Sumergiéndonos en el poder de la planta conectada.

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Tanto la digitalización como la gestión integral del ciclo de vida de las plantas, conforman los desafíos prioritarios por empresas de numerosos sectores: químico, del petróleo y del gas, de los procesos y de la energía.

¿El objetivo? Obtener una huella digital completa de la planta que nos ayude a optimizar las operaciones, el mantenimiento de la misma, construir mejores productos y proporcionar mejores servicios.

Pero, ¿cómo pueden las empresas tradicionales de ingeniería por encargo (que a menudo se sitúan a la cola de otros sectores en términos de tecnología de la información, productos y gestión de datos) soñar con un gemelo digital?

Productos puntuales, complejos y con bajo volumen

Por normal general, los productos son complejos y se producen en bajos volúmenes y en una gran variedad.

Las plantas e instalaciones son casi siempre resultado de un proyecto previo. Las empresas de ingeniería, aprovisionamiento y construcción (EPC) diseñan y construyen estas plantas para cumplir con los requisitos de un único propietario-operador (OO), que a menudo conducen a soluciones de ingeniería bajo pedido. El proceso de especificación de pedidos es a menudo largo y complejo, y requiere de una gran cantidad de mano de obra y un profundo conocimiento técnico.

Normalmente pasan varios años desde la consulta inicial del cliente hasta el cierre del trato. El diseño detallado de la planta o instalación no se lleva a cabo hasta que se haya firmado una orden. Cada nuevo pedido implica a menudo el desarrollo de nuevos productos que se ajusten a las especificaciones del cliente. Todo esto provoca que los productos terminen siendo altamente personalizados, lo cual difiere totalmente de las industrias tradicionales “pseudo-PLM», donde el producto es diseñado antes de ser vendido.

Los principales retos: Silos departamentales e Interoperabilidad

La planta final es el resultado de una intensa colaboración entre funciones y disciplinas. El departamento civil, el equipo mecánico, el edificio estructural, las tuberías… cada uno tiene su propio conjunto de herramientas específicas que emplea para cada disciplina concreta. Sin embargo, las aplicaciones y los sistemas centrales no suelen estar bien integrados entre sí conectando las distintas funciones.

¿El resultado? Un paisaje desordenado, donde los silos departamentales, la falta de transparencia y los datos duplicados, están a la orden del día. Cada disciplina se encierra en sus propias herramientas y estándares de ingeniería, provocando que los traspasos de información sean cada vez más lentos y dificulten la tan necesaria colaboración interdisciplinaria.

Sumergiéndonos en el poder de la planta conectada

La conectividad dentro de los negocios de planta no es en absoluto un asunto nuevo. Sin embargo, las avanzadas tecnologías de hoy en día unidas a los baratos costes de computación, almacenamiento y ancho de banda, hacen posible ir más allá de la automatización de una sola planta. La integración de datos de varios productos instalados (las llamadas instancias de producto) permiten una visión holística del rendimiento del producto y generan información procesable para mejorar los diseños de la próxima generación.

Todo esto mejora el rendimiento del equipo en todo momento, aprovecha los conocimientos basados en datos, aumenta la calidad del producto final y evita las averías antes de que ocurran. Identificar y responder a pequeños problemas antes de que se hagan grandes, mejora el rendimiento de la planta y reduce los costes de mantenimiento.

Por ejemplo, utilizando tecnologías basadas en la nube y datos conectados, una planta gemela digital permite a un experto sentado en una sala de control central supervisar un producto instalado en varias plantas ubicadas en todo el mundo. Además facilita la solución problemas y extrae valiosa información sobre el rendimiento para ayudar a los equipos de desarrollo de productos a diseñar la próxima generación. También permite a un ingeniero de campo escanear un equipo, cargar su gemelo digital, seguir instrucciones de mantenimiento, consultar informes históricos y utilizar herramientas de asesoramiento para mejorar el rendimiento del equipo. Y equipa a los analistas con una gran cantidad de datos conectados para responder a las siguientes preguntas: «¿Con qué frecuencia?”,»¿Qué?», «¿Cuándo?», «¿Dónde?», «¿Quién?» y «¿Por qué es un problema?».

Como vemos, las posibilidades son infinitas, y la ejecución de las mismas comienza con el establecimiento de las bases para un modelo conectado que permita la digitalización a nivel de planta. La gestión del ciclo de vida del producto basada en las últimas capacidades tecnológicas proporciona esta base y permite a las empresas capitalizar la convergencia de los mundos digital y físico y aprovechar todo el potencial de la planta conectada.

