El uso de gemelos digitales en la industria manufacturera está progresando y hay informes de excelentes resultados. ¿Qué tipo de beneficios pueden aportar los gemelos digitales a la industria manufacturera? Presentaremos las razones por las que los gemelos digitales están atrayendo especial atención en la industria manufacturera, sus beneficios y ejemplos de su uso en la industria manufacturera.
El significado y la aplicación del gemelo digital
Comencemos por echar un vistazo a una descripción general de lo que es un gemelo digital.
¿Qué es un gemelo digital?
Un gemelo digital es una reproducción virtual de un objeto en el mundo real, un modelo digital que se parece al objeto real. Con este «gemelo digital», los objetos y eventos del mundo real se controlan digitalmente. El propósito del uso de gemelos digitales es analizar los datos obtenidos y devolverlos al mundo real para un funcionamiento y una gestión ideales. Para obtener más información sobre los gemelos digitales, consulte también» ¿Qué es un gemelo digital? Presentamos los beneficios y ejemplos de conectar los mundos virtual y real».
Aplicaciones gemelas digitales
Los gemelos digitales se utilizan cada vez más en una variedad de campos. Se utilizan en una amplia gama de industrias, incluidas la fabricación, la construcción, la logística y la infraestructura, para fábricas y productos, planificación urbana, planificación de la construcción y operaciones de tiendas. La recopilación de datos mediante sensores es esencial para la introducción de los gemelos digitales. Con el desarrollo de los sensores, ahora es posible obtener datos biométricos no solo de máquinas, sino también de personas. Además, al combinar esto con la tecnología de procesamiento de imágenes, es posible digitalizar los movimientos y patrones de comportamiento de las personas. A medida que el desarrollo de los sensores ha permitido reflejar una variedad de datos en los gemelos digitales, la introducción de los gemelos digitales está progresando en muchos campos.
Por qué los gemelos digitales están atrayendo la atención en la industria manufacturera
Los gemelos digitales se utilizan en una variedad de campos y se espera que sean eficaces, pero hay expectativas especialmente altas en cuanto a su uso en la industria manufacturera. Los gemelos digitales no son un concepto nuevo, y la idea existe desde la década de 1960. Sin embargo, fue la realización y la difusión de la IoT y la política de Industria 4.0 defendida por el gobierno alemán lo que hizo que los gemelos digitales atrajeran una atención significativa en la industria manufacturera. ¿Cómo condujo cada uno de estos factores a los gemelos digitales?
Realización y difusión del IoT
En el pasado, solo se podían digitalizar algunas operaciones de las máquinas en la fabricación, pero la mayoría del trabajo no. No había sensores ni redes para recopilar datos en tiempo real, por lo que era imposible utilizar los datos. El IoT ha cambiado radicalmente esta situación. En un entorno habilitado para IoT, los sensores se pueden conectar a todo y a una red, lo que permite recopilar datos en tiempo real.
Con la expansión del IoT, las acciones y los cambios que antes solo se gestionaban mediante la sensación o el registro ahora se pueden visualizar como datos en tiempo real. Esto permite reflejar digitalmente los acontecimientos del mundo real. Se puede decir que la realización y la difusión del IoT fueron un catalizador importante para que los gemelos digitales alcanzaran un nivel práctico.
Industria 4.0
La industria 4.0 es una política industrial propuesta por Alemania en 2011. La producción en masa mediante la aplicación de máquinas de vapor, la mecanización mediante petróleo y electricidad y la automatización mediante la aplicación de TI se posicionan como la primera a la tercera revolución industrial. La industria 4.0 se describe como la cuarta revolución industrial que sigue a estas. Se dice que la industria 4.0 es un estado en el que las cosas, las personas y los sistemas están interconectados mediante la recopilación de datos en tiempo real y su uso, y las líneas de producción son autónomas. Se enumeraron seis tecnologías como necesarias para llevar a cabo esta importante transformación industrial.
Uno de ellos era el gemelo digital. La industria 4.0 atrajo la atención del mundo. Al mismo tiempo, el gemelo digital también llamó la atención. Cuando se introdujo el IoT en la industria manufacturera, nació la idea de una fábrica inteligente en la que todo en la fábrica estuviera conectado a Internet y la recopilación de datos en tiempo real. El gemelo digital va un paso más allá de la fábrica inteligente e incorpora la utilización de datos. Los gemelos digitales se han hecho conocidos en todo el mundo por su uso en la industria manufacturera y se espera que sean una nueva forma de gestión de fábricas.
Ventajas del uso de gemelos digitales en la fabricación
Los gemelos digitales han llamado la atención principalmente por su uso en la industria manufacturera y tienen una gran afinidad con la industria manufacturera. ¿De qué manera están profundamente conectados los gemelos digitales y manufactureros? Echemos un vistazo a los beneficios de usar gemelos digitales en la industria manufacturera.
Mejora de la calidad mediante el análisis de datos
Los gemelos digitales son «gemelos digitales» que existen en el mundo virtual, por lo que aunque se produzca un error al operarlos, no hay pérdida en el mundo real. Esto facilita la repetición de la prueba y error. Además, los datos recopilados de todo lo que hay en la fábrica también se pueden utilizar para la trazabilidad. Este tipo de análisis de datos permite identificar y corregir la causa de los errores, lo que mejora la calidad del producto.
Reducir los procesos de desarrollo y los tiempos de creación de prototipos y reducir los costos
El desarrollo en el mundo real requiere la consideración de factores complejos e interrelacionados, como si la producción es posible con las instalaciones y el personal existentes, y si la entrega se puede realizar dentro del plazo. Además, a menudo es necesario hacer prototipos entre los planes de producción, enviarlos a los departamentos o socios comerciales relacionados para su confirmación y, a continuación, volver a hacer prototipos. Los gemelos digitales permiten realizar pruebas sin estas restricciones del mundo real, lo que acorta el proceso de desarrollo y el tiempo de creación de prototipos. Esto también reduce los costos de desarrollo.
