Los gemelos digitales cierran la brecha de talento en la manufactura

El concepto de gemelo digital, en el que una organización crea una representación virtual de su operación empresarial, existe en diversas formas desde hace décadas, pero ha experimentado un tremendo cambio en los últimos años.

Anteriormente, los gemelos digitales se creaban usando hojas de cálculo para ingresar datos y ver resultados potenciales de diversos escenarios. Gracias a los avances en inteligencia artificial y realidad virtual, la tecnología de gemelos digitales ha progresado con proyecciones más rápidas y precisas, basadas en flujos interminables de datos accesibles desde cualquier parte del mundo. Es esencialmente crear un "metaverso" para empresas manufactureras.

Al usar una alimentación directa de datos y aplicar aprendizaje automático, la tecnología de gemelos digitales permite a una planta manufacturera utilizar los datos en tiempo real para volverse más inteligente y eficiente. Lo hace identificando brechas en el proceso de manufactura, prediciendo el momento de mantenimiento o problemas de producción de fallas con precisión creciente a medida que recopila información. Gestionar estos problemas temprano o antes de que ocurran previene tiempos de inactividad y pérdidas de productividad.

Mientras el sector manufacturero lidia con la escasez de mano de obra calificada, la tecnología de gemelos digitales ayuda a los líderes a mantener una planta productiva y segura a pesar de las limitaciones de recursos.

Apoyo a operaciones lean

Con trabajadores manufactureros experimentados jubilándose y pocos trabajadores calificados disponibles para reemplazarlos, el sector industrial estadounidense ha enfrentado una escasez de habilidades durante varios años. La Gran Renuncia, impulsada por la pandemia de COVID-19, solo ha aumentado el desafío.

Mientras los fabricantes luchan por atraer, incorporar y capacitar nuevo talento, la tecnología de gemelos digitales sirve como salvavidas para muchos fabricantes. Las empresas la usan para probar diferentes configuraciones de equipos y encontrar las opciones más productivas y prevenir tiempos de inactividad. Además, la automatización permite que muchas plantas manufactureras continúen la producción a pesar de reducciones en la mano de obra disponible. Un solo operador de máquina puede ejecutar múltiples máquinas autónomamente, mientras el gemelo digital analiza datos para ver cómo diferentes entradas y procesos impactarán la productividad.

La tecnología de gemelos digitales es especialmente útil en la etapa de prototipado de la manufactura, donde los equipos desarrollan múltiples iteraciones de un producto para determinar qué diseño y materiales producirán la mejor pieza final. Los gemelos digitales pueden agilizar el proceso de prototipado para mejorar el tiempo de comercialización reduciendo costos. Los prototipos de gemelos digitales son representaciones digitales que permiten a los equipos de diseño ver cómo diferentes modelos funcionarán en el mundo real, sin dedicar materiales y tiempo de producción a múltiples iteraciones posibles. El prototipo puede contener información sobre atributos físicos, propiedades, parámetros de operación, lista de materiales, números de pieza y más. Con un prototipo digital, los productos pueden construirse mucho antes en el proceso, y se pueden ejecutar simulaciones usando realidad virtual. Los cambios pueden hacerse rápidamente para mejorar diseños antes de construir las máquinas físicas.

Si el tiempo tradicional de comercialización requiere dos o tres ciclos de prototipado, el uso de un gemelo digital en las etapas tempranas a medias puede eliminar un ciclo completo de prototipado, reduciendo tiempo, recursos y costo.

Optimización de condiciones laborales

Al tener en cuenta cuántos empleados trabajarán en un momento dado, así como sus niveles de habilidad y necesidades de equipo, un gemelo digital puede simular cómo se verá afectada la productividad al mover ciertos empleados a diferentes áreas. Puede equilibrar el flujo de trabajo y predecir qué combinaciones de trabajadores y equipos serán más productivas.

Un gemelo digital también puede predecir fallas basándose en factores como la edad del equipo, materiales usados, registros de mantenimiento y otros puntos de datos, permitiendo a los trabajadores priorizar el mantenimiento preventivo para evitar tiempos de inactividad innecesarios.

En caso de avería de equipo, los gemelos digitales permiten la resolución de problemas virtual, permitiendo al personal investigar causas de falla y posibles soluciones. Esto reduce la cantidad innecesaria de tiempo y mano de obra que tomaría diagnosticar el problema y encontrar una solución manualmente. Los líderes pueden entonces contratar al especialista correcto para arreglar el problema, en lugar de revisar cada posible problema de equipo. Como el gemelo digital se ejecuta en una computadora de alta potencia, los análisis y simulaciones pueden hacerse en minutos en lugar de horas o incluso días.

