VI Jornada Industria 4.0: digitalización e integración del internet de las cosas en las fábricas

Las nuevas tecnologías, la digitalización, el internet de las cosas (IoT), la computación y el análisis en la nube, la inteligencia artificial y machine learning… Todos ellos son conceptos que han revolucionado la industria en los últimos años, dando