Mejora del estado de operación mediante el mantenimiento predictivo
Al analizar los datos recopilados por los gemelos digitales, es posible detectar señales de problemas en las instalaciones y los equipos, predecir el ciclo de deterioro de las piezas y más. Los resultados del análisis permiten llevar a cabo un mantenimiento predictivo, como reparar el equipo cuando aparecen señales de problemas antes de que se estropeen o reemplazar las piezas deterioradas antes de que se produzcan problemas. Además, dado que los trabajos de mantenimiento se pueden llevar a cabo con tiempo suficiente en lugar de tomar medidas de emergencia, como reparar el equipo después de que se averíe, se puede reducir la cantidad de veces que se detienen las máquinas. Esto mejora las condiciones de operación y aumenta la productividad.
La operación remota es posible, lo que permite estandarizar las capacidades técnicas
Con un gemelo digital, puede comprender la situación incluso si no se encuentra in situ, y puede operar la planta o resolver los problemas de forma remota. Los ingenieros altamente cualificados pueden comprobar el gemelo digital y dar instrucciones y consejos sobre cómo tratar el problema desde una ubicación remota, lo que permite una recuperación temprana cuando se produce un problema. Los gemelos digitales también se pueden utilizar para la educación y la formación desde ubicaciones remotas. Este tipo de uso hace innecesario asignar personal altamente calificado a cada base y también permite estandarizar las capacidades técnicas mediante el intercambio de información y la educación.
Casos de uso de gemelos digitales en la fabricación
Muchas empresas de la industria manufacturera están avanzando con la introducción de los gemelos digitales. A continuación se muestran algunos ejemplos.
Predecir el futuro con gemelos digitales para obtener soluciones óptimas
Hitachi, Ltd. recopila todo tipo de datos de sitios de producción reales, los modela como gemelos digitales y los utiliza para el rastreo y las simulaciones. Dado que es posible realizar un seguimiento preciso de los lotes de materias primas, las piezas utilizadas y los movimientos de los productos, en el improbable caso de que se produzca un defecto, se puede establecer un sistema de retirada rápido y adecuado. Esto crea un mecanismo para evitar que el problema se convierta en una retirada a gran escala. Además, al agregar los datos de la línea de producción en un gemelo digital y administrarlos de manera centralizada, la gestión del producto y la evaluación de la calidad también son sencillas. Con un gemelo digital reproducido con precisión, también es posible predecir el futuro mediante el análisis de datos y utilizarlo para obtener soluciones óptimas.
Los gemelos digitales resuelven problemas en sitios de producción separados físicamente
Kawasaki Heavy Industries, Ltd. ha construido un gemelo digital de su fábrica y lo utiliza para gestionar líneas de producción y centros de fabricación. Esto permite una respuesta rápida cuando se producen fallos en los equipos de producción, y el mantenimiento predictivo también es posible mediante el análisis de datos. Además, se puede consultar a los expertos de forma remota en varias bases, lo que reduce el tiempo necesario para identificar la causa de un problema a partir de datos anteriores. Uno de los puntos fuertes de los gemelos digitales es que pueden usarse para ver no solo el pasado y el presente, sino también las condiciones operativas futuras y los posibles problemas.
El gemelo digital permite la trazabilidad hasta el artículo individual
Suntory Beverage & Food ha construido un gemelo digital en una fábrica equipada con un entorno de IoT y está utilizando el gemelo digital para la gestión de la producción. Las predicciones anormales se visualizan en el gemelo digital y los defectos se pueden rastrear hasta los productos individuales, lo que permite un sistema de trazabilidad impecable.
Gestión de plantas y solución de problemas con gemelos digitales
Asahi Kasei Corporation ha introducido un gemelo digital en su planta de producción de hidrógeno, estableciendo un sistema para distribuir las capacidades técnicas a ubicaciones remotas. El control de procesos en las plantas químicas es difícil de documentar en los manuales cómo responder cuando se produce una anomalía, y no es raro que un ingeniero veterano deba responder. Sin embargo, es difícil para un número limitado de ingenieros veteranos administrar todo el equipo y es posible que se ausenten debido a vacaciones o viajes de negocios. Por lo tanto, al utilizar un gemelo digital, ahora es posible comprobar la situación in situ desde una ubicación remota y dar instrucciones sobre cómo responder. En el futuro, la compañía planea expandir esto para apoyar también a las plantas en el extranjero.
Los gemelos digitales son cada vez más frecuentes en la fabricación
Presentamos las razones por las que el uso de gemelos digitales en la industria manufacturera está atrayendo la atención, los beneficios de usarlos y los ejemplos de su uso que ya se han presentado. Los gemelos digitales han atraído la atención mundial debido a la creación de la IoT y la Industria 4.0, y se están generalizando rápidamente en la industria manufacturera. Mediante el uso de gemelos digitales, los procesos de creación de prototipos, pruebas y desarrollo que antes se llevaban a cabo en sitios de fabricación reales ahora se pueden llevar a cabo digitalmente, lo que reduce los riesgos y mejora la calidad. En el futuro, los gemelos digitales se convertirán en una parte indispensable de la industria manufacturera, y es posible que muchas fábricas tengan sus propios «gemelos digitales» como núcleo de operaciones eficientes.
Artículo de referencia:
¿Qué es la Industria 4.0? Explicación de la situación y los desafíos actuales en Japón, y los puntos clave para alcanzarlos | Stratus Blog
