Cum transformă digital twins procesele de producție la wienerberger

Rolul digital twins în Industry 4.0

În contextul celei de-a patra revoluții industriale, digital twins devin tot mai importanți în mai multe direcții-cheie:

Optimizarea proceselor

Pe baza unor volume mari de date din producție, digital twins pot identifica din timp defecte sau anomalii. Acest lucru permite intervenții rapide și îmbunătățiri continue ale proceselor.

Asigurarea calității

Modelele digitale evidențiază legăturile dintre condițiile de producție și calitatea produsului final, oferind o precizie mult mai mare în controlul proceselor și în anticiparea rezultatelor.

Mentenanță predictivă

Copiile digitale reflectă în timp real starea echipamentelor și pot anticipa momentul în care este necesară intervenția. Astfel, sunt evitate opririle neplanificate și reparațiile costisitoare. 

Sustenabilitate

Digital twins contribuie la optimizarea consumului de energie și la utilizarea mai eficientă a resurselor.  

Pe drumul transformării digitale

Pentru wienerberger, digital twins nu sunt doar un concept emergent din Industry 4.0, ci un instrument strategic în procesul de transformare digitală. De mai mulți ani, compania accelerează dezvoltarea și implementarea acestor modele în fabricile sale. 

Modelele virtuale deschid drumul către o producție mai eficientă, mai sustenabilă și mai stabilă. Experimentele realizate în mediul digital permit extragerea unor concluzii aplicabile direct în producție.

În același timp, aceste modele sunt validate prin testări reale, ceea ce contribuie la creșterea acurateței predicțiilor. Optimizările pot fi testate în prealabil, pe baza datelor istorice modelate matematic, crescând șansele de implementare cu succes. 

Mai multă eficiență, mai puține disfuncționalități, mai multă informație

Valoarea concretă a digital twins se vede pe mai multe niveluri. Acestea pot identifica în timp real abateri de la parametrii optimi, opriri neprevăzute, pierderi de material, etape redundante sau un consum excesiv de energie. Datele precise, disponibile în timp real, stau la baza unor intervenții rapide și bine direcționate: erorile pot fi corectate imediat, iar procesele sunt îmbunătățite continuu. Astfel, wienerberger reușește să crească viteza și eficiența producției, reducând în același timp consumul de materiale și costurile. Prin intermediul unui „pașaport digital”, fiecare produs poate fi urmărit complet, de la începutul până la finalul procesului de producție.

Implementare cu rezultate la Pipelife

Un proiect de cercetare realizat la fabrica din Enkhuizen, Olanda, a brandului Pipelife, demonstrează clar potențialul digital twins. A fost utilizat un digital twin într-un proces complex de extrudare pentru țevi din PVC orientat biaxial, destinate rețelelor de apă potabilă. În acest proces, materialul este întins simultan pe direcție longitudinală și circulară, la temperaturi și presiuni ridicate. Rezultatul este o țeavă cu pereți foarte subțiri, dar cu o rezistență ridicată la presiune și impact.

Noi perspective asupra proceselor

Digital twin a oferit informații esențiale despre influența unor factori precum:

• temperatura apei de răcire
• configurarea sistemelor de control, inclusiv unitățile de dozare
• alimentarea cu material și proporțiile de amestec
• temperatura țevii
• condițiile de mediu, cum ar fi uși deschise sau temperatura ambientală

Exemple concrete din producție

De exemplu, digital twin a reușit să prezică temperatura în conducte și efectele unor modificări minime ale parametrilor setați. Ajustările realizate au dus nu doar la creșterea eficienței, ci și la îmbunătățirea calității produselor. Prin utilizarea analizei predictive, care identifică tipare recurente pentru a anticipa evoluții viitoare, sistemul a detectat anomalii înainte ca acestea să afecteze calitatea sau echipamentele. Echipele operaționale au primit alerte în timp util și recomandări concrete, ceea ce a permis prevenirea problemelor înainte de apariția lor.

În plus, copia digitală a proceselor a permis simularea diferitelor scenarii: ce se întâmplă dacă rata de răcire crește? Cum influențează modificarea amestecului de materiale rezultatul final?

Potențial major pentru optimizarea producției

Proiectul de la fabrica Pipelife arată clar cum digital twin poate transforma procesele de producție:

• predicțiile privind comportamentul proceselor și calitatea produselor devin extrem de precise
• parametri precum temperatura, răcirea sau aportul de material pot fi optimizați automat
•  stabilizarea proceselor duce la creșterea eficienței
• pierderile pot fi reduse cu aproximativ 20% anual, în principal prin diminuarea abaterilor dimensionale cu până la 80%
• prevenirea ovalizării sau a altor erori de dimensiune crește ponderea produselor conforme
•  identificarea timpurie a anomaliilor permite intervenții rapide și previne avarii, opriri și costuri ridicate de reparație
• optimizarea consumului de resurse și energie reduce costurile

Sustenabilitatea, un beneficiu suplimentar

Avantajele digital twin nu se limitează la calitate și eficiență. Modelele virtuale contribuie și la o producție mai sustenabilă:

• mai puține rebuturi înseamnă mai puțin efort și costuri mai mici pentru reciclare
• optimizarea utilizării materialelor crește eficiența energetică și reduce amprenta de carbon

Astfel, digital twins devin nu doar un instrument de eficiență economică, ci și un element esențial pentru o producție responsabilă și orientată spre viitor.

Cum este creat un digital twin

Pasul 1 - Colectarea datelor

Senzorii integrați în echipamente colectează în timp real date relevante pentru producție: temperatură, flux de material, apă de răcire, setări ale utilajelor. Aceste date sunt stocate în sistemul MES (Manufacturing Execution System), unde sunt structurate, standardizate și contextualizate continuu. MES oferă astfel o imagine detaliată asupra procesului de producție. Implementarea este complexă, trebuie colectate mii de puncte de date, asigurată calitatea acestora și integrate informații din surse multiple. Până în prezent, colectarea datelor în timp real a fost implementată în 50 de fabrici.

Pasul 2 - Generarea valorii

Datele colectate sunt stocate în cloud și analizate cu ajutorul modelelor de data science și inteligență artificială, pentru simulări și predicții.

Pasul 3 – Impact în producția reală

Obiectivul final este utilizarea acestor date pentru a genera valoare direct în producție. Concluziile sunt integrate în procese, unde contribuie automat la optimizare, prevenirea disfuncționalităților și creșterea eficienței.

Optimizarea proceselor prin digitalizare

Combinația dintre colectarea datelor prin IoT, simulări și producția bazată pe date transformă digital twin într-un veritabil factor decisiv în optimizarea proceselor.