Transformación del IoT industrial con la integración de gemelos digitales

El Internet industrial de las cosas (IIoT) utiliza sensores y actuadores inteligentes que monitorean, recopilan, analizan y comparten datos. IIoT junto con Industry 4.0 ha aumentado el uso de maquinaria inteligente que utiliza sensores para automatizar procesos y aumentar la eficiencia al reducir la interferencia humana. La gran cantidad de datos generados por estos sensores se utiliza para obtener información importante sobre los procesos industriales. Se entrenan diferentes modelos basados ​​en AI/ML con estos datos y el resultado de estos modelos es en forma de actualizaciones y cambios que podrían realizarse en el sistema para mejorar la eficiencia. La implementación de estas actualizaciones y cambios en el sistema real implica el riesgo de fallas o daños en los sistemas y procesos de misión crítica. La falla de los sistemas de misión crítica puede causar mucho daño tanto a la industria como al público en general. Además, los servicios esenciales como los sistemas de transmisión no se pueden actualizar o cambiar directamente sin asegurarse de que el cambio no provoque el colapso del sistema. Aquí es donde interviene Digital Twin para ayudar a las industrias a implementar estos cambios de una manera más segura y eficiente.

Un gemelo digital puede entenderse como un representante del sistema físico en un mundo digital. Es una réplica digital de los activos que tiene una industria en particular. El vínculo que une el atributo físico con el digital se denomina hilo digital. Los datos recopilados de diferentes sensores y actuadores en la configuración industrial se utilizan para construir una réplica digital, que brinda al usuario acceso a la estructura, el contexto y el comportamiento del activo físico. Se pueden observar las condiciones pasadas y presentes del sistema y, en base a ello, se puede predecir el comportamiento futuro si se realizan actualizaciones o cambios en él. Esto no solo ahorra tiempo y dinero, sino que también evita cualquier daño a los sistemas reales. Los gemelos digitales permiten mejoras continuas de procesos, mejoras de diseño, operaciones eficientes, mantenimiento predictivo y estados condicionales de las máquinas.

Cómo Digital Twin está transformando industrias

Industria 4.0 tiene que ver con la automatización y la digitalización a través de la recopilación, el procesamiento y la gestión de datos más rápidos. Los sensores de borde están reemplazando la tecnología de sensores convencional para facilitar un procesamiento más rápido y un intercambio de datos más rápido. Tecnologías como 5G se están acelerando lentamente para mejorar la velocidad de transferencia de datos y la conectividad entre diferentes nodos. La integración de tales tecnologías aún presenta diferentes desafíos, como el alto costo de inversión, la compatibilidad de los sensores, la seguridad de los datos y la escalabilidad. Estos desafíos dificultan que los dueños de negocios inviertan grandes sumas de dinero en digitalización.

La mayoría de las deficiencias anteriores se resuelven con la tecnología Digital Twin. Una configuración física existente se convierte en una forma digital que se conecta a la máquina del mundo real a través del hilo digital. Con la ayuda de los modelos AI/ML, el funcionamiento completo de la máquina podría mapearse en forma digital tomando datos de los sensores, estadísticas anteriores y datos de fuente abierta. Esta máquina proxy se utiliza para predecir la forma en que la máquina real responderá cuando se realicen cambios en ella. Por lo tanto, para integrar tecnologías más nuevas como sensores de borde y compatibilidad con 5G, se realizan experimentos en el mundo virtual y solo se implementa la mejor solución en el mundo real. El proceso completo ahorra tiempo y dinero, y también crea una copia digital de la máquina que se puede utilizar para la digitalización.

Los gemelos digitales se utilizan en una variedad de industrias, incluidas la fabricación, la energía, el transporte y la construcción. Diferentes fabricantes y proveedores de servicios involucran gemelos digitales para construir un proxy de motores de aviones, locomotoras, plataformas en alta mar y turbinas eólicas. Las empresas de estos sectores están invirtiendo en gemelos digitales para optimizar la operación y el mantenimiento de estos productos.

Los gemelos digitales brindan a las industrias un valor excepcional en tres áreas clave. El primero es impulsar mejoras en el proceso de fabricación. Desde la creación de prototipos y el diseño hasta la fabricación física del producto, las empresas pueden monitorear continuamente el resultado real y esperado y realizar cambios para hacer un producto casi perfecto. Las operaciones de fabricación se pueden optimizar al predecir fallas en la línea y tomar las medidas necesarias para lograr el objetivo requerido.

La segunda área es el mantenimiento preventivo, donde el gemelo digital se puede utilizar para analizar los datos anteriores y tomar entradas en tiempo real del sistema real para predecir fallas y sugerir mantenimiento preventivo para evitar fallas. Los técnicos pueden analizar y realizar ajustes preventivos de forma remota y, cuando se requieren ajustes físicos, los técnicos pueden analizar y pedir piezas de forma remota con anticipación para ahorrar tiempo.

La tercera área es desarrollar nuevos productos e ingresar a nuevos mercados en función del uso de productos y servicios existentes por parte de los clientes. Los gemelos digitales ayudan a proporcionar información sobre cómo los clientes utilizan los productos y qué cambios podrían o deberían realizarse en el diseño y la fabricación de nuevos productos para mejorar la penetración en el mercado, capturar mercados más nuevos y mejorar la satisfacción del cliente. Esto puede reducir significativamente la cantidad que gastan las empresas en estudios de mercado y comentarios de los clientes.

Lo que se avecina para el gemelo digital y el IoT

El hermanamiento digital de un motor de avión o una máquina compleja de una unidad de fabricación no es el final, sino solo el comienzo de la revolución que la tecnología está a punto de traer. Los avances en la computación perimetral y los potentes dispositivos perimetrales se están implementando en industrias que están conectadas por sistemas de red avanzados como 5G privado que pueden hacer posibles las interconexiones de gemelos digitales. El resultado sería una cadena completa de equipos conectados que forman una fábrica digital.

Por ejemplo, Singapur ha creado un gemelo digital completo de la ciudad para rastrear el tráfico, la contaminación, el clima y los diseños de la ciudad para que los administradores de la ciudad puedan probar las opciones de accesibilidad, ver el impacto potencial de la nueva construcción, gestionar las respuestas de emergencia y monitorear la salud de la ciudad. Mientras tanto, los médicos están creando Gemelos Digitales de pulmones específicos para pacientes para ayudar a tomar decisiones sobre el uso de ventiladores cuando se trata a pacientes con COVID-19.

Si bien aún es una tecnología emergente, no hay duda de que los gemelos digitales son el futuro. Tienen infinitas aplicaciones en los departamentos de operaciones, mantenimiento, finanzas, ventas y marketing para acceder a una fuente unificada de datos del mundo real para predecir el mantenimiento, mejorar el diseño, comprender el uso y ajustar los precios.