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

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

Estamos en medio de una revolución industrial. La Cuarta Revolución Industrial, o Industria 4.0, es el siguiente paso en la fabricación. Se trata de la transformación digital de la fabricación tradicional, y consiste en incorporar la automatización, la tecnología inteligente y el Internet de las Cosas (IoT) a los equipos de fabricación, lo que da lugar a máquinas inteligentes que pueden colaborar, autodiagnosticar problemas y arreglarse solas.

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 el tiempo de comercialización, reducir los costos de desarrollo y mejorar los estándares de calidad.

"Creo que la digitalización es la palabra clave para hacer posible la Industria 4.0", afirma el Dr. T. John Koo, director de Sistemas Ciberfísicos de ASTRI. "El mundo digital ha permitido muchas grandes creaciones en el ámbito de la tecnología de la información, pero la digitalización para la fabricación significa que ha llegado el momento de conectar realmente el mundo físico con el digital".

Sin embargo, aunque incorporar la tecnología digital a los equipos de fabricación aporta muchas ventajas, también plantea nuevos retos. Los fabricantes no pueden permitirse parar una cadena de montaje para corregir un error en el software del equipo o solucionar una falla de la red. ASTRI quería encontrar una manera de iterar más eficazmente en el desarrollo de equipos inteligentes que sus clientes fabricantes necesitan para optimizar las operaciones, mejorar la calidad, aumentar la productividad y hacer frente a los crecientes costos de fabricación.

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

ASTRI crea el gemelo digital con su modelo de sistema utilizando el software Engineering Systems Design Rhapsody. El software de IBM habilita MBSE gracias a su compatibilidad con Systems Modeling Language (SysML) y Unified Modeling Language (UML) para modelado, simulación, pruebas y generación de código. Con el modelo del sistema, los ingenieros de diseño pueden realizar simulaciones y pruebas en el gemelo digital. Si los ingenieros detectan algún defecto de diseño, pueden analizarlo y resolverlo utilizando el software Engineering Systems Design Rhapsody. Una vez que el gemelo digital funciona correctamente, se compila el código de la aplicación y se carga en el gemelo físico.

Probar el gemelo digital permite a ASTRI detectar defectos de diseño mucho antes en el ciclo de desarrollo. "Con el enfoque convencional, no podemos hacer ninguna prueba hasta que tenemos el software y el hardware completos", dice Koo. "Eso significaba que solo podíamos probar el sistema físico terminado, lo que quería decir que encontrábamos defectos mucho más tarde en el ciclo de desarrollo". Además, el desarrollo de sistemas basados en modelos permite al equipo solicitar y validar los requisitos del cliente en una fase temprana 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 ingenieros que solían confiar en la documentación basada en texto ahora pueden utilizar los activos digitales del gemelo digital como base para la colaboración.

Mediante el uso del gemelo digital, los ingenieros de ASTRI han reducido considerablemente el tiempo necesario para validar el rendimiento del software en el gemelo físico. Además, el MBSE permite al equipo solicitar y validar los requisitos del cliente en una fase más temprana del ciclo de vida del desarrollo y permite una mayor agilidad en el manejo de futuros cambios de diseño. ASTRI estima que el enfoque del gemelo ha reducido los tiempos de integración en un 40 % y ha recortado el costo total del desarrollo un 30 %.

Gracias a esta nueva metodología, ASTRI creó junto 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 del COVID-19", afirma Koo. "El 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 capacitación de IBM sobre el software Engineering Systems Design Rhapsody, los ingenieros de ASTRI están en condiciones de seguir ayudando a los clientes de ASTRI a reducir el tiempo de desarrollo, garantizando al mismo tiempo la calidad y fiabilidad de los sistemas que están desarrollando.

ASTRI (enlace externo a IBM.com) fue fundada 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.