Cómo SpiraTec está redefiniendo la fabricación con puesta en marcha abierta e innovación colaborativa

Autores: Michael Kasseckert (Gerente de equipo y cuentas), Viktor Gaponenko (Ingeniero profesional senior) y Moritz Langer (Ingeniero profesional).

Grupo SpiraTec es un jugador global en ingeniería industrial y soluciones en la industria de procesos, especializado en transformación digital, ingeniería, robótica, automatización y TI industrial. La experiencia de SpiraTec en la puesta en marcha virtual ayuda a los fabricantes a optimizar procesos, reducir costos y acelerar la digitalización en todo el mundo.

En este artículo, descubre cómo SpiraTec está ayudando a los clientes a abordar los principales desafíos de la industria y el viaje detrás de ‘Puesta en marcha abierta’ – una iniciativa de código abierto basada en Unity que tiene como objetivo crear una solución verdaderamente colaborativa y accesible para la puesta en marcha virtual.

A medida que las industrias aceleran su transformación digital, los fabricantes enfrentan una presión creciente para llevar productos al mercado más rápido, reducir costos y cumplir con los objetivos de sostenibilidad, mientras luchan con datos fragmentados, metodologías obsoletas y una estandarización limitada. Estos desafíos exigen soluciones más inteligentes e integradas, y aquí es donde entran en juego los gemelos digitales y la puesta en marcha virtual.

El mercado global de gemelos digitales está viendo un aumento en la demanda: valorado en $17.73 mil millones en 2024, se proyecta que crecerá de $24.48 mil millones en 2025 a $259.32 mil millones en 2032. Según el informe del Instituto de Investigación de Capgemini sobre gemelos digitales, el 57% de las organizaciones citan la sostenibilidad como un motor clave para las inversiones en gemelos digitales, con un 51% esperando que estas tecnologías les ayuden a cumplir con los objetivos ambientales.

La puesta en marcha virtual — una aplicación clave de la tecnología de gemelos digitales — es un cambio de juego para la digitalización, permitiendo a los fabricantes simular y optimizar procesos antes de la implementación en el mundo real, reduciendo así el consumo de recursos y los costos.

Entendiendo la puesta en marcha virtual

Tradicionalmente, la puesta en marcha en automatización se refiere al proceso de llevar un nuevo sistema (dispositivo, máquina, planta, etc.) a un estado completamente operativo y listo para la producción. En el pasado, esto significaba que la mayoría de la programación de PLC (Controlador Lógico Programable) y las pruebas del sistema requerían que el hardware físico estuviera en su lugar, lo que a menudo resultaba en costosos retrasos y resolución de problemas de última hora.

La puesta en marcha virtual invierte este paradigma y replica todo el proceso de puesta en marcha en un entorno digital. En lugar de comunicarse con dispositivos, sensores y actuadores reales, el PLC se comunica con un gemelo digital – un modelo emulado que refleja con precisión el comportamiento del sistema real. Crucialmente, el mismo código del programa PLC se utiliza tanto para las etapas virtuales como físicas, asegurando una transición sin problemas sin necesidad de modificaciones en el código o reescrituras de última hora una vez que el hardware físico está disponible.

Cómo el comisionamiento virtual aporta valor en el mundo real

Ganancias de eficiencia El comisionamiento virtual reduce significativamente las pruebas en el sitio y la necesidad de prototipos físicos, lo que resulta en ahorros significativos de tiempo y costos. También acelera los ciclos de desarrollo al permitir que los equipos iteren rápidamente en un entorno digital, reduciendo el tiempo de comercialización.

Reducción de riesgos Al detectar errores temprano a través de simulaciones, el comisionamiento virtual reduce el riesgo de errores costosos. Además, apoya despliegues más seguros al permitir que los equipos simulen digitalmente tareas peligrosas, eliminando riesgos potenciales antes de la implementación física.

Colaboración e innovación Las simulaciones realistas fomentan una mejor alineación entre equipos multifuncionales. Al visualizar e interactuar con sistemas en un espacio virtual, los interesados obtienen una comprensión más profunda y mejoran la comunicación general, fomentando la creatividad y la innovación.

De restricciones a capacidades: Nuestro cambio a Unity

En SpiraTec, siempre hemos estado impulsados por un único objetivo: ayudar a nuestros clientes a integrar sin problemas el comisionamiento virtual en sus operaciones. Nos enfrentamos a sistemas cerrados con una extensibilidad limitada, pequeñas comunidades de usuarios y interfaces de programación de aplicaciones (APIs) mínimas, condiciones que fomentaban el bloqueo de proveedores y aumentaban los riesgos del proyecto.

En lugar de permitirnos innovar, estas limitaciones a menudo nos ralentizaban y dejaban a nuestros clientes sin las soluciones accesibles y escalables que necesitaban.

Entra Unity,el motor 3D en tiempo real que se convirtió en la clave para superar nuestros mayores obstáculos. Al desbloquear el poder de el editor de Unity, no solo obtuvimos capacidades de física y renderizado de última generación, sino que también transformamos fundamentalmente nuestro enfoque al desarrollo de modelos de gemelos digitales.

