Digital Twins lleva a la práctica los nuevos conceptos de la Industria 4.0

PROYECTOS
12/12/2017

La Industria 4.0 propone llevar a las empresas los últimos avances en las tecnologías de la información y las comunicaciones para digitalizar y mejorar sus procesos productivos y de negocio.

Esta propuesta comienza con la digitalización masiva de la maquinaria, personas, procesos o productos, gracias al auge del Internet de las Cosas (IoT) y los sistemas Ciberfísicos (CPS), lo que permite generar una gran cantidad de información que define todo lo que está pasando en nuestra planta.

El cruce de esta información junto con la aplicación de tecnologías Big Data habilitan la aplicación de complejos algoritmos de Inteligencia Artificial en multitud de aplicaciones, como el mantenimiento predictivo de máquinas, la simulación de nuevos escenarios de producción y la optimización automática de procesos mediante la aplicación de la teoría de juegos.

Digital Twins, que cuenta con la financiación del Instituto Valenciano de Competitividad Empresarial (IVACE) y de la Unión Europea a través de fondos FEDER, tiene como objetivo facilitar la futura implantación de los Gemelos Digitales en el tejido industrial de la Comunitat Valenciana.

Retos del tejido Industrial

El Gemelo Digital se proyecta como una tecnología fundamental para la mejora de competitividad en una industria en plena evolución digital. Sin embargo, en la actualidad presenta dos retos que frenan su adopción en el tejido industrial en general y en el de la Comunidad Valenciana en particular.

Por un lado, la dificultad de digitalizar procesos en la industria debido a la gran variedad de equipos, protocolos y sistemas heredados, con una estricta arquitectura de integración y automatización industrial.

Por otro, la incapacidad de la industria a la hora de almacenar y tratar los volúmenes de datos necesarios para la evolución de los gemelos digitales. Una industria que no sólo debe ser capaz de realizar estas copias virtuales, sino además avanzar en el manejo de múltiples copias digitales simultáneas.

CPS deploy & forget

Para habilitar una plataforma de hiper-sensorización de planta, orientada a digitalizar procesos, maquinaria y otros recursos de forma sencilla y ágil, el ITI ha desarrollado la prueba de concepto de un sistema bautizado como “CPS deploy & forget”.

Este sistema es capaz de conectar de forma rápida y sencilla sensores y máquinas, generando así su “pareja digital”.

Su potencia reside en los “digitalizadores”, unos elementos inteligentes y autónomos que no requieren de infraestructuras de comunicaciones propias, ya que los propios nodos presentan la capacidad de auto-organizarse entre ellos y resolver muchos de los problemas de mantenimiento que hasta ahora debía resolver el personal de planta.

Este sistema está diseñado desde cero para ofrecer una elevada sencillez en el proceso de instalación y puesta en marcha y consigue la sensorización masiva de los recursos y parámetros de planta y sus procesos, así como su integración en los sistemas de supervisión de forma transparente y homogénea.

El CPS deploy & forget pone a disposición de la empresa información que le permitirá modelar los procesos de planta con una precisión y fiabilidad imposibles de alcanzar hasta ahora.

Este sistema ha sido evaluado en un entorno industrial real, gracias a la colaboración de ORBITA INGENIERIA, y ha demostrado su capacidad de reducir la dificultad de digitalizar procesos en industria.

Big data Analytics para el gemelo digital

El Instituto ha completado el proyecto con una prueba de concepto para la especificación y generación de los Gemelos Digitales mediante técnicas y tecnologías Big Data Analytics.

El prototipo desarrollado por ITI es capaz, gracias a la combinación de técnicas de Machine Learning y tecnologías Big Data, de trabajar con todos los datos sensorizados en directo para construir y simular Gemelos Digitales con una precisión muy elevada.

El sistema consigue no sólo modelar fielmente el proceso o maquinaria representado sino también usar los datos registrados en aras de mejorar los procesos productivos, evaluar nuevos planes de producción, realizar mantenimiento predictivo o analizar nuevas configuraciones de planta, todo ello sin alterar el funcionamiento real de la máquina.

En esta prueba de concepto ha participado también la empresa valenciana SPB, donde se ha realizado el modelado y evaluación de diversos procesos productivos reales.

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