Establecimiento de objetivos para la estrategia del gemelo digital

La decisión de emprender un proyecto de creación de un gemelo digital debe alinearse con las necesidades específicas de la organización. Para tener éxito, debemos comprender cómo la empresa pretende competir y alinear este «norte» estratégico con las inversiones digitales.

Por ejemplo, algunos EPCs podrían decidir centrarse en su cartera de servicios e invertir en información rápida y fiable para mejorar su calidad. Otros pueden optar por invertir en la configuración del producto para acelerar las cotizaciones y cerrar más acuerdos. Es posible que los operadores deseen supervisar el rendimiento de la planta e invertir en mantenimiento para ampliar los ciclos de vida de los activos.

Es importante priorizar las iniciativas estratégicas de inversión en función de los objetivos específicos de la empresa. Lo que sigue es un resumen de las seis tendencias generales que parecen estar acelerando el impulso hacia los gemelos digitales en las plantas.

Aprovechar el ala de servicios de la empresa

Las plantas son productos con ciclos de vida largos y los EPCs (Empresas de Ingeniería, Compras y Construcción por sus siglas en inglés) están experimentando una transformación fundamental del negocio que pretenden monetizarlos.

Ahora, en lugar del enfoque de proyecto «one & done» del pasado, el modelo de negocio para la mayoría de los proveedores de soluciones de plantas e instalaciones está evolucionando desde la entrega de proyectos a la prestación de servicios para todo el ciclo de vida de la planta.

Una cartera de servicios que va desde la entrega de piezas de repuesto hasta el mantenimiento de la planta o la monitorización de procesos, puede aumentar enormemente los ingresos procedentes de la postventa, al tiempo que establece relaciones más estrechas y duraderas con los clientes. Un mejor servicio significa mayores ingresos, mayor rentabilidad y con el tiempo, una poderosa ventaja competitiva.

Aprovechar el ala de servicios requiere un acceso fácil a la información relevante del equipo y una transferencia de datos fluida entre las organizaciones de proyecto y de servicio. Los datos maestros relevantes para el servicio, como piezas de recambio, kits de piezas de recambio o información relevante para el mantenimiento, deben estar definidos y disponibles para agilizar las ofertas de servicios y la entrega.

Retener el conocimiento

Se necesitan grandes conocimientos técnicos para vender y entregar la planta final. Y este conocimiento a menudo reside en las cabezas de un puñado de empleados experimentados. Típicamente, los procedimientos y las reglas no se escriben ni se comparten con otros, por lo que se necesita un equipo de ventas con formación técnica para adaptar el producto a las necesidades del cliente.

Estandarizar los métodos y crear conocimiento reutilizable permite a las empresas de plantas asumir más proyectos, escalar y crecer. La documentación de los procesos y la «descodificación» de la configuración del producto y las reglas de dimensionamiento por parte de los expertos, es crucial para retener el conocimiento y democratizar el proceso de venta.

Ganar eficiencia a través de la reutilización

La reutilización (y los reutilizadores) es el quid de la cuestión cuando hablamos de eficiencia. La reutilización supone un importante ahorro de costes. No sólo reduce el tiempo empleado en la entrega del producto final, sino que también permite amortizar los costes de desarrollo de muchos proyectos.

La modularidad es una estrategia de diseño para construir y organizar productos complejos de forma eficaz. Un producto es modular si tiene interfaces estandarizadas y los componentes realizan una o muy pocas funciones.

Proporcionar menos variedad a los productos y añadir homogeneidad entre los componentes simplifica la complejidad y allana el camino hacia herramientas de configuración de productos más avanzadas. Todavía se puede permitir un cierto grado de personalización del producto combinando componentes estándar y personalizados de forma inteligente, e implicando al cliente en el proceso de especificación del producto.

La explotación de la reutilización requiere una buena dosis de conocimientos en materia de gestión del cambio. Haciendo que los diseños sean reutilizables y almacenándolos sabiamente para que puedan ser encontrados, las empresas preparan el terreno para conseguir reutilizadores a bordo y luchan contra la actitud de «no inventado aquí».

Acelerar los presupuestos para aumentar las ventas

La rapidez en la elaboración de presupuestos junto con el plazo de entrega, son factores vitales el éxito en los pedidos. Una descripción clara y concisa del producto, utilizando diseños modulares que limitan las opciones disponibles para los clientes, es clave para acelerar las cotizaciones y cerrar más ventas.

Los vendedores pueden construir una propuesta fiable y de alta calidad más rápido y a un mejor precio que otros utilizando configuradores de productos, plantillas y documentos estándar que han sido afinados y han demostrado ser muy útiles al respecto.

