La industria 4.0 asumió hace tiempo que la interconexión de sistemas y el análisis de datos es clave para conformar fábricas inteligentes y competitivas. Partiendo del concepto de ‘hilo digital’ , la práctica totalidad de grandes empresas han avanzado en la digitalización de sus procesos en aras de la competitividad.
El siguiente paso es consolidar el uso de ‘gemelos digitales’. Grosso modo, esta tecnología brinda la posibilidad de ensayar cualquier cambio en un activo (ya sea una línea de producción entera o una parte de la misma, un robot, una celda de soldadura o incluso un sistema de software concreto) mediante una réplica digital, sin necesidad de detener la producción.
Al aplicar esta tecnología podemos modificar líneas de producción o instalar nuevos activos minimizando los riesgos asociados a cualquier nuevo proceso y reduciendo tiempos de desarrollo. Por tanto, con una inversión menor. Y sin sorpresas desagradables tras la puesta en marcha.
En Aritex aplicamos gemelos digitales como parte integral de nuestros proyectos de ingeniería industrial, permitiendo validar cada solución antes de su implementación. En este artículo te explicamos cómo articular este proceso, qué perfiles intervienen y cómo plantear proyectos de digital twin que garanticen la viabilidad técnica y el retorno de inversión en tu planta. Y ponemos el acento en la fase clave: el virtual commissioning o puesta en marcha virtual.
Tabla de contenidos
¿Qué es un gemelo digital y por qué deberías proponerlo?
En sentido estricto, un gemelo digital es una réplica digital exacta de un sistema físico o virtual, en tiempo real.
Como herramienta de validación, permite ensayar modificaciones del sistema o activo en cuestión, combinando datos históricos recogidos a lo largo del tiempo, con la IIoT y la virtualización digital, para proporcionar una visión de 360º de un objeto físico a lo largo de su ciclo de vida. La potencia de esta herramienta radica en su capacidad predictiva y de ensayo.
Desde el punto de vista del equipo de ingeniería de automatización y robótica de Aritex, “lo mejor de esta tecnología es que con la puesta en marcha virtual acortas el tiempo de puesta en marcha en obra y además puedes testear todo sin riesgo”.
Entre las diversas ventajas de trabajar con gemelos digitales, quizás la más sorprendente sea su capacidad para prever y plantear situaciones totalmente anómalas. «Normalmente cuando hay colisiones es porque ocurre algo que normalmente no pasa, o porque esa situación no se había contemplado», indican los ingenieros de Aritex. «El gemelo digital permite reproducir ese tipo de escenarios y validar el comportamiento del sistema antes de la puesta en marcha”.
De este modo, es posible testear sistemas anti-colisión entre robots sin poner en riesgo ningún activo y verificar que se cumplen todos los estándares de seguridad sin intervenir sobre la instalación real.
El proceso: De la programación a la puesta en marcha virtual (Virtual Commissioning)
La fase definitiva es la puesta en marcha virtual o Virtual Commissioning. En el entorno industrial, un gemelo digital no es solo una réplica, sino una herramienta de validación que permite anticipar el comportamiento real de una instalación antes de su puesta en marcha.
Tras la fase de programación y modelado en 3D, el gemelo digital está listo para la puesta en marcha virtual. Es el momento de validar la interacción entre control, robótica, mecánica y procesos en un entorno virtual. Si todo funciona a la perfección, podemos replicar el sistema virtual que hemos construido para que funcione en el mundo real. Si por el contrario en esta fase aún descubrimos algún problema, estos se corrigen antes de que impacten en el proyecto real… sin comprometer ni un solo activo.
Fases de validación de un gemelo digital
Antes de llegar a una puesta en marcha sin incidencias, un gemelo digital atraviesa varias fases de validación en las que se verifican aspectos críticos del sistema. El objetivo es claro: detectar errores, ajustar el proceso y reducir al máximo la incertidumbre antes de trabajar en planta.
- Construcción del modelo digital
Se desarrolla una réplica digital de la línea que integra mecanismos, actuadores, sensores y el flujo de producto. Esta base permite visualizar y evaluar el rendimiento esperado de la instalación desde el primer momento.
En esta fase se construye la base sobre la que se tomarán todas las decisiones posteriores.
- Conexión de la lógica de control real
Se someten a prueba los PLC, la robótica y el software nativo en un entorno offline. Esto permite validar el comportamiento del código de control sin los riesgos ni los imprevistos propios de la instalación física en planta.
Es aquí donde suelen aparecer los primeros errores de integración entre sistemas.
- Validación de la interacción del sistema: Virtual commissioning
El modelo virtual y la lógica de control se vinculan en un entorno de ejecución en tiempo real. Esta fase es clave para comprobar con total precisión las secuencias de trabajo, los tiempos de ciclo y los protocolos de seguridad.
Detectar un fallo en este punto implica evitar paradas de planta, reprocesos y costes imprevistos en fases posteriores.
- Optimización previa a la puesta en marcha
La detección temprana de errores permite reducir drásticamente la incertidumbre del proyecto. El resultado final es una instalación física mucho más ágil y un sistema altamente fiable desde el primer día.
Cuando el sistema llega a planta, lo hace ya validado, y la puesta en marcha deja de ser una fase crítica para convertirse en un proceso controlado.
