Creación e implementación de un gemelo digital para la estación de paletizado en la celda de manufactura flexible HAS-200

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Universidad Distrital Francisco José de Caldas

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Resumen

The manufacturing industry is constantly evolving and striving to optimize its processes and increase efficiency. In this context, digital twins become an effective tool for simulating and analyzing complex systems. This project develops and deploys a digital replica of the palletizing station in the HAS-200 cell, with the aim of improving its operation and performance. The current palletizing station presents a series of challenges that limit its effectiveness, such as the lack of a digital model to simulate its work in different scenarios, the difficulty in identifying and analyzing bottlenecks in the palletizing process, and the lack of a better work strategy. To address these challenges, the project used several references, including research on digital twins in the manufacturing industry, 3D modeling of palletizing stations, and simulation of palletizing systems. The main objectives of the project were achieved with the development of the digital twin of the HAS-200 palletizing station. This allowed virtual simulations to be carried out, analyzing its behavior, in order to propose an improved operational strategy, while the development process was documented. The project methodology was based on the action-research approach, where scientific research is combined with empirical activities to solve specific problems. This was carried out through: data collection, 3D modeling, virtual simulation, results analysis, proposal of a possible operational strategy, and documentation. Throughout the project, the following results were obtained: a functional digital twin of the HAS-200 palletizing station, a better understanding of the station's behavior and the identification of bottlenecks, to thus arrive at a possible improved operational strategy, and a final report detailing the methodology used, along with the results obtained and the lessons learned during the project. The development of this digital twin improves the efficiency and performance of the palletizing station, reduces potential costs, increases productivity, and improves resource utilization. Additionally, the project will contribute to the advancement of knowledge in the area of digital twins, for probable future research and its application in the manufacturing industry.

Descripción

La industria manufacturera está en constante evolución e intenta optimizar sus procesos y aumentar la eficiencia. En este contexto, los gemelos digitales se convierten en una herramienta eficaz para simular y analizar sistemas complejos. En este proyecto se desarrolla y despliega una réplica digital de la estación de paletizado en la celda HAS-200, con el objetivo de mejorar su funcionamiento y rendimiento. La estación de paletizado actual muestra una serie de desafíos que limitan su efectividad, como la falta de un modelo digital para simular su labor en diferentes escenarios, la dificultad para identificar y analizar cuellos de botella en el proceso de paletizado, además la falta de una mejor estrategia de trabajo. Para afrontar estos desafíos, el proyecto utilizó varias referencias, incluida la investigación sobre gemelos digitales en la industria manufacturera, modelado 3D de estaciones de paletizado y la simulación de sistemas de paletizado. Los principales objetivos del proyecto se llevaron a cabo con el desarrollo del gemelo digital de la estación de paletizado HAS-200, esto permitió que se realizaran simulaciones virtuales analizando así, su comportamiento, para poder proponer una estrategia operativa mejorada, mientras se documentó el proceso de desarrollo de éste. La metodología del proyecto se basó en el enfoque de investigación-acción, donde se combina la investigación científica con actividades empíricas para resolver problemas determinados. Esto se llevó a cabo con: la toma de datos, modelado 3D, simulación virtual, análisis de resultados, propuesta de posible estrategia operativa y documentación. A lo largo del proyecto se obtuvieron los siguientes resultados: un gemelo digital funcional de la estación de paletizado HAS-200, una mejor comprensión del comportamiento de la estación y la identificación de cuellos de botella, para de esta manera llegar a una posible estrategia de operación mejorada y un informe final que detallo la metodología utilizada, junto con los resultados obtenidos y las enseñanzas aprendidas durante el proyecto. El desarrollo de este gemelo digital mejora la eficiencia y el rendimiento de la estación de paletizado, reduce los costos potenciales, aumenta la productividad y mejora la utilización de los recursos. Además, el proyecto contribuirá al avance del conocimiento en el área de los gemelos digitales, para posibles futuras investigaciones y su aplicación en la industria manufacturera.

Palabras clave

Gemelo digital, HAS-200, Manufactura, Simulación, PLC, Electroneumática

Materias

Ingeniería Mecánica -- Tesis y disertaciones académicas , Gemelos digitales , Automatización industrial , Manufactura flexible

Citación