El potencial del Gemelo Digital desde la visión de Siemens y Gestamp

En el marco del Congreso de Industria y PYME, celebrado los días 2 y 3 de octubre en Málaga, se llevaron a cabo diversas sesiones sobre automoción, como la que resumimos a continuación en relación al Gemelo Digital, o como las mesas redondas relativas a Autonomía estratégica en la cadena de valor y a la Factoría del dato. 

La que nos ocupa en esta ocasión, fue una sesión presentada por Fernando Torres, Portfolio Developer Executive Manufacturing & IoT en Siemens; y Juan Cano, Virtual Factory Development Manager Industry 4.0 en Gestamp. Sirvió para definir la idea del concepto Gemelo Digital y para presentar la actividad que Gestamp está llevando a cabo en torno esta tecnología.

Comenzó la intervención Fernando Torres, ofreciendo un poco de contexto: "La fusión entre lo digital y lo real en el mundo empresarial es una necesidad, un imperativo para la industria. Tenemos los datos, nuestro recurso más valioso, que van a actuar de puente entre la parte real y la parte digital. Nos van a proporcionar una visión clara de nuestras operaciones y nos van a permitir simular, predecir y adaptar nuestros negocios. La información que se genera diariamente en las plantas de producción nos va a permitir desbloquear una eficiencia que hasta ahora no éramos conscientes. Hoy en día, en mayor o menor medida, todas nuestras empresas están inmersas en procesos de transformación digital y tenemos como objetivo, muchos de nosotros, la creación de gemelos digitales".

Después Torres se centró en la visión de Siemens: "Para nosotros un Gemelo Digital no se limita a una serie de iniciativas enlazadas. Tenemos el PLM, tenemos una solución IOT, tenemos un MES, etc. Sino que debemos no solo enlazar, también hacer que los datos que tenemos disponibles se integren y se transformen para poder generar réplicas digitales no solo de nuestros productos, sino también sobre la producción (...). Hay que recordar que un producto es mucho más allá que su diseño o su fabricación: es el conjunto, es la unión de todo ello. Podemos hablar del gemelo digital de planta y también del de producto".

Explicó a continuación qué es lo que permite conseguir un Gemelo Digital: "¿Qué nos va a permitir un Gemelo Digital? Nos va a permitir optimizar operaciones, obtener datos valiosos sobre los productos, sobre nuestras líneas de producción, cómo estamos produciendo... Y vamos a poder retroalimentar con datos del mundo real nuestro mundo virtual para poder mejorar todos esos procesos".

¿Para qué sirve el Gemelo Digital?

El Portfolio Developer Executive Manufacturing & IoT en Siemens no tardó en llegar al quid de la cuestión. Y es que, como comentaba, vivimos en un mundo incierto, en el que los objetivos de sostenibilidad cada día más ambiciosos y la creciente complejidad de los productos y un mercado altamente competitivo nos exigen encontrar nuevas formas de innovar. Y para esto sirve, precisamente, el Gemelo Digital. Por ejemplo, para reducir el consumo energético y las materias primas, optimizando continuamente el rendimiento basándose en datos en tiempo real. También para gestionar y evolucionar productos complejos, utilizando los datos de simulación más allá de la fase de diseño. Y por último, también para acelerar los ciclos de desarrollo y producción y reducir los costes, transformando los procesos a lo largo del ciclo de vida del producto, incluyendo diseño, prueba, producción y puesta en marcha.

"La fusión entre lo digital y lo real en el mundo empresarial es una necesidad, un imperativo para la industria. Tenemos los datos, nuestro recurso más valioso, que van a actuar de puente entre la parte real y la parte digital. Nos van a proporcionar una visión clara de nuestras operaciones y nos van a permitir simular, predecir y adaptar nuestros negocios", Fernando Torres, Portfolio Developer Executive Manufacturing & IoT en Siemens.

