Tanto hablo de los digital twin en mis cursos sobre Digitalización e Industria 4.0 que al final he decidido crear uno yo mismo para poder enseñarlo al mundo (y en primicia en PcDeMaNo, claro está).
La idea de un digital twin o germelo digital está clara : conseguir una representación matemática (virtual) de un equipo o Planta de Proceso real / físico y sobre él poder realizar experimentos (para optimizarlos, por ejemplo) que no se podrían llevar a cabo en el sistema real. El problema viene en que, yo al menos hasta el momento, no he llegado a ver «algo» que se asemeje a dicho concepto siendo lo más cercano al mismo los modelos híbridos (que llevan haciéndose desde hace años) obteniendo valores numéricos a partir de modelos matemáticos basados en ecuaciones de conservación.
Por eso yo, como «regalo navideño» me he propuesto algo tan sencillo como montar una Planta termosolar (no fotovoltaica) ahora que hasta las petroleras apuestan para la generación eléctrica mediante energías limpias.
Evidentemente todo el proyecto lo haré utilizando herramientas open-source como Arduino o RPi a nivel de hardware y como software el producto «colombiano» MyOpenLAB escrito en JAVA (y por tanto compatible Windows, Mac OS o Ubuntu y Raspbian) que viene a ser la alternativa libre al famoso LabView de National Instruments, nada barato por cierto.
Si entre nuestros amigos PcDeMaNeRos hay algún Ingeniero Industrial o Químico (preferentemente) con tiempo y ganas de ayudarnos a escribir las ecuaciones de conservación de movimiento y transmisión de calor … es bienvenido! !Hay trabajo para todos y más ya que solo es el primer paso de un macroproyecto en el que estoy/ estamos pensando!
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Y para conseguir mayor realismo y que no se queda «tan solo» en una modelización numérico / matemática acabamos de pedir este Basic I/O para conectarlo a uno de nuestros Arduinos.
¡Da gusto con vosotros! Ha sido lanzar nuestra solicitud de ayuda y ya tenemos al amigo Alfonso (Ingeniero aeronáutico) dispuesto a echarnos una mano. Gracias, hablamos
Mientras tanto os dejamos con una «afoto» del BASIC I/O que ya tenemos montado encima de nuestro viejo Arduino Leonardo. Lo dicho, esto marcha a muy buen ritmo.
Para que no se me olvide aquí va el resumen de nuestra situación a día de hoy de nuestro proyecto.
Tras muchas pruebas y más pruebas hemos comprobado que no todos los Arduinos son iguales entre sí y, así por ejemplo, FIRMATA que es necesario para la comunicación entre el Arduino y myOpenLab no funciona en un Leonardo. Sin embargo, en un Arduino Uno va como la seda.
Y aunque todavía nos falta no mucho sino muchísimo ya vamos teniendo las piezas del rompecabezas y ya sabemos hacer registros y leer y escribir datos en tiempo real desde nuestro Arduino, por ejemplo.
Ya solo nos falta definir las ecuaciones de conservación, resolverlas… y simplificarlas para poder codificarlas en myOpenLAB, etc, etc.
Desde luego está quedando espectacular!!! Muchas ganas de verlo terminado
Muchas gracias. Esa versión (de ayer) ya se ha quedado anticuada.
Estamos pensando incluso en utilizar Spotfire como herramienta de visualización…o quizás Tableau, para seguir fieles a nuestra idea de todo Open Source.
Por otra parte voy a probar si se puede hacer modular y empaquetar en objetos individuales los equipos tipo bomba, válvula, etc con sus ecuaciones simplificadas (aunque ampliables) para poder ser reutilizadas en otros procesos.
En este nuevo capítulo del Podcast Industria 4.0 hablan de los Gemelos digitales o Digital twins, que se pueden definir como una réplica digital de activos físicos, procesos, espacios, sistemas y dispositivos que se pueden usar para varios propósitos.
Se espera que su mercado global crezca casi un 38 por ciento al año, alcanzando los 15 mil millones de dolares para 2023, según un estudio reciente de MarketsandMarkets. Aunque los gemelos digitales aún están en su etapa incipiente, se calcula que su utilización estará generalizada dentro de 5 a 10 años.
Aunque pueda parecer que avanzamos poco … la curva inicial de aprendizaje es un poco empinada pero ya hemos pasado lo peor.
En unos días tendremos el típico ejemplo de llenado / vaciado de tanques en serie y así habremos avanzado en varios temas:
– Sabremos dibujar diagramas P&ID con SVG (open source, evidentemente)
– Pondremos a prueba nuestros primeros bloques de cálculo para hacer los balances de materia que resultan muy sencillos en el caso de tanques en serie.
– Empezaremos a probar los indicadores de alarmas de nivel que hemos colocado en nuestro tanque virtual y, como no, el sintonizado de PIDs!
Aunque no os lo creáis ha sido aprender a hacer zoom en Windows (Tecla Windows y «+») y conseguir un gran avance en nuestro desarrollo en myOpenLAB. Es una pena que use FONTs y símbolos tan pequeños!
Ahora ya hemos empezado a controlar el tema
Lo dicho. Avanzamos, lento pero seguro y ya hemos conseguido animar el nivel del tanque en función del caudal de entrada.
Ya «solo» nos falta instalar el PID y ajustar las bandas del controlador… lo que no debería ser complicado aunque nunca se sabe.
Por cierto, tanto el tanque como válvulas ahora son SVG generados por nosotros
Seguimos aprendiendo y ya somos capaces de dibujar dos variables (dos plumas) en un mismo registro!
Los creadores de myOpenLAB no se han complicado la vida. Dos registros de una pluma superpuestos y con el superior con fondo transparente y así se pueden poner plumas y más plumas en un mismo registro. De lo más lógico y lo más sencillo ¿no?
