Desbloqueando la Eficiencia en Fabricación: Los Beneficios Tangibles de los Gemelos Digitales

El sector manufacturero enfrenta inmensos desafíos. Escasez de suministro, demanda elevada y un mercado volátil obligan a las empresas a adoptar nuevas estrategias para mantenerse competitivas.

Muchos fabricantes recurren a innovaciones de Industria 4.0, como IoT industrial, inteligencia artificial y computación en la nube, para impulsar la productividad, reducir costes operativos y responder a condiciones de mercado cambiantes.

Los gemelos digitales, una nueva tecnología que puede aprovechar IoT, IA y otras tecnologías para simular una copia de alta fidelidad de una instalación real, podrían ayudar a ofrecer a los propietarios una mejor comprensión de las operaciones de la planta y 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. Típicamente se diseñan para igualar su fuente lo más precisamente posible —idealmente, hasta el punto en 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, fontanería, iluminación e incluso materiales. La información de sensores en red, como monitores de flujo de aire IoT, tráfico peatonal e iluminación, pueden proporcionar datos adicionales.

La alta fidelidad de la réplica permite a los usuarios finales aprovecharla para diversos propósitos, incluyendo simulación, pronóstico y visualización de 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 monitorización en tiempo real que ofrece potentes visualizaciones en redes y rendimiento del edificio.

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

El Gemelo Digital en Fabricación

Los gemelos digitales ofrecen una variedad de beneficios potenciales a los propietarios de plantas manufactureras—incluyendo monitorización mejorada, control de calidad optimizado y visualización de datos.

Visualizando Datos de IIoT

Los gemelos digitales sinergizan bien con flotas de monitorización IIoT, que se están volviendo cada vez más comunes en el sector manufacturero. Los datos de monitores IIoT pueden usarse para crear gemelos más precisos, mejorando el poder de pronóstico del modelo.

Los usuarios finales también pueden visualizar datos IIoT usando el gemelo digital, ayudando a reducir algo de la confusión que puede venir con analizar las vastas cantidades de información que los sistemas IIoT pueden capturar.

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

El mismo enfoque también puede usarse para identificar ineficiencias de diseño, cuellos de botella de tráfico, alertas de mantenimiento o incluso posibles violaciones de seguridad.

No importa qué datos rastree un sensor IIoT, puede vincularse a una ubicación representada en algún lugar en o sobre el gemelo digital, permitiendo a los gerentes entender mejor la valiosa información capturada por IIoT sobre el rendimiento real de la planta.

Mantenimiento Predictivo y Monitorización de Equipos en Tiempo Real

Sensores y máquinas en red pueden reportar continuamente información sobre el rendimiento de equipos de la planta. Estos datos pueden proporcionarse a un gemelo digital, proporcionando a los gerentes una vista de pájaro de la salud de la maquinaria.

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

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

La IA hace posible ir aún más lejos. Datos históricos de sensores de máquinas IIoT, combinados con datos del fabricante, pueden usarse para entrenar un algoritmo que pueda predecir cuándo fallarán las máquinas. Usar los datos que una empresa ya tiene significa que el algoritmo puede permitir una estrategia de mantenimiento predictivo para reducir aún más costes operativos y 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, errores comunes de diseño de línea pueden volverse más obvios cuando combinas un gemelo digital con datos de tráfico o flujo de recursos mostrando dónde trabajadores y mercancías se atascan.

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

Algunas empresas pueden necesitar cumplir estándares de la industria sobre exposición de trabajadores a material particulado en el aire. Los gerentes pueden usar modelos de calidad del aire para simular esa exposición —ayudándoles a determinar si una actualización será lo suficientemente eficiente para mantener seguros a los trabajadores del sitio.

Analizando Procesos de Planta

Los gemelos digitales pueden ayudar a los gerentes a entender mejor cómo opera su planta y 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 desde almacenes y proveedores.

La misma tecnología también puede permitir a los gerentes «acercarse» y ver el movimiento de componentes e ítems individuales a lo largo de la planta. Rastreadores RFID y dispositivos similares adjuntos a un pallet o parte pueden proporcionar a los gerentes una imagen de cómo las mercancías viajan 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 condiciones de fabricación para cada artículo que sale de la línea de producción.

Los fabricantes que sospechan problemas con un lote o conjunto particular de artículos pueden hacer que los gerentes revisen datos de producción para identificar las cosas más propensas a ser impactadas, ayudando a reducir el alcance de una retirada.

Usando Gemelos Digitales para Optimizar Procesos de Planta Manufacturera

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

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

Los gemelos digitales podrían convertirse en una inversión esencial para fabricantes a medida que la volatilidad del mercado y la creciente demanda hacen que la eficiencia manufacturera sea más importante.