Proactividad: el poder de una gestión de datos eficiente

"Vamos a ser proactivos, vamos a realizar una gestión de datos eficiente", señalaba Torres. Y es que, según indicaba, actualmente son los datos la principal fuente de autoridad. Ya no lo es el sistema.

En este sentido, el Portfolio Developer Executive Manufacturing & IoT en Siemens, añadía: "Teniendo en cuenta que una fábrica moderna genera 2.200 terabytes de datos al mes, tenemos que ser capaces de una forma eficiente, de utilizar esos datos, de transformarlos y de sacar conclusiones. Esos datos están no solo en nuestras plantas, están en la ideación del producto, en la planificación de cómo fabricamos nuestros productos y están los que generamos en esa fabricación".

La conclusión: analizando múltiples fuentes de datos se puede evolucionar. Y se puede hacer realizando las mejores configuraciones, algoritmos y datos de línea y plantas para acelerar la digitalización. Y en este sentido, explicaba la importancia de contextualizar los datos: "El valor añadido que nosotros creemos que tiene el dato es la contextualización. Es decir, cuánto tardamos en realizar un proceso, pero ligado a qué orden estamos siguiendo, qué tipo de producto estamos produciendo, para quién y en qué momento".

Los retos del Gemelo Digital de planta

En relación al Gemelo Digital de planta, Torres explicaba que son diferentes para diferentes actores: "Para el responsable de planta nunca hay suficiente información. Y además, la información está distribuida en distintos sistemas, y no tiene muchas veces una imagen, una foto fehaciente de lo que está ocurriendo en la planta. Después tenemos a las supervisoras de planta, que bueno, tienen que ver cuellos de botella, algo que se da muy a menudo. Ver por qué tenemos un cuello de botella en planta y qué es lo que lo está provocando, cómo podemos sacar esa información a través de los Gemelos Digitales".

En cuanto a los planificadores, explicó que lo que necesitan es saber que las máquinas se están utilizando de una forma eficiente. Y, finalmente, en relación a los ingenieros industriales, señaló: "Les interesaría poder validar esos cambios que hay que hacer en planta para adaptarlos a un producto nuevo pero antes de llevarlos a planta. Porque lo que ocurre hoy en día es que realizamos el cambio en planta y vemos que no se ajusta a lo que realmente nosotros pensábamos".

Lo anterior según citaba, es lo que permite esas ventajas y beneficios que ofrece un Gemelo Digital: "Aprovechemos los datos que tenemos en planta, conectemos la planta. No solo estamos hablando de greenfields. Hablamos de greenfields y de brownfields. Podemos actualizar las máquinas, podemos conectarlas. Vamos a enviar esa información a la nube. Vamos a tener un lugar donde poder gestionar y contextualizar. Vamos a integrar de nuevo no solo la información de línea, sino también la que venga del MES y del ERP. Y después se retroalimentarán los sistemas: cada persona tendrá la información en el lugar que necesite".

En relación al Gemelo Digital de planta, Torres explicó que son diferentes para los diferentes actores.

Los siguientes pasos 

Torres también habló de los siguientes pasos: "Y, a continuación, con nuestra solución de plant simulation, vamos a analizar el pasado y conocer el futuro", explicó

De este modo, analizar el pasado servirá para reproducir procesos, analizar cuellos de botella y tener una visión pormenorizada del consumo energético. En cuanto a conocer el futuro, nos permitirá hacer análisis What-If (qué pasaría...). Permitirá, en concreto, experimentar, primero en digital, qué es lo que ocurriría si hacemos cambios en la línea, duplicamos, hacemos variaciones, etc. Pero no únicamente, porque conocer el futuro también permite la calibración de modelos y la optimización de los recursos.

