I passi per implementare un gemello digitale negli impianti industriali

Un gemelo digital es un objeto virtual que replica con precisión un producto real o un objeto de infraestructura. Sobre la base del gemelo digital, es posible simular el comportamiento de un objeto con el máximo realismo. En otras palabras, en la realidad virtual, puede implementar la producción de un nuevo producto, simular el trabajo de una sección específica de la empresa.

Si una empresa diseña y fabrica productos de ingeniería mecánica, el uso de gemelos digitales permitirá simular el funcionamiento del producto a largo plazo:

• Resistencia,
• Confiabilidad,
• Cálculos térmicos,
• Dinámica de gases,
• Cinemática,
• Cargas de choque, y
• Muchos otros tipos de análisis.

Al comprender los principales cuellos de botella que ya se encuentran en la etapa de diseño, los ingenieros pueden realizar cambios incluso antes de que aparezcan los primeros prototipos.

Para los departamentos de fabricación, los beneficios son aún más evidentes. Imagina que antes de comprar un equipo, pudiera estimar cuánto cambiará la productividad de la empresa cuando se agregue este nuevo hardware. Pero, ¿Qué pasa si la compra no es necesaria? ¿Puede lograr el mismo rendimiento simplemente modificando la logística de producción o las métricas del proceso? ¿Qué sucede si no necesita comprar una máquina por decenas o cientos de millones de euros, pero puede organizar un búfer para almacenar espacios en blanco por una fracción de un por ciento del costo del equipo de mecanizado?

Todos estos pequeños detalles suelen ser muy difíciles de captar en la producción real; sin embargo, al simular la situación con la ayuda de un gemelo digital, las opciones de mejora son mucho más fáciles de encontrar.

En general, el objetivo principal de utilizar gemelos digitales en plantas industriales es el modelado de escenarios. Ayudan a responder una serie de preguntas muy importantes:

• ¿Cuánto más podemos producir con el equipo existente?
• ¿Es óptima la logística de producción interna?
• ¿Seremos capaces de producir el volumen requerido de mercancías a tiempo?
• ¿Qué pasa si falla algún equipo?
• ¿Qué sucede si el proveedor no entrega las piezas a tiempo?
• ¿Cómo cambiará el plan de producción si no hay suficiente personal?
• ¿Cuál es la probabilidad de una lesión laboral?
• ¿Habrá suficiente energía eléctrica, aire comprimido, agua en los momentos de mayor consumo?

Hay otro caso de uso interesante: la combinación de un gemelo digital de un producto y un gemelo digital de producción. Para la producción en serie de productos técnicamente complejos, el proceso de cambio de producción puede llevar muchos meses. Y en el transcurso del proceso, el volumen de producción ciertamente se verá afectado.

Para minimizar el impacto de una disminución en la capacidad de producción en la etapa de cambio, puede pre-implementar un cambio virtual para un nuevo producto sin detener el proceso de producción y determinar inmediatamente los parámetros necesarios. Un modelo digital de un producto en un modelo digital de una empresa pasa por un ciclo de producción completo.

Se considera un cambio en la logística de producción, se realizan cambios en los parámetros de los transportadores, se crean nuevos programas de control para robots industriales, se analiza la necesidad de la introducción de nuevos equipos, y todo esto se hace sin detener la producción principal. La combinación de gemelos digitales del producto y la producción ayuda a reducir significativamente el tiempo de cambio de nuevos productos.

Etapas de la creación de un gemelo digital para plantas industriales

La creación competente de un gemelo digital en plantas industriales o producto se puede dividir en varias etapas. Debe comprender que omitir uno de ellos puede afectar seriamente la efectividad de implementar un doble.

1. Forma indicadores con los que pueda juzgar el éxito del proyecto.
2. Elabora un presupuesto, teniendo en cuenta el período de recuperación.
3. Asignar la responsabilidad de la implementación de la funcionalidad y el soporte adicional.
4. Crea un gemelo digital.
5. Formular estándares para los procesos de mantenimiento de un gemelo digital y realizar cambios en la producción, primero en el gemelo digital y luego en la práctica.
6. Supervisar la implementación de las regulaciones por el resto de su vida.

Los resultados de la implementación del gemelo digital suelen ser muy buenos, especialmente si los indicadores se establecen correctamente antes del desarrollo. Por ejemplo, una empresa de acero y tuberías podría utilizar un gemelo digital para transformar la logística con una mínima inversión de capital y aumentar, por ejemplo, la productividad en un 7%. Teniendo en cuenta los montos gastados en software y nuevos equipos, el proyecto se pudiera amortizar en dos días hábiles.

Ya hay bastantes ejemplos de uso de gemelos digitales. Muchas empresas que operan en el campo de la minería y el procesamiento de minerales están avanzando hacia la introducción del gemelo digital, siguiendo el camino de sus contrapartes occidentales.

Problemas típicos al implementar un gemelo digital

Sin embargo, la implementación de un gemelo digital no siempre es perfecta. El primer y principal problema que surge en muchas empresas es el aislamiento del ejecutante de las tareas comerciales. Al desarrollar un gemelo digital, no establecen los indicadores clave que debe reproducir. Los procesos que deben monitorearse a menudo se pasan por alto, mientras que los procesos que no son importantes para el funcionamiento de la empresa se introducen en el modelo.

Otro problema es que el cliente no evalúa la eficiencia económica del gemelo digital. Es necesario evaluar no solo la inversión inicial, sino también los fondos para apoyar al gemelo. Es importante comprender que un activo digital, como uno físico, debe mantenerse: habrá costos de personal, actualizaciones de software y hardware. Por lo tanto, es importante evaluar el efecto económico de la implementación, así como los costos de operación y mantenimiento del modelo digital, antes de crearlo. Por lo tanto, puede comprender qué tan detallado debe ser el doble. Otros problemas típicos son:

• Excesiva complejidad de los modelos creados. A menudo, los artistas realizan modelos con excesivo detalle «en reserva». Sin embargo, la enorme laboriosidad del proceso de desarrollo del modelo detallado crea dificultades en el apoyo adicional del complejo de modelado: es mucho más difícil actualizar un modelo demasiado detallado y no hay más beneficios de él.
• Ninguna unidad responsable del gemelo digital. Después de la creación, el activo digital debe transferirse «a la balanza» a algún servicio. Si nadie es responsable del modelo, se volverá obsoleto con el tiempo y perderá su significado después de un tiempo. Si hablamos del centro de datos de producción, lo óptimo es que el gemelo digital esté a cargo del sistema comercial de la empresa o al servicio del ingeniero jefe.
• Secuencia inversa para realizar cambios. Primero, la empresa o los procesos se modernizan y solo entonces, si tiene suerte, esta información llega a los propietarios del gemelo digital. La secuencia debe ser diametralmente opuesta: cualquier cambio en el equipo, la logística y, a veces, los procesos técnicos deben resolverse primero en el gemelo digital y luego implementarse. El gemelo digital debe ser la información original sobre el estado de producción. De lo contrario, la efectividad de su uso será cero.

Ya que está interesado en los pasos para implantar un gemelo digital en plantas industriales, te invitamos a conocer cuales son los Cinque passi per la digitalizzazione della supply chain, così come iscriviti alla nostra newsletter, una newsletter mensile con contenuti tecnici che vi aiuterà a ottenere informazioni utili e aggiornate sull'efficienza dell'impianto e sulle prestazioni operative degli impianti a vapore.