Navegando por la fabricación aeroespacial con el gemelo digital
Navegando por la fabricación aeroespacial con el gemelo digital de producción
Por Todd Tuthill, vicepresidente de Aeroespacial y Defensa, Siemens Digital Industries Software
Piensa en cuánto ha cambiado la forma en que las personas viajan y se desplazan en las últimas décadas. Antes, la gente dependía de mapas en papel o fuentes locales para encontrar el camino a un lugar nuevo, pero ahora todo se puede encontrar en un teléfono inteligente. Con herramientas digitales como Google Maps, los viajeros no solo pueden encontrar dónde tienen que ir y cómo llegar, sino que también pueden acceder a metadatos como los menús de los restaurantes cercanos o los horarios del metro. Estas herramientas de navegación permiten a los viajeros explorar rápidamente diferentes opciones de viaje y crear el plan que mejor se adapte a sus necesidades en términos de calidad, tiempo y coste. Atrás quedaron los días de viajar a ciegas.
La fabricación aeroespacial necesita este tipo de conocimientos sobre navegación, ya que está experimentando una transformación crítica. A medida que la industria aeroespacial y de defensa (A&D) busca aumentar los volúmenes de producción y la variedad de aeronaves y naves espaciales, especialmente en áreas como los drones y los satélites, los fabricantes están explorando estrategias innovadoras en sus procesos de producción. La automatización, la fabricación inteligente y otras tecnologías basadas en datos ofrecen la posibilidad de aumentar la producción de aeronaves y naves espaciales, al tiempo que reducen los costes y el tiempo de comercialización.
Sin embargo, lo último que desean los fabricantes al implementar estas estrategias es actuar a ciegas. Sin sus propias herramientas de navegación, los fabricantes corren el riesgo de implementar nuevos procesos a un nivel subóptimo o de encontrar errores en los planos de sus fábricas mucho después de la construcción, lo que les obliga a dedicar tiempo y dinero a solucionar el problema. Necesitan una herramienta que les proporcione información sobre sus procesos de producción lo antes posible y les permita una optimización continua. Esa herramienta es el gemelo digital de producción.
¿Qué es el gemelo digital de producción?
El gemelo digital de producción es un componente clave de una herramienta más amplia y vital en la transformación digital: el gemelo digital integral. Este actúa como una representación virtual de un producto a lo largo de todo su ciclo de vida, desde el diseño y la producción hasta el rendimiento. Garantiza la continuidad de los datos de extremo a extremo entre todas las partes interesadas en un producto, eliminando los silos de datos y reforzando la colaboración entre dominios, la trazabilidad y la retroalimentación de ciclo cerrado.
Como su nombre indica, el gemelo digital de producción representa los aspectos de producción del ciclo de vida. Utilizando datos precisos y en tiempo real de múltiples dominios, el gemelo digital de producción puede modelar casi todos los aspectos de los procesos y las instalaciones de producción. Esto puede abarcar desde la simulación de una sola máquina hasta toda una fábrica, incluyendo las líneas de montaje, el movimiento de materiales e incluso las personas individuales y sus interacciones con los equipos in situ.
Con el gemelo digital de producción, los fabricantes aeroespaciales pueden tomar decisiones inteligentes sobre la transformación de sus procesos de producción antes incluso de construir una línea de montaje física.
(crédito: Broetje Rastede)
Planificación de la fábrica perfecta
Al construir nuevas fábricas o modernizar las antiguas con nuevas tecnologías, como la automatización o la fabricación inteligente, los fabricantes tendrán objetivos similares a los de un viajero que planifica el viaje perfecto. Quieren asegurarse de que sus planes funcionen según lo previsto, con un mínimo de posibilidades de que surjan problemas durante o después del proceso de construcción. Quieren planificar sus fábricas para que sean eficientes, con una alta calidad de producción y bajos costes.
Para garantizar el cumplimiento de estos objetivos, es fundamental conocer lo antes posible cómo funcionarán las fábricas y las líneas de producción, y el gemelo digital de producción es la herramienta que lo hace posible. En lugar de diseñar la fábrica, construirla y probarla después para ver si toda la maquinaria funciona según lo previsto para los tipos de aeronaves o naves espaciales que se van a producir, el gemelo digital de producción permite a los ingenieros realizar el diseño y la planificación de la fabricación de forma paralela.
Un plano de fábrica se puede modelar virtualmente y luego simular en una variedad de escenarios diferentes. Los posibles errores se pueden identificar y corregir en este entorno digital, lo que ahorra tiempo y dinero que, de otro modo, se gastaría en corregir estos errores mucho después de construir físicamente la fábrica.
