¿Qué valor aporta un gemelo digital a las plantas de fabricación?

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El sector manufacturero enfrenta inmensos desafíos. La escasez de suministros, la demanda elevada y un mercado volátil obligan a las empresas a adoptar nuevas estrategias para seguir siendo competitivas.

Muchos fabricantes están recurriendo a las innovaciones de la Industria 4.0, como IoT industrial, inteligencia artificial y computación en la nube, para aumentar la productividad, reducir los costos operativos y responder a las condiciones cambiantes del mercado.

Los gemelos digitales, una nueva tecnología que puede aprovechar IoT, IA y otras tecnologías para simular una copia de alta fidelidad de una instalación del mundo real, podrían ayudar a ofrecer a los propietarios una mejor comprensión de las operaciones de la planta y las posibles barreras a la productividad.

¿Qué son los gemelos digitales?

Los gemelos digitales son representaciones virtuales de un objeto, producto, flujo de trabajo o instalación existente. Por lo general, está diseñado para que coincida con su fuente con la mayor precisión posible, idealmente, hasta el punto de que el gemelo pueda actuar como una réplica.

Por ejemplo, el gemelo digital de un edificio puede ser un modelo a escala uno a uno. Puede tener los mismos sistemas HVAC, plomería, iluminación e incluso materiales. La información de los sensores en red, como el flujo de aire de IoT, el tráfico peatonal y los monitores de iluminación, pueden proporcionar datos adicionales.

La alta fidelidad de la réplica permite a los usuarios finales aprovecharla para diversos fines, como simular, pronosticar y visualizar procesos de construcción.

Un usuario final puede aprovechar el modelado HVAC y un algoritmo de flujo de aire para identificar puntos débiles en el sistema de aire acondicionado de un edificio. Otro puede usar datos de dispositivos IoT para convertir el gemelo digital en un sistema de monitoreo en tiempo real que ofrece visualizaciones poderosas sobre el rendimiento y las redes de construcción.

Además de modelar un edificio, una empresa también podría usar gemelos digitales para presentar objetos y procesos en diferentes escalas, desde toda la cadena de suministro de la empresa hasta una máquina o componente de planta individual.

El gemelo digital en la fabricación

Los gemelos digitales ofrecen una variedad de beneficios potenciales para los propietarios de plantas de fabricación, que incluyen un mejor monitoreo, control de calidad optimizado y visualización de datos.

Visualización de datos de IIoT

Los gemelos digitales tienen una buena sinergia con las flotas de monitoreo de IIoT, que se están volviendo cada vez más comunes en el sector manufacturero. Los datos de los monitores IIoT se pueden usar para crear gemelos más precisos, lo que mejora el poder de pronóstico del modelo.

Los usuarios finales también pueden visualizar datos de IIoT utilizando el gemelo digital, lo que ayuda a reducir parte de la confusión que puede generar el análisis de las grandes cantidades de información que los sistemas de IIoT pueden capturar.

Por ejemplo, una empresa puede usar IIoT y un gemelo digital de planta existente para representar el flujo de aire de la planta, el tráfico peatonal o el movimiento de mercancías. Si hay cuellos de botella de producción significativos en la instalación, como una cinta transportadora que limita el rendimiento de la planta, esta visualización puede ayudar a los gerentes a identificarlos.

El mismo enfoque también se puede utilizar para identificar ineficiencias en el diseño, cuellos de botella en el tráfico, alertas de mantenimiento o incluso posibles infracciones de seguridad.

Independientemente de los datos que rastree un sensor de IIoT, se puede vincular a una ubicación representada en algún lugar del gemelo digital, lo que permite a los administradores comprender mejor la valiosa información capturada por IIoT sobre el rendimiento real de la planta.

Mantenimiento Predictivo y Monitoreo de Equipos en Tiempo Real

Los sensores y las máquinas en red pueden informar continuamente sobre el rendimiento de los equipos de la planta. Estos datos se pueden proporcionar a un gemelo digital, lo que brinda a los gerentes una vista panorámica del estado de la maquinaria.

Si una máquina en la planta comienza a comportarse de manera inusual en comparación con una línea base, el sistema puede alertar a los gerentes, brindándoles la ubicación exacta del problema. Un gemelo digital podría hacer posible identificar el componente preciso que falló.

Una estrategia de mantenimiento preventivo combinada con monitoreo en tiempo real puede ayudar a los propietarios a reducir los costos de mantenimiento y reducir el riesgo de tiempo de inactividad.

La IA hace posible ir aún más lejos. Los datos históricos de los sensores de las máquinas IIoT, combinados con los datos del fabricante, se pueden usar para entrenar un algoritmo que puede predecir cuándo fallarán las máquinas. El uso de los datos que una empresa ya corrige significa que el algoritmo puede habilitar una estrategia de mantenimiento predictivo para reducir aún más los costos operativos y el tiempo de inactividad.

Planificación de actualizaciones y cambios de diseño

El gemelo digital puede ser particularmente útil en la auditoría y planificación de actualizaciones o reorganización de la planta. Por ejemplo, los errores comunes de diseño de líneas pueden volverse más obvios cuando combina un gemelo digital con datos de tráfico o flujo de recursos que muestran dónde se atascan los trabajadores y las mercancías.

Un modelo de sistema HVAC y gemelo digital permite revisar la eficacia del sistema actual y simular cómo una nueva operación de HVAC ayudaría a mejorar el flujo de aire, aumentar la comodidad de la planta y mantener la calidad del aire del sitio.

Es posible que algunas empresas deban cumplir con los estándares de la industria sobre la exposición de los trabajadores a partículas en el aire. Los gerentes pueden usar modelos de calidad del aire para simular esa exposición, ayudándolos a determinar si una actualización será lo suficientemente eficiente para mantener seguros a los trabajadores del sitio.

Análisis de procesos de planta

Los gemelos digitales pueden ayudar a los gerentes a comprender mejor cómo opera su planta y cómo encaja en la estructura general del negocio. Los gemelos digitales pueden modelar flujos de trabajo, procesos y cadenas de suministro, y una combinación puede permitir a los gerentes "alejarse" de su planta y observar el flujo de mercancías de los almacenes y proveedores.

La misma tecnología también puede permitir a los gerentes "acercar" y ver el movimiento de componentes y elementos individuales en toda la planta. Los rastreadores RFID y dispositivos similares conectados a un palet o pieza pueden proporcionar a los gerentes una imagen de cómo viajan las mercancías a través de su planta y el proceso de fabricación.

Los datos de estos sistemas también pueden ayudar a mejorar las iniciativas de trazabilidad de un sitio. La información correcta puede determinar los materiales de origen y las condiciones de fabricación de cada artículo que sale de la línea de producción.

Los fabricantes que sospechan problemas con un lote o conjunto de artículos en particular pueden hacer que los gerentes revisen los datos de producción para identificar las cosas que probablemente se vean afectadas, lo que ayuda a reducir el alcance de un retiro.

Uso de gemelos digitales para agilizar los procesos de la planta de fabricación

Los gemelos digitales pueden ser una de las mejores herramientas que tienen los fabricantes para adaptarse a las nuevas condiciones del mercado.

Los gerentes pueden usar la tecnología para visualizar de manera más efectiva los datos capturados por una flota de IIoT o analizados por algoritmos de IA. Un gemelo digital también puede ayudar a las empresas a simular las operaciones de la planta, identificando posibles vulnerabilidades o cuellos de botella en los flujos de trabajo.

Los gemelos digitales podrían convertirse en una inversión esencial para los fabricantes, ya que la volatilidad del mercado y la creciente demanda hacen que la eficiencia en la fabricación sea más importante.