Gemelo Digital – Maintenance Québec

“¿Cuáles son los beneficios de utilizar la tecnología de Gemelos Digitales para una empresa de fabricación?”

¿Qué es un “Gemelo Digital”?

La revolución 4.0 está avanzando en la transformación digital de las empresas en todos los campos utilizando nuevos avances tecnológicos como Internet de las cosas (IoT), Big Data, Cloud Computing e Inteligencia Artificial (IA). Estas tecnologías permiten un mejor control y una organización más eficiente de la cadena de valor durante todo el ciclo de vida del producto, lo que resulta en tiempos de fabricación reducidos, una mejor calidad del producto y un mayor rendimiento operativo. [1]

El núcleo de la Industria 4.0 es la integración vertical y horizontal entre los mundos físico y virtual.[2] El concepto de Gemelo Digital es vincular un activo físico (una máquina, una fábrica, una cadena de suministro, etc.) a un modelo digital, permitiendo a la empresa tomar decisiones tanto a nivel operativo como de gestión estratégica, de forma controlada. y entorno libre de riesgos.

Un Gemelo Digital ofrece oportunidades interesantes para todas las organizaciones, lo que incluye permitirles ser innovadoras y disruptivas al mejorar la eficiencia operativa y la productividad, reducir el riesgo, minimizar los costos operativos y de capital, al tiempo que aumentan los ingresos y mejoran el cumplimiento normativo. Durante varios años, el interés por esta tecnología ha seguido creciendo de manera exponencial. Sin embargo, a medida que escuchamos el término “Gemelo Digital” cada vez con más frecuencia, el concepto y la definición en sí siguen evolucionando constantemente, por lo que no es raro que este término se utilice para describir diferentes tipos de Gemelos Digitales. En este artículo, nos centramos en los gemelos digitales de los sistemas basados en simulación. [3]


[1] (Kamble & al., 2018).

[2] (Ghobakhloo & Fathi, 2019).

[3] (Wanasinghe & al., 2020).

 

Simulación dinámica de operaciones

En la era de la Industria 4.0, la necesidad de anticipar el comportamiento del sistema para tomar las decisiones correctas rápidamente ha llevado a la simulación dinámica de operaciones a posicionarse como uno de los pilares fundamentales de la tecnología de Gemelos Digitales. El poder de los modelos de simulación ayuda a miles de tomadores de decisiones cada año a evaluar el desempeño real de sus futuros proyectos de inversión. En constante evolución durante casi 30 años, la simulación ahora está alcanzando un nuevo nivel de potencial gracias a la conectividad 4.0, la capacidad de procesamiento de Big Data y la inteligencia artificial.

En primer lugar, ¿qué es la simulación dinámica? La simulación dinámica es una herramienta que representa con precisión todas las operaciones de las empresas en todos los dominios e industrias, desde la materia prima hasta el cliente, teniendo en cuenta fuentes de complejidad e incertidumbre que son imposibles de capturar con las hojas de cálculo tradicionales.

El modelo de simulación brinda la oportunidad de probar y validar el desempeño de proyectos de inversión y decisiones estratégicas en un entorno digital libre de riesgos que permite:

  • Construir un modelo representativo de la realidad (con una precisión del 95% al 99%) que tenga en cuenta las fuentes de variabilidad internas y externas
  • Simular operaciones durante un período que va desde unas pocas horas hasta varios años
  • Desarrollar escenarios, probarlos y predecir el rendimiento de todo el sistema en minutos

Además, un modelo de simulación también puede ser flexible y sostenible, y continuar rindiendo frutos más allá de unos pocos proyectos estratégicos. Al agregar la capacidad de conectarlo en tiempo real a los datos del equipo o el sistema, el modelo gana el estado de “Gemelo Digital” por derecho propio. Luego se convierte en una herramienta de apoyo a la toma de decisiones que se utiliza todos los días y que mejora el valor de los datos recopilados por la empresa 4.0 al brindar a los gerentes y tomadores de decisiones visibilidad sobre el futuro a corto, mediano y largo plazo. Entonces pueden tomar la decisión correcta en el momento adecuado con confianza.

El poder de un “Gemelo Digital” basado en simulación

Además de los puntos mencionados anteriormente, se pueden observar muchos otros beneficios al ejecutar un proyecto de desarrollo de “gemelo digital” y operarlo:

  • Mayor visibilidad para la toma de decisiones estratégicas, tácticas y operativas
  • Reducción de los costos operativos y de capital al tomar las decisiones correctas en el momento adecuado
  • Desarrollo de escenarios y experimentación ilimitada en un entorno libre de riesgos;
  • Mayor precisión de los pronósticos
  • Mayor eficiencia operativa y flexibilidad de producción
  • Ventaja competitiva significativa

Mantenimiento 4.0

El Mantenimiento 4.0 se centra principalmente en diagnosticar y predecir el estado de los equipos en tiempo real, pero ¿qué pasa con el rendimiento de todo el sistema? ¿Cómo sabe, basándose en el estado previsto del equipo, cuántos pedidos se producirán con éxito el próximo mes? Estos son específicamente el tipo de preguntas que el enfoque del modelo de simulación Gemelo Digital + ayuda a resolver.

El Gemelo Digital ingiere y procesa un gran volumen de datos en el equipo y el sistema en tiempo real, desbloqueando varias otras ganancias, especialmente en términos de actividades de mantenimiento:

  • Mantenimiento predictivo mediante aprendizaje automático
  • Monitoreo de la salud en tiempo real de los activos físicos
  • Optimización de los horarios de mantenimiento
  • Alerta sobre riesgos operacionales
  • Menores costos operativos y de servicio
  • Maximizar la disponibilidad de activos
  • Mejor tasa de producción debido a un menor tiempo de inactividad

Arquitectura Tecnológica

La imagen a continuación representa el concepto de Gemelo Digital y las diferentes tecnologías necesarias para implementarlo. En primer lugar, se trata de desarrollar un modelo digital de un sistema físico e implementar la comunicación entre los dos utilizando IoT y computación en la nube. En segundo lugar, el aprendizaje automático es un componente clave de la solución para la toma de decisiones estratégicas y tácticas y el entrenamiento del modelo de simulación. Finalmente, las herramientas de inteligencia empresarial permiten la visualización y manipulación tanto de las entradas como de las salidas del modelo, lo que permite la transferencia efectiva de descubrimientos en toda la organización.

Imagen 1: Infraestructura de solución gemelo digital basada en simulación

Requisitos para iniciar un proyecto de Gemelo Digital

La clave para un proyecto de Gemelo Digital exitoso radica en tres pilares que se deben presentar al inicio del proyecto:

  • Definición clara de los problemas a resolver y los objetivos;
  • Definición del alcance y enfoque de la solución;
  • Conocimiento y gestión de los riesgos de implementación;
    • Conocimientos y recursos tecnológicos
    • Costo y tiempo de implementación
    • Estandarización, ingesta y almacenamiento de datos
    • Ciberseguridad de la solución tecnológica
    • Propiedad e intercambio de datos
    • Exactitud y validez de los datos

Finalmente, si bien esta tecnología beneficiará a las empresas que ya han alcanzado un cierto nivel de madurez digital, el desarrollo de una solución de este tipo también puede servir como una visión habilitadora para las empresas que no saben por dónde empezar la transición a 4.0.

En cualquier caso, no dude en contactarnos para discutir su visión para su negocio.

Sébastien Gamache – Simulation Solution Architect

Vincent Prud’Homme – Digital Twin Consultant, AI & Data Engineering

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