Cómo Siemens impletenta el concepto de Gemelo Digital

Una vez explicado el concepto de Gemelo Digital, y específicamente el de planta, Fernando Torres, Portfolio Developer Executive Manufacturing & IoT en Siemens, se centró en cómo Siemens trabaja esta tecnología: "¿Cómo desde Siemens podemos ayudaros a llevar a cabo, a implementar este concepto de Gemelo Digital, cualquiera que sea el que mejor se adecue a vuestras necesidades? Bueno, pues a través de Siemens Xcelerator, que es el conjunto de soluciones que nosotros tenemos, desde la parte de Hardware hasta Software y Servicios, para que seáis capaces de llevar a cabo el despliegue de este tipo de iniciativas", comentaba.

Y es que Siemens Xcelerator es una plataforma de negocio digital abierta que cuenta con un porfolio selecto de hardware y software habilitado para IoT, con un potente ecosistema de socios y un marketplace.

Gestamp, una década trabajando en el concepto de Gemelo Digital

Tras presentar a Siemens Xcelerator, Torres cedió la palabra a Juan Cano, Virtual Factory Development Manager Industry 4.0 en Gestamp, quien se encargó de explicar la visión del concepto Gemelo Digital desde un punto de vista de una empresa que lleva años trabajando esta tecnología.

"Desde Gestamp os vamos a enseñar cómo hemos trasladado este concepto adaptándolo a nuestras necesidades. Para el que no conozca Gestamp y que entienda la problemática a la hora de poder sacar todos estos datos, nosotros somos una multinacional española con presencia en 24 países, 115 plantas de producción (cinco de ellas en construcción) y cerca de 43.000 empleados. Simplemente, llegando al punto que ha dicho Fernando del volumen de datos que podemos sacar, es ingente. Entonces, en este sentido, Gestamp lleva como aproximadamente unos 10 años trabajando en este concepto de la extracción del dato, Industria 4.0 y el Gemelo Digital. Y en este sentido nosotros trabajamos con nuestra propia solución de IoT, que se llama IoT Insight, que es un desarrollo hecho por Gestamp para cubrir nuestras necesidades. Con él podemos conseguir a llegar a importar dato en tiempo real por debajo de 10 milisegundos. Es una solución completamente agnóstica de cualquier tipo de protocolo de comunicación, y que además cubre las necesidades particulares que tenemos nosotros a nivel tecnológico", explicaba matizando que a nivel tecnológico Gestamp es un Tier 1 que depende de OEMS que abarcan desde estampación en frío, estaciones de ensamblado de corte láser y otras estaciones muy multidisciplinares. 

Juan Cano, Virtual Factory Development Manager Industry 4.0 en Gestamp, se encargó de explicar la visión del concepto Gemelo Digital desde un punto de vista de una empresa que lleva años trabajando esta tecnología.

Una solución preparada para cubrir necesidades específicas de planta

Sin más preámbulos, Cano se metió de lleno en el concepto de su IoT Insight: "Esta solución está preparada para cubrir necesidades específicas de planta que luego tendremos que reaprovechar en el resto de nuestros modelos digitales", explicaba, comentando que, en este sentido, Gestamp cubre desde análisis en tiempo real en Time Series de los datos de planta, indicadores para diferentes áreas productivas (ya sea para datos de producción, estados de línea, indicadores para calidad, mantenimiento, etc.), apostando también por la trazabilidad digital de pieza para saber en qué estado se encuentran cada una de sus líneas.

Por otro lado, el Virtual Factory Development Manager Industry 4.0 en Gestamp, abordó la que el considera la parte más importante: la gestión de históricos de alarmas en sus motores de reglas de analítica avanzada: "En este sentido lo que buscamos es, mediante estos motores de reglas, detectar cualquier tipo de desviación en la línea y que directamente se alarme y se avise con un dato muy parametrizado al responsable de planta que lo necesite". 

El Gemelo Digital, según Gestamp

Contextualizada la solución de Gestamp, Cano se metía en harina, centrándose en lo concerniente al Gemelo Digital propiamente dicho: "Gemelo Digital es una palabra muy grande. Nosotros vamos a especificar dentro del portfolio de Gemelo Digital en las herramientas de simulación. En este caso simulación de evento discreto con la herramienta de Siemens que utilizamos nosotros, Plants Simulation". 

