Industrial Digital Twin: identificación de problemas antes de que ocurran

Presentar productos y procesos virtualmente antes de que se implementen en la realidad: lo que puede parecer ciencia ficción es el núcleo del llamado “Digital Twin” (Gemelo Digital). KEB Automation se ha dedicado precisamente a este concepto en un proyecto de innovación. El objetivo era mejorar las opciones de puesta en servicio y mantenimiento para optimizar la energía.

El Digital Twin permite el modelado digital de máquinas, plantas y componentes, por ejemplo. Esta copia virtual se puede utilizar para simular posibles escenarios o requisitos de antemano. El proyecto "Infraestructura técnica para gemelos digitales" (abreviatura en alemán: TeDZ) del clúster "IT’S OWL" ha adoptado esta tecnología de vanguardia.

Optimización del rendimiento energético de las máquinas

El objetivo concreto del proyecto era desarrollar y demostrar una infraestructura técnica para gemelos digitales. Esto se desarrolló en base a los casos de uso de los socios del proyecto. Además, la infraestructura es compatible con el caparazón de administración de activos (ASS) de la plataforma Industrie 4.0 y la Asociación Industrial Digital Twin (IDTA), que se fundaron en 2021.

Además del proyecto piloto “AssetLife”, TeDZ también incluyó el tema “Digital Energy Twin”, en el que KEB tuvo un papel importante. El proyecto investigó qué facetas de un gemelo digital podrían ayudar a optimizar el comportamiento energético de componentes, máquinas o plantas durante todo el ciclo de vida del producto.

Centrarse en la puesta en marcha y el mantenimiento predictivo

Dos casos de uso fueron el foco del trabajo de investigación de KEB dentro del proyecto.

1. Puesta en marcha virtual: El objetivo de este caso de uso fue detectar y eliminar errores en el sistema de automatización mediante simulaciones, así como en el desarrollo y validación del código PLC del sistema. Los PLC reales o virtuales se conectan a los modelos de simulación de la máquina o sistema para este propósito, que mapean de manera simulatoria el comportamiento de la máquina o sistema planificado.

Especialmente cuando se trata del mapeo correcto de los flujos de energía, son necesarios modelos de simulación con un alto nivel de detalle. Por lo tanto, se desarrollaron métodos para crear modelos de simulación de convertidores de frecuencia KEB sobre la base del firmware original y para integrarlos de manera integral en varias herramientas de simulación.

2. Mantenimiento predictivo: aumentar la disponibilidad de los sistemas es el núcleo de este caso de uso. Esto se logra mediante la evaluación continua de los datos de condición mediante el uso del gemelo digital. Se desarrolló un concepto para identificar subcomponentes críticos y sus causas de fallo.

Se determinaron las variables de sensor y estado de las unidades KEB, que podrían servir como indicadores de desviaciones o variables de entrada para modelos de vida útil. También se definió una infraestructura de comunicaciones para transportar datos desde los componentes de KEB a una plataforma basada en la nube como KEB NOA. Allí, se monitorean con modelos de vida útil o algoritmos que detectan irregularidades.

Creando valor agregado con los socios del proyecto

En general, se logró una gran cantidad de valor agregado en el proyecto de investigación TeDZ. Por ejemplo, se desarrolló un formato de intercambio para modelos de simulación, que se basa en el estándar ASS y permitirá la simulación entre fabricantes y herramientas en el futuro.

Además, se obtuvieron valiosos conocimientos sobre áreas en las que se puede utilizar el ASS de la plataforma Industrie 4.0. “La cooperación con los socios del proyecto fue particularmente emocionante, lo que, entre otras cosas, es lo que hace que un proyecto de investigación colaborativa sea tan atractivo”, resume Dominik Follmann, gerente de proyecto y director de desarrollo de electrónica de KEB. “A pesar de los efectos de la pandemia de Corona, superamos varios desafíos con mucha disciplina y dedicación, y durante este tiempo, por ejemplo, ayudamos a diseñar SmartWarehouse - el demostrador físico en SmartFactoryOWL - y lo complementamos con KEB