Esto empieza a coger carrerilla y ya hemos aprendido a lanzar varias ventanas de forma simultánea interactuando entre ellas.
Nuestro ICARUS (nombre de nuestro Digital Twin) sigue ascenciendo sin parar
Ya tenemos casi listo nuestro PID para controlar el nivel del tanque.
Por cierto y aunque no tenga nada que ver con este «DIGITAL TWIN» que estamos haciendo con vuestra desinteresada ayuda, mañana tengo un viaje a Sevilla a reunirme con una gran empresa dedicada a la Energía Solar… y hasta aquí puedo contar
Moviendo hilos…
Por cierto, voy avanzando lento con mis ecuaciones, pero avanzo. Saludos
Gracias, no esperaba menos de tí.
Estamos deseando ver “algo” de lo que estás haciendo.
Después de haber encontrado las primeras limitaciones de myOpenLAB (y haberlas resuelto, claro) vamos a dejar en HOLD nuestro «juguete» del simulador del control del nivel del tanque para ponernos a trabajar en serio.
La semana próxima la dedicaremos a openMODELICA y a trabajar con las primeras ecuaciones (gentileza de Alfonso) para simular nuestro ICARUS (Digital Twin de la Planta termosolar).
Mientras tanto os dejamos «pantallazo» de nuestro simulador del juguete que ya se puede empezar a utilizar como herramienta de formación de personal que tenga que ajustar las bandas de un controlador PID. Por ejemplo, una primera práctica recomendada sería ver como la sintonización del lazo (control de nivel en este caso actuando sobre la apertura de la válvula de control del fondo) es diferente para amortiguar perturbaciones del caudal de entrada o del punto de consigna del nivel.
Acabamos de incluir en nuestro primer Icarus medida de temperatura e iluminación solar (vía Arduino) por lo que ya podemos simular como afecta el paso de una nube en el lazo de control de nivel de nuestro tanque ejemplo.
Acabamos de empezar las tareas de «construcción» de ICARUS por lo que los avances que vayamos haciendo los iremos compartiendo con vosotros en nuestro FORO que para eso está.
En esta ocasión (y sin que sirva de precedente) os dejamos los que tenemos hecho hasta hora de nuestro esquema simplificado de la Planta Solar… sin haber terminado la torre (aún).
No será por no haberlo intentado pero después de la cena de empresa de anoche el «ambiente» que se respìra en la oficina no nos ha permitido dedicar tiempo a la generación de las ecuaciones por lo que hemos preferido ser más efectivos continuando otra tarea que teníamos sin terminar.
Después de hablar con los constructores de la mayor planta solar del mundo / mundial hemos cambiado nuestra «planta solar de juguete» por una más seria con un Solar Field con sus heliostatos bien montados.
Y lo mejor de todo es que, aunque parezca mentira, hemos conseguido reducir el tamaño del fichero del simulador (en su estado actual) en tres veces quedándose ahora en poco más de 200KB
¡No diréis que no vamos mejorando y que cada vez tiene mejor pinta nuesto ICARUS! ¿No?
Aunque parezca que no avanzamos nada en el tema de nuestra planta termosolar la verdad es que sí lo hacemos pero a una velocidad mucho menor del previsto… pero es que las vacaciones navideñas nos han permitido descansar ¿?
En cualquier caso y de acuerdo a lo prometido aquí os dejamos pantallazo del estado actual de nuestra planta
A partir de ahora esperamos (¿verdad amigo Alfonso?) recuperar nuestro ritmo de trabajo y tener más ecuaciones integradas en myOpenLAB. No es sencillo por cuanto el Foro del programa no es tampoco muy activo que se diga y los diseñadores del programa parece que hace tiempo dejaron el mismo a su suerte.
Con vuestra ayuda seguro que lo conseguiremos! No tenemos ninguna duda!
Es una pena leer esta mala noticia para Siemens Energy AC… empresa a la que pasó a trabajar nuestro amigo Alfonso poco después de acabar de ayudarnos con las ecuaciones para montar ICARUS, nuestro gemelo digital
«El costo financiero de décadas de inacción climática y los riesgos inherentes de apresurarse para ponerse al día quedaron al descubierto este lunes, cuando un gigante industrial alemán pronosticó una pérdida anual asombrosa de 4.500 millones de euros. Los problemas de Siemens Energy AG provienen principalmente de dificultades técnicas con una nueva generación de turbinas eólicas terrestres. La energía eólica es vital para reducir las emisiones de carbono, y la industria se ha apresurado a lanzar máquinas más grandes y poderosas.
El negocio eólico de Siemens Gamesa se movió demasiado rápido y ahora ha descubierto vibraciones anormales en las aspas y los rodamientos que pueden tener que ser reemplazados. Aunque los modelos afectados representan solo el 4% de su flota instalada, los costos directos de solucionar estos problemas se estiman en 1.600 millones de euros.»
Parece que la división de turbinas eólicas de Siemens Energy está pasando por un mal momento. Y no, no es solo un pequeño bache en el camino. Los analistas creen que las cosas podrían ponerse todavía peor antes de mejorar.
Las cosas no pintan bien para la división de turbinas eólicas de Siemens Energy. Según los analistas de JPMorgan y Deutsche Bank, la unidad no alcanzará el equilibrio financiero hasta, como mínimo, 2026. ¿La razón? Una combinación de problemas de calidad y de implementación que ha dejado a la empresa en una situación complicada.
Hasta ahora, muchos sabían de los problemas en Siemens Gamesa, pero se creía que estos problemas eran principalmente en el segmento terrestre. Pero ahora, parece que los problemas de inflación y de implementación han llegado a la división offshore, que se considera la joya de la corona de la empresa.