Prototipado Virtual y Gemelos Digitales
Descripción
Dentro de la Industria 4.0 y los procesos robustos de diseño, los gemelos digitales y el prototipado virtual son fundamentales. Así, la oferta en gemelos digitales representa la combinación de distintas tecnologías capaces de funcionar de manera conjunta adaptándose a las necesidades de los clientes. Más concretamente, se contemplan los siguientes elementos:
- Sistemas de sensorización y adquisición, muchas veces de manera distribuida a través de redes de comunicación.
- Modelos de sistema o producto adaptado a la aplicación: modelos de parámetros distribuidos basados en herramientas CFD y MEF para la simulación de diversos procesos industriales de transformación de materiales (inyección, extrusión, mecanización, perforación, embutición...) o de comportamiento de material; modelos de eventos discretos para procesos de gestión, comunicaciones o logística; modelos eléctricos, energéticos y de potencia para aplicaciones de gestión energética; modelos de parámetros concentrados para sistemas mecatrónicos. Estos modelos pueden estar incluidos o estar completamente basados en datos, por ejemplo redes neuronales, representaciones modales… entre otras, dependiendo de la naturaleza del problema. Estos modelos, además, suelen tener la capacidad de adaptarse en tiempo real en virtud de los datos provenientes de los sensores permitiendo a la vez estimar el estado del sistema y predecir su evolución. Para ello, se combinan modelos de alto nivel de detalle con modelos de orden reducido capaces de funcionar en tiempo real.
- La capacidad de predicción permite que el gemelo digital se utilice para optimizar los parámetros de proceso o controlar en tiempo real el sistema. Esto implica la combinación de controladores de bajo nivel y coordinadores de alto nivel funcionando de manera coordinada y, a menudo, enviando consignas de trabajo a actuadores del sistema.
- Finalmente, todo el sistema puede requerir una interfaz de usuario.
Ventajas Competitivas
Algunas aplicaciones:
- Monitorización y control de procesos productivos, logísticos y de gestión, tanto a nivel de
obtención de información como de control de procesos.
Por ejemplo: CAELIA_injection – predicción de parámetros óptimos del proceso de inyección de plástico para conseguir procesos al menor coste posible y a la mejor calidad - Monitorización y control de máquinas y sistemas mecatrónicos complejos.
- Monitorización y control de sistemas ciber físicos: sistemas distribuidos y conectados.
Palabras Clave
Digital Twin, control, optimización, modelado, estimación de estado, proceso continuo, proceso discreto, logística, procesado de materiales
Contacto
Casos de Éxito:
STREAM0D - SIMULATION IN REAL TIME FOR MANUFACTURING WITH ZERO DEFECTS
El objetivo del proyecto STREAM-0D es avanzar hacia la fabricación con cero defectos mediante la integración en sistemas de producción de modelos de simulación capaces de interaccionar con el proceso productivo en tiempo real. Estos modelos se alimentan por un lado con datos reales de producción y controlan por otro lado el proceso de producción en base a la predicción del propio modelo, todo ello al ritmo marcado por la línea de producción.
El inmenso potencial de esta tecnología de industria 4.0 permitirá reducir la variabilidad de la producción, aumentar la flexibilidad de la línea y eliminar defectos. La integración de modelos de simulación de alto coste computacional en líneas de producción de alto rendimiento es posible gracias a las técnicas de reducción de orden que permiten obtener soluciones instantáneas de modelos complejos.
El proyecto demostrará esta tecnología en tres procesos de producción del sector del automóvil: servofrenos (ZF), rodamientos (Fersa) y juntas de estanqueidad (Standard Profil). Estos procesos son completamente diferentes entre sí, ya que utilizan distintos métodos de producción, distintos procesos de fabricación y distintos materiales.
