Existen muchas razones por las que puede ser necesario crear una copia de un proyecto de modelado. Quizás se desee modificar un escenario sin sobrescribir los resultados anteriores, o se necesite volver a ejecutar el proyecto con un conjunto diferente de datos meteorológicos, manteniendo el resto de las entradas.


Por Adam Russell y Brittany Clinton
.A medida que la fabricación de procesos se automatiza y se integra digitalmente, el volumen y la complejidad de los datos de proceso se han disparado. Los sensores registran miles de variables en tiempo real. Las métricas se rastrean en turnos, lotes y máquinas. Los métodos estadísticos tradicionales, aunque siguen siendo valiosos, a veces no logran gestionar la magnitud, la complejidad y los matices de estos datos.
Aquí es donde entra en juego el aprendizaje automático (ML), y el análisis predictivo de Minitab puede ayudarle. En resumen, el ML permite a los fabricantes descubrir patrones, predecir resultados y optimizar el rendimiento de maneras que antes no eran posibles. A diferencia de la regresión clásica, el ML no requiere suposiciones estrictas sobre la estructura de los datos. Aprende directamente de ejemplos reales, gestionando la multicolinealidad, los efectos rezagados, el comportamiento no lineal y más.
En el modelado clásico, el objetivo es definir relaciones matemáticas entre las variables de entrada (X) y las variables de salida (Y). Sin embargo, en muchos procesos, la función subyacente es demasiado compleja o desconocida. El aprendizaje automático no intenta adivinar la fórmula. Aprende patrones directamente de los datos, utilizando ejemplos uno tras otro para construir un modelo que predice Y al dar nuevos valores de X. Esto lo hace ideal para entornos de fabricación, donde los procesos son complejos y las interacciones entre variables son difíciles de definir. El aprendizaje automático aprende sin necesidad de que un humano predefina las reglas.
A continuación, se presentan seis trampas comunes en el análisis de datos que la suite de Análisis Predictivo de Minitab puede combatir. Recomendamos a todos los profesionales con nivel Black Belt y Master Black Belt que se familiaricen plenamente con las técnicas de regresión múltiple antes de utilizar el aprendizaje automático. Nuestro objetivo es ayudar a los profesionales a condensar el número de variables de entrada plausibles a las mínimas significativas para su posterior exploración mediante el Diseño de Experimentos, un método ampliamente compatible con Minitab.
Trampa n.° 1: Datos sucios
Los datos históricos pueden estar contaminados con valores extremos, valores atípicos y valores faltantes. Estos problemas dificultan la estimación fiable de coeficientes de ecuaciones de regresión.
Trampa n.° 2: Big Data
El tamaño de los datos está relacionado con el número de filas y el número de columnas.
Trampa n.° 3: Multicolinealidad
Cuando las entradas (X) están correlacionadas (son dependientes) entre sí, los coeficientes de correlación entre dos predictores superiores a 0,5 indican un problema.
Trampa n.° 4: Interacciones
Cuando la influencia de un predictor (X1) depende de la configuración de un segundo predictor independiente (X2).
Trampa n.° 5: No linealidad
La regresión clásica es lineal por diseño. La expresión común de regresión lineal es Y = mx + b. Esta fórmula básica puede extenderse a otros tipos de ecuaciones lineales. Por ejemplo, X2 es una función lineal. Sin embargo, 2X no lo es. Para que una función sea lineal, debe serlo en sus exponentes.
Las funciones no lineales no se pueden modelar mediante regresión simple, regresión por pasos o regresión por mejores subconjuntos. Si se espera no linealidad, el usuario debe proporcionar la relación no lineal subyacente o elegir entre varias alternativas.
El aprendizaje automático asume que todas las relaciones X-Y son no lineales. Esta suposición significa que incluso las funciones lineales pueden modelarse de forma sencilla con algoritmos de aprendizaje automático. El usuario no necesita conocer la función no lineal adecuada para continuar con el aprendizaje automático.
Trampa n.° 6: Efectos retardados
En el análisis de datos de fabricación de procesos continuos, el analista debe crear o desplazar con frecuencia cada predictor (X) hacia adelante en el tiempo para que coincida con la respuesta esperada (Y). Si bien la regresión clásica también puede gestionar los efectos rezagados, los modelos de aprendizaje automático suelen ser más eficaces a la hora de incorporarlos.
Por ejemplo, un proceso químico tiene un predictor importante (X) de una variable de respuesta (Y). El tiempo de residencia nominal del proceso es de 4 horas. Si el operador modifica X, la variable de respuesta (Y) cambia 4 horas después del cambio en X. Por supuesto, este sencillo ejemplo implica ciertas suposiciones importantes. En ocasiones, los procesos de flujo pistón no son exactamente de flujo pistón y la retromezcla influye. En ocasiones, el efecto del cambio en X se extiende en el tiempo en comparación con la respuesta en Y. En estas situaciones, es necesario evaluar múltiples desplazamientos temporales del predictor (X).
