Nivel técnico del artículo

Internet de las Cosas (IoT), Sistemas Ciber-Físicos (CPS), Big Data Analytics, Industria 4.0 son conceptos cada vez más populares, pero que resultan confusos a la hora de entender cómo pueden ayudar a una empresa en su día a día. Dentro de este maremágnum, el gemelo digital es otro concepto más, que, para aumentar la ambigüedad, se fundamenta en los anteriores.

Para arrojar algo de luz simplifiquemos en su punto en común: son tecnologías para obtener valor de nuestros datos.

Imaginemos el siguiente escenario: en nuestra planta de producción el consumo energético tiene un gran impacto en el coste del producto a producir. Tenemos un producto cuya producción intentamos minimizar debido a dicho motivo, su alto consumo de electricidad a la hora de fabricarlo. Un día, sin embargo, dicho consumo se reduce a la mitad. ¿Qué ha ocurrido? ¿Ha sido el azar? ¿Ha sido un cambio en la configuración de una de las máquinas? ¿Se debe a que se ha reparado alguna avería? Lo desconocemos, porque hasta ahora sólo nos hemos preocupado de conocer el consumo energético, pero no cuales son las causas que llevan a dicho consumo energético.

La misión de un gemelo digital es la de ayudar a entender nuestros procesos industriales a partir de los datos. Una metáfora habitual es que es una representación virtual a partir de la información disponible en nuestro proceso industria: controladores PLC, sistemas de información, sistemas de control de la producción o logística, etc.  En este punto estaríamos hablando de una herramienta de monitorización industrial, algo que no es especialmente revolucionario. Sin embargo, el valor del gemelo digital reside en utilizar todo este volumen de información para construir un modelo matemático que representa lo más fielmente posible lo que está ocurriendo. Este modelo puede ser interrogado por ejemplo para conocer el comportamiento futuro de los datos utilizados para construirlo o determinar se interrelacionan entre sí.

El gemelo digital abre la puerta a escenarios muy novedosos. En primer lugar, ofrece la posibilidad experimentar con distintos parámetros productivos sin los riesgos intrínsecos que supone trabajar directamente sobre las máquinas en planta: aportan un marco protegido y seguro para la experimentación. También habilitan la realización de análisis avanzados para detectar problemas antes de que ocurran y, en consecuencia, mejorar la planificación de tareas de mantenimiento antes de paradas inesperadas. Y otro escenario diferenciador es la construcción de nuevos escenarios de producción más eficientes, a través de planes de fabricación optimizados gracias al gemelo digital. Por lo tanto, el gemelo digital se presenta como una tecnología disruptiva en la simulación de procesos industriales, con un nivel de precisión y fiabilidad muy superior a las soluciones actuales de monitorización industrial.

Sin embargo, el gemelo digital aún es un concepto tecnológico con escasas soluciones listas para ser implantadas. Desde ITI se han detectado diversas barreras tecnológicas para su desarrollo. Por un lado, existe una dificultad técnica para monitorizar masivamente y digitalizar procesos en la industria, debido a la heterogeneidad de dispositivos, equipos industriales, buses de campo o protocolos propietarios. Por otro lado, los sistemas utilizados actualmente en la industria son incapaces de almacenar y tratar los elevados volúmenes de datos necesarios para crear un gemelo digital y explotarlo.

ITI ha abordado dichas barreras a través de soluciones diferenciadas. Por un lado, el sistema “CPS deploy & forget” para ayudar en la captura del dato de una forma sencilla. Este dispositivo incluye un conjunto de sensores para la captura de información relevante como el propio consumo energético, la temperatura, la vibración etc. Gracias a su sencilla instalación, es el complemento ideal para obtener la información necesaria para la construcción de un gemelo digital. Además, se han desarrollado un conjunto de servicio de análisis de la información, bien del sistema CPS deploy & forget o de otros sistemas industriales. Estos servicios aceleran el desarrollo del gemelo digital, teniendo en cuenta los requisitos de escalabilidad, robustez y tiempo de respuesta exigidos por los entornos industriales.

Por lo tanto, la construcción de un gemelo digital es un proyecto complejo que requiere una implicación de distintas áreas de la empresa y distintos ámbitos tecnológicos. Por dicha razón, no es sencillo ofrecer una solución única, sino que se tratar de un proceso de adaptación de tecnologías y sistemas de recolección de la información específicos para la organización.

ITI, como centro tecnológico multidisciplinar, es una organización solvente para abordar estas necesidades a través de nuestra experiencia previa desarrollando gemelos digitales. En primer lugar, cuenta con la experiencia para elaborar un informe sobre el estado de digitalización de la planta, para detectar la información relevante, analizar la calidad de los datos e identificar procesos candidatos para ser transformados a un gemelo digital. En segundo lugar, su dilatada experiencia en sistemas CPS y en particular, el dispositivo “Deploy&Forget”, nos convierte en un socio para definir qué tecnologías IoT e infraestructura de comunicaciones es la más adecuada para la captura de datos. Por último, gracias a nuestra experiencia en el desarrollo de aplicaciones de Big Data Analytics, podemos guiar el desarrollo de servicios de análisis y visualización de datos, para explotar la información del gemelo digital acorde a las necesidades del usuario final.

Autor
Paco Valverde - ITI
Paco Valverde | Director del área técnica de I+D

Posts relacionados