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Gemelos digitales que reducen costos y tiempos en producción

13/01/2020

La creación de copias digitales (gemelos digitales) de productos o instalaciones físicas, incluidos los componentes de software, permite mejorar las consideraciones de diseño, la transparencia del estado en tiempo real de los sistemas, una mayor visibilidad de las piezas y el equilibrio de la producción para responder rápidamente a las interrupciones de la cadena de suministro a medida que se producen. Por ejemplo, empresas en el sector de la automoción, esperan que los gemelos digitales de nuevos diseños ahorren el 50% de los costos de desarrollo de productos entre 2015 y 2020 eliminando todo el trabajo físico. Además, se está desarrollando el motor virtual, lo que elimina la fase del prototipo y reduce los costos en un 30% en el mismo período de tiempo.

Las empresas de casi todas las industrias buscan implementar una estrategia digital de gemelos holística que sea una 'columna vertebral virtual' que abarque todo el ciclo de vida del desarrollo de productos, incluida la producción y la fabricación, para impulsar resultados empresariales significativos. El objetivo es:

  • Impulsar una validación 'virtual' más rápida y segura de la funcionalidad del producto y acelerar la alineación de la fabricación con las expectativas de los clientes
  • Comprender el impacto de los nuevos diseños y explorar las consecuencias de los cambios en los procesos sin interrumpir las operaciones de los clientes
  • Permitir predicciones más precisas y saber qué pasa produciendo escenarios de uso (por ejemplo, modelos de aprendizaje automático) que puedan identificar la causa de los problemas de calidad, anticipar errores de rendimiento u optimizar la producción.

Un gemelo digital es un modelo virtual o representación de un sistema como el diseño de productos, procesos o una fábrica que se puede utilizar para comprender mejor el rendimiento, mejorar los procesos o crear oportunidades de ingresos de los servicios.
Los gemelos digitales permiten a las empresas imaginar una serie de servicios nuevos e innovadores que aprovechan el campo de datos para proporcionar información valiosa a los clientes. En 2019, Gartner clasificó el modelo gemelo digital cuarto en su lista de 10 tecnologías estratégicas más alta. Gartner estimó que el tamaño del mercado global del gemelo digital sería de 6.000 millones de dólares en todos los sectores de la industria con una previsión de alcanzar los 16.000 millones de dólares para 2023.
Sin embargo, poner en marcha gemelos digitales y generar valor necesita disciplina de gestión, que incluye:

  • Una visión clara de los beneficios empresariales esperados y una evaluación realista de los costos
  • Un profundo conocimiento del caso de uso de la industria y el dominio operativo
  • Estrategia tecnológica y arquitectura que se pueden escalar para satisfacer diversos requisitos
  • Una comprensión de las nuevas interfaces de máquinas humanas para impulsar nuevas formas de producción.

Un gemelo de una instalación de producción o un producto es un modelo virtual que desempeñará un papel importante en el ciclo de vida de la entidad que representa incluso si no coincide con el ciclo de vida físico. Por lo tanto, tendrán varios estados posibles en un momento dado:

  • Tal como se ha diseñado, representando la estructura y el rendimiento previstos de la entidad del mundo real
  • Como construido, representando la producción del proceso de fabricación y montaje
  • Como se utiliza y se mantiene, representando el estado del objeto físico en funcionamiento.

El ciclo de vida óptimo de un gemelo digital dependerá de los beneficios esperados y los casos de uso, como aplicaciones en la etapa de diseño, aplicaciones de producción y aplicaciones operativas. A su vez, cuando un gemelo digital 'opera' en un ciclo de vida del producto tendrá un impacto significativo en el esfuerzo y el costo de la creación. Por ejemplo, mantener el estado actual de un gemelo como usado, especialmente cuando se lleva a cabo el mantenimiento, puede resultar difícil si hay un bajo grado de despliegue de la sensórica para obtener conectividad en tiempo real (inteligencia situacional).

Gemelos digitales en fabricación
Hay muchos casos de uso en el dominio de fabricación para los que un gemelo digital es extremadamente útil. A partir de la experiencia de Altran en la industria, el impacto más alto en términos de rendimientos esperados incluye:

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