La industria manufacturera se enfrenta a una serie de retos presentes y futuros. La crisis climática, la evolución económica o los cambios sociopolíticos generan situaciones de cada vez mayor imprevisibilidad que resulta en una exposición cada vez mayor de las empresas a la incertidumbre. Como factor común a los anteriores, la energía se ha posicionado por peso propio como uno de los recursos clave, situándose en el foco de actuación prioritario en gran cantidad de plantas industriales.
Ejemplos de ello son los procesos manufactureros consumidores de gas natural (tratamientos térmicos, calentamientos, cocciones, etc.), que se han visto expuestos a una subida desmesurada de precios en los últimos años.
Estos problemas no son sino un anticipo de los posibles escenarios que se experimentarán en los próximos años, con desafíos tan importantes como la seguridad energética, la capacidad de planificación anticipada o la flexibilidad de la producción. Si a ello se añade que la industria debe mantener su competitividad y su calidad de producto, se obtiene como resultado una evolución urgente necesaria que incluso deja atrás el concepto de transición energética. El Plan Nacional Integrado de Energía y Clima (PNIEC) hace alusión a la resiliencia como concepto vertebrador de la magnitud del desafío; la sociedad y, de manera concreta, el sector industrial, debe ser capaz de adaptarse a contextos cada vez más cambiantes en ámbitos estratégicos como el energético.
El proyecto GENERTWIN
En este contexto, surge el proyecto GENERTWIN, financiado por el Instituto Valenciano de Competitividad Empresarial (IVACE) y liderado por el Instituto Tecnológico de la Energía (ITE), trabajando junto al Instituto de Tecnología Cerámica (ITC), el proyecto busca la implementación de un gemelo digital energético y productivo de la planta manufacturera. Este concepto de gemelo digital aúna modelos de consumo energético de la maquinaria involucrada con modelos del comportamiento productivo de la planta. ITE es el encargado de caracterizar los procesos desde un punto de vista energético, desarrollando los modelos de consumo necesarios para la optimización de la facturación energética y su correlación con las variables productivas de planta.
El gemelo digital como herramienta clave
Por fortuna, se dispone de distintas herramientas tecnológicas empleadas como habilitadoras para abordar los retos anteriores, siendo una de las que mayor potencial tiene el gemelo digital. Un gemelo digital no es más que un concepto referido a la copia digital o virtual que se hace de un producto, objeto o proceso físico. Esta tecnología permite replicar digitalmente la realidad física y aprovechar la potencia de las técnicas de modelado y simulación computacional de los procesos industriales en beneficio de aplicaciones como la predicción de escenarios o la detección de ineficiencias. Parámetros como el consumo energético asociado a ciertas condiciones operativas, el precio imputable a calendarios productivos concretos, o la productividad alcanzada y potencialmente alcanzable, pueden ser analizados y generados bajo diferentes condiciones de simulación con el fin de optimizar e incluso automatizar la toma de decisiones.
Valor añadido del gemelo digital energético productivo
El valor añadido que plantea el proyecto es, precisamente, que la energía se integre como núcleo central de la lógica de funcionamiento del sistema. De esta manera, el gemelo digital proporciona capacidades ampliadas para el análisis del rendimiento energético y productivo, tanto a nivel de componente (máquina), línea productiva o planta completa. Un ejemplo de ello es el cálculo detallado del consumo y la productividad en escenarios concretos (por ejemplo, ante una subida elevada de los precios de la energía, ante períodos de aumento de la demanda productiva o ante escenarios de averías, fallos, paradas no programadas…). Además, el hecho de trabajar en el ámbito digital permite desarrollar nuevos KPIs, que no sería posible obtener mediante medidas directas, realizar análisis específicos de datos e interacciones, e incluso experimentar con nuevas configuraciones del layout del proceso, teniendo siempre un feedback constante del consumo de energía y su correlación con la producción.
Aplicación y conclusiones del proyecto
El proyecto, que se encuentra actualmente en fase de finalización, desarrolla dos casos de uso específicos; uno de ellos relacionado con la industria cerámica y el otro aplicado a la industria automovilística. En ambos casos el desarrollo y aplicación del gemelo digital muestra posibles ineficiencias y opciones de mejora de la productividad y el consumo energético de los procesos. No obstante, no se queda ahí, sino que el empleo de este tipo de herramientas abre las puertas a aspectos que es posible que las empresas no tengan capacidad o medios de evaluar previamente, como la integración de nuevos recursos energéticos, la optimización de la producción en base al coste energético o la optimización de procedimientos específicos que hayan sido modelados convenientemente. GENERTWIN aporta soluciones innovadoras para afrontar estos retos.
Artículo escrito por:
Instituto Tecnológico de la Energía (ITE)