Los métodos tradicionales siguen siendo valiosos, pero no siempre están diseñados para la escala y la complejidad de los datos de fabricación de procesos modernos. El aprendizaje automático en el análisis predictivo de Minitab ayuda a superar estos desafíos al gestionar automáticamente la no linealidad, los efectos retardados y las variables complejas del mundo real. Con él, puede ir más allá del simple análisis de datos para predecir resultados, prevenir fallos y optimizar el rendimiento con confianza.
Un documento de Maple combina matemáticas en tiempo real, texto, imágenes y gráficos en un solo documento. De hecho, Maple captura las suposiciones y el proceso de pensamiento inherentes a un análisis, así como los cálculos.
Maple ofrece herramientas prácticas de alto nivel para matemáticas numéricas y simbólicas, análisis de datos y programación. Estas herramientas están diseñadas para problemas de ingeniería tanto simples como complejos.
volt := 5.2 V :
curr := 3.2 A :
power := curr volt = 16,64 W
El uso de unidades en los cálculos elimina el riesgo de introducir errores de conversión de unidades y también actúa como un control de la validez física de las ecuaciones.
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Puede utilizar Maple para derivar y manipular funcines de transferencia de circuitos eléctricos mediante las leyes de corriente y voltaje de Kirchoff. Las funciones de transferencia pueden convertirse en ecuaciones diferenciales o discretizarse, y pueden generarse fácilmente gráficos de fase y magnitud. Las funciones de transferencia pueden contener coeficientes simbólicos; estos parámetros pueden optimizarse para que coincidan con una respuesta objetivo.</p< Maple incluye numerosas funciones que facilitan la manipulación simbólica de funciones de transferencia. Entre ellas se incluyen:
Un paquete gratuito para Maple permite convertir listas de conexiones SPICE en funciones de transferencia. Esta transferencia se puede analizar en el entorno matemático simbólico y numérico de Maple. Por ejemplo, se pueden realizar análisis de CA y CC, generar gráficos de fase y magnitud, reorganizar la función de transferencia para parámetros específicos o convertirla en una ecuación diferencial, entre otras funciones.
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Los semiconductores son dispositivos complejos, pero Maple le ayuda a derivar los modelos matemáticos para describir con precisión sus características. Los MOSFET son un componente esencial de la electrónica moderna, como los teléfonos inteligentes y otros dispositivos portátiles. Los MOSFET de baja potencia son cruciales para la conmutación en sistemas de alimentación. Con Maple, puede convertir modelos de circuitos equivalentes de MOSFET en ecuaciones analíticas escribiendo y manipulando las relaciones básicas. Estas aplicaciones, por ejemplo, le ayudarán a modelar el efecto de la inductancia de la fuente y la conducción cruzada en los MOSFET de potencia modernos. |
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Los componentes eléctricos se fabrican en grandes cantidades. Las inconsistencias en los materiales y el proceso de fabricación hacen que los parámetros de los componentes tengan una distribución estadística. Es decir, la resistencia de un lote de resistencias podría describirse mediante una distribución normal. Dada la cantidad de componentes de un circuito y la distribución de sus parámetros, es posible que el circuito no funcione según lo especificado. Este riesgo debe identificarse, gestionarse y mitigarse en las primeras etapas del proceso de diseño. Los ingenieros eléctricos suelen usar Maple para el análisis de circuitos en el peor de los casos. Se puede emplear:
Una vez preparado, puede generar automáticamente una tabla de resultados y completarla con los resultados de su análisis, incluida la coloración condicional para los parámetros fuera de especificación. |
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Los ingenieros de RF y microondas a menudo necesitan adaptar la carga a la impedancia de una línea de transmisión. Esto se conoce como adaptación de ramales (stubs) e implica la resolución numérica de un conjunto de ecuaciones no lineales. Esto requiere soluciones numéricas potentes, como las que se encuentran en fsolve. Esto reemplaza los enfoques tradicionales que utilizan diagramas de Smith. Los parámetros en estos problemas suelen tener dimensiones (por ejemplo, las resistencias se expresan en ohmios y las distancias en metros, etc.). Maple puede trasladar las unidades desde la definición de los parámetros hasta la solución numérica final de las ecuaciones. |
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Los profesionales del diseño de antenas y radares utilizan Maple para crear documentos de diseño ejecutables que capturan los aspectos espaciales, temporales y espectrales de sus diseños. Estos documentos pueden contener las ecuaciones, la programación y las visualizaciones necesarias para el diseño. Los documentos de diseño se pueden implementar en la web o en el escritorio. |
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Maple ofrece muchas herramientas para analizar y manipular señales e imágenes.
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Hay varias vías para para trabajar con ficheros CAD en COMSOL Multiphysics®, según tus herramientas disponibles, el nivel de integración que se desea y el flujo de trabajo:

