Los gemelos digitales se pueden utilizar en muchas áreas de la ingeniería, según la aplicación. "Los fabricantes de máquinas e instalaciones exigirán gemelos digitales para poder desarrollar sus máquinas y sistemas más rápidamente y cometer menos errores durante el proceso", explica Gerhard Borho, miembro de la junta directiva de Digitalización de Festo.

Acortar los plazos del proyecto

Los tiempos de desarrollo más cortos requieren una mayor ingeniería simultánea por parte de los fabricantes de máquinas. Por lo tanto, los gemelos digitales deben replicar con precisión las capacidades de los componentes, incluso hasta el comportamiento físico, si es necesario. Esto acorta significativamente los plazos de los proyectos de los clientes y aumenta la productividad. Incluso antes de que un desarrollador de máquinas haya ensamblado el hardware de la máquina, puede simularlo, probarlo y realizar ajustes. Por ejemplo, se pueden diseñar y programar sistemas de manipulación óptimos y eficientes utilizando el modelo virtual. De este modo se pueden detectar y corregir errores en una fase temprana, lo que contribuye en gran medida a un funcionamiento eficiente y estable en el futuro.

Los gemelos digitales de componentes de automatización son mucho más que simples modelos 3D que se mueven virtualmente. Son representaciones digitales que proporcionan todo tipo de información sobre los componentes, incluida una descripción clara de sus capacidades, documentación, comportamiento, comunicación y el papel que desempeñan en la máquina.

Centrarse en todo el ciclo de vida

La arquitectura de las máquinas de la Industria 4.0 se basa íntegramente en gemelos digitales. Gracias a sus interfaces de comunicación estandarizadas, facilitan la vida a los clientes durante prácticamente todo el ciclo de vida de una máquina: desde la puesta en marcha y el control virtual de la máquina hasta la adquisición de datos y los consiguientes servicios de valor añadido, como el mantenimiento o el diagnóstico. La menor necesidad de buscar en catálogos o portales de soporte o de preparar la documentación de la máquina proporciona un mayor ahorro de tiempo.

Hasta ahora, existía multitud de datos para cada componente de automatización en diferentes formatos como CAD, PDF o incluso manuales en papel. Por lo tanto, la gestión de datos era engorrosa y de difícil acceso durante todo el ciclo de vida de un producto de automatización. Esta falta de continuidad digital también dificultó la interconexión completa de todos los objetos. Por eso Festo trabaja en una tecnología de comunicación fluida y consistente, como OPC-UA. El shell de administración se utiliza como fuente central de información para utilizar gemelos digitales durante toda la vida útil de un componente.

Los gemelos digitales facilitan las cosas desde la fase de planificación y preparación de propuestas concretas. "Con algoritmos inteligentes se pueden diseñar y configurar componentes óptimos y al mismo tiempo energéticamente eficientes", añade el miembro de la junta directiva de Digitalización de Festo.

Ventajas durante la puesta en marcha

Un modelo virtual permite al desarrollador comprobar, por ejemplo, si el carro se puede mover y ver los datos de proceso del sistema de medición de recorrido o la señal de los sensores de posición final. Si el desarrollador desea crear secuencias de control para la máquina, puede crearlas fácilmente utilizando las funciones de los componentes, como extender, rotar o agarrar.

También se pueden implementar otros servicios de valor añadido sobre la base de gemelos digitales. La función de monitorización de estado genera un mensaje cuando, por ejemplo, los componentes operativos se acercan al final de su vida útil. El gemelo digital de la máquina podría entonces pedir piezas de repuesto automáticamente. Si en ese momento hay modelos más nuevos para los componentes que se están reemplazando, el cliente puede usar el entorno virtual para probar primero cómo interactúan los nuevos componentes antes de realizar el pedido.

El monitoreo de condición también se puede utilizar junto con los modelos de simulación de los gemelos digitales para crear planes de mantenimiento predictivo. Además, los clientes pueden utilizar los gemelos digitales para desarrollar y probar cambios, optimizaciones o reconfiguraciones posteriores en el modelo virtual antes de que se implementen en la máquina, lo que acelera el proceso.