En esta línea, mostró cómo recoger el dato y moverlo hacia los modelos de simulación. Cómo adaptan el dato desde la fase de diseño, extracción, analítica de ese dato y procesado del dato, cómo trabajan con la simulación tradicional y cómo desde Gestamp adaptan aquello en librerías que les permite reutilizar y aportar dentro de planta, entre otras cuestiones.

Análitica y extracción de datos

Según explicaba el Virtual Factory Development Manager Industry 4.0 en Gestamp, todos los datos que tienen que ir a un modelo de simulación tienen que tener una muy alta calidad, ser procesados con garantías de que el dato en el procesado no pierda calidad y se adapte a las necesidades de poder conseguir que el modelo virtual sea capaz de reflejar las realidades del modelo real. El objetivo final siempre es el mismo: conseguir un Gemelo Digital lo más realista posible para, en palabras del ponente "validar, optimizar y mejorar la toma de decisiones". 

Virtual Factory: modelos de simulación de planta completa

A juicio de Cano, un problema mayor supone cuando se intentan hacer simulaciones de planta completas: "La variabilidad, la cantidad de señales... El tratamiento de los datos es crítico. No solo los datos de entrada, sino el volumen de información que llegan a alcanzar estos sistemas". Al respecto, explica que lo que hay que hacer es un análisis pormenorizado del dato y, sobre todo, que la simulación sea lo suficientemente fiable para que cuando esos datos lleguen a cada uno de los responsables que están encima del proyecto tengan todos los datos necesarios para que la toma de decisiones sea consistente". De modo que, como comentaba Cano, el mayor valor del Gemelo Digital en los modelos de simulación de planta completa es que mejora la toma de decisiones. En este sentido, explicó que el Gemelo Digital suele combinarse con soluciones de Inteligencia Artificial. 

Conectividad con la realidad: cómo llevar los modelos de simulación a la realidad

"Tradicionalmente todos conocemos el virtual commissioning, que es clave en este concepto. El virtual commissioning lo que va buscando es adelantar el flujo tradicional de trabajo hacia un flujo de trabajo que, mediante un Gemelo Digital, podamos garantizar funcionalidades y ahorrar tiempo para cuando llevemos a la puesta en marcha la línea", comentó.

Matizó además que aquí Gestamp hace un salto de concepto: "Tradicionalmente siempre se ha hecho lo que consideramos un hardware commissioning, que es conectar el modelo de simulación (independientemente de si es robótica, de plantas o de otro tipo) contra un PLC (una máquina) para ver que la respuesta real del movimiento del robot, del movimiento de tal se replica exactamente".

En esta línea, explicaba que a día de hoy, con la cantidad de soluciones que hay, se podría llegar incluso al software commissioning, algo que ya están haciendo en Gestamp. Esto consiste en validar soluciones de software antes de llevar la planta: "Es decir, si tenemos una planta nueva y hay que validar la puesta a punto de los desarrollos de software también hacerlo mediante el modelo de simulación". 

Modelos de emulación

Tras abordar el punto anterior, el Virtual Factory Development Manager Industry 4.0 en Gestamp saltó a un nuevo concepto, el de la emulación: "Aquí hay que diferenciar simulación de emulación. A mí me gusta decir que el modelo de simulación sería el hermano listo y, el modelo de emulación, el hermano menos listo. El modelo de la emulación no lleva la lógica que lleva el modelo de simulación. No lleva los flujos ni toda la capacidad de desarrollo que llevan por detrás. Son modelos que trabajan en base a eventos externos", explicó.

Ventajas de la fábrica virtual

Con respecto a las ventajas de poder utilizar este tipo de soluciones. Juan Cano citó las siguientes: mejora indudablemente la toma de decisiones, la mejora continua y la optimización de los procesos.

Para Juan Cano (Gestamp), las principales ventajas de la fábrica virtual son la mejora de la toma de decisiones, la mejora continua y la optimización de los procesos.