Cómo los gemelos digitales y la IA están creando mejores entornos de fabricación

Cuando se habla del futuro de la manufactura, las conversaciones suelen centrarse en la inteligencia artificial, la robótica y las operaciones autónomas. Si bien estas tecnologías siguen avanzando, es posible que su mayor impacto no radique tanto en reemplazar a las personas, sino más bien en ayudar a los trabajadores a operar en entornos de manufactura más seguros, eficientes y mejor preparados. 

Uno de los avances más significativos para alcanzar estos objetivos es el uso cada vez mayor de gemelos digitales y tecnologías de simulación. En lugar de esperar a que el equipo llegue a la planta de producción, los fabricantes ahora pueden crear representaciones virtuales de los sistemas de producción y evaluar su desempeño antes de que comience la instalación. Los ingenieros pueden validar el alcance de los robots, analizar el flujo de materiales, probar las zonas de seguridad y verificar las interacciones entre los equipos en un entorno digital, lo que ayuda a identificar posibles problemas inesperados en una etapa más temprana del proceso. El resultado es una mayor confianza en el diseño de ingeniería y menos sorpresas durante la puesta en marcha. 

La puesta en marcha virtual reduce el riesgo de la puesta en marcha de la fabricación

La puesta en marcha virtual lleva ese concepto aún más lejos. Al conectar modelos digitales a PLC, IHMs y controladores de robots reales, los fabricantes pueden probar el comportamiento operativo y validar el desempeño antes de que se instale el equipo físico. El trabajo que tradicionalmente se realizaba durante la puesta en marcha en la planta ahora puede completarse virtualmente, lo que reduce el riesgo de implementación y mejora la preparación del proyecto. 

Los avances en simulación también han mejorado drásticamente el realismo. El modelado basado en la física y los datos sintéticos permiten a los ingenieros simular cómo se comportan los materiales, los equipos y los procesos en condiciones del mundo real. Esto hace posible evaluar múltiples escenarios, comparar diseños de sistemas y comprender mejor el rendimiento de la producción antes de que comience la construcción. 

Los avances recientes en inteligencia artificial están potenciando el valor de las herramientas de ingeniería digital. A través de colaboraciones con líderes tecnológicos como NVIDIA y Google Intrinsic, FANUC está explorando cómo los datos sintéticos, la simulación basada en la física y la percepción robótica avanzada pueden ayudar a los fabricantes a crear entornos virtuales más realistas. Estas tecnologías permiten a los ingenieros evaluar una gama más amplia de escenarios de producción, validar aplicaciones guiadas por visión y entrenar sistemas de automatización más rápidamente antes de que lleguen a la planta de producción. A medida que los robots mejoran su capacidad para percibir, razonar y adaptarse a condiciones cambiantes, los fabricantes obtienen nuevas y poderosas herramientas para mejorar la preparación para la implementación, reducir el riesgo de puesta en marcha y respaldar una toma de decisiones más informada.

Aplicaciones de fabricación con gemelos digitales para fábricas más seguras

Estas herramientas también están ayudando a los fabricantes a mejorar la ergonomía y la seguridad en el lugar de trabajo:

• Las plataformas de simulación modernas pueden modelar los movimientos de los operadores, la disposición de las estaciones de trabajo, las actividades de mantenimiento y los escenarios de producción antes de que se construya una línea. 
• Los ingenieros pueden analizar cuántos pasos dan los operadores durante un turno, evaluar el acceso a las celdas de trabajo e identificar oportunidades para reducir movimientos innecesarios o el esfuerzo físico. 
• En algunos casos, la automatización también puede eliminar tareas que exponen a los trabajadores a riesgos innecesarios. 

Por ejemplo, FANUC ha implementado sistemas automatizados que reemplazan operaciones manuales peligrosas por procesos robóticos coordinados, lo que permite a los empleados enfocarse en actividades de mayor valor al tiempo que se mejora la consistencia y la seguridad. Al optimizar los procesos virtualmente, los fabricantes pueden crear entornos de trabajo más seguros y eficientes desde el primer día. 

Beneficios de la tecnología de gemelos digitales en la manufactura

• Reduce el riesgo de implementación antes de la instalación
• Mejora la seguridad y la ergonomía de los trabajadores
• Ayuda a validar el alcance del robot, el tiempo de ciclo y las interacciones entre equipos
• Permite la puesta en marcha virtual con PLC, IHMs y controladores de robots
• Permite una capacitación más temprana de los operadores y del personal de mantenimiento
• Ayuda a identificar desviaciones en el proceso y problemas de mantenimiento
• Aumenta la confianza durante la puesta en marcha
• Reduce las sorpresas durante la puesta en marcha

Cómo la IA mejora los gemelos digitales en la manufactura

La inteligencia artificial está contribuyendo de otras formas importantes. Todo proceso de fabricación experimenta variaciones con el tiempo a medida que el equipo se desgasta, los materiales cambian y las condiciones ambientales fluctúan. Los sistemas con IA pueden ayudar a identificar desviaciones en los procesos, reconocer problemas en desarrollo y respaldar medidas correctivas antes de que un problema provoque un tiempo de inactividad no planeado. Esto permite a los fabricantes abordar las necesidades de mantenimiento según un calendario planificado, en lugar de reaccionar ante interrupciones inesperadas en la producción. 

Todas estas mejoras en la fabricación digital benefician la capacitación del personal. Mediante el uso de gemelos digitales, software de simulación y entornos de realidad virtual, los fabricantes pueden comenzar a capacitar a los operadores y al personal de mantenimiento antes de que llegue el equipo. Los trabajadores pueden aprender de antemano el flujo del proceso, el comportamiento de las estaciones y el funcionamiento del sistema, lo que ayuda a acortar las curvas de aprendizaje y a mejorar la confianza en la puesta en marcha. En muchos casos, la capacitación puede comenzar meses antes de que inicie la producción. 

El futuro de la manufactura dependerá de algo más que solo los robots o la IA. Los gemelos digitales, la simulación, la puesta en marcha virtual y la automatización inteligente están brindando a los fabricantes nuevas y poderosas formas de mejorar la seguridad, la ergonomía, la capacitación y la preparación operativa. Mucho antes de que se instale la primera máquina, estas herramientas están ayudando a crear entornos de manufactura que brinden un mejor apoyo a las personas que hacen posible la producción.