Puesta en marcha virtual: reducción de costes y mejora de la validación de máquinas
Publicado a las 01 de octubre de 2025 el Industry 4.0
¿Cómo puede la puesta en marcha virtual eliminar las costosas confusiones y permitir a los fabricantes innovar con confianza?
"No lo hemos comentado porque pensaba que ya lo sabía" es una frase que he escuchado mucho a lo largo de los años.
Una mala comunicación es la principal razón por la que los proyectos de automatización industrial no se ejecutan correctamente en la fase de puesta en marcha. Ya se trate de una máquina o célula nueva, o de una línea completa, a menudo surgen malentendidos entre los socios del proyecto acerca del aspecto que debe tener el diseño. Consultar la documentación no siempre ayuda, porque una información imprecisa, vaga o incompleta es a menudo el motivo de la disonancia en primer lugar.
La mala comunicación en torno a las entradas, salidas e interfaces es un ejemplo excelente. Un integrador de sistemas puede suponer que un equipo utiliza EtherCAT, mientras que el fabricante espera Profinet. O quizás un integrador de líneas olvida mencionar un sensor que captura información adicional importante para la seguridad de las máquinas. En ambos casos, el resultado es el mismo: coste añadido, tiempo perdido y frustración creciente para todas las partes involucradas.
La solución es simple: no dejar que los humanos produzcan la especificación por sí solos. La puesta en marcha virtual da como resultado unas especificaciones mucho más precisas.
¿Qué es la puesta en marcha virtual?
Lo primero que hay que destacar es que la puesta en marcha virtual no es lo mismo que la simulación. La simulación consiste en probar ideas, explorar escenarios hipotéticos y determinar lo que es y no es posible. La puesta en marcha virtual se basa en ello, ya que permite comprobar sistemas de fabricación completos en un entorno virtual.
Esto garantiza que los posibles problemas se identifiquen y resuelvan antes de que comience la puesta en marcha física. También proporciona una plataforma para generar especificaciones precisas del sistema, lo que elimina gran parte de las conjeturas que se introducen en los flujos de trabajo de proyectos tradicionales.
Se basa en las tecnologías Model-in-the-Loop (MIL), Software-in-the-Loop (SIL), Hardware-in-the-Loop (HIL) y gemelos digitales para crear la configuración óptima de la máquina y la línea. El resultado no es solo un modelo, sino una base sólida para la implementación física.
El secreto aquí es más simple de lo que cabe esperar: configurar submedidores. Con los submedidores, se obtiene visibilidad de a dónde va realmente la energía, ya se trate de líneas específicas, zonas o incluso máquinas individuales. Y aunque parezca demasiado sencillo, la submedición permite aislar los picos de energía, detectar el consumo de inactividad y, en definitiva, establecer KPI reales.
Más allá de la energía, los entornos de producción también necesitan supervisar métricas relacionadas como el caudal de aire, los sistemas de refrigeración e incluso el uso de aire comprimido. Los caudalímetros, sensores térmicos y transmisores de presión son sus mejores amigos. Son una seguridad asequible contra los residuos y una base sólida para generar informes de huella de carbono.
Como añade Stefan Jensen, más clientes le solicitarán la huella de carbono que genera cada pieza fabricada, y la verdad es que si no puede darles cifras reales, algún otro fabricante lo hará.
Cuatro aplicaciones clave
1. Elaboración de proyectos digitales
La puesta en marcha virtual elimina la ambigüedad de la ecuación mediante la extracción de detalles sobre tolerancias, rendimiento, interfaces de software y mucho más para generar especificaciones precisas del sistema. El proyecto digital resultante elimina la confusión y optimiza la instalación.
Una vez creado, este modelo puede reutilizarse como herramienta de "copiar y pegar" para replicar líneas en varios sitios. Los fabricantes se benefician de la coherencia y rapidez de las implementaciones, y de una forma fiable de ampliar la capacidad de producción sin tener que reinventar la rueda cada vez.
2. Reducción del tiempo y el coste posterior a la instalación
Una vez, un importante constructor de líneas me dijo que, al construir una nueva línea, solo el 20 % del coste total corresponde al diseño, la compra y la instalación. El otro 80 % viene después, a través de la depuración y la integración, así como de conseguir que la línea funcione sin problemas. La eliminación de todos los errores tras la instalación tarda, de media, 12 meses.
