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fecha: 19-nov-2019
Publicado por: Michael PUTZ

Cómo los sensores virtuales pueden medir cantidades que no se pueden medir

 

Los sensores que miden la posición, la temperatura, la presión y otros parámetros físicos o químicos están ganando una enorme importancia en la industria 4.0. Pero no siempre es posible medir lo que es realmente necesario. Los sensores virtuales pueden ayudar aquí. Albert Dorneich, Innovation Manager y Evaluador de Tecnología de Balluff, explica cómo funciona la detección virtual y qué posibilidades ofrece la tecnología.

Un sensor es un componente técnico que convierte cantidades físicas o químicas en una señal eléctrica. Con el avance de la conexión en red de personas y cosas, los sensores están adquiriendo una enorme importancia. Por ejemplo, ¿cómo se puede controlar remotamente un sistema a través de redes de datos si no se tiene ni idea de su estado?

 

A veces no es posible medir

Sin embargo, los sensores a veces alcanzan sus límites. Albert Dorneich, Jefe de Innovación y Evaluación de Tecnología de Balluff, señala este problema. Antecedentes: Balluff es un proveedor líder en automatización industrial y tiene décadas de experiencia en tecnología de sensores. "Hay casos en los que la cantidad física deseada no puede medirse directamente por coste, energía, conveniencia u otras razones prácticas", explica Dorneich. O, sin embargo, se desea una declaración cualitativa en lugar de una medición cuantitativa. Declaraciones como: ¿Está funcionando bien la producción o hay que sustituir un dispositivo? "Ningún sensor real puede alcanzar a éste", dice el experto. Los virtuales ya pueden hacerlo. Combinan diferentes cantidades, que son medidas por sensores reales, y luego entregan el resultado deseado.

 

Los sensores no pueden estar en todas partes

Un ejemplo de la industria de la ingeniería mecánica ilustra la función de los sensores virtuales: un centro de mecanizado consiste en fresar exactamente una pieza de una pieza metálica. Para ello es necesario posicionar la tabla de herramientas exactamente en posición vertical. El cabezal de fresado consta de varios componentes: la fresa, el mango y el husillo. Detrás está el motor. Los sensores reales pueden detectar la posición de la mesa. Un control posiciona la mesa en la posición correcta. Todos los componentes del cabezal de fresado están unidos entre sí de forma rígida. Sin embargo, pueden producirse deformaciones debido a las altas temperaturas. Los sensores reales solo pueden detectar dónde se encuentra la mesa, pero no dónde se fresa realmente, el llamado punto central de la herramienta. Porque: no es posible montar un sensor real exactamente en la posición en la que se va a realizar el fresado. Hay además piezas de rotación rápida, refrigerantes y similares.

 

Con el cálculo correcto se hace más preciso

Cuando se trata de subcentésimas de milímetro, esta inexactitud puede convertirse en un problema. Un sensor virtual puede resolver este dilema. Dorneich explica cómo: "El sensor virtual tiene en cuenta todos los datos que miden los sensores reales, como la temperatura. Un sensor virtual toma ahora todos los datos disponibles de los sensores reales y calcula dónde se encuentra exactamente el cabezal de fresado y dónde se fresa realmente". Un sensor virtual no es un dispositivo o un objeto que se pueda llevar en la mano. Es un método que le ayuda a obtener resultados. Resultados que no se lograrían con sensores puros.

Paper Medición de la fuerza innovadora

Básicamente, hay dos formas en que los sensores virtuales proporcionan valores. Existen procedimientos analíticos y empíricos. En el primer método, el sensor virtual calcula exactamente dónde se encuentra el cabezal de fresado basándose en las leyes físicas. En el método empírico, la experiencia del pasado se incorpora al cálculo. En pocas palabras, así es como se hace: Siempre que los parámetros medidos tienen valores muy específicos, el cabezal de fresado se ha situado exactamente en esta posición.

