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Ingeniería de maquinaria avanzada: cambios tecnológicos impulsan el cambio

La tecnología basada en la nube es un elemento fundamental para crear el gemelo digital en la ingeniería mecánica avanzada

En el ámbito de la maquinaria industrial hay retos sin precedentes: escasez en la cadena de suministro, falta de personal y alteraciones en el mercado empresarial. Al mismo tiempo, los fabricantes de maquinaria se enfrentan a procesos y tecnologías obsoletas que amenazan el crecimiento. Estas mega tendencias industriales combinadas están presionando a los fabricantes de maquinaria para que se replanteen cómo responder a las fluctuantes demandas del mercado, al mismo tiempo que optimizan la calidad para seguir siendo competitivos.

Al mismo tiempo, los cambios de las preferencias de los consumidores están impulsando a los fabricantes de productos a necesitar máquinas muy ágiles y flexibles, capaces de crear una amplia gama de productos. Se necesitan máquinas más inteligentes que integren el hardware, el software y los servicios en un entorno cohesionado. Los fabricantes de maquinaria necesitan una mayor automatización para impulsar una mayor eficiencia en sus procesos, al tiempo que se diferencian competitivamente. Además, la automatización puede aumentar la sostenibilidad de sus operaciones y promover los objetivos de sostenibilidad de sus clientes directos.

Todas estas tendencias están motivando a los fabricantes de maquinaria a que transformen digitalmente sus prácticas cotidianas. Mediante la aplicación de un enfoque digital de la ingeniería, los fabricantes de maquinaria pueden suministrar rápidamente las máquinas altamente complejas del futuro, obteniendo una ventaja competitiva frente a los que no están sujetos a los procesos heredados. El enfoque del hilo digital adopta la forma de Ingeniería de Máquinas Avanzada para impulsar una mayor seguridad en la creación de las máquinas de la próxima generación. Aprovecha una metodología basada en la nube que fomenta la colaboración entre las disciplinas fundamentales de la ingeniería y conduce a un gemelo digital impulsado mediante simulación. El resultado es una gran flexibilidad que mejora la calidad y el tiempo de comercialización.

Colaboración multidisciplinar en la nube

La ingeniería avanzada de máquinas aprovecha el fácil acceso a la nube para crear visibilidad entre los numerosos equipos necesarios para desarrollar las máquinas inteligentes de hoy en día. Abarca todas las disciplinas de ingeniería -mecánica, eléctrica, electrónica y de software- y las fusiona en una única fuente de verdad a través de la nube. Además, el enfoque maximiza la reutilización de los datos y apoya un proceso de cambio integrado para garantizar un proceso de entrega estándar.

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Los equipos de ingeniería ahora pueden almacenar, acceder y utilizar cuadros de mando, programas y documentos en tiempo real en cualquier momento y desde cualquier lugar. Esto aumenta la eficiencia en el proceso de desarrollo de máquinas, impulsando la productividad general. Además, los fabricantes de máquinas pueden capturar e incorporar simultáneamente los comentarios sobre el diseño de numerosas partes interesadas internas y externas. Esto garantiza la creación de las máquinas más eficaces posibles, además de evitar retrasos y gestionar los costes del producto. Al incorporar los comentarios en una fase más temprana del proceso de diseño, los fabricantes de máquinas también pueden tener en cuenta los problemas de la cadena de suministro y obtener materiales de proveedores externos.  

Gemelo digital basado en la simulación y puesta en práctica

La tecnología basada en la nube es un elemento fundamental para crear el gemelo digital en la ingeniería mecánica avanzada. Al agilizar la comunicación entre disciplinas, la nube fomenta el intercambio de datos, que es vital para crear un gemelo digital completo de la futura máquina. El modelo multidisciplinar de la máquina propuesta conecta a los ingenieros mecánicos, eléctricos y de automatización para evaluar el rendimiento, el uso de energía, la producción y otros indicadores clave. A continuación, un gemelo digital puede simular todo virtualmente, reduciendo la necesidad de crear prototipos físicos, que son costosos y requieren mucho tiempo. El proceso virtual, basado en la simulación y el gemelo digital, ofrece ventajas en todo el desarrollo e implantación de una máquina avanzada:

