Más rápidos que una máquina terminada

Los fabricantes de equipos originales se enfrentan al desafío de construir máquinas cada vez más personalizadas y especializadas, y de ponerlas en funcionamiento lo más rápido posible. Sin apenas tiempo que perder para realizar pruebas, ¿cómo pueden comercializar sus máquinas con mayor rapidez? La respuesta: usar la simulación y tecnología de gemelo digital.

A todos nos ha pasado: Llegamos al final de un proyecto largo y frustrante solo para descubrir que no cumple con los requisitos especificados o no funciona de la manera prevista. Y, de repente, volvemos a estar en la mesa de dibujo. Estas situaciones son particularmente devastadoras cuando han pasado meses y meses construyendo una máquina muy compleja y costosa. Si los desarrolladores pudieran, en cambio, probar una versión virtual de la máquina con antelación, podrían identificar posibles errores y corregirlos antes de que se construya la máquina.

Cuando un cliente realiza el pedido de una máquina nueva, quiere que esté lista y funcionando del modo esperado lo antes posible. Nadie puede permitirse el lujo de llegar a la presentación de una máquina terminada, sólo para descubrir que no cumple con los requisitos originales. Ni el fabricante de la máquina, que ahora ha desarrollado una máquina completa de forma gratuita, por así decirlo, ni el operador de la máquina, que ahora no puede comenzar la producción hasta que se construya una nueva máquina.

Para evitar terminar en este callejón sin salida, los fabricantes de máquinas confían en la simulación. Se pueden usar distintas herramientas de simulación para crear gemelos digitales de mecanismos individuales, máquinas completas o incluso plantas complejas y usarlas para probar todo tipo de procesos de fabricación diferentes. "Una buena idea solo es buena si realmente funciona en la práctica", comenta Kurt Zehetleitner, responsable del equipo de simulación y desarrollo basado en modelos de B&R. "La simulación y los gemelos digitales ofrecen las herramientas necesarias para que las buenas ideas funcionen, de manera rápida, fácil y económica".

Un gemelo digital es un duplicado digital exacto de una máquina real. Se comporta y funciona exactamente como su hermano. Ello elimina la necesidad de construir prototipos de hardware a medida que se desarrolla la máquina. La máquina real, física, no se construye hasta que todo funciona sin problemas en forma virtual, funcionando tal como el cliente lo imaginó. Eso ahorra tiempo y dinero.

Dependiendo de la tarea en cuestión, existen distintas herramientas de simulación disponibles. B&R aprovecha al máximo todas las posibilidades: "El alcance de las herramientas de simulación que hemos incorporado en nuestros sistemas cubre todo el proceso de desarrollo de principio a fin", dice Zehetleitner.

En la primera fase de desarrollo, la atención se centra en las funciones y mecanismos individuales, los conceptos fundamentales detrás de la máquina. MapleSim es la herramienta de simulación ideal para ello. "Hemos tenido muy buenas experiencias con MapleSim en este sentido", dice Zehetleitner. "Es una forma muy eficiente de realizar modelos muy detallados de componentes de la máquina para poder analizar los valores de par así como de otras fuerzas que afectan al dimensionado de los componentes".

Cuando el desarrollador importa los datos de CAD para una parte mecánica en MapleSim, toda la información necesaria para crear un modelo digital está incorporada. Pueden definir fácilmente qué partes deben ser móviles sin tener que trabajar directamente con todos los cálculos complejos, esa es la especialidad de MapleSim. Las secuencias de movimiento y los puntos de giro se pueden definir con unos pocos clics.

De forma rápida y fácil, el desarrollador especifica exactamente cómo se moverá el componente. También se simulan todas las fuerzas que afectan a la máquina, por lo que resulta fácil probar todo tipo de situaciones de carga. Incluso situaciones que de otro modo consumirían tiempo y recursos o serían peligrosas o imposibles de llevar a cabo en una máquina real. A simple vista, el desarrollador puede ver si la máquina puede manejar una carga determinada.

Una vez que el gemelo digital del componente de la máquina se ha configurado totalmente y se han definido todos los perfiles de movimiento, el siguiente paso es elegir los motores y servoaccionamientos correspondientes. Para hacerlo, B&R ha incorporado a MapleSim la herramienta de dimensionamiento de servoaccionamientos SERVOsoft. "Todos los productos de B&R están disponibles en SERVOsoft. Cuando recibe la información de MapleSim, la herramienta de dimensionamiento de servoaccionamientos recomienda todos los servoaccionamientos que son adecuados para el modelo. Los componentes de automatización con un tamaño más grande o más pequeño son cosa del pasado", explica Zehetleitner.

Las FMU se pueden exportar desde MapleSim para transferir el modelo, junto con todas las ecuaciones y datos de CAD, al entorno de ingeniería Automation Studio de B&R. "Puede desarrollar el software y el hardware en paralelo antes de que se haya construido una sola parte de la máquina", dice Zehetleitner. Los datos se pueden actualizar fácilmente con los ajustes necesarios. Puesto que todos los sistemas están interconectados, el gemelo digital se adapta a la vez. Este proceso no solo ahorra muchísimo tiempo, sino que también reduce el coste de la creación de prototipos.