Puesta en marcha virtual (virtual commissioning) en el contexto de la industria 4.0

Soriano González, Carlos (2018). Puesta en marcha virtual (virtual commissioning) en el contexto de la industria 4.0. Proyecto Fin de Carrera / Trabajo Fin de Grado, E.T.S.I. Industriales (UPM).

Description

Title: Puesta en marcha virtual (virtual commissioning) en el contexto de la industria 4.0
Author/s:
  • Soriano González, Carlos
Contributor/s:
  • Marquez Sevillano, Juan de Juanes
Item Type: Final Project
Degree: Grado en Ingeniería en Tecnologías Industriales
Date: 2018
Subjects:
Freetext Keywords: Industria 4.0; Gemelo digital; Virtual commissioning; OPC; PLC; Lógica; HMI; MCD
Faculty: E.T.S.I. Industriales (UPM)
Department: Ingeniería Mecánica
Creative Commons Licenses: Recognition - No derivative works - Non commercial

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Abstract

Desde que el ser humano iniciase su andadura en el contexto de la industria moderna a mediados del siglo XVIII, con el descubrimiento e invención de la máquina de vapor, cuatro revoluciones industriales han tenido lugar, encontrándose la sociedad de hoy en día en pleno desarrollo de la cuarta. Esta revolución industrial hace su primera aparición en el año 2011, durante una feria tecnológica alemana, bajo el concepto de la industria 4.0 y con el objetivo de impulsar el crecimiento del sector industrial y tecnológico. La repercusión que tuvo este nuevo concepto, al que muchos tildaron de innovador y revolucionario, ha cambiado por completo la forma de entender los datos almacenados, los procesos de producción, la metodología de trabajo y la relación con los clientes. Llevando a cabo una transformación digital a gran escala que permite la integración de todos los recursos disponibles y con ella la fusión entre el mundo físico y virtual. Además, toda aquella información que se obtenía de diferentes fuentes (humanas, hardware y software) y que no se sabía cómo aprovecharla, ahora resulta posible analizarla y darle un significado de forma que adquiere valor. Se trata, por tanto, de un concepto muy abierto que incluye una amplia gama de tecnologías entre las cuales destacan el internet de las cosas (IoT), los sistemas ciberfísicos (CPS), el big data, el gemelo digital y el virtual commissioning. Todas ellas están adaptadas de manera que puedan interrelacionarse y su conexión da lugar a lo que hoy en día se conoce como fábricas inteligentes. Sin embargo, a pesar del gran empuje que ejercen los gobiernos y líderes de los diferentes sectores, la cantidad de compañías que comulgan completamente con la digitalización y entrada a la industria 4.0 sigue siendo bajo. Debido al temor a no saber desenvolverse en este nuevo ámbito o a la falta de especialización y conocimiento a la hora de integrar las distintas tecnologías en sus modelos de negocio. Por eso mismo, con la intención de promover las grandes ventajas que ofrece esta cuarta revolución y conseguir que poco a poco las empresas vayan apostando por este nuevo futuro, se busca una idea competitiva e innovadora que sea capaz de solucionar algún problema actual en la industria 4.0. En esa búsqueda se descubre un inconveniente relacionado con los conceptos de gemelo digital (réplica virtual de una planta de producción) y virtual commissioning (conexión y puesta en marcha virtual de la réplica), basado en la necesidad de contar con un operador intermedio (servidor OPC, OLE para Control de Procesos) a la hora de establecer una conexión entre un gemelo digital y el controlador lógico virtual (PLC, Controlador Lógico Programable) que lo va a gobernar. Pudiendo provocar fallos de compatibilidad y errores de comunicación, lo que se traduciría en pérdidas de dinero y tiempo, dos problemas que hacen retroceder a cualquier empresa. Para solucionar este inconveniente, se lleva a cabo un proyecto de investigación y desarrollo con el que se va a tratar de conseguir establecer una conexión directa entre el gemelo digital de una planta de producción real y el PLC emulado que lo controlaría en la realidad, sin la presencia de programas intermediarios. Además, se aprovecha para realizar la puesta en marcha virtual de la planta representada y así validar el funcionamiento de la conexión. La elaboración del proyecto parte con la fijación de unos objetivos que han de cumplirse si se quiere alcanzar la idea principal del mismo. Entre los más importantes se encuentran la posibilidad de construir un gemelo digital a partir del diseño 3D, de programar la lógica de control del mismo, de emular el PLC en el que se ha de cargar la lógica, de establecer una conexión directa entre el gemelo y el controlador, y de aplicarlo a un caso real. A parte, se establecen una serie de objetivos menores, como la posibilidad de desarrollar una interfaz hombre-máquina (HMI) que permita controlar la puesta en marcha, con la intención de dotar al proyecto de un mayor realismo y valor frente a otros. Una vez fijados todos los objetivos a cumplir se investiga en el mercado las diferentes tecnologías que han de usarse para completarlos. Siendo necesario disponer de cuatro programas informáticos, uno de diseño en 3D, uno de automatización que pueda programar controladores lógicos, uno de generación de controladores virtuales y, finalmente, uno que permita simular los movimientos de lo que se ha diseñado siguiendo las instrucciones del PLC programado. Conocido el funcionamiento que ha de desempeñar cada uno, se determina la compañía de la que obtenerlos, decantándose por aquellos de la marca Siemens (Solid Edge ST9, NX 12.0, TIA Portal V14 y PLCSIM Advanced V1.0), una de las compañías que más fuerte apuesta por la industria 4.0.

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Item ID: 53373
DC Identifier: http://oa.upm.es/53373/
OAI Identifier: oai:oa.upm.es:53373
Deposited by: Biblioteca ETSI Industriales
Deposited on: 18 Jan 2019 07:00
Last Modified: 14 Mar 2019 23:30
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