Sin embargo, esto no quiere decir que el proceso de venta funcione con piloto automático. Debemos pensar en la configuración del producto como un conjunto de herramientas que los vendedores tienen a mano para elaborar una propuesta convincente, mientras aplican sus habilidades en pro de cerrar el trato.

Trazabilidad y conformidad

La fabricación y el suministro de una gran parte de los equipos de la planta se subcontrata a terceros. Orquestar estas entregas de equipos con proveedores de todo el mundo es un proceso complejo que requiere una atención especial a la calidad, la programación y el coste.

Además de la complejidad, los pedidos y las especificaciones pueden cambiar durante el proyecto. Esto a menudo conduce al diseño del producto y a ajustes en la documentación que necesitan ser rastreados y controlados. La trazabilidad de principio a fin a lo largo del proyecto y durante la cadena de suministro, es fundamental para garantizar el cumplimiento y la calidad.

Nuevas fuentes de ingresos digitales

El gemelo digital de la planta genera montones de datos que pueden monetizarse mediante el desarrollo de nuevos productos y servicios. Herramientas para proporcionar asesoramiento para optimizar el rendimiento de los procesos de realidad aumentada, para ayudar a los servicios de campo a mantener y reparar los equipos, para revelar problemas de rendimiento de los activos…. Las opciones son muchas, y escuchando los retos de los clientes es más fácil inspirarse, desarrollar soluciones y sumergirse en nuevas fuentes de ingresos que capitalizan el acceso a información rápida y conectada.

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Comenzando: primeros pasos hacia el gemelo digital de la planta

El viaje hacia el gemelo digital requiere aprender a navegar por la complejidad además de un apasionado enfoque para la adquisición de las capacidades necesarias. Mientras que un modelo de planta demasiado simplista puede no producir el valor que un gemelo digital promete, un enfoque demasiado rápido y amplio puede casi garantizar que nos perdamos en la complejidad. La buena noticia es que al pensar en grande y definir un “norte” ambicioso, comenzando con proyectos bimodales y que escalen rápidamente, es posible contemplar la costa más allá de las bravas aguas del gemelo digital.

1. Comenzar con una estructura de planta

Comienza describiendo la estructura de la planta. Como explica mi colega Bjorn Fidjeland en su Plant PLM eCourse, se requieren varias estructuras de información de planta para describir una planta.

Para empezar, comienza con una estructura funcional. La estructura funcional de una planta es independiente de la disciplina jerárquica y desglosa la planta desde la perspectiva funcional. Una estructura de planta incluye procesos, sistemas y equipos de planta.

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2. Identificar y compartir información relevante

Las plantas requieren una intensa colaboración entre las diferentes disciplinas, utilizando una variedad de herramientas diferentes entre sí. El intercambio de información entre disciplinas y funciones es un reto importante y afecta a la trazabilidad de la información a lo largo de todo el ciclo de vida de la planta. Los diferentes stakeholders luchan por acceder a la información de manera efectiva, lo que se convierte en un reto que se agrava cuando la información se divide en varias aplicaciones.

Por eso, ahora que tenemos una estructura de planta común, la clave es conseguir que las diferentes disciplinas empiecen a compartir sus datos. Necesitan entender por qué otros necesitan la información que ellos producen y cómo pueden facilitar el trabajo a los demás dedicando un poco más de tiempo a compartirla.

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Está bien comenzar compartiendo sólo documentos. El objetivo en este punto es que las personas de la organización se familiaricen con la estructura. Más tarde empezaremos a compartir modelos y metadatos.

3. Definir una biblioteca modular de cada familia de productos

Una biblioteca de familia de productos comprende un conjunto predefinido de módulos que pueden combinarse de diferentes maneras para formar un determinado producto. Los diseños modulares no sólo ofrecen la oportunidad de acelerar la entrega, sino que también poseen un enorme potencial para desbloquear las oportunidades de servicio y aumentar la lealtad de los clientes.

Es hora de auditar nuestra cartera de productos, buscar puntos en común y analizar cómo reducir la complejidad y fomentar la reutilización. Definir una biblioteca de familias de productos para ilustrar qué módulos están disponibles y cómo pueden combinarse es un gran avance, pero también una gran tarea para las empresas de ETO.

La variedad y complejidad de la cartera de productos es alta, y aunque las empresas normalmente no parten de cero, es un gran esfuerzo crear una biblioteca completa de productos modulares.

¿Mi consejo? Para obtener soporte comienza con productos que tengan el potencial de maximizar el retorno de la inversión. Concéntrate primero en los productos y módulos más comunes y rentables. Si un producto rara vez se vende, el coste de definir una biblioteca puede exceder el beneficio.