Las pruebas virtuales evitan esto probando los flujos de proceso, las interacciones de la máquina e incluso las intervenciones del operario por adelantado. Estas pruebas digitales proporcionan importantes perspectivas sobre posibles puntos de bloqueo y puntos de fallo. Al resolverlos en el mundo virtual, las empresas evitan el tiempo de inactividad y las costosas sorpresas que se producen en el mundo real.
3. Construcción de líneas de producción preparadas para el futuro
Con un gemelo digital completo, las empresas pueden explorar las configuraciones, los ajustes y las opciones de ampliación sin incurrir en los gastos de cambios físicos. A medida que las demandas del mercado evolucionan o los volúmenes fluctúan, las líneas se pueden adaptar con confianza. Esta agilidad es crucial para los fabricantes que se enfrentan a incertidumbres, lanzamientos de nuevos productos o a la volatilidad de la cadena de suministro.
4. Prueba de los sistemas de seguridad
En entornos como la fabricación de baterías de vehículos eléctricos, la diferencia entre el funcionamiento correcto y el error de los sistemas de seguridad es cuestión de vida o muerte. Las descargas eléctricas, la exposición a productos químicos y las cargas pesadas suponen riesgos, por lo que la comprobación de estos sistemas en condiciones reales es difícil, especialmente porque las funciones de seguridad rara vez se limitan a una máquina.
La puesta en marcha virtual permite realizar pruebas exhaustivas de las estrategias de seguridad en un entorno controlado que replica la producción real. Los fabricantes obtienen una imagen real de cómo reaccionarán las máquinas y las líneas ante las fallos de seguridad, sin exponer a los operarios a riesgos.
Desafíos que superar
El valor de la puesta en marcha virtual es evidente, pero las empresas deben superar algunos retos prácticos.
1. Puesta en marcha
Muchas empresas entienden las ventajas, pero tienen dificultades para definir objetivos claros. La puesta en marcha virtual funciona mejor con una hoja de ruta, una aceptación de la gestión y una correcta alineación entre los equipos de software, mecánicos y eléctricos. Un proyecto piloto estructurado suele ser el primer paso más inteligente.
2. Precisión de los datos
El corazón de la puesta en marcha virtual es el gemelo digital. Si los datos que hay detrás están obsoletos o son imprecisos, el modelo virtual no coincidirá con el rendimiento real. Por lo tanto, la coherencia y la validación de los datos son esenciales desde el primer momento.
3. Integración y coordinación
La puesta en marcha virtual requiere una estrecha colaboración entre las disciplinas de ingeniería, cada una con sus propias herramientas y estándares. Los entornos compartidos y los bloques de funciones predefinidos ayudan a salvar estas brechas. Por ejemplo, OMRON y Dassault Systèmes han desarrollado bloques de función IT/OT que se pueden utilizar tanto de forma virtual como física.
4. Infraestructura de IT
La ejecución de simulaciones complejas exige continuamente sistemas de IT sólidos. El hardware, el software, la ciberseguridad y la integración con la IT existente deben funcionar correctamente para que la puesta en marcha virtual tenga éxito.
Cómo la IA está cambiando las reglas del juego
La IA y el aprendizaje automático hacen que la puesta en marcha virtual sea aún más potente. Al aprender de los datos históricos y en tiempo real, los gemelos digitales pueden replicar los sistemas físicos mejor que nunca.
Los modelos basados en IA pueden predecir los modos de fallo, sugerir acciones correctivas y refinar los procesos automáticamente. También facilitan la colaboración entre los equipos de ingeniería al proporcionar información sobre los dominios mecánicos, eléctricos y de software. El resultado: mayor precisión, una optimización más rápida y menos errores, con su consiguiente coste económico.
Mucho más que una réplica digital
La puesta en marcha virtual no es solo crear una copia digital. Se trata de un enfoque integrado que ayuda a las empresas a innovar con confianza, alinear a las partes interesadas del proyecto y evitar caros malentendidos. Emplea las herramientas digitales para optimizar los procesos de fabricación antes de la instalación física.
Además, con la combinación de IA y aprendizaje automático, la puesta en marcha virtual está evolucionando de una herramienta de validación a un impulsor proactivo de la mejora continua. La información será más profunda, los modelos más sólidos y el proceso resultará óptimo.