Las siguientes tecnologías y características dentro de Unity nos ayudaron a resolver varios problemas y dieron forma a nuestro proceso de desarrollo de gemelos digitales:

• Sistema Prefab: Nos permite adoptar un enfoque orientado a objetos para la creación de gemelos digitales que utiliza una biblioteca reutilizable de componentes. Esto acelera enormemente el desarrollo mientras se mantiene una calidad consistente en diferentes proyectos.
• Pixyz: Nos permite importar sin problemas datos de diseño asistido por computadora (CAD) y establecer un flujo de trabajo basado en reglas para crear gemelos digitales basados en metadatos específicos y estándares del cliente.
• Kit de herramientas de interfaz de usuario (UI): Permite la creación y mejora de contenido de UI para el editor y el tiempo de ejecución, proporcionando una experiencia de usuario más fluida para herramientas e interfaces personalizadas.
• Sistema de trabajos: Un gran avance para nosotros, que permite simulaciones multihilo eficientes de procesos complejos, como el flujo de fluidos, el movimiento de materiales a granel y la modelación de tensiones, así como proyectos de gemelos digitales a gran escala.

Analizador y perfilador de almacenamiento: Proporcionó información detallada sobre cuellos de botella en el rendimiento, lo que nos permitió optimizar y mejorar la calidad del proyecto antes de la implementación, entregando soluciones más confiables a nuestros clientes.

Dentro de un gemelo digital a gran escala: Puesta en marcha de almacenes reinventada

Estamos orgullosos de presentar una historia de éxito del mundo real que presenta la simulación de almacenes de una empresa líder en logística, donde integramos 12 PLCs virtuales en un entorno completamente digital. El modelo presentaba emulación de bus de campo y simulación de componentes industriales como accionamientos, módulos de seguridad y lectores de RFID. Para mejorar la usabilidad, se desarrolló una interfaz de usuario personalizada, entregando una aplicación .exe independiente ligera y potente optimizada para simulaciones a gran escala.

Además, el sistema se integró sin problemas con el sistema de gestión de almacenes (WMS), lo que permitió la comunicación nativa de telegramas para la gestión de datos de productos en tiempo real en un entorno virtual seguro. Esto aseguró una validación de software integral antes de que la máquina física existiera, mejorando significativamente la calidad y reduciendo el riesgo de implementación.

Esta iniciativa redujo su tiempo de puesta en marcha en un 30%, acelerando significativamente los cronogramas de los proyectos mientras se reducen costos y riesgos. Más allá de las ganancias de eficiencia, también mejoró la colaboración entre departamentos, permitiendo un desarrollo iterativo rentable y una validación más rápida de pruebas de concepto.

Más allá de la eficiencia: Impulsando la sostenibilidad a través de la simulación

La conversación en torno a la puesta en marcha virtual a menudo se centra en la reducción de los tiempos de puesta en marcha y la mejora de la colaboración, pero estos beneficios también se traducen directamente en un valor comercial tangible, especialmente en lo que respecta a la sostenibilidad.

Ya hemos comenzado a colaborar con clientes para expandir el uso de gemelos digitales a lo largo de los ciclos de vida de los productos posteriores, y el potencial para acelerar la sostenibilidad y el ahorro de costos es inmenso. Al optimizar procesos y aprovechar simulaciones de alta fidelidad, las empresas pueden:

• Extender la vida útil del equipo: Utilizando algoritmos de mantenimiento predictivo entrenados con datos simulados, las organizaciones minimizan el desgaste, posponiendo reemplazos y reparaciones costosas. Menos averías reducen directamente los costos de mantenimiento y disminuyen el tiempo de inactividad no planificado.
• Reducir el consumo de recursos: Al validar la lógica de control y los flujos de trabajo en un entorno virtual, los equipos pueden identificar brechas de eficiencia que conducen a una reducción del uso de energía y a una minimización de residuos de material. Estas mejoras no solo ayudan a cumplir con los objetivos ambientales, sino que también reducen los costos operativos.
• Acelerar el tiempo de comercialización: La puesta en marcha virtual minimiza la necesidad de prototipos físicos y pruebas prolongadas en el sitio. Como resultado, las empresas pueden lanzar productos más rápido, capturar cuota de mercado antes y obtener un retorno más rápido de las inversiones en I+D.

Huella reducida en el sitio: Menos visitas de resolución de problemas y tiempos de instalación más cortos reducen las emisiones y gastos relacionados con los viajes. Este beneficio se escala significativamente para organizaciones con múltiples instalaciones globales.

Dando forma al futuro juntos: Una iniciativa impulsada por la comunidad

La colaboración y la apertura impulsarán los mayores avances de la puesta en marcha virtual a medida que continúe evolucionando. Con la Puesta en Marcha Abierta, no solo compartimos herramientas, estamos construyendo un ecosistema impulsado por la comunidad donde las ideas innovadoras pueden ser refinadas, probadas y aplicadas para resolver desafíos del mundo real.

Los desarrollos más emocionantes están por venir. Nuestra próxima evolución implica integrar IA generativa y simulación en la nube en tiempo real, establecer estándares de datos y expandir la conectividad industrial. Explora el progreso en GitHub y sé parte de la innovación.

El futuro de la manufactura es colaborativo, impulsado por datos y sostenible. Te invitamos a unirte a nosotros en este viaje, y juntos crearemos un paisaje industrial más inteligente y sostenible.

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