Para ayudar a desarrollar la tecnología de fabricación inteligente, Hong Kong Applied Science and Technology Research Institute Company Limited (ASTRI) quería introducir un enfoque de desarrollo más ágil para sus clientes.

ASTRI adoptó un análisis basado en requisitos y un diseño basado en modelos utilizando el software Engineering Systems Design Rhapsody, lo que redujo el tiempo de integración y los costos.

Estamos en medio de una revolución industrial. La Cuarta Revolución Industrial, o Industria 4.0, es el siguiente paso en la fabricación. Es la transformación digital de la fabricación tradicional, e implica agregar automatización, tecnología inteligente y el Internet de las cosas (IoT) a los equipos de fabricación, lo que genera máquinas inteligentes que pueden colaborar, autodiagnosticar problemas y solucionarse.

ASTRI se fundó en 2000 para promover la competitividad de Hong Kong en industrias de base tecnológica a través de la investigación aplicada. El departamento de Sistemas Ciberfísicos de ASTRI se dedica a utilizar MBSE para diseñar, sintetizar y validar sistemas de misión crítica para fábricas inteligentes en la era de la Industria 4.0. El departamento crea soluciones que ayudan a sus clientes fabricantes a optimizar todo el ciclo de vida de la ingeniería para acortar los plazos de comercialización, reducir los costes de desarrollo y mejorar los estándares de calidad.

"Creo que la digitalización es el término clave para habilitar la Industria 4.0", dice el Dr. T. John Koo, director de Cibersistemas en ASTRI. "El mundo digital ha permitido muchas grandes creaciones en el dominio de la tecnología de la información, pero la digitalización para la fabricación significa que es hora de conectar realmente el mundo físico con el digital".

Sin embargo, aunque añadir la tecnología digital a los equipos de fabricación aporta muchas ventajas, también introduce nuevos retos. Los fabricantes no pueden permitirse cerrar una línea de ensamblaje para corregir un error en el software del equipo o para solucionar un error de red. ASTRI quería encontrar una forma de iterar de manera más eficaz sobre el desarrollo de equipos inteligentes que sus clientes de fabricación necesitan para optimizar las operaciones, mejorar la calidad, aumentar la productividad y abordar los crecientes costes de fabricación.

ASTRI adoptó un enfoque para el análisis y el diseño basado en requisitos que permite una forma más ágil de desarrollar equipos de fabricación más inteligentes. La empresa crea versiones "gemelas" del equipo en el que está trabajando, una versión física y una versión digital.

ASTRI crea el gemelo digital con su modelo de sistema utilizando el software Engineering Systems Design Rhapsody. El software IBM permite MBSE con su compatibilidad con el lenguaje de modelado de sistemas (SysML) y el lenguaje de modelado unificado (UML) para modelar, simular, probar y generar código. Usando el modelo del sistema, los ingenieros de diseño pueden realizar simulaciones y pruebas en el gemelo digital. Si los ingenieros identifican defectos de diseño, pueden analizarlos y resolverlos mediante el software Engineering Systems Design Rhapsody. Una vez que el gemelo digital funciona bien, el código de la aplicación se compila y se carga en el gemelo físico.

La prueba del gemelo digital permite a ASTRI encontrar defectos de diseño mucho antes en el ciclo de desarrollo. "Con el enfoque convencional, no podemos hacer ninguna prueba hasta que tengamos el software y el hardware completos", dice Koo. "Eso supone que solo podríamos probar el sistema físico terminado, lo que significaba que encontrábamos defectos mucho más adelante en el ciclo de desarrollo". Además, el desarrollo de sistemas basados en modelos permite al equipo solicitar y validar los requisitos de los clientes al principio del ciclo de vida y permite una mayor agilidad en la gestión de futuros cambios de diseño.

El gemelo digital también facilita la colaboración en el desarrollo del proyecto. Los equipos de ingeniería que solían confiar en la documentación basada en texto ahora pueden usar los activos digitales del gemelo digital como base para la colaboración.

Al utilizar el gemelo digital, los ingenieros de ASTRI han reducido significativamente la cantidad de tiempo necesario para validar el rendimiento del software en el gemelo físico. Además, MBSE permite al equipo solicitar y validar los requisitos del cliente más temprano en el ciclo de vida de desarrollo y permite una mayor agilidad en el manejo de futuros cambios de diseño. ASTRI estima que la estrategia del gemelo ha reducido los tiempos de integración en un 40% y ha recortado el coste total del desarrollo un 30%.

Gracias a esta nueva metodología, ASTRI creó con uno de sus clientes un equipo robótico denominado manipulador móvil colaborativo (MMC). El MMC está diseñado para funcionar de forma autónoma en un entorno de salas blancas sin intervención humana. El MMC está equipado con sensores de profundidad, un sistema de visión y un manipulador que permiten realizar la navegación en el entorno y realizar tareas de selección y colocación.

Desde su exitoso desarrollo, el MMC ha estado funcionando las 24 horas del día, los 7 días de la semana, realizando trabajos que antes requerían cinco operadores en cada turno de trabajo. ASTRI y su cliente recibieron conjuntamente el premio al Diseño de Equipos y Maquinaria en los prestigiosos Hong Kong Awards for Industries (HKAI) en 2018 por el MMC.

ASTRI prevé que la demanda de equipos inteligentes de la industria, como el MMC, seguirá aumentando. "La demanda era alta antes, pero es extremadamente alta después de la COVID-19", afirma Koo. "La COVID ha creado todo tipo de trastornos. Y hay una mayor demanda de todo tipo de productos, como dispositivos médicos. Hay numerosas razones por las que las instalaciones de fabricación necesitarían funcionar 24 horas al día, por lo que la automatización y la robótica serán cada vez más demandadas".

Después de recibir formación de IBM sobre el software Engineering Systems Design Rhapsody, los ingenieros de ASTRI están posicionados para seguir ayudando a los clientes de ASTRI a reducir el tiempo de desarrollo, al tiempo que garantizan la calidad y fiabilidad de los sistemas que están desarrollando.

ASTRI (enlace externo a IBM.com) fue fundado en 2000 por el Gobierno de la Región Administrativa Especial de Hong Kong para mejorar la competitividad de Hong Kong en sectores basados en tecnología mediante investigación aplicada. Las actividades de investigación y desarrollo de ASTRI se centran en ciudades inteligentes, tecnologías financieras, fabricación inteligente, tecnologías de salud y circuitos integrados específicos de aplicaciones. ASTRI ha creado una rica cartera de propiedades intelectuales y ha formado a muchos investigadores de talento para diversas industrias y sectores. ASTRI tiene aproximadamente 670 empleados en sus instalaciones en el Parque Científico de Hong Kong en Shatin.