Gemelos digitales:¿Qué quieres decir con eso?

Si bien el concepto de 'gemelos digitales' ha existido durante aproximadamente 30 años, es poco probable que las predicciones iniciales pudieran haber pronosticado dónde se encuentra la tecnología...

Por ejemplo, esta primavera, la 36.ª America's Cup está programada para exhibir el yate monocasco AC75 súper rápido de la era espacial. En las pruebas, un equipo utilizó la tecnología de gemelos digitales para emular el rendimiento de los marineros en un nuevo barco AC75; una hazaña que aceleró radicalmente el desarrollo de prototipos en comparación con los métodos de prueba anteriores.

Ahora implementado en áreas como la planificación urbana, la atención médica y el diseño automotriz, el hermanamiento digital también tiene un enorme potencial para el sector de la fabricación, lo que ayuda en su búsqueda continua de mayor seguridad, productividad y mayor eficiencia.

El detalle está en los datos

Dado su nuevo estado, el término "gemelos digitales" se ha convertido en una especie de cajón de sastre para varias variedades asociadas de innovación técnica. Realidad aumentada, interfaces de usuario mejoradas y modelado 3D, por nombrar algunos.

Además, también tenemos la idea del "hilo digital". Esto se refiere al marco de comunicación que permite un flujo de datos conectado y una vista integrada de los datos de un activo a lo largo de su ciclo de vida. Como registro de la vida útil de un producto o sistema, desde la creación hasta la eliminación, el subproceso digital permite conocer las funciones tradicionalmente aisladas.

Y si bien es cierto que todas estas innovaciones pueden implicar una funcionalidad asociada, el núcleo del verdadero hermanamiento digital radica en los datos, puros y simples. Un gemelo digital, en esencia, es la generación o recopilación de datos digitales que representan un objeto físico en tiempo real.

Relacione esto con la fabricación, y si tuviéramos que asociar hipotéticamente sus componentes principales con las características humanas:el equipo operativo sería el músculo, la conectividad el sistema nervioso y el gemelo digital, ese es el cerebro.

Y, así como usamos intuitivamente la capacidad de nuestro cerebro para recordar, registrar, analizar, procesar y predecir en el mundo real, el hermanamiento digital puede analizar los datos recopilados para hacer lo mismo en el mundo digital. En el mundo de la fabricación, las entradas de datos que contribuyen al subproceso digital y al hermanamiento digital optimizan las funciones operativas, lo que ayuda a aumentar el rendimiento y mejorar la eficiencia.

Fábrica Consciente

En la fabricación, donde no se utiliza hasta el 90 % de los datos de fábrica en tiempo real, el hermanamiento digital proporciona una base sólida para una mejor utilización de esa información para obtener información sobre los procesos.

A partir de la experiencia en nuestra "fábrica consciente" de Oulu, tenemos conocimiento de primera mano sobre cómo aprovechar la inteligencia integrada en el equipo operativo para evaluar estos conocimientos a través del hermanamiento digital.

Por ejemplo, el seguimiento del entorno de producción. Aquí, utilizando una variedad de fuentes de datos, se pueden observar las desviaciones en la humedad y la temperatura con alarmas automáticas activadas para identificar dónde pueden ser necesarios ajustes o mantenimiento.

El hermanamiento digital también proporciona análisis de procesos automatizados en tiempo real en máquinas conectadas y fuentes de datos, lo que acelera la detección y corrección de errores. Y, con el monitoreo del proceso de ensamblaje, también en tiempo real, el estado y el progreso de cada celda robótica se pueden ver en cualquier momento desde una interfaz de usuario central, con un nivel de visibilidad hasta el producto individual. ​

Cuestiones de infraestructura

Por supuesto, existen requisitos de infraestructura necesarios para hacer realidad este nivel de conocimiento.

La inteligencia integrada es el primer requisito para los gemelos digitales. El Internet de las cosas (IoT) está literalmente explotando la cantidad de sensores en las instalaciones de fabricación. Y este aumento en la capacidad de generación de datos se está integrando cada vez más en los equipos de producción en su fase de diseño. La capacidad de procesar y estandarizar datos también debe combinarse con conocimientos analíticos superiores que puedan dar sentido a lo que se genera.

El tipo correcto de conectividad robusta y flexible también es crucial. Esto generalmente significa conectividad a un nivel industrial que supera el rendimiento de Wi-Fi. Cada vez más, los fabricantes se están pasando a redes inalámbricas privadas 4G/LTE y 5G para ofrecer los niveles de confiabilidad, seguridad y alto ancho de banda necesarios para la tecnología operativa que consume muchos datos.

Como parte de su viaje hacia la digitalización y la Industria 4.0, los fabricantes también están analizando la inteligencia artificial (IA), el aprendizaje automático, la automatización y la inteligencia aumentada. Sin embargo, todas estas capacidades llamativas requieren una conectividad destacada esencial:baja latencia.

En tiempo real e interconectado

En este sentido, 4G/LTE es el estándar mínimo de conectividad inalámbrica requerido para brindar el tipo de baja latencia y tiempo de respuesta rápido que hace que los gemelos digitales sean efectivos, entregando datos instantáneamente y permitiendo una respuesta inmediata del operador. Esto destaca la necesidad de procesar datos a la velocidad del rayo, lo que hace que la computación de borde sea imprescindible.

5G ofrece una promesa aún mayor para la fabricación, a medida que evoluciona el estándar y se desarrolla el ecosistema de soporte. Con el estándar 5G en desarrollo continuo, los lanzamientos posteriores contarán con nuevas capacidades, como la comunicación sensible al tiempo. Esto brindará una sincronización más estrecha de la comunicación y el control entre los dispositivos, así como un mejor posicionamiento y localización.

Además, se debe considerar la interconexión del sistema; destacando la necesidad de comunicar e integrar varios estándares y protocolos en uso en las instalaciones de producción. Aquí, la conectividad de redes debe proporcionar una especie de "intercambio de datos" simple y optimizado, con conectores industriales que funcionan como una parte importante de la ecuación que hace que los sistemas se comuniquen entre sí de manera efectiva.

Ventajas

Ahora que los proveedores abordan rápidamente estos requisitos de infraestructura, las ventajas potenciales para los fabricantes son sustanciales. La automatización de los procesos de soporte, los informes en tiempo real, el rendimiento mejorado de la fábrica, la garantía de calidad superior y los tiempos de respuesta rápidos son posibles gracias al hermanamiento digital de lo que sucede en la planta de producción.

El enfoque de gemelo digital proporciona una excelente manera para que los fabricantes modelen de manera flexible cómo configurar los flujos de trabajo y los recursos en respuesta a las cambiantes demandas de productos y la canalización de pedidos.

Y aunque los gemelos digitales pueden permitirnos hacer mucho más, no reemplazan el toque humano. El objetivo de Industria 4.0 debería ser aumentar la inteligencia humana, en lugar de reemplazarla. Los gemelos digitales aumentan los conocimientos humanos sobre los procesos de fabricación y, posiblemente, pueden hacer 'navegar sin problemas' no solo de la Copa América, sino también para el uso de datos para identificar dónde las industrias pueden obtener ganancias en seguridad, productividad y eficiencia.

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