- ¿Cómo están implementando las empresas los gemelos digitales en la práctica?
- ¿Cuáles son los beneficios empresariales de la tecnología de Gemelo Digital a lo largo del ciclo de vida del producto?
- ¿Por qué es importante la tecnología de gemelos digitales para impulsar la innovación?
Estas son las preguntas que nos propusimos responder al organizar el 6.º Seminario anual de Mevea. Con la participación de más de 250 personas, 12 presentaciones esclarecedoras y una sala repleta de demostraciones prácticas, nos adentramos en el mundo de los gemelos digitales para aprender y mostrar cómo se están implementando en la práctica actualmente.
La importancia de los gemelos digitales en el desarrollo de máquinas inteligentes
La jornada comenzó presentando el panorama general del concepto de Gemelo Digital: por qué los Gemelos Digitales son necesarios para el desarrollo de maquinaria inteligente y autónoma. Con el aumento de la inteligencia artificial, el desarrollo de productos se vuelve más complejo, dedicándose una mayor proporción del tiempo de desarrollo a la creación e implementación de software. Al mismo tiempo, la creciente competencia global y la demanda de mayor productividad implican que el desarrollo de la próxima generación de máquinas inteligentes y conectadas debe realizarse con mayor rapidez y con menos recursos.
Frank Popielas , consultor ejecutivo de CIMdata, afirma que una solución para la complejidad del proceso de desarrollo podría ser la innovación ágil, y es aquí donde el Gemelo Digital puede marcar la diferencia. En lugar de centrarse en una parte específica del proceso de desarrollo del producto, las empresas pueden emplear un enfoque de Ingeniería de Sistemas Basada en Modelos (MBSE) para sus ciclos de vida y adoptar una metodología interdisciplinaria que les permita lograr una innovación sostenible. Al integrar el Gemelo Digital en el proceso de desarrollo de productos , ingenieros de diferentes disciplinas, como Mecánica, Electrónica e Integración de Sistemas, pueden trabajar simultáneamente en el mismo modelo de forma ágil.
Según Popielas, la clave para un proyecto de gemelo digital exitoso reside en comenzar con las áreas con las que uno se siente cómodo, mantener la simplicidad e integrarlo a la visión y estrategia corporativas. Esta es la única manera de garantizar la implementación exitosa de las capacidades del gemelo digital dentro de la organización para lograr mayor eficiencia y acelerar la innovación.
Implementación práctica de gemelos digitales a lo largo del ciclo de vida del producto
El Seminario Mevea de este año se centró en las implementaciones prácticas de la tecnología de Gemelos Digitales que utilizan actualmente las empresas. En lugar de contar estas historias nosotros mismos, contamos con la participación de algunos de los fabricantes de maquinaria pesada más innovadores, como JCB , Junttan , Liebherr , Normet , Rocla y Sleipner , así como de líderes de opinión de la Universidad de Loughborough y del Centro de Investigación Técnica VTT de Finlandia, quienes presentaron sus experiencias en la implementación de Gemelos Digitales a lo largo del ciclo de vida del producto.
Capacitación Especializada
Uno de los casos de uso más conocidos de un Gemelo Digital, en combinación con hardware de simulación, es la formación de operadores. Existen dos diferencias principales entre la formación con simulador “tradicional” y la basada en Gemelos Digitales:
- Conexión con el software y hardware del sistema de control real
- Precisión de la simulación de máquinas, entornos y procesos de trabajo basada en la física
La integración del sistema de control permite a los operarios entrenarse con los mismos controles físicos que se utilizan en la máquina real, así como familiarizarse con las funciones avanzadas de asistencia al operador. Kalle Määttä, de Normet, explicó que incluso los operarios altamente cualificados pueden beneficiarse del entrenamiento basado en el Gemelo Digital para mejorar la productividad y reducir el tiempo de inactividad de sus sistemas de proyección de hormigón SmartSpray en campo. Reducir el tiempo de inactividad de la producción es también el principal incentivo comercial para Sleipner a la hora de ofrecer formación con simuladores a sus clientes, que podrían estar perdiendo miles de euros por cada hora de entrenamiento en una excavadora minera real.
Otra ventaja de conectar los simuladores con el software de control y la interfaz de usuario reales es la mejora en la transferencia de habilidades. Christian Schneider explicó al público cómo Liebherr ha logrado capacitar a sus operadores de grúas en una máquina virtual que simula de forma realista un sistema de control real integrado. La solución telemática LiDAT conectada de Liebherr y la aplicación inteligente ofrecen información crucial sobre el desempeño de los aprendices, que puede compararse con el de operadores de grúas reales. Al combinar el Gemelo Digital con los datos telemáticos, Liebherr puede capacitar eficazmente a sus operadores para que realicen sus ciclos de trabajo de forma segura y productiva en las grúas marítimas Liebherr.