Figura 1. Add-ons en COMSOL Multiphysics® que permiten trabajar con ficheros CAD.
En la versión básica de COMSOL se pueden importar archivos 2D DXF y archivos 3D STL o VRML. Estos formatos funcionan bien para geometrías simples o escaneos. Para modelos más complejos, la importación puede no conservar detalles robustos, por lo que a menudo se convierten en mallas o se limpian posteriormente. También COMSOL ofrece operaciones virtuales para “limpiar” geometrías importadas, ignorando detalles menores o defectuosos que entorpecen el mallado.
Si tiene instalado un programa CAD (como SOLIDWORKS, Inventor, AutoCAD, PTC Creo, o Revit), los módulos LiveLink™ permiten una integración bidireccional entre el software CAD y COMSOL. Esto implica que cambios que se hagan en el CAD se pueden reflejar automáticamente en COMSOL, manteniendo la asociatividad de geometría, condiciones de frontera, selecciones, etc. Los módulos LiveLink™ permiten trabajar dentro del mismo entorno CAD/COMSOL sin necesidad de múltiples exportaciones e importaciones manuales. Como ejemplo se muestra en la Figura 2 cómo interactúa el LiveLink™ con SolidWorks.

Figura 2. La interfaz de usuario de SOLIDWORKS® muestra la geometría original, mientras que la interfaz de usuario de COMSOL Multiphysics® muestra el soporte optimizado.
Si no dispone del CAD original instalado o prefiere solo importar archivos, existen CAD Import Module o Design Module como opciones. Ambos permiten importar una amplia gama de formatos CAD (STEP, IGES, Parasolid, etc.) tal y como se muestra en la Figura 3. A diferencia de LiveLink™, la importación es unidireccional: si se modifica el modelo original en el software de CAD, se tendrá que reimportar manualmente en COMSOL y volver a asignar condiciones, selecciones y parámetros.
Design Module añade funcionalidades adicionales para modelado geométrico (como fillets, loft, “thicken”, etc.), complementando lo que ofrece CAD Import Module.

Figura 3. Formato de ficheros que se pueden importar/exportar con el CAD Import Module de COMSOL Multiphyscis®.
Para importar datos provenientes de diseño electrónico (PCB, MEMS, IC layouts), existe ECAD Import Module. Aunque la transferencia no es asociativa, se respeta la estructura por capas y las selecciones creadas en la importación pueden reutilizarse después de modificaciones.
COMSOL Blog, Which Module Should I Choose for Working with My CAD Data?
CAD Import Module
Design Module


Por Conor McGregor
¿Sabía que el 70% de las iniciativas de transformación no logran los resultados previstos? (McKinsey & Company)
Si ha participado en proyectos de mejora, esta estadística probablemente no le sorprenda. Los equipos pasan días, a veces semanas, reunidos en talleres, creando mapas de procesos detallados, diagramas de flujo de valor y diagramas de flujo. Las partes interesadas se alinean, se identifican ineficiencias y el optimismo es alto. Sin embargo, a la hora de implementar, las cosas no siempre salen según lo previsto. Los resultados no son los esperados, el impulso se estanca y la frustración se instala.
Entonces, ¿por qué ocurre esto con tanta frecuencia? Porque los mapas de procesos por sí solos no son suficientes.
Los mapas de procesos y los diagramas de flujo son excelentes herramientas para visualizar cómo debería funcionar un proceso idealmente. Ayudan a los equipos a consensuar cómo deberían fluir las cosas, identifican obstáculos teóricos y ofrecen un lenguaje común para las discusiones de mejora. Sin embargo, falta un componente fundamental: no tienen en cuenta lo que realmente sucede cuando la realidad se impone:
Sin respuestas claras, los equipos se quedan adivinando, y adivinar es costoso.
Según Gartner, el 60 % de las iniciativas de optimización de procesos no alcanzan los resultados esperados simplemente porque los equipos no prueban ni validan adecuadamente sus mejoras antes de implementarlas. En la práctica, las mejoras no probadas suelen generar nuevos cuellos de botella, retrasos operativos e interrupciones. IDC incluso estima que los procesos ineficientes cuestan a las empresas entre el 20% y el 30% de sus ingresos anuales. Estas pérdidas suelen deberse directamente a buenas intenciones que no se probaron adecuadamente.
Imagínese lo siguiente: Ha rediseñado su línea de fabricación para aumentar el rendimiento. El mapa de procesos parece perfecto. Pero entonces, las materias primas llegan tarde o un equipo crítico falla inesperadamente. Las mejoras cuidadosamente planificadas pierden sentido y su operación vuelve a tener problemas.
Esto no es hipotético, sino la realidad a la que se enfrentan innumerables equipos que dependen únicamente de diagramas estáticos. Los costes van más allá de las operaciones: el incumplimiento de plazos, el aumento de gastos y el deterioro de las relaciones con las partes interesadas pueden ser resultado de suposiciones no comprobadas.
Aquí es donde la simulación cambia las reglas del juego por completo. A diferencia de los mapas estáticos, la simulación da vida a sus procesos. Puede probar mejoras en innumerables escenarios, sin arriesgarse a sufrir interrupciones en el mundo real.
La simulación permite a su equipo:
Desarrollamos específicamente la integración entre Minitab Workspace y Simul8 para abordar esta brecha crítica. Con un solo clic, sus mapas detallados de procesos de Workspace se convierten instantáneamente en simulaciones dinámicas y funcionales en Simul8, sin necesidad de desarrollo ni reelaboración adicional.

