Desarrollo del gemelo digital para el mantenimiento 4.0 del sistema de aire acondicionado de un autobús urbano

Abstract

[ES] El mantenimiento 4.0 es la nueva tendencia en la industria, se fundamenta en la predicción del estado de un activo y su fiabilidad sin necesidad de recurrir a una parada para una revisión. Para ello se recurre a mediciones en funcionamiento real en la propia máquina que sirven al equipo de mantenimiento para encontrar anomalías y emprender la intervención de forma preventiva. Dentro del universo de los autobuses urbanos uno de los sistemas más críticos es el aire acondicionado, principalmente en los meses de verano. Si el conductor encuentra que el aire acondicionado del autobús no funciona reportará la anomalía, el autobús entrará en parada y no podrá trabajar en la línea hasta que se repare el fallo. Este tipo de paradas al no estar programadas producen pérdidas de tiempos y sobrecarga de trabajo en el taller. El objetivo de este TFG es estudiar la posibilidad de aplicar la tecnología del Gemelo Digital al sistema de aire acondicionado de los autobuses con la finalidad de detectar el fallo de manera anticipada permitiendo así programar la parada y optimizar los tiempos del taller. Un gemelo digital consiste en la simulación por ordenador del sistema de aire acondicionado utilizando señales en tiempo real del autobús para producir valores de salida en funcionamiento normal. Si las señales obtenidas del autobús difieren de estos valores obtenidos en el gemelo, se habrá producido una anomalía y significará que se debe realizar una inspección. El análisis consistirá en determinar qué señales del sistema son determinantes a la hora de diagnosticar las anomalías, teniendo en cuenta la futura sensorización que será requerida y su efecto en los valores de salida del gemelo digital. A su vez mediante un programa de simulación se ha de desarrollar el gemelo digital que permita simular en diversas condiciones el funcionamiento correcto del aire acondicionado del autobús.

[EN] Maintenance 4.0 is the new trend in the industry, it is based on the prediction of an asset¿s condition and its reliability without the need to shut down for a review. To do this, machine¿s on-line measurements are defined, which are used by the maintenance team to detect anomalies and initiate preventive intervention. Within the universe of city buses, one of the most critical systems is air conditioning, mainly in the summer months. If the bus driver finds that the air conditioning is not working properly, he will report the anomaly, the bus will shut down and will not be able to work on the line until the fault would be repaired. These types of downtimes, as they are not programmed, cause loss of time and work overload in the workshop. The objective of this TFG is to study the possibility of applying the Digital Twin technology to the buses air conditioning in order to detect the incipient failure. Thus allowing to program the stop and optimize workshop times. A digital twin consists in computer simulation of the air conditioning system using real-time signals from the bus to produce output values in normal operation. If the signals obtained from the bus differ from these values obtained from the twin, an anomaly has occurred and it means that an inspection must be carried out. The analysis will consist in determining which signals from the real system are decisive when diagnosing anomalies, taking into account the future sensorization that will be required and its effect on the output values of the digital twin. In turn, through a simulation program will be developed the digital twin that allows simulating the normal operation of the bus air conditioning under various conditions.