Pasos para la implementación

Una vez que los líderes senior están a bordo con las ganancias potenciales de la tecnología de gemelos digitales, los líderes de manufactura pueden avanzar con el proceso de implementación. Al introducir la nueva tecnología, es importante seguir estos pasos clave:

• Establezca sus objetivos. Antes de comenzar el proceso técnico de crear un gemelo digital, establezca qué hará el gemelo digital. ¿Qué problema empresarial está destinado a resolver? ¿Monitoreará equipos para reportar fallas? ¿Predecirá fallas y recomendará mantenimiento preventivo? ¿O ejecutará simulaciones para ver cómo diferentes actividades impactarán la productividad? Los datos del gemelo digital pueden ayudar a la organización a resolver los problemas que necesita, como predecir mantenimiento preventivo, pero también pueden indicar otras áreas de mejora a medida que los datos del gemelo digital se vuelven más inteligentes y se recopilan más datos. También está la pregunta de qué necesita ser monitoreado. ¿Necesita un gemelo digital para una máquina o línea de producción, o uno más grande de toda la planta? Aunque pueda ser tentador monitorear cada aspecto de la planta, concéntrese en áreas que traerán el mayor retorno de inversión. Los gemelos digitales siempre pueden expandirse más tarde.
• Encuentre el software adecuado. Para los fabricantes, elegir un creador de gemelos digitales será como seleccionar cualquier otra herramienta en el taller —piense en la aplicación, los objetivos y lo que necesitará para lograrlos. Si solo planea monitorear equipos para eficiencia operativa, un gemelo digital limitado bastará, mientras que se necesitará tecnología más avanzada para ejecutar simulaciones.
• Importe modelos CAD y datos. Aquí es donde las cosas realmente empiezan a unirse. Importar modelos de diseño asistido por computadora (CAD) y otras corrientes de datos al software le permitirá construir el gemelo digital. Dependiendo de qué tan complejo será el gemelo digital (monitoreo versus simulaciones, máquina individual versus planta operativa completa), los datos necesarios para crear una representación virtual precisa variarán ampliamente. En general, espere exportar tantas corrientes de datos como pueda para ver los mejores resultados.
• Cree una conexión segura. Como los gemelos digitales requieren transferencia constante de datos entre sistemas, las redes seguras son vitales para proteger la planta manufacturera principal de hackeos u otras interferencias. Al elegir una plataforma de gemelo digital, pregunte sobre las medidas de seguridad para minimizar riesgos.
• Planifique para escalar. Incluso si empieza pequeño con un gemelo digital para solo una máquina o línea, la potencia de cómputo necesaria probablemente superará cualquier sistema estándar en el taller. Al considerar herramientas y plataformas, planifique para escalar y aproveche la tecnología en la nube para asegurar que haya espacio para crecimiento si elige agregar otras líneas de máquinas más tarde.

Configurar un gemelo digital puede ayudar a los fabricantes a mejorar la productividad y seguridad en la planta, pero deben cumplirse algunas condiciones para asegurar el éxito. Proporcionar acceso a datos precisos es crucial, al igual que garantizar una red segura. Más allá de las especificaciones técnicas, los líderes necesitan proporcionar capacitación, comunicación e incentivos suficientes para asegurar que todos los empleados estén a bordo con el proceso. La gestión efectiva del cambio es clave para una implementación exitosa. Los proveedores deben mostrar los beneficios de los gemelos digitales mientras capacitan al personal en cómo usar la plataforma. Es importante entender que aunque la precisión no siempre es del 100%, especialmente al principio, incluso al 80%-90% el gemelo digital puede mejorar fácilmente los resultados, y seguirá mejorando a medida que reciba y analice más datos.

Trabajar con un socio experimentado en este campo también ayuda a los fabricantes a realizar valor. Un proveedor de gemelos digitales que entienda los entresijos de cómo está configurada una planta particular, qué tipos de equipos se usan y desafíos específicos de la industria estará mejor capacitado para crear un gemelo digital que satisfaga las necesidades y metas de la empresa.

CV Ramachandran es experto en transformación digital y mejora de operaciones, y Vignesh Ramesh es experto en salud digital, en PA Consulting.