Evolución Eficiente de una tecnología que transformará el piso de fábrica: El gemelo digital

Por AMT Center

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Un gemelo digital es más que una aproximación desarrollada por computadora o un simple modelo 3D; es una representación digital basada en datos siempre en evolución de un sistema físico. Los simuladores físicos de la NASA han sido reemplazados por espacios totalmente virtuales donde la información sensorizada completa los detalles, eliminando las conjeturas.

Los sistemas de Gemelo Digital utilizan la agregación y el proceso de datos en tiempo real para simular – o “presentar a través de un gemelo” – un sistema físico, proporcionando a los usuarios una “caja de arena” indestructible que duplica los activos físicos. Si se provee suficiente poder computacional, su escala puede crecer desde números en serie e individuales hasta ecosistemas de negocios completos.

Su uso genera ganancias

La industria de la manufactura lidera la adopción del gemelo digital. El tamaño de mercado para gemelos digitales en la industria de la manufactura era de solo US$590 millones en 2020, esperándose que crezca hasta los US$6,690 millones para el año 2025. La manufactura experimenta el salto más importante en crecimiento y utilización de cinco industrias, siendo estas: automotriz, aviación, energía y suministro, salud, y logística y venta al menudeo; sin embargo, todos los otros sectores también muestran un crecimiento global considerable.

La publicación “MarketsandMarkets” reportó en 2023 que “la región de América del Norte mantendrá la más alta penetración y utilización del gemelo digital del año 2023 al 2028”, debido en parte a los ecosistemas tecnológicamente maduros de la región que ya cuentan con una infraestructura digital robusta, capacidades avanzadas de análisis de datos y talento humano capacitado. El incremento en modelos de gemelo digital puede ser atribuido a facilitadores clave de automatización que allanan el camino y la base para la adopción. Estos incluyen mejores herramientas de inspección, robots industriales, mejoramiento en almacenamiento de datos y softwares mejorados de correlación y simulación.

Barreras y oportunidades

Gracias a los sistemas de datos escalables e integrados, existen oportunidades para talleres pequeños o jugadores en la cadena de suministro de los grandes OEM´s de acceder a la tecnología del gemelo digital. El desarrollo de modelos de cada parte que sale del taller se convierte en un segundo activo. Los fabricantes pueden vender la representación digital de sus partes como un valor agregado adicional al producto, colaborando así a mejorar los modelos de gemelo digital de su cliente, la compañía compradora. Además, los talleres pueden incrementar su productividad usando esta tecnología para optimizar los espacios de la misma forma que lo consiguen los fabricantes mayores.

Existen también desafíos. El mismo estudio de McKinsey & Co. reportó: “Los jugadores en la industria automotriz, aeronáutica y de defensa, parecen tener mayores avances en el uso de los gemelos digitales al día de hoy, mientras que compañías en logística, infraestructura y energía se encuentran en la fase de desarrollo de sus primeros conceptos de gemelo digital”.

Gemelo Invisible

En cuanto al Gemelo Invisible, tecnologías como el Bluetooth o Wi-Fi de alta velocidad, se enfocan en ser invisibles, no intrusivas y ubicuas. En la manufactura avanzada, se espera una mayor integración de sensores en sistemas que apoyarán en los esfuerzos de agregación de datos para construir los gemelos digitales. Por ejemplo, las impresoras 3D utilizan monitoreo “in-situ” para recolectar lecturas de cada nivel de polvo depositado, construyendo una representación de alta fidelidad de los defectos de las partes y eliminando la necesidad de métodos de prueba no destructiva como los escáneres CT.

El Centro de Excelencia ASTM, en su guía estratégica de madurez de adopción de tecnología de Manufactura Aditiva, reporta los aspectos más avanzados de esta tecnología, incluyendo la imagenología por capas y modelos de distorsión y estrés residual, demostrando la exactitud en la predicción, detección y mitigación de estos efectos.

Estos son los aspectos más maduros de esta tecnología:

• Imagenología por capas:
• Modelos de Distorsión y Estrés Residual

Caso de Estudios: Primera Fábrica Digital de VE

En el caso de estudio sobre la primera fábrica digital de vehículos eléctricos, la implementación de gemelos digitales facilita la compra de hardware más allá de las suposiciones, permitiendo a los negocios reasignar el piso de manufactura y optimizar los diseños de celdas sin estimaciones. Nvidia asistió a BMW en la transformación de su red de producción hacia una fábrica totalmente virtual y digital en Debrecen, Hungría, operada por su ERP Omniverse, lo que resultó en beneficios monetarios significativos al evitar costos de cambios de orden y re-optimizaciones de flujo en fábricas existentes.

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Octubre 2024