Perfiles involucrados en la integración de gemelos digitales
La integración de un gemelo digital implica coordinar múltiples disciplinas dentro de un mismo flujo de trabajo. No se trata solo de tecnología, sino de cómo los diferentes perfiles de ingeniería interactúan para validar el sistema antes de su puesta en marcha:
- Ingenieros de Procesos / Mejora Continua: Identifican cuellos de botella, analizan tiempos de ciclo y plantean los escenarios de mejora que se validarán en el entorno virtual.
- Ingenieros de Automatización y Robótica: Encargados de programar la lógica del PLC y las trayectorias de los robots. Nuestro equipo de ingenieros especializados en gemelos digitales apuntan que “la mayoría de clientes tiene su propio estándar de programación, por eso nuestros ingenieros disponen de certificación para la mayoría de fabricantes”.
- Científicos de Datos y Expertos en IIoT: Aseguran que los datos masivos procedentes de la sensórica en planta alimenten al gemelo digital correctamente para que sus simulaciones sean fieles a la realidad.
- Directores de Operaciones y Mantenimiento: Consumen la información ya procesada para planificar paradas técnicas predictivas y optimizar el OEE (Eficiencia General de los Equipos).
La coordinación de estos perfiles es lo que permite que el gemelo digital deje de ser una simulación aislada y se convierta en una herramienta real de validación dentro del proyecto.
El gemelo digital en sectores como Aeronáutica y Automoción
Aunque los gemelos digitales tienen aplicación en prácticamente cualquier entorno industrial, existen sectores donde su impacto es especialmente crítico. En industrias con alta complejidad técnica, tolerancias mínimas y fuertes inversiones en activos- como la aeronáutica y la automoción, donde Aritex desarrolla gran parte de sus proyectos-, validar cada decisión antes de ejecutarla no es una ventaja, sino una necesidad.
Digital twins para el sector Aeronáutico y Aeroespacial
En la industria aeronáutica y aeroespacial hace tiempo que es imprescindible. En el ensamblaje de un fuselaje comercial, las tolerancias son milimétricas y los materiales (como la fibra de carbono) son extremadamente costosos. Conectar los sistemas CAD (Diseño Asistido por Ordenador), el Product Data Management (PDM o Sistema de Gestión de Datos de Producto) y el Product Lifecycle Management (PLM o Sistema de Gestión del Ciclo de Vida del Producto) junto con sistemas de analítica avanzada conforma una ventaja competitiva evidente.
Al utilizar un gemelo digital, los ingenieros pueden simular cómo los utillajes y robots interactuarán con las piezas aeronáuticas, ajustando las trayectorias de remachado o sellado para evitar colisiones que, en un entorno real, podrían suponer millones de euros en material dañado. De este modo, es posible validar estas interacciones con precisión antes de trabajar con materiales reales, evitando errores con impacto directo en costes, plazos y calidad.
Digital twins para el sector Automovilístico
En las plantas de automoción, el Time to Market es crítico. Cuando una marca lanza un nuevo modelo de vehículo, la línea de montaje debe adaptarse o rediseñarse completamente en plazos muy ajustados.
Para este tipo de industrias, contar con un partner como Aritex, capaz de integrar ingeniería, simulación, programación y puesta en marcha dentro de un mismo proyecto, resulta clave para garantizar los plazos y minimizar riesgos.
“De lo contrario, cualquier error en las fases previas retrasa la programación y compromete los tiempos de ejecución del proyecto”, explican desde el equipo de ingenieros de Aritex.
Un solo equipo bien coordinado trabaja con mayor agilidad, en comparación a diversos proveedores que se encargan cada uno de una parte del proyecto.
De modo que cuando se realiza la parada de planta para implementar las líneas, el proyecto ya ha avanzado hasta el punto en que solo queda descargar la nueva programación en los controladores reales (Virtual Commissioning), reduciendo el tiempo de reajuste de semanas a apenas unos días.
En ambos sectores, el uso de gemelos digitales no solo optimiza la ejecución del proyecto, sino que reduce la exposición al riesgo en fases donde cualquier error tiene un impacto directo en costes y plazos.
El gemelo digital multiplica la competitividad
Se acabó la necesidad de asumir riesgos en planta, detener la producción o dedicar semanas a ajustes tras cualquier modificación en una línea de producción. Esto es pasado.
Hoy, los gemelos digitales te permiten anticipar el comportamiento de una instalación antes incluso de su puesta en marcha, validar procesos complejos y evitar errores que, en un entorno real, tendrían un impacto directo en tiempo y costes.
El gemelo digital es una herramienta madura que previene fallos, ahorra cientos de horas de ingeniería en planta y protege las inversiones de capital en proyectos industriales. Es, en definitiva, un sistema clave para la industria 4.0.
Porque duplicar cualquier activo de tu planta mediante un gemelo digital, multiplica la competitividad de tu empresa.
En Aritex, los gemelos digitales se integran en los proyectos como una herramienta clave de validación, permitiendo asegurar que cada instalación funciona según lo previsto desde el primer día.
¿Listo para liderar la transformación en tu empresa?
En Aritex, te acompañamos en la creación de gemelos digitales. Desde la fase de consultoría hasta la integración del software y hardware.
