Creación de un gemelo digital en el sector manufacturero
¿Qué es un gemelo digital en el sector de la fabricación?
Un gemelo digital es una representación digital precisa, en tiempo real y basada en sensores de algo físico (a lo que nos referiremos como la «entidad física»). En el sector de la fabricación, la entidad física puede ser el producto que se está fabricando o el proceso que se utiliza para fabricar dicho producto.
Los gemelos digitales conectan el mundo físico y el virtual, creando un ciclo en el que los cambios en el mundo físico se captan, se representan y se utilizan para generar nuevos conocimientos.
Los gemelos digitales se diferencian de las simulaciones informáticas puras porque utilizan datos de sensores en tiempo real para actualizar continuamente sus modelos y reflejar así un estado muy preciso de la entidad física. En última instancia, el objetivo de un gemelo digital es mejorar continuamente la entidad física.
Entre los ejemplos de cómo se pueden utilizar estos conocimientos se incluyen la optimización del tiempo de funcionamiento, la predicción del comportamiento (por ejemplo, el mantenimiento predictivo) y la simulación de escenarios hipotéticos.
Crear un gemelo digital puede ser una tarea compleja. La mayoría de las referencias describen el uso de miles de sensores para modelar la entidad física. Aunque el potencial es sin duda fascinante, para la mayoría de las aplicaciones, miles de sensores no constituyen un objetivo práctico a corto plazo (especialmente si se tienen en cuenta el coste y el tiempo). Afortunadamente, existe un amplio abanico de posibilidades para crear un gemelo digital: desde los más complejos (miles de sensores) hasta los más sencillos (varios sensores).
Exploremos una alternativa práctica que puedes aplicar a prácticamente cualquier proceso de fabricación: utilizar tres sensores para crear un gemelo digital de tu proceso.
Cómo crear un gemelo digital en la fabricación
Miles de sensores puede resultar un poco abrumador. Tres sensores son algo que se puede poner en práctica de inmediato. Así que empecemos con tres sensores:
- Un sensorde recuento al inicio de tu proceso
- Un sensorde ciclo en el punto de restricción de tu proceso
- Un sensorde recuento de salida (producto apto o rechazado) al final de tu proceso
Esta configuración recopila datos de tres puntos esenciales del proceso: el material que entra en el proceso (recuento de entrada); el funcionamiento de la etapa limitante del proceso —la clave para la optimización— (ciclo); y el producto terminado que sale del proceso (recuento de salida).
En este ejemplo, el sensor de ciclo genera un modelo del proceso de producción que se va completando con datos en tiempo real a medida que avanza el turno (el turno que se muestra a continuación está completado en aproximadamente dos tercios).
Esto nos lleva a otro punto interesante: existe una estrecha relación entre el concepto de «gemelo digital» y el de «modelo de datos» (es decir, la representación abstracta de la información). Ambos crean modelos abstractos basados en datos que emulan entidades del mundo real. Así pues, el gemelo digital tiene sus raíces en metodologías consolidadas para gestionar grandes cantidades de datos estructurados.
El carácter en tiempo real del gemelo digital favorece la mejora iterativa y permite a los fabricantes ajustar continuamente sus procesos y maximizar la eficiencia. A continuación se muestra un ejemplo de cómo los datos recopilados por tres sensores pueden aprovecharse para obtener una visión en tiempo real que incluya la eficiencia (para la planificación operativa) y el OEE (para la planificación táctica y estratégica). Esta vista «Andon» ofrece un resumen claro de la producción en tiempo real, de modo que todas las personas implicadas en el proceso de fabricación sepan cómo está rindiendo cada línea y dónde se deben tomar medidas inmediatas.
El «Digital Twin» de tres sensores se puede ampliar fácilmente para modelar más aspectos del proceso. En otras palabras, admite un modelo de datos extensible.
¿Cuáles son las ventajas?
¿Qué tipo de ventajas puede esperar si implementa un gemelo digital de tres sensores?
- Emulación precisa de aspectos importantes de su proceso de fabricación (por ejemplo, recuentos, tasas, análisis de ciclos, análisis de calidad, métricas de rendimiento)
- Información en tiempo real para los operadores
- Detección de problemas mucho más rápida
- Información sobre cómo operar con la máxima eficiencia
- Reducción de los defectos en los productos
- Reducción del tiempo de inactividad
De hecho, el modelo de datos que admiten los tres sensores puede generar más de 100 métricas de fabricación, entre las que se incluyen el OEE, el TEEP y las «seis grandes pérdidas».
Imagina lo que puedes lograr cuando dispones de la información necesaria para contar una historia «real» sobre lo que está ocurriendo en tu proceso de fabricación y cómo mejorarlo. Imagina lo que puedes lograr con un gemelo digital de tres sensores.
