La eficiencia y la productividad son dos de los parámetros más importantes en el funcionamiento de una planta, en particular, se deben evitar a toda costa los tiempos de parada no planificados. Con la ayuda de gemelos digitales, es decir, representaciones virtuales de una planta y todos sus componentes y sistemas, ambos pueden aumentarse significativamente en la producción. La monitorización constante de la planta, la comparación de los activos físicos con representaciones digitales y el análisis de datos específicos permiten realizar pronósticos del estado de la planta. Esto, a su vez, se puede utilizar para ofrecer mantenimiento predictivo, determinar la vida útil restante (RUL) y derivar requisitos de mantenimiento u otras medidas. Las ventajas de los gemelos digitales son obvias. Sin embargo, su implementación sigue siendo un desafío para muchas empresas. Especialmente en plantas grandes, como las de la industria de procesos, farmacéutica o energética, los operadores tienen que supervisar una cantidad particularmente grande de máquinas con un impacto crítico en el proceso y los ingresos de la organización. Por lo tanto, el primer paso suele ser el más difícil.
Bosch Digital Twin Industries y Pepperl+Fuchs ofrecen el "Digital Twin Starter Kit" para facilitar a los clientes la puesta en marcha y la identificación y resolución rápida de posibles problemas de mantenimiento. De esta forma, los operadores de planta disponen de una solución completa de hardware y software que puede utilizarse inmediatamente en la práctica, tanto en plantas completamente nuevas como en instalaciones ya existentes. “La gran ventaja del Starter Kit no es solo que los clientes reciben una solución plug-and-play que pueden utilizar inmediatamente”, explica Hans-Günter Busch, director de tecnología de desarrollo de nuevos negocios en Pepperl+Fuchs. “La configuración se puede ampliar de forma flexible y adaptarse a las necesidades individuales de los clientes, por lo que es fácilmente escalable. Esto permite a los operadores de planta maximizar el potencial de sus máquinas y unidades de producción”.
El Digital Twin Starter Kit consta de varios componentes. El hardware incluye potentes sensores de vibración de 12 kHz, un maestro IO-Link ICE2/3 y el PC integrado BTC22 de Pepperl+Fuchs. Juntos, permiten la comunicación desde el nivel de campo directamente a una instancia a la nube de Bosch que ejecuta una variedad de aplicaciones, como un gemelo digital, aplicaciones de análisis de IA y ML y un historial de datos. Además del sensor de vibración que actualmente se incluye de serie para detectar vibraciones en piezas de máquinas, también se pueden utilizar otros sensores de la gama de Pepperl+Fuchs según sea necesario, incluidas variantes especialmente diseñadas para áreas peligrosas. El maestro IO-Link recopila los datos del sensor del campo a través de IO-Link y los transfiere inicialmente al cliente ligero de caja industrial BTC22 que sirve como una gateway Edge. El BTC es especialmente potente y está diseñado para funcionar 24/7 en entornos industriales. Con el software "Intelligence Core" de Bosch preinstalado, puede procesar los datos del sensor del campo y luego enviarlos a la nube en forma agregada.
El análisis y la obtención de medidas se realizan en tiempo real en la plataforma Bosch Digital Twin, que se basa en plataformas en la Nube consolidadas como AWS o MS-Azure y evalúa los datos transferidos mediante algoritmos de aprendizaje automático y modelos de IA. «Nuestros algoritmos pueden utilizar los gemelos digitales de las máquinas para predecir anomalías y posibles fallos», explica Matthias Wieland, Global Partner Manager de Bosch Digital Twin Industries. «Podemos predecir y visualizar problemas mecánicos en modelos 3D detallados. Esto permite a nuestros clientes tomar medidas preventivas y garantizar el buen funcionamiento de sus instalaciones de producción». Este mantenimiento predictivo reduce significativamente la probabilidad de tiempos de inactividad inesperados. Al mismo tiempo, crea un alto grado de transparencia y evita la sustitución prematura de piezas de la máquina, lo que a su vez aumenta la rentabilidad.
El Digital Twin Starter Kit es especialmente rápido y sencillo de poner en funcionamiento. Los sensores y el maestro IO-Link se instalan en el componente del sistema que se va a supervisar y el BTC se conecta a la red. Tras el encendido, se inicia automáticamente un proceso de inicialización en el que el sistema se configura a sí mismo. A continuación, se produce una breve fase de aprendizaje. Una vez finalizada, los datos del proceso y del dispositivo se transfieren inmediatamente a la plataforma de Bosch.
Una vez en funcionamiento, los usuarios pueden ver el estado operativo, el consumo de energía y el estado general de sus sistemas en tiempo real en su panel de control, desde cualquier lugar del mundo. Como la plataforma de Bosch está en la nube, la información se puede consultar en cualquier momento y en cualquier lugar, ya sea trabajando desde casa o en la oficina, en un PC de escritorio o en un teléfono inteligente. Además, las personas responsables reciben notificaciones de situaciones críticas por correo electrónico, mensaje de texto o cualquier otro canal de comunicación preferido, para que puedan intervenir directamente o iniciar las medidas necesarias.
Las empresas asociadas que participan combinan su experiencia en tecnología de sensores, procesamiento de datos e IA en el Digital Twin Starter Kit, lo que proporciona a los clientes una solución completa. “Desde la captura de los datos de los sensores necesarios, pasando por la transmisión y el procesamiento de datos, hasta el análisis basado en IA y las recomendaciones de acción resultantes, hemos tenido en cuenta cada paso del Starter Kit. Hemos integrado estrechamente la experiencia en IA y software de Bosch con la plataforma de comunicación IO-Link de Pepperl+Fuchs. Si es necesario, nuestra empresa asociada Syntax también puede integrar los datos directamente en el sistema ERP de nuestros clientes”, resume Brad Beale, Director Global IIoT Solutions. “Esto permite a los operadores centrarse en su propio negocio principal al tiempo que aumenta significativamente la eficiencia de la planta, garantizando el tiempo de funcionamiento y la disponibilidad con poco esfuerzo”.