Desarrollo de productos
Las capacidades de los Gemelos Digitales no se limitan a la formación de operarios. Los procesos de diseño conceptual y desarrollo de productos pueden beneficiarse significativamente de su introducción. Los retos en las primeras etapas del ciclo de vida del producto son múltiples. Ya sea el desarrollo de una interfaz de usuario (UI) y un sistema de control completamente nuevos, como en el caso de Junttan, el desarrollo y la validación virtual de conceptos, como explicó Rocla, o la integración de funcionalidades de varios paquetes de software de desarrollo a través de una interfaz común, como en el caso de JCB, el enfoque de Gemelo Digital puede ayudar a reducir los plazos de entrega e impulsar significativamente la innovación.
Superar grandes desafíos a menudo produce grandes resultados:
Gracias a su arduo trabajo y dedicación, Junttan logró ahorrar más de un año en el desarrollo del producto al poder probar su nuevo sistema de control virtualmente incluso antes de la fabricación de la máquina. El gemelo digital, inicialmente creado para las pruebas de la interfaz de usuario, también permitió la capacitación de los operadores, las pruebas de software y la demostración del nuevo diseño de la interfaz de usuario mediante visualización de realidad mixta (RM).
Un proceso de diseño de producto centrado en el gemelo digital ha permitido a Rocla un proceso de concepto, desarrollo y prototipado totalmente virtualizado, ahorrando tiempo y dinero. La clave reside en que el gemelo digital de la carretilla elevadora de Rocla reproduce con exactitud su contraparte física, no solo estéticamente, sino también en rendimiento y características fundamentales.
Finalmente, JCB explicó cómo ahora son capaces de realizar estudios más exhaustivos sobre su maquinaria combinando las ventajas de dos paquetes de software complementarios que, en última instancia, les ayudan a aumentar la eficiencia y la productividad de las máquinas.
Gemelos digitales en la investigación y la academia
Para comprender mejor qué desarrollos futuros influirán en el uso de los gemelos digitales, invitamos a ponentes de la Universidad de Loughborough y del Centro de Investigación Técnica VTT de Finlandia para que nos dieran una idea de cómo los gemelos digitales impulsan la innovación dentro de la comunidad científica.
Los investigadores de doctorado Jake Rankin y Callum Newman, de la Universidad de Loughborough, analizaron el papel de los gemelos digitales en el aprendizaje por refuerzo y la visión artificial, disciplinas cruciales para lograr la autonomía vehicular. En su presentación, Rankin explicó con mayor detalle cómo se pueden desarrollar algoritmos y sus sistemas de recompensa con la ayuda de los gemelos digitales. De manera similar, Newman presentó un caso práctico para utilizar la tecnología de gemelos digitales en la generación de conjuntos de datos simulados que permitan el entrenamiento de redes de detección de objetos para inteligencia artificial.
Cuando el mantenimiento predictivo se realiza correctamente, se pueden obtener eficiencias y, en los casos más avanzados, incluso salvar vidas. Esto último es especialmente cierto en el caso de los aviones de combate, tema de la presentación de Aslak Siljander. El Centro de Investigación Técnica VTT de Finlandia trabaja en diversos sectores, entre ellos el aeroespacial y el de defensa. Junto con las Fuerzas Armadas Finlandesas, VTT desarrolló el sistema HOLM (Medición de Cargas Operacionales del Hornet) para analizar la fatiga y los daños sufridos por los aviones F-18 durante el vuelo . Con los datos recopilados, pudieron realizar simulaciones y mejorar sus predicciones de vida útil, así como desarrollar las mejores prácticas para los pilotos con el fin de prolongar la vida útil de la flota. La simulación proporciona información valiosa que puede conducir a avances significativos en el campo del mantenimiento predictivo y la predicción de la vida útil.
Conclusiones
En definitiva, concluimos que los Gemelos Digitales pueden ofrecer una solución a muchos de los retos a los que se enfrentan las empresas a lo largo del ciclo de vida de sus productos. La ventaja de contar con una representación virtual única y basada en la física de su activo radica en la facilidad para involucrar a todos los interesados en las distintas fases de desarrollo, tanto internas como externas. Esto se aplica de forma similar al diseño conceptual, el desarrollo de productos o la formación de operadores. La clave para comenzar a implementar estas prácticas en su negocio es integrarlas en su estrategia digital corporativa . Solo así podrá empezar a disfrutar de los beneficios de los Gemelos Digitales que muchas empresas ya están experimentando.