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Gemelos digitales para optimizar los procesos de fabricación industrial

Gemelos digitales para optimizar los procesos de fabricación industrial
  • El centro tecnológico IDEKO participa en el progama Miraged, que busca desarrollar réplicas virtuales de equipos y procesos para mejorar las soluciones de modelización, simulación y predicción de los sistemas de producción.
  • El proyecto cuenta con el apoyo del programa Cervera, impulsado por el Centro para el Desarrollo Tecnológico e Industrial (CDTI) dependiente del Ministerio de Ciencia e Innovación.
  • La iniciativa otorga a IDEKO el calificativo de Centro de excelencia Cervera en Modelos Virtuales y Gemelos Digitales.

Predecir el funcionamiento de un producto, de una máquina o de un proceso productivo antes de su puesta en marcha o incluso de su diseño y fabricación supone una ventaja indiscutible que permite anticiparse a posibles errores y ahorrar costes.

Para conseguirlo es clave apostar por el desarrollo de los sistemas de modelización y simulación, un área que ha experimentado un avance significativo debido al impulso de las tecnologías digitales.

En este contexto se desenvuelve el programa Miraged, una iniciativa que certifica a IDEKO como Centro de Excelencia Cervera. Se enmarca en el programa Ayudas destinadas a Centros Tecnológicos de Excelencia Cervera del 2019, del Ministerio de Ciencia e Innovación, promovido por el Centro para el Desarrollo Tecnológico e Industrial (CDTI), con el objetivo de fortalecer el papel de los centros tecnológicos de investigación aplicada.

El centro tecnológico IDEKO, miembro de la alianza Basque Research and Technology Alliance (BRTA), participa en esta iniciativa que busca mejorar la capacitación de las entidades involucradas en el desarrollo de sistemas de modelización, simulación y predicción del comportamiento de máquinas y procesos de fabricación, a través de la creación de modelos virtuales y gemelos digitales que permitan su diseño y posterior optimización.

Dentro de la red de trabajo se han definido 3 actividades técnicas. La primera actividad está orientada al desarrollo de “fábricas virtuales”, donde se desarrollarán modelos para simular el comportamiento de procesos de fabricación entre los que se incluyen conformado en caliente, soldadura, mecanizado, rectificado, temple por inducción e inspección no destructiva. Los avances técnicos de la segunda línea de investigación estarán orientados a predecir el inicio de un fallo en servicio, a modelos para predecir la propagación de grietas y la vida útil remanente del sistema y al desarrollo de modelos de comportamiento dinámico. La tercera actividad se centrará en integrar en gemelos digitales los modelos desarrollados en las actividades previas.

Adicionalmente, los centros tecnológicos trabajarán en la formación de investigadores, en la difusión y diseminación de los resultados, y en iniciativas específicas para impulsar la transferencia tecnológica hacia el sector industrial.

“En la actualidad es posible generar una réplica virtual de los sistemas de producción capaz de actualizarse a tiempo real con datos reales procedentes de máquinas y procesos. A estas réplicas virtuales se las conoce como gemelos digitales o digital twins”, asegura el responsable de Miraged en IDEKO, Jose Luis Lanzagorta.

Un gemelo digital es una copia virtual de un producto o de un proceso al que se le incorporan datos en tiempo real que pueden ser captados a través de sensores o de tecnologías relacionadas con el Big Data. Una vez recopilada esta información, se procesa con Inteligencia Artificial, Cloud Computing y Machine Learning para conseguir un gemelo que, en cierta manera, tiene vida propia a la hora de introducir mejoras y optimizar capacidades.

“Estas soluciones permiten analizar la reacción de un proceso ante determinadas situaciones y mejorar su rendimiento y eficacia. Además, consiguen detectar problemas antes de que ocurran, por lo que presentan un gran potencial para planificar tareas de mantenimiento, construir nuevos escenarios de funcionamiento más eficientes, desarrollar nuevos planes de fabricación o realizar previsiones de futuro”, añade Lanzagorta.

Los gemelos digitales pueden ofrecer datos adicionales gracias a la sensorización virtual, generar datos sintéticos del comportamiento del sistema replicado, determinar el estado del sistema y su vida útil y facilitar la toma de decisiones en la gestión de las máquinas y en los sistemas en base a algoritmos de inteligencia artificial.

El principal reto para la industria es desarrollar la capacidad de asimilar todas estas nuevas tecnologías e incorporarlas a sus procesos productivos. De esta forma sería posible analizar una gran cantidad de datos y transformarlos en información que ayude a tomar mejores decisiones de cara a la optimización del proceso y al aumento de la productividad.

La iniciativa Miraged, que concluirá en el 2022, cuenta con un presupuesto total de 3.190.249€ y se orienta a este objetivo mediante el fortalecimiento de las capacidades de los centros tecnológicos a través del trabajo colaborativo y de potenciar su cooperación con las empresas para dar respuesta a los retos de un entorno industria 4.0.

Un impulso a la transferencia tecnológica

En concreto, IDEKO persigue el objetivo de alcanzar la excelencia en el desarrollo, y su posterior transferencia al tejido empresarial, de tecnologías que puedan generar nuevas máquinas y procesos de fabricación más eficientes, inteligentes, precisas y respetuosas con el medio ambiente.

En el marco de esta iniciativa, IDEKO ha identificado una serie de objetivos técnicos prioritarios como el desarrollo de nuevos modelos avanzados que interaccionen con el proceso de fabricación gracias a la puesta en marcha de gemelos digitales aplicables en planta. Estos modelos y gemelos se desarrollarán en las áreas de especialización de la entidad como el rectificado, la inspección no destructiva, el control de distorsiones y la dinámica y control de máquinas y procesos.

Otros de los ejes definidos por el centro tecnológico en este proyecto consisten en fomentar, ampliar y poner en marcha actuaciones tecnológicas de alto impacto que permitan una mayor transferencia de tecnología a las empresas, destacar por la calidad de la actividad de investigación científico-técnica y fortalecer el impacto de las colaboraciones con el tejido productivo.

Asimismo, la entidad busca formar parte de una plataforma de intercambio de experiencias y colaboración que permita optimizar, de forma eficiente, los recursos, difundir los resultados y promocionar las actividades desarrolladas.

Además de la presencia de IDEKO, la agrupación de Miraged está integrado por otros 4 centros de investigación; Ikerlan (coordinador), Ceit, CTC e Idonial.

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