso inicial de la etapa de "Activador de innovación" de su ciclo de publicidad, que se parece más bien a una montaña rusa cuyo pico se denomina el "Pico de expectativas infladas".

Debido a que los gemelos digitales son una tecnología incipiente, muchas de sus promesas siguen siendo confusas y entrelazadas con el discurso de marketing de tecnologías como IIoT, análisis, aprendizaje automático, inteligencia artificial y computación cognitiva. La idea básica es que el gemelo digital puede impulsar la productividad y optimizar los activos, procesos o sistemas físicos. “El gemelo digital es la mejor forma actual para que las empresas industriales simulen y experimenten sin tocar un sistema de producción. Puede crear modelos utilizando datos precisos en tiempo real. Esto es algo extremadamente nuevo ”, dijo Poniewierski.

Además, los gemelos digitales pueden estimular simultáneamente la colaboración entre los trabajadores que, después de usar gemelos digitales para detectar un problema, pueden aunar sus recursos para abordarlo. Los beneficios propuestos de los gemelos digitales en el espacio industrial incluyen los siguientes:ayudar a los fabricantes a mejorar la calidad de los productos terminados, brindar capacidades de mantenimiento predictivo a los equipos de fabricación, ayudar a los fabricantes en la transición de vender resultados industriales en lugar de productos discretos y, al mismo tiempo, ayudar a las organizaciones industriales a optimizar su maquinaria , productos, líneas de producción o instalaciones completas. Da la casualidad de que todos esos beneficios se han relacionado directamente con el propio IIoT.

Uno de los principales beneficios de la tecnología de gemelos digitales es su potencial para impulsar la experimentación. “Un fabricante podría construir un gemelo digital para, digamos, una aplicación de mantenimiento predictivo. Luego pueden entrenar el comportamiento real de la máquina para sus operadores, máquinas y proveedores, en esencia construyendo un banco de pruebas en tiempo real para mejorar la calidad de la producción ”, dijo Poniewierski. "Pueden darse cuenta de que la experimentación con gemelos digitales en vivo costará, por ejemplo, un dólar, mientras que ejecutar el mismo experimento en un entorno de desarrollo costará 100 dólares".

Según Gartner, un gemelo digital tiene cuatro características esenciales, todas las cuales están estrechamente relacionadas con la "cosa" en un proyecto de Internet de las cosas. Primero, hay un modelo de la "cosa" que representa. En segundo lugar, hay datos sobre esa cosa, como su identidad, estado y contexto. En tercer lugar, existe la singularidad de un gemelo. En otras palabras, cada gemelo digital corresponde a un objeto único. Finalmente, el gemelo digital monitorea el estado de una "cosa" de IoT. "Puedes pedirle información al gemelo", explicó Nick Jones, vicepresidente y analista distinguido de Gartner en el Simposio Gartner de noviembre de 2017 en Barcelona. Los gemelos digitales también pueden equiparse opcionalmente con análisis para aplicaciones como el mantenimiento predictivo. También existe la opción de que los gemelos digitales controlen objetos físicos. Por último, algunos gemelos digitales son capaces de simular la "cosa" que deben replicar.

Para ser claros, la idea de utilizar modelos sofisticados de productos físicos no es nueva. Organizaciones como la NASA han estado utilizando simulaciones avanzadas para naves espaciales durante muchos años. Lo que distingue a los gemelos digitales es su conexión con la transmisión de datos de sensores conectados desde objetos habilitados para IoT, lo que les permite descubrir conocimientos y desencadenar acciones basadas en sensores y máquinas inteligentes y, en las fábricas, sistemas de ejecución de fabricación, erosionando las barreras entre lo físico y lo físico. mundos digitales. Si bien el concepto de unir esos modelos físicos y virtuales no es nuevo, ha sido incompleto, como observó Grieves.

Los fabricantes también pueden implementar gemelos digitales que colocan capacidades de inteligencia artificial / aprendizaje automático en el borde de una red para detectar anomalías y detectar patrones de datos junto a un equipo sensible en el piso de producción.

También se han propuesto casos de uso específicos para la tecnología de gemelos digitales y, en algunos casos, se han realizado. Por ejemplo, los gemelos digitales tienen el potencial de ayudar a las empresas industriales a reducir los gastos de desarrollo de productos y tareas de mantenimiento remoto. Además, las empresas que dependen en gran medida de las pruebas destructivas durante el desarrollo de productos podrían realizar una parte significativa de estas de forma virtual. Por ejemplo, una empresa automotriz podría utilizar la tecnología de gemelos digitales para reducir la necesidad de vehículos prototipo de prueba de choque. Del mismo modo, las empresas que dependen en gran medida de la construcción de modelos y prototipos elaborados podrían ahorrar dinero utilizando gemelos digitales durante el desarrollo de productos. Además, las organizaciones que operan activos valiosos en ubicaciones remotas podrían usar un gemelo digital del equipo para simular la vida útil, lo que ayudaría a frenar la necesidad de enviar un técnico a ese sitio para verificar su estado. Las tecnologías de gemelos digitales también podrían ayudar a los fabricantes a mejorar el nivel de sofisticación y usabilidad de las futuras generaciones de proyectos, al mismo tiempo que ayudan a acelerar el tiempo de comercialización.

• Página 1
• Página 2