4. Conectar la especificación de la planta con la materialización del producto

El siguiente paso será conectar la estructura funcional de la planta, donde se especifican los equipos, con la materialización del producto (el propio activo). En este paso, es muy útil integrar la estructura de la planta a las aplicaciones de autoría más comunes. Las disciplinas de la planta operan en diferentes entornos CAD, y la información a menudo se bloquea en aplicaciones específicas del departamento. Los compradores no pueden acceder a MCAD, ni saben cómo utilizarlo ni tienen una licencia a su alcance. Y los compañeros de servicio dedican más de la mitad de su tiempo a buscar información técnica encerrada en dibujos, para pedir piezas de repuesto.

La integración de herramientas mejora la visibilidad y proporciona un fácil acceso a los datos técnicos de la planta y a las listas de materiales de los productos. Un flujo de información fiable entre CAD y PLM acelera el proceso de desarrollo, permite la entrega eficiente de información entre disciplinas y mantiene la consistencia en la calidad del producto.

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En el ejemplo, estamos conectando una especificación de bomba centrífuga al activo que cumple con la especificación. La diferencia entre la especificación y la materialización es muy importante dentro del modelo de planta. Imaginemos que esta bomba se rompe, y tenemos que cambiarla. En este caso, traeremos un nuevo activo, pero la especificación seguirá siendo la misma.

5. Modelado del ciclo de vida de la planta

La mayoría de las plantas e instalaciones pasan por un ciclo de vida con aproximadamente ocho fases distintas, comenzando con la especificación de los objetivos de la planta y terminando con el desmantelamiento. La estructura de la planta y los productos conectados evolucionarán a lo largo del ciclo de vida. En este punto, podemos empezar a definir un modelo para mantener el «hilo digital» de la planta a lo largo de todo el proceso.

6. Definir un catálogo de plantas

El equipamiento de la planta se especifica mediante atributos. Algunos de estos, son medidos por instrumentos de campo, creando un bucle de retroalimentación digital o, en algunos casos, una vista en vivo de la planta accesible de manera remota. La clasificación de los procesos y equipos de la planta y la definición de los datos de referencia son necesarios para crear automáticamente una etiqueta y conectar eficazmente todos los datos, incluidos los de los sensores en el campo.

Un reto importante cuando se trata de datos de campo consiste en el etiquetado sistemático y eficiente de la información, para que no terminemos comparando manzanas con naranjas. Si quieres saber más sobre los datos de referencia y los catálogos, visita el blog de mi colega Bjorn Fidjeland. Tiene varios artículos muy interesantes donde discute estos temas.

7. Integrar proveedores

Se requieren diferentes interacciones con los proveedores durante cada etapa del ciclo de vida de la planta para compartir y almacenar información. La colaboración eficiente con los proveedores es clave para los negocios de planta, donde gran parte de las entregas de equipos provienen de terceros. La integración de proveedores en Plant PLM facilita, entre otras cosas, el intercambio de documentos, la colaboración de modelos de productos y el seguimiento de los cambios.

8. Aprovechar la información para la acción utilizando aplicaciones de usuario final

Ahora que ya tenemos los datos, toca pasar a la acción con su empleo en aplicaciones de usuario final. Las aplicaciones de usuario final son fáciles de configurar y generan un valor significativo, ya sea a través de la mejora en la toma de decisiones, así como en las aplicaciones orientadas al consumidor.

Imagina una aplicación para los vendedores que necesitan supervisar constantemente las oportunidades de postventa de sus productos. A través de una aplicación fácil de usar, podrían realizar un seguimiento de los equipos instalados, obtener información sobre el rendimiento y aprovechar las nuevas oportunidades de servicio y modernización.

Lo confieso, soy una gran fan de las aplicaciones de usuario final porque facilitan el trabajo diario y generan información adicional para casos de uso específicos.

Un viaje de mil millas comienza con un solo paso

Jos Voskuil concluye en su blog «PLM for Owner / Operators» que la continuidad digital requiere una «nueva forma de pensar» para los propietarios/operadores de plantas, que están «luchando por comprender un concepto moderno de empresa digital, ya que su entorno actual no está basado en modelos sino en documentos».

En definitiva, el verdadero éxito en la consecución de los primeros hitos de este viaje dependerá probablemente de la capacidad de crecer y sostener la iniciativa del gemelo digital de una manera que pueda demostrar un valor creciente con el tiempo.

Puede ser una tarea abrumadora llegar hasta allí, pero como alguien muy sabio dijo una vez: «Un viaje de mil millas comienza con un solo paso.»

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