El Gemelo Digital da los primeros pasos con el desarrollo del AAS
Dentro de las actividades de la Industria 4.0 se está investigando el desarrollo del Gemelo Digital o Digital Twin, una herramienta que permite transformar el negocio de manera que se pueda obtener un conocimiento holístico de la compañía y facilita la toma de decisiones óptimas y las acciones efectivas. Empresas como Siemens, Bosch o Schneider Electric, entre otras, trabajan en esta dirección. En Gradiant también estamos investigando un modelo para colaborar en esos primeros pasos del Gemelo Digital.
¿Qué es un Gemelo Digital?
El Gemelo Digital representa de forma virtual entidades reales, sincronizadas con una frecuencia y fidelidad específicas. A partir de datos en tiempo real e históricos, es capaz de representar escenarios pasados y presentes y así simular consecuencias futuras mediante el uso de esta información. Además, permite también aplicar modelos de análisis de datos o Machine Learning para dar respuesta a diversas funcionalidades. Según la literatura escrita hasta el momento, los gemelos digitales se adaptan a cada caso de uso y se alimentan por la propia integración con los sistemas de la compañía. Por tanto, están constituidos por una ingente cantidad de datos, tanto de sistemas IT como OT, y son guiados por el conocimiento del dominio.
Diferencia entre Gemelo Digital, Sombra Digital y Modelo Digital
En ocasiones, el Gemelo Digital puede confundirse con el Modelo Digital (Digital Model) o con la Sombra Digital (Digital Shadow).
Sin embargo, el Gemelo Digital tiene una capacidad de actuación y modificación automática sobre el activo físico de la entidad que la convierte en una herramienta única, a diferencia de los otros conceptos, más simplificados.
Estas representaciones virtuales contienen información dispar de un activo físico, tal y como sus modelos CAD, datos en tiempo real de variables asociadas y sus históricos, manuales técnicos o modelos de Machine Learning empleados para diversos casos de uso (predicción de calidad, mantenimiento predictivo, detección de anomalías…), entre otro tipo de información. Se trata de una representación más compleja que un mero modelo 3D de una planta o una herramienta de simulación, una simplificación del concepto que se da en muchas ocasiones y que sólo representa una parte de todas las potenciales ventajas de un Gemelo Digital completo. En la siguiente figura se muestra esta idea representada de manera esquemática.
Concepto de Gemelo Digital. Fuente de la imagen: ENTSO-E
Pero para que el Gemelo Digital sea una realidad, es necesario comenzar por una estandarización que permita el acceso a toda esta información de manera interoperable entre los diversos fabricantes o integradores. Para ello, han nacido iniciativas como la del Asset Administration Shell (AAS), fomentada desde la Plattform Industrie 4.0 alemana, que buscan dar solución a este problema y proporcionar una capa de abstracción y representación digital de un activo industrial.
¿Qué es un asset?
Un asset es todo ítem que tenga valor para la organización, administrado individualmente y cuya propiedad podría ser transferida. Algunos ejemplos de asset, desde el punto de vista industrial son sensores, máquinas, líneas o incluso una fábrica entera, pero también productos a lo largo de su ciclo de vida o soluciones software como un MES o ERP.
¿Qué es un Asset Administration Shell?
Un Asset Administration Shell o AAS es una representación virtual de dicho activo que consiste en una serie de submodelos, formados por diversas propiedades, en los que se describe toda la información y funcionalidades del mismo. La siguiente figura ejemplifica el concepto partiendo de un eje eléctrico como activo, en el que se pueden apreciar dos ejemplos de submodelos para funcionalidades concretas con sus propiedades asociadas: la eficiencia energética y el modo de posicionamiento.
Además de esta representación y modelización virtual, el AAS también permite una comunicación a través de interfaces y modelos estándar, empleando tecnologías como OPC-UA, AutomationML o APIs REST para la interacción entre sí o con entidades externas no modelizadas con AAS. Es así como se facilita la interoperabilidad de los Gemelos Digitales por medio de lenguajes abiertos, entendibles por todas las partes interesadas.
Ventajas del AAS
Desde el punto de vista del usuario final la adopción de un estándar como el AAS supone varias ventajas frente a la situación actual en la empresa. Por un lado, la creación de un gemelo digital interoperable facilita en gran medida las reconfiguraciones dinámicas de los procesos, y la comunicación entre soluciones de distintos fabricantes mediante el uso de un estándar común que se encuentra apoyado por grandes figuras industriales como Siemens, Bosch o Schneider Electric, entre otras. Por otro lado, permite desplegar sobre este entorno interoperable infinidad de aplicaciones de valor añadido, tan sencillas como un simple registro de mantenimientos realizados en una máquina o el acceso y almacenamiento de toda su documentación relacionada; pero también más complejos, como puede ser la simulación de nuevas situaciones o la aplicación de modelos de ML/IA para casos de detección de anomalías, mantenimiento predictivo u optimización.
En Gradiant estamos analizando la incorporación de este estándar y otras tecnologías dentro de nuestros proyectos de Fábrica Intelixente. Un ejemplo de este trabajo son Facendo 4.0 y Congals4.0.
Congals4.0 está cofinanciado por la Consellería de Economía, Emprego e Industria y la Agencia Gallega de Innovación -a través de la 2ª edición del programa Industrias do Futuro 4.0 – Fábrica Intelixente 2019-, y cuenta con el apoyo del Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER) en el marco del Programa Operativo FEDER Galicia 2014-2020.
Facendo 4.0 (Competitividad Industrial y Electromovilidad a través de la Innovación y la Transformación Digital) es el proyecto puesto en marcha por Stellantis Vigo, en el marco de la cuarta convocatoria de ayudas del Programa de la Fábrica Intelixente de la Xunta de Galicia, con el objetivo de contribuir a incrementar la competitividad y reforzar el tejido empresarial del Sector de Automoción de Galicia.
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