Proyecto de simulación del modelo de producción desarrollado por Fischertechnik en el contexto de la Industria 4.0

Abstract

[ES] La industria está en un proceso de cambio y evolución a causa de la llamada cuarta revolución industrial. Gracias a la aparición de los CPS (Cyber-Physical Systems), conceptos nuevos han sido introducidos en este ámbito industrial, tales como IoT, Smart Factory o Digital Twin, entre tantos otros. Empresas como Fischertechnik han recreado modelos de producción físicos que recrean una planta de producción en pequeña escala utilizando la última tecnología. En concreto, Fischertechnik ha creado una Smart Factory en pequeña escala que resulta ideal tanto para empresas como universidades. Este modelo físico, llamado '4.0 Training Factory' sirve para aprender sobre todos los elementos de la industria 4.0 (conexión a la nube, control sobre la fábrica mediante sensores, comunicación máquina-máquina, trazabilidad en tiempo real de la producción, automatización, etc.) y para simular en esta Smart Factory diferentes escenarios que puedan representar escenarios y situaciones reales en plantas industriales de mayor escala. La universidad Hochschule Luzern (HSLU) ha adquirido uno de estos modelos, y requiere un análisis exhaustivo con la finalidad de usar este modelo dentro de la universidad.

Adicionalmente, en el proyecto se ha realizado un Gemelo Digital del modelo de producción '4.0 Training Factory' en el software Siemens Tecnomatix Plant Simulation. Mediante este software se ha recreado la versión As-Is (réplica del modelo físico), además de una versión previa (planta de producción sin automatización) y una versión To-Be (mejorada). La versión To-Be corresponde a una versión digital del modelo físico donde se han introducido mejoras después de un análisis realizado sobre el escenario As-Is. Las mejoras introducidas están relacionadas con el layout del modelo y la secuencia seguida por las piezas dentro de la fábrica.

En resumen, se ha realizado tres modelos de simulación virtuales en el software Siemens Tecnomatix, llamados 'escenario inicial', 'actual' (gemelo digital) y 'futuro', tomando como punto de partida el modelo de producción físico desarrollado por la empresa Fischertechnik. Estos escenarios tienen como objetivo servir a la empresa y a la propia universidad como herramientas de análisis potentes para mejorar el actual producto ofrecido por la empresa (4.0 Training Factory). Además, se pretende incluir el gemelo digital creado dentro del producto de la empresa como complemento. Finalmente, también se ofrecerá a Fischertechnik un análisis ya realizado con propuestas de mejora y recomendaciones sobre el modelo de producción físico en base a los escenarios creados.

El proyecto está enmarcado y enfocado en la Industria 4.0, y trata de aplicar funcionalidades y ventajas ofrecidas por esta cuarta revolución en la empresa Fischertechnik, y en concreto el modelo de producción 4.0 Training Factory. Todo ello con un enfocado para un futuro uso real tanto en Fischertechnik como en la propia universidad HSLU de Suiza.

[EN] The industry is under a change and evolution thanks to the so-called fourth industrial revolution. Thanks to the appearance of the CPS (Cyber-Physical Systems), new concepts have been introduced in the industrial sector, such as IoT, Smart Factory or Digital Twin, among others. Companies like Fischertechnik have recreated physical simulation models that replicate production plants on a small scale using the latest technology. In essence, Fischertechnik has created a small-scale Smart Factory which is excellent for companies and universities. This physical model, called 4.0 Training Factory, is perfect to learn and understand about Industry 4.0 aspects such as Cloud connection, factory control through sensors, machine-to-machine connection, real-time traceability of the production, automation, etc. and to simulate in this Smart Factory different scenarios who may represent real scenarios and situations in industrial plants on a larger scale. The Hochschule Luzern (HSLU) has acquired this model and is requiring a profound analysis with the intention to use this simulation model at the university.

Additionally, during the project, a Digital Twin has been made of the production model '4.0 Training Factory' with the Siemens Tecnomatix Plant Simulation software. With this software, an As-Is version has been created (a replica of the physical model), plus a previous version (production plant without automation) and a To-Be version (improved). The To-Be version corresponds to a digital version of the physical model where improvements have been introduced after an analysis made on the As-Is scenario. The improvements introduced are related to the layout and the flow followed by the workpieces within the factory.

In summary, three virtual models have been created with the Siemens Tecnomatix software, called 'initial, 'As-Is' and 'To-Be' scenarios, taking as a starting point the physical production model developed by Fischertechnik. These scenarios aim to help both company and university as an analysis tool for the improvement of the current product offered by the company (the 4.0 training Factory). Additionally, the As-Is scenario is going to be introduced within the product as a Digital Twin in order to complement it. Finally, an analysis and recommendations are going to be offered to Fischertechnik using the improvements made in the To-Be scenario for the production model.

The project is framed in the Industry 4.0 topic and attempts to apply functionalities and advantages offered by this fourth revolution in the industry in the company Fischertechnik, and concretely, in the production model 4.0 Training Factory. All of this for real use in the future for both Fischertechnik as the university HSLU of Switzerland.