La tecnología de gemelos digitales está transformando las operaciones de fabricación al permitir la representación virtual en tiempo real de equipos y procesos clave. En efecto, estas réplicas de modelos pueden impulsar el rendimiento y las capacidades de las tecnologías orientadas al futuro, como la inteligencia artificial (IA) y el análisis de Big Data. A fin de tener éxito en la creación de aplicaciones de gemelos digitales de gran precisión y valor añadido, las empresas deben utilizar la conexión en red sensible al tiempo (TSN) como tecnología habilitadora.
Mariana Alvarado, Especialista en Marketing de CC-Link Partner Association (CLPA-México), analiza cómo las empresas pueden aprovechar las redes impulsadas por TSN para construir gemelos digitales de nueva generación.
El concepto de gemelo digital existe desde hace muchos años, y los equipos de ingeniería de productos y procesos suelen utilizar renders 2D/3D y simulaciones de procesos como partes esenciales de sus actividades. Gracias a los innovadores avances en la tecnología de modelado, estos clones virtuales pueden desempeñar ahora un papel destacado en la fabricación y apoyar las últimas tendencias de digitalización del sector.
En particular, pueden utilizarse para la gestión del ciclo de vida del producto (PLM, por sus siglas en inglés), ya que proporcionan modelos accesibles y virtuales de productos, procesos y sistemas a lo largo de todo su ciclo de vida. Se ajustan a sus homólogos físicos, que están equipados con sensores que generan datos. Las representaciones precisas y completas combinan conocimientos y descripciones técnicas de diferentes campos y expertos. Como resultado, las empresas pueden beneficiarse de potentes análisis, conocimientos y diagnósticos al comparar el modelo de gemelo digital con el entorno físico. Además, es posible ejecutar escenarios hipotéticos en un gemelo digital, ahorrando tiempo, desgaste y el costo de funcionamiento de los sistemas físicos.
Las empresas pueden avanzar aún más en su capacidad de toma de decisiones mediante la creación de sistemas ciberfísicos (CPS, por sus siglas en inglés), es decir, gemelos digitales que pueden interactuar con sus homólogos físicos. Con este fin, los sensores y actuadores inteligentes, así como otras soluciones de hardware y software, deben admitir comunicaciones abiertas entre los activos físicos y virtuales. En consecuencia, se pueden crear modelos digitales de gran precisión que permitan la visualización, el control y las capacidades de optimización en tiempo real.
Gemelos digitales y el IIoT
Los gemelos digitales de próxima generación y los CPS son, en esencia, programas que toman datos del mundo real de un activo físico como entradas y producen predicciones sobre su comportamiento futuro como salidas. Por lo tanto, el éxito de la aplicación y el uso de los gemelos digitales depende del acceso a tantos datos como sea posible, incluidos los datos de los elementos de control en tiempo real, que suelen estar aislados en redes separadas. Los gemelos digitales también se benefician del intercambio preciso de datos críticos a tiempo de los sensores y del dispositivo que alimentan el modelo virtual. Solo así es posible obtener la representación digital más precisa y ejecutar rápidamente las acciones para optimizar el propio activo y sus actividades.
A fin de abordar este acceso a los datos de control, las empresas deben alejarse de las soluciones de conexión tradicionales, que suelen basarse en redes aisladas. De hecho, es esencial un marco que admita la fusión de los datos de control transitorios y el resto del tráfico en una única red. Este tipo de configuración puede llevarse a cabo utilizando Ethernet con una conexión de red sensible al tiempo.
Se trata de una tecnología innovadora que se diseñó para crear redes convergentes confiables por medio de formadores de tráfico sensibles al tiempo que programan y priorizan el tráfico de la red. Como resultado, es posible entregar el tráfico de tiempo crítico con determinismo mientras se transfiere cualquier otro tipo de datos.
Por lo tanto, los activos físicos pueden enviar información clave a sus gemelos digitales y CPS para mejorar la precisión y permitir la siguiente generación de conocimientos procesables en tiempo real. Posteriormente, los equipos del mundo real pueden recibir órdenes de sus homólogos virtuales para optimizar las operaciones reales basándose en modelos predictivos avanzados.
Éxito en la creación de gemelos digitales con TSN
Las empresas interesadas en utilizar TSN para la creación de gemelos digitales y CPS de siguiente nivel ya pueden beneficiarse de tecnologías de red probadas, como CC-Link IE TSN. Se trata del primer Ethernet industrial abierto compatible con TSN y con un ancho de banda de un gigabit. Por lo tanto, está diseñado para manejar comunicaciones convergentes y admitir aplicaciones del Internet Industrial de las Cosas (IIoT).
Otra ventaja clave de CC-Link IE TSN es la amplia gama de productos de automatización compatibles disponibles de los principales proveedores. Por ejemplo, Mitsubishi Electric ofrece múltiples accionamientos y controles compatibles con TSN. Otras empresas asociadas también brindan soluciones compatibles. De este modo, las empresas pueden establecer con confianza sistemas físicos de éxito basados en estos componentes de automatización industrial.
Dado que las máquinas y las fábricas inteligentes se están convirtiendo cada vez más en una realidad, tener la capacidad de implementar las tecnologías básicas que las sustentan, como los gemelos digitales, es esencial para ser competitivo en el mercado. Al adoptar CC-Link IE TSN, las empresas estarán bien equipadas con una tecnología de red preparada para el futuro que puede ayudar a impulsar la productividad en sus instalaciones y aumentar la competitividad.
