DIGITAL TWINS: Gemelos Digitales en la transición a la Industria 4.0

INDUSTRIA 4.0
Fecha de inicio: 01/01/2017
Fecha de finalización: 31/12/2017

Digital Twins – Gemelos Digitales

Los Gemelos Digitales se presentan como una tecnología disruptiva en la simulación de procesos industriales, capaz de explotar la transformación digital de planta, que se llevará a cabo durante los próximos años.

Los Gemelos Digitales son representaciones digitales “vivas” de dispositivos y procesos que componen una factoría, conectadas con el sistema real al que representan mediante “Sistemas Ciberfísicos” (CPS).

Este emparejamiento se formaliza como un canal bidireccional entre lo real y lo virtual, una conexión continúa entre pares, que permite el aprendizaje y evolución del modelo.

Machine Learning

Con la información en directo de planta, el histórico de operaciones y mantenimiento, y la aplicación de técnicas de Machine Learning, es posible desconectar los sistemas de supervisión y análisis de los sistemas físicos, y trabajar exclusivamente con los Gemelos Digitales.

En consecuencia, nos aporta un marco protegido y seguro para la experimentación, mediante la detección de problemas antes de que ocurran, planificar tareas de mantenimiento evitando paradas inesperadas, construir nuevos escenarios de funcionamiento más eficientes (OEE), desarrollar nuevas oportunidades de negocio y nuevos planes de fabricación, o incluso realizar previsiones a futuro.

Todo esto con un nivel de precisión y fiabilidad muy superior a las actuales soluciones de simulación industrial.

La consolidación del Internet de las Cosas (IoT) en la Industria 4.0, sumado a los nuevos avances en técnicas de almacén de gran volumen y aprendizaje automático mediante Big Data Analytics, ha posibilitado el desarrollo de nuevos conceptos dentro de la industria, como es el caso de los “Gemelos Digitales” (GD)

El concepto de Gemelos Digitales aún presenta barreras tecnológicas para su completo desarrollo, y que por tanto no permiten su adopción en el tejido industrial en general y en el de la Comunidad Valenciana en particular.

Por un lado, existe una dificultad técnica para monitorizar masivamente y digitalizar procesos en la industria, con gran variedad de equipos, sistemas legados aislados, buses de campo, protocolos propietarios, así como una estricta arquitectura de integración y automatización industrial.

Por otro lado, los sistemas utilizados actualmente en la industria son incapaces de almacenar y tratar los volúmenes de datos necesarios para crear y evolucionar los Gemelos Digitales, que realmente representen el comportamiento de los elementos físicos, y no sólo sus características y su estado.

Esto está unido a la complejidad tecnológica que requiere el ir más allá de las representaciones digitales, y avanzar hacia escenarios de manejo de múltiples copias digitales simultáneas, con mayor capacidad de evaluar escenarios alternativos.

Objetivos

Este proyecto propone atacar estos problemas aprovechando los últimos avances en tecnologías del Internet de las Cosas Industrial (IoT) y en técnicas de aprendizaje basadas en Big Data.

Digitalización de planta “deploy & forget”

Mediante la aplicación de IoT y los Sistemas Ciberfísicos (CPS), se desarrollará una prueba de concepto de “CPS deploy & forget” para digitalizar elementos en planta (maquinaria antigua y moderna, herramientas, personas, productos…) mediante tecnologías cableadas e inalámbricas. Este sistema está especialmente diseñado para que su puesta en marcha sea rápida y sencilla, sin necesidad de infraestructuras de comunicaciones y energía, y se integre de forma transparente con los sistemas de planta mediante las nuevas arquitecturas y protocolos de Industria 4.0. El sistema utiliza técnicas de fog-computing para absorber toda la complejidad que suponen las tareas de diagnóstico y mantenimiento de estos equipos y sus redes de comunicación, así como un sistema simplificado para configuración y puesta en marcha. De esta forma, desplegar este sistema en distintas ubicaciones para realizar auditorías puntuales, o monitorización continua para alimentar los Gemelos Digitales deja de suponer un problema de tiempo y recursos humanos, y el nivel de digitalización de planta puede incrementarse de forma significativa.

– Big Data Analytics para Gemelos Digitales

La gran cantidad de datos que genera la planta en continuo supone un reto para los sistemas de almacenamiento y tratamiento de la información, que limitan la cantidad y calidad de los resultados que pueden obtenerse. Mediante la aplicación de tecnologías Big Data Analytics, es posible superar estas limitaciones y gestionar eficientemente los datos en directo, junto con los históricos y otra información de contexto (logística, ventas, almacén, entorno), y realizar así una previsión de variables, mantenimiento preventivo y predictivo, o el planteamiento de nuevos escenarios de producción alternativos, que permitan mejorar los procesos productivos actuales.

Por otro lado, la creación de modelos de comportamiento es una tarea compleja y multidisciplinar, que genera una versión aproximada de la realidad en un momento específico. Los avances en las técnicas de aprendizaje automático basados en Big Data permitirán generar un nuevo tipo de GD más precisos y versátiles, con los que realizar simulaciones realistas adaptadas a la operativa real, tanto en su estado actual, como en distintos puntos de su pasado y futuro.

Entidades financiadoras

Entidad: IVACE y FEDER
Nº Expediente: IMDEEA/2017/103
Financiación: 191.007,30 €

Noticias sobre DIGITAL TWINS: Gemelos Digitales en la transición a la Industria 4.0

Proyectos 

El proyecto de I+D Radiatus de ITI busca democratizar los servicios de Big Data Analytics, acercándolos a las empresas de la Comunitat Valenciana.

Proyectos 

Al finalizar el proyecto se espera incorporar un prototipo en la planta de producción real, como paso previo a la industrialización del sistema desarrollado.

eSalud 

ITI está investigando para aplicar técnicas de Machine Learning en diferentes ámbitos de la salud.

Eventos sobre DIGITAL TWINS: Gemelos Digitales en la transición a la Industria 4.0

Big Data Analytics 

El Foro Europeo de Datos (FED) y BDVA se unen en el European Big Data Value Forum que se celebrará del 21 al 23 de noviembre en Versalles.

Industria 4.0 

El congreso tiene como objetivo primordial compartir experiencias y los últimos avances relacionados con Ecosistemas 4.0.

Industria 4.0 

Los objetivos de esta jornada son:
- Reflexionar sobre la necesidad de la transformación digital en las empresas
- Conocer recursos y posib...

Cursos sobre DIGITAL TWINS: Gemelos Digitales en la transición a la Industria 4.0

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