  • Diseño: Los fabricantes de maquinaria pueden utilizar el gemelo digital basado en la nube para realizar simulaciones de modelos y probar miles de características frente a miles de requisitos. Esto permite encontrar errores en una fase temprana del proceso de diseño, al tiempo que se amplían los límites creativos de la fabricación.
  • Pruebas: El análisis virtual se mejora mediante pruebas en bucle cerrado, en las que la inteligencia artificial y los algoritmos de aprendizaje automático identifican las posibles mejoras, lo que garantiza la producción de las máquinas más flexibles y optimizadas.
  • Fabricación: Cuando llega el momento de poner en marcha la máquina para la planta de producción, la ingeniería avanzada de máquinas permite probar el código del PLC en un mundo virtual que se ejecuta en el gemelo digital. El resultado es una puesta en marcha física racionalizada y sin estrés. La puesta en marcha virtual puede garantizar que el código del PLC se pruebe y evalúe antes de ponerlo en una máquina física. Un fallo de la máquina en el mundo digital no tiene coste alguno.
  • Ciclo de vida: Cuando los requisitos del cliente cambian, los fabricantes de máquinas disponen de un proceso fácilmente accesible para actualizar la programación lógica de la máquina o actualizar los modelos de está utilizando el gemelo digital y la simulación.
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El diseño modular lleva a la personalización masiva

La ingeniería avanzada de máquinas proporciona la base para un verdadero diseño modular con la colaboración en la nube y el gemelo digital. Esta configuración es un enfoque muy deseable en el que la información y las especificaciones de la máquina están contenidas en «bloques» modulares. Estos bloques pueden reutilizarse en todos los proyectos y personalizarse para adaptarse a las expectativas del cliente. Por ejemplo, los ingenieros pueden abrir un bloque que contenga la lista de materiales de una máquina preexistente. A continuación, pueden volver a guardar el bloque como un nuevo proyecto y modificarlo para incluir piezas o componentes actualizados que cumplan las especificaciones del cliente.

Gracias al diseño modular, los fabricantes de máquinas disponen de una vía rentable para la personalización masiva. Ahora es posible producir máquinas altamente diferenciadas de forma rápida y rentable a partir de un conjunto compartido de módulos. 

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De este modo, los fabricantes de máquinas pueden adelantar sus tiempos de oferta y responder a un mayor número de consultas y entregar un mayor número de pedidos, ampliando la rentabilidad de su negocio. El diseño modular también es vital para una rápida configuración de la máquina. Cuando los requisitos del cliente cambian, los fabricantes de máquinas disponen de un proceso fácilmente accesible para actualizar la lógica de programación de la máquina o refrescar los modelos de la misma. También es posible rastrear las iteraciones de diseño y entender por qué hay que tomar decisiones específicas. El gemelo digital de la maquinaria hace que todo esto sea posible al ofrecer una maqueta virtual de una máquina, en la que los datos de esta se pueden consultar y actualizar fácilmente.

Entregando máquinas complejas exitosamente

La ingeniería de máquinas avanzada ofrece a los fabricantes de máquinas las capacidades potentes que necesitan para sobrevivir y avanzar en el exigente panorama industrial de hoy en día. La integración de todas las disciplinas de ingeniería potencia la colaboración entre los equipos de diseño mediante herramientas en la nube y en tiempo real. 

El resultado es un gemelo digital completo de la máquina que admite una simulación sofisticada para crear máquinas optimizadas sin necesidad de crear prototipos físicos. Además, este método crea un entorno de diseño verdaderamente modular, en el que los fabricantes de máquinas pueden adaptarse de forma rápida y rentable a los nuevos requisitos del mercado. En conjunto, la ingeniería avanzada de máquinas mejora la productividad, la velocidad de comercialización y la calidad de los fabricantes de máquinas, ayudándoles a ganar siempre en el mercado.

Rahul Garg es el vicepresidente del Programa de Maquinaria Industrial y PyMES de Siemens

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