Gemelos digitales en la manufactura: producción frente a sostenibilidad

De acuerdo con el documento “Por qué los gemelos digitales deben incorporar la sostenibilidad y no solo la productividad”, elaborado por el Foro Económico Mundial, considerar los gemelos digitales centrados en la producción y los centrados en la sostenibilidad como entidades separadas es una oportunidad perdida para los fabricantes.

Señala que no incorporar todos los aspectos de la producción crea un modelo incompleto: “A medida que los gemelos digitales maduran, los fabricantes deben incorporar métricas de producción y sostenibilidad en un único gemelo digital para obtener todos los beneficios del modelo”.

El documento indica que muchos fabricantes de todo el mundo utilizan gemelos digitales para mejorar la eficiencia de la producción.

“Un reciente libro blanco de la iniciativa Global Lighthouse Network (GLN), del Foro Económico Mundial, destaca las fábricas que lideran las transformaciones digitales. Muchas de estas fábricas usan los gemelos digitales centrados en procesos como facilitadores críticos para el éxito”, indica el documento.

El texto añade que un ejemplo es la fábrica de LG Electronics en Changwon (Corea). La fábrica transformó su herramienta de simulación visual de la cadena de montaje en un gemelo digital mediante la integración continua en el sistema de datos de producción en tiempo real, con actualizaciones cada 30 segundos. Como resultado, mejoraron la productividad en un 17 %, la calidad del producto en 70 % y redujeron el consumo de energía en 30 %.

“Este ejemplo y muchos otros de gemelos digitales de producción han pasado por alto la sostenibilidad como efecto secundario. El nuevo funcionamiento eficiente reduce el consumo de energía y los residuos, lo que se traduce en una menor huella ambiental. Como ya se ha mencionado, la fábrica de LG Electronics minimizó el consumo de energía en un 30 %. Esto supone una drástica reducción del consumo de recursos, lo que hace que sus procesos sean más sostenibles”, detalla el artículo.

Del mismo modo, los gemelos digitales de sostenibilidad mejoran la sostenibilidad de una fábrica y a menudo conducen indirectamente a una mayor eficiencia y ahorro de costos.

Un ejemplo es la planta de Schneider Electric en LeVaudreuil que utiliza gemelos digitales de sus instalaciones. Schneider Electric utiliza los datos para optimizar la gestión de la energía (-25 %), reducir los residuos de materiales (-17 %) y minimizar las emisiones de CO2 (-25 %). Además de ayudar a Schneider Electric a alcanzar su objetivo de cero emisiones netas para 2025, el gemelo digital es más rentable y crea procesos más eficientes.

Hacia adelante: un gemelo digital singular

En una entrevista con el Foro Económico Mundial de 2022, Peter Herweck, director general de Schneider Electric, declaró: "La digitalización y la sostenibilidad efectivamente integradas impulsan un cambio más profundo y amplio cuando están alineadas."

Los gemelos digitales deben diseñarse con la misma mentalidad: derivar soluciones basadas en métricas y objetivos predeterminados. Al integrar la eficiencia y la sostenibilidad de los procesos como parámetros principales, los problemas detectados y las mejoras sugeridas tendrán un impacto más holístico.

Aunque reducido en número, el gemelo digital de doble enfoque no es una idea del futuro. Western Digital, en Penang (Malasia), ha utilizado gemelos digitales para crear un sistema de "automatización a luces apagadas".

La "manufactura a luces apagadas" o "desatendida" –en la que un sistema puede dejarse desatendido por un periodo de tiempo– transforma todo el proceso al integrar objetivos de sostenibilidad y eficiencia. Mientras el centro manufacturero ha crecido con una tasa compuesta de crecimiento anual (TCAC) del 43 % en los últimos cuatro años, la automatización sin luces ha reducido el consumo de energía en un 41 %.

“La sostenibilidad y la eficiencia de la producción se refuerzan mutuamente. No incorporar todos los aspectos al modelo de gemelos digitales crea una imagen digital incompleta e impide la mejora continua”, indica el documento.

Agrega que si la sostenibilidad o la eficiencia se consideran un subproducto y no un resultado, la información no se introduce en el modelo. Como resultado, es imposible basarse en estos conocimientos para facilitar nuevas mejoras.

El documento señala que a medida que maduran los gemelos digitales, la sostenibilidad y la eficiencia de la producción deben considerarse componentes integrados de un sistema complejo o componentes centrales del metaverso industrial.