Gemelos virtuales para la revolución de la industria 4.0

En el siglo XX, las economías de escala y los menores costos por unidad eran proporcionales al rendimiento de la producción, y esto generó algunas de las empresas del sector industrial más famosas del siglo. Sin embargo, en el siglo XXI, el panorama de la fabricación está cambiando. Las herramientas y tecnologías anteriormente restringidas a grandes operaciones son cada vez más asequibles y están disponibles para todo tipo de fabricantes. Las soluciones de ingeniería basadas en la nube eliminan esta barrera y agregan continuidad de los datos. Lo que significa, costos más bajos, una mejor rentabilidad y un tiempo de comercialización más rápido para las empresas que están listas para adoptar la tecnología avanzada.

Las representaciones digitales de piezas de componentes, ensamblajes y accesorios no son nada nuevo para los fabricantes del siglo XXI. Hoy en día, incluso las operaciones más pequeñas utilizan sistemas CAD/CAM integrados para programar equipos de producción, desde centros de mecanizado de varios ejes hasta brazos robóticos. Sin embargo, esta digitalización del lugar de trabajo ha sido ad hoc y distribuida. Con frecuencia, los procesos de diseño, fabricación, planificación de la producción y mantenimiento, reparación y puesta a punto operan como “silos” independientes dentro de la organización. Pero ¿qué pasaría si estos datos se pudieran agregar y expandir para permitir la simulación total de un proceso de producción real? El potencial de la nueva información sobre las operaciones es evidente y se utiliza todos los días en las grandes empresas de fabricación y en las pymes. Se denomina gemelo virtual.

Interacciones ilimitadas

Tradicionalmente, había dos formas de mejorar un proceso de fabricación: analizar e implementar o iterar y experimentar. Un gemelo digital permite que los fabricantes realicen experimentos hipotéticos en la fábrica virtual, probando diferentes técnicas y tecnologías para ver qué funciona y qué no. Los ingenieros y los directores de producción pueden desarrollar un alto grado de confianza en una nueva configuración antes de dar el costoso (e históricamente arriesgado) paso de interrumpir la producción para realizar un cambio.

Entornos colaborativos, automatizados y con información más valiosa

Muchos expertos en la materia operan al límite de su capacidad, pero cuando lo hacen a toda velocidad, ¿dónde están los cuellos de botella en la producción? ¿El rendimiento está limitado por la máquina o determinado por el ser humano? En el ensamblaje totalmente automatizado, es fácil determinar la eficacia: la línea funciona a la velocidad de diseño o no. Un gemelo virtual puede simular el movimiento del trabajador y cómo interactúa con las máquinas.

En este ejemplo, el tiempo de ciclo total más bajo puede estar limitado por la capacidad de cargar y descargar piezas. Con los mismos gastos de capital, una máquina más lenta y económica podría permitir la compra de automatización para la carga y descarga, con una mayor eficiencia general. Un menor tiempo de mecanizado puede permitir un mayor rendimiento. Un gemelo digital puede descubrir el equilibrio óptimo y permitir al director especificar exactamente los requisitos de rendimiento antes de comprar un equipo nuevo.

Seguridad a todos los niveles

La seguridad en el lugar de trabajo es una combinación de precaución, normativas gubernamentales y relaciones laborales. Unas condiciones de trabajo poco seguras pueden ser evidentes de inmediato para un empleado o un inspector de seguridad, o bien puede que solo se vuelvan evidentes después de un incidente. La aplicación del distanciamiento físico forma parte del objetivo de garantizar un lugar de trabajo seguro en la nueva normalidad.

Los fabricantes deben evaluar cómo se mueven los trabajadores por las instalaciones e identificar posibles áreas en las que no sea posible que exista un distanciamiento físico. Con un gemelo virtual, pueden crear un área de seguridad alrededor de cada trabajador para simular el distanciamiento físico y el flujo de los movimientos del trabajador por la planta. Como resultado, los fabricantes pueden cumplir con las normativas en materia de salud y seguridad para los trabajadores, independientemente del país.

Conectividad global

Se trata de mercados globales para los fabricantes, pero tradicionalmente la experiencia se ha limitado a lo que un profesional puede ver por sí mismo en la planta. Es posible compartir dibujos e incluso vídeos de operaciones con expertos de todo el mundo, pero ilustrar lo que debería ser una línea o un proceso es más difícil. El gemelo virtual en un entorno de hardware y software basado en la nube permite que los expertos que trabajan desde cualquier lugar agreguen información útil a los procesos de fábrica.

Los consultores, los ingenieros de divisiones extranjeras y los ingenieros que trabajan de forma remota pueden aportar sus ideas y demostrarlas en animaciones, lo que permite a los directores ejecutivos aprobar cambios y probar ideas con más opiniones de más expertos de lo que sería posible a través de representaciones estáticas basadas en CAD. Otra ventaja del uso de esta tecnología es la capacidad de analizar cómo afectan a la productividad los cambios en los factores externos al proceso de producción. La colaboración global basada en la nube conlleva riesgos para la seguridad y las plataformas de calidad tienen seguridad incorporada en su código.

Hacia una economía digital 

Las tendencias tecnológicas en la manufactura marcadas por el internet de las cosas, la inteligencia artificial, la robotización y la analítica de grandes datos, están transformando los procesos industriales. Estos cambios marcan las pautas de lo que se conocen como la cuarta revolución industrial, la industria 4.0 o la manufactura inteligente. Como consecuencia a estas transformaciones, los países industrializados, han implementado decisiones públicas y privadas en el diseño de programas y proyectos para reorientar sectores productivos estratégicos y apropiarse de las oportunidades de esta fase industrial.

Es necesario reinventarse y facilitar la vida a la innovación. La tecnología 3D, gemelos virtuales son potentes herramienta que ayudan a reducir el consumo de energía, el consumo de agua, las emisiones de carbono y a la creación productos bajos en materiales plásticos. Gracias a la implementación de universos virtuales se pueden obtener productos, materiales y procesos radicalmente nuevos, necesarios para crear un entorno más sostenible para diversos sectores e industria. En definitiva, la tecnología debe ser vista como el principal habilitador del desarrollo sostenible y que permita avanzar a la sociedad.

Firmado: Hicham Kabbaj, director general España y Portugal de Dassault Systèmes