Los esfuerzos de su equipo son demasiado importantes como para dejarlos al azar. Los equipos operativos de hoy no pueden permitirse conjeturas; necesitan certeza. Certeza de que los cambios producirán resultados tangibles y medibles.
Ese es el verdadero poder de la simulación. Garantiza que sus planes de mejora no se estanquen ante la realidad. Al contrario, su equipo puede ejecutarlos con confianza, sabiendo que cada cambio ha sido validado exhaustivamente.
En pocas palabras, mapear sus procesos es un gran comienzo, pero demostrar que realmente funcionarán es lo que más importa.
COMSOL ha puesto a disposición de sus usuarios tres nuevos cursos en el Centro de Aprendizaje de COMSOL.
En concreto son los cursos:
* Getting Started with Modeling Structural Mechanics
La Mecánica Estructural es un campo de la mecánica aplicada que calcula las deformaciones, tensiones y deformaciones en materiales sólidos sometidos a fuerzas y cargas. Este curso ofrece una introducción al modelado de mecánica estructural mediante el software COMSOL Multiphysics® y el módulo complementario Structural Mechanics Module. Mediante debates, acompañados de una guía detallada de modelado paso a paso, aprenderá no solo a realizar diversos tipos de análisis estructurales en el software, sino también el concepto de cada uno. Cada parte del curso comienza con un debate sobre los fundamentos y una introducción a la implementación del modelo o al tipo de análisis que se realiza. Los archivos del modelo se incluyen en cada parte del curso, para que pueda acceder al modelo completo, creado durante las demostraciones de modelado paso a paso.

El modelo de tutorial del soporte (braket) se utiliza a lo largo del curso, incluso para estudios modales y del dominio de la frecuencia, como se muestra arriba.
* Introduction to Modeling Corrosion
Este curso es una introducción al modelado de la corrosión con COMSOL Multiphysics® y el módulo complementario Corrosion Module. En este curso, cubriremos las dos ramas principales del modelado de la corrosión: los procesos de corrosión galvánica y los sistemas de protección catódica. Revisaremos las ecuaciones clave y la teoría de las interfaces que utilizará al comenzar a construir sus modelos. Se le guiará en la configuración y resolución de diversas aplicaciones, incluyendo cómo modelar la distribución de corriente, la geometría de deformación, electrolitos y conductores de película delgada, electrodos de borde y más, para obtener información valiosa sobre las mejores prácticas y técnicas al modelar la corrosión en COMSOL Multiphysics.

Modelado para ver el impacto de las corrientes primarias, secundarias y terciarias en un electrodo de alambre incrustado en un electrolito con flujo de fluido.
* Using Swept Meshes for Model Geometries
Un aspecto fundamental de la creación de un modelo de elementos finitos es la construcción de la malla. Dependiendo de los fenómenos físicos involucrados y la precisión requerida, la malla adecuada puede variar considerablemente, incluso si la geometría permanece constante. El software COMSOL Multiphysics® facilita la toma de decisiones para su malla al ofrecer un mallado predeterminado y controlado por la física (basado en la física resuelta y la longitud característica de la geometría) que automatiza completamente la generación de la malla. Sin embargo, en algunos casos, sería óptimo construir una malla definida por el usuario. COMSOL Multiphysics® también ofrece funcionalidad para esto. Este curso se centrará en uno de estos tipos de malla disponibles: las mallas de barrido.
Uso de mallas barridas para geometrías de modelos
Ejemplo de geometría de un cilindro con un orificio pasante con malla de barrido. Tanto el concepto como la construcción de una malla de barrido se explican en detalle en la Parte 1 de este curso. Cabe destacar que algunos elementos de la malla resultante pueden presentar una deformación inadecuada, pero esto a menudo puede mitigarse mediante el uso creativo de las funcionalidades disponibles.