Además, estas simulaciones pueden ejecutarse mientras se analizan múltiples indicadores clave de rendimiento (KPI), como la entrega de la cadena de suministro, la calidad de la producción, la eficiencia de la producción y otras implicaciones técnicas, financieras y de mercado. Esto permite a los fabricantes optimizar sus fábricas y procesos de producción para alinearlos con su misión y sus objetivos.
El sector aeroespacial y de defensa es una industria en crecimiento. En los próximos años se invertirán cientos de miles de millones de dólares para aumentar la producción de los productos existentes y lanzar nuevos productos al mercado más rápido que nunca. ¿Debería una empresa contratar más personal para su fábrica actual? ¿Debería modernizar su fábrica actual con nueva tecnología o construir una fábrica completamente nueva? ¿Cómo toman las empresas estas decisiones?
Las decisiones de esta magnitud requieren investigar muchos escenarios. La simulación de estos escenarios requiere un gemelo digital de producción. Este gemelo digital puede ayudar a las empresas a proyectar costes y resultados. Los gemelos digitales pueden ayudar a desarrollar y optimizar procesos y, a continuación, desarrollar procedimientos e incluso software para operar robots y otra maquinaria.
Los gemelos digitales de producción pueden simular todo lo que ocurre en una fábrica, lo que permite a las empresas tomar decisiones con confianza en el mundo digital antes de invertir millones de dólares en el mundo físico. Una vez en funcionamiento, las empresas pueden utilizar lo aprendido en el mundo virtual para proporcionar orientación en tiempo real a los empleados en la planta de producción.
Optimización de las decisiones de fabricación
La optimización de la producción de una fábrica no se detiene una vez que la fábrica se construye o se transforma. El gemelo digital de producción puede aprovechar los datos durante el funcionamiento de dichas fábricas, lo que permite optimizar continuamente los procesos de fabricación. Los sensores del IoT (Internet de las cosas) pueden integrarse en la maquinaria de la fábrica y enviar datos en tiempo real al gemelo digital, donde pueden analizarse. Estos datos pueden utilizarse para detectar ineficiencias y corregirlas.
Supongamos que problemas en la cadena de suministro o de mantenimiento provocan el cierre de partes de una fábrica. El gemelo digital de producción se puede utilizar para evaluar la mejor manera de reaccionar ante estos problemas y también puede pronosticar el impacto global en la producción. Es algo parecido a lo que hace una aplicación de navegación cuando se toma un desvío equivocado y propone una ruta alternativa. La aplicación de navegación sabe dónde se encuentra el usuario y adónde se dirige. Ofrece una ruta alternativa cuando algo sale mal.
De manera muy similar, un gemelo digital de producción comprende el estado de una línea de producción y puede anticipar problemas antes de que ocurran, de modo que las operaciones puedan desviarse alrededor del problema. Los gerentes de producción no necesitan experimentar en una línea de montaje operativa para solucionarlo. Pueden experimentar con un gemelo digital e implementar la solución en la línea de montaje física correctamente desde el primer momento.
Asegurar el futuro de la fabricación aeroespacial
¿Cómo gestiona una empresa la actualización de sus operaciones de producción? ¿Intenta encontrar el camino con documentos y hojas de cálculo? ¿Ha implementado la empresa la transformación digital para diseñar sus productos, pero no para fabricarlos? Las empresas necesitan información de navegación procedente de un gemelo digital de producción.
Un gemelo digital de producción, como parte de un gemelo digital integral multidominio, ayudará a planificar las actualizaciones de la producción y, una vez implementadas, a optimizar las operaciones. Planificar e implementar operaciones de producción sin un gemelo digital de producción es como conducir de París a Berlín sin un mapa en papel. Es posible que finalmente llegue a su destino, pero navegar sin las últimas herramientas y tecnología le llevará más tiempo y probablemente tomará algunos desvíos equivocados por el camino.
Los gemelos digitales en la producción son la mejor herramienta para ayudar a su empresa a gestionar la implementación de capacidades de producción nuevas o ampliadas. Para obtener más información sobre las soluciones de Siemens para la fabricación inteligente, visite: https://www.siemens.com/aerospace-manufacturing
El autor:
Todd Tuthill es vicepresidente de Aeroespacial y Defensa en Siemens Digital Industries Software. Se incorporó a Siemens en junio de 2022 tras más de 30 años en el sector aeroespacial y de defensa. Su formación en ingeniería se centra en el diseño de sistemas, con funciones de ingeniería funcional y liderazgo de programas, y una sólida visión de la transformación digital.
La carrera de liderazgo aeroespacial de Tuthill abarca McDonnell Douglas/Boeing, Moog, Raytheon y Siemens, y su experiencia abarca todos los aspectos de los programas de A&D, incluyendo diseño, ingeniería de sistemas basada en modelos, ingeniería de software, desarrollo de productos lean, gestión de proveedores/socios y gestión de programas. Tuthill es un apasionado defensor del avance de la transformación digital en toda la industria de A&D.