 

Mirando hacia el futuro con datos del pasado

Sin embargo, los sensores virtuales no pueden limitarse a hacer declaraciones sobre el presente. Gracias a ellos, también se puede ver el futuro. En primer lugar, proporcionan una gran cantidad de datos que pueden almacenarse en una nube. "Gracias a estos datos, los sensores virtuales pueden aprender", explica Dorneich y añade: "Porque se pueden sacar conclusiones para el futuro a partir de datos del pasado. Por ejemplo, si una caja de cambios fuera de servicio de un determinado tipo ha funcionado durante otras cuatro semanas en condiciones similares en el pasado, es muy probable que una caja de cambios muy específica que acaba de empezar a funcionar fuera de servicio funcione en condiciones similares. Los fabricantes de rodamientos son muy conscientes de los mecanismos de fallo.

Estas soluciones, con las que se puede mantener o reparar un sistema incluso antes de que se averíe, se incluyen en el concepto de mantenimiento predictivo. Gracias al aprendizaje automático, los resultados de estas soluciones pueden mejorarse aún más. Dos de las muchas ventajas del mantenimiento predictivo es que es posible pedir la pieza de repuesto necesaria exactamente cuando se necesita. Y: el mejor momento para un cambio - por ejemplo, durante la parada de toda la planta de producción - puede determinarse de antemano.

 

Pague por los resultados, no por los sensores

Los sensores virtuales no son nada nuevo para Balluff. Dorneich explica: "Los sensores virtuales existían incluso antes del triunfante avance de Internet. Recopilar información de múltiples sensores a la que no se puede acceder directamente es lo último en tecnología". Sin embargo, los modelos de negocio del futuro pueden ser completamente nuevos. El predesarrollador de Balluff dice: "Es interesante para nosotros vender sensores reales. Pero, ¿podemos hacerlo en el futuro? "¿Quizás en el futuro estaremos regalando nuestros verdaderos sensores?" Los usuarios pagarían entonces por el uso de todo el sistema utilizando un modelo de leasing o de pago por uso. También es concebible que en el futuro los grupos de TI a la Google aparezcan como actores con sus servicios en la nube. Y Balluff suministra los sensores reales necesarios para ello. "El mundo real siempre existirá. Pero es difícil predecir qué papel desempeñará la parte real en la cadena de valor. En última instancia, estos modelos de negocio deben ser desarrollados con nuestros clientes para poder ofrecer una solución aceptable en el mercado", resume Dorneich.

 

¿A quién pertenecen los datos?

Según el experto, sin embargo, una pregunta central que sigue sin respuesta: ¿A quién pertenecen los datos recogidos por los sensores reales y virtuales? ¿Pertenecen al fabricante del sensor, al usuario o al proveedor de servicios? "Esta discusión legal está todavía en pleno desarrollo y sería un error sentarse y relajarse en esta discusión", subraya Dorneich. Después de todo, la cuestión es cómo se distribuye el negocio entre las empresas del mundo real y los grandes grupos de TI.

 

Los sensores virtuales necesitan conceptos de seguridad

La seguridad de los sensores virtuales en particular y de la producción en red en general también es emocionante: porque dondequiera que se generen, transporten y procesen los datos, también pueden ser pirateados. "El problema empeorará en el futuro. Porque cada vez hay más datos y porque están más distribuidos a través de la nube", está convencido Dorneich. En cualquier caso, la seguridad es un punto conflictivo en el proceso de digitalización. "Si los datos no están protegidos, la digitalización no se acelerará tan rápido como se ve. El trabajo en red y la seguridad deben ir de la mano", advierte el experto.

 

Acerca de Balluff

Fundada en Neuhausen auf den Fildern en 1921, la empresa familiar es considerada un proveedor líder de automatización industrial. Emplea a 3.300 personas en todo el mundo y generó unas ventas de casi 380 millones de euros en 2016. Balluff tiene 62 sucursales y oficinas de representación en todo el mundo.

Lea también nuestro artículo: Cómo los sensores hacen nuestra vida diaria más fácil

 

Medición de la fuerza innovadora

Michael PUTZ

Born in the Salzkammergut. After working for Shell and Porsche, he concentrated on innovation management as a study assistant at the Innovation Department of the Vienna University of Economics and Business Administration. In 2003 he founded LEAD Innovation and manages the company as Managing Partner. Lectures at MIT, in front of companies like Google or NASA.

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