ICAI factory digital twinning

Abstract

El proyecto tiene como objetivo desarrollar un gemelo digital completo y funcional de la Minifábrica de ICAI. Este gemelo digital, es una representación virtual sincronizada en tiempo real de la planta física, que aprovecha tecnologías avanzadas como el Internet Industrial de las Cosas (IIoT) y protocolos de comunicación certificados como OPC-UA. Este proyecto Incluye también la creación de una base de datos MySQL para el posterior análisis de datos mediante Inteligencia Artificial, y la integración con realidad virtual (VR) y aumentada (AR) para el entrenamiento del personal. Diseñado para proporcionar a los estudiantes de ingeniería industrial una experiencia práctica, el gemelo digital de la Minifábrica de ICAI documentará todos los procesos de manera modular y detallada, utilizando programas como RobotStudio y TIAPortal.

Este proyecto ejemplifica una aplicación práctica de la Industria 4.0, integrando herramientas avanzadas con los conocimientos adquiridos en el máster de Ingeniería Industrial. Además de optimizar operaciones, reducir costos y mejorar la seguridad, facilita el entrenamiento del personal a través de VR y AR. También sirve como guía para futuros procesos de digitalización en otras plantas industriales, especialmente aquellas con robots ABB, y contribuye también a la digitalización de los laboratorios de ICAI, mejorando así la accesibilidad y flexibilidad para los estudiantes.

El proceso de creación del gemelo digital incluye el diseño CAD de la planta, su modularización para permitir la reutilización de componentes, la creación de una simulación precisa y la interconexión de la planta real y virtual. Se han desarrollado también varias funciones reutilizables en RAPID e implementado un sistema de captura y análisis de datos, que son almacenados en una base de datos MySQL. La integración con realidad virtual proporciona una experiencia inmersiva, permitiendo la interacción práctica con la planta virtual.

Se lograron todos los objetivos del proyecto, incluyendo la creación de un modelo CAD completo, la simulación de módulos específicos y la alineación de las posiciones virtuales y reales. La conexión entre las plantas real y virtual se estableció con éxito, y se desarrollaron programas de automatización reutilizables. A pesar de las limitaciones relacionadas con el software, el progreso del proyecto no se ve impedido, con mejoras futuras sugeridas en áreas como la automatización completa y la optimización de procesos mediante inteligencia artificial.

The project aims to develop a complete and functional digital twin of the ICAI Minifactory. This digital twin is a real-time synchronized virtual representation of the physical plant, leveraging advanced technologies such as the Industrial Internet of Things (IIoT) and certified communication protocols like OPC-UA. The project also includes the creation of a MySQL database for subsequent data analysis using Artificial Intelligence, and integration with Virtual Reality (VR) and Augmented Reality (AR) for personnel training. Designed to provide industrial engineering students with practical experience, the digital twin of the ICAI Minifactory will document all processes in a modular and detailed manner, using programs such as RobotStudio and TIAPortal.

This project exemplifies a practical application of Industry 4.0, integrating advanced tools with the knowledge acquired in the Industrial Engineering master's program. In addition to optimizing operations, reducing costs, and improving safety, it facilitates personnel training through VR and AR. It also serves as a guide for future digitization processes in other industrial plants, especially those with ABB robots, and contributes to the digitalization of ICAI laboratories, thereby improving accessibility and flexibility for students.

The process of creating the digital twin includes the CAD design of the plant, its modularization to allow component reuse, the creation of an accurate simulation, and the interconnection of the real and virtual plants. Several reusable functions in RAPID have also been developed and a data capture and analysis system implemented, with data stored in a MySQL database. The integration with virtual reality provides an immersive experience, allowing practical interaction with the virtual plant.

All project objectives were achieved, including the creation of a complete CAD model, the simulation of specific modules, and the alignment of virtual and real positions. The connection between the real and virtual plants was successfully established, and reusable automation programs were developed. Despite software-related limitations, the project's progress is not hindered, with future improvements suggested in areas such as complete automation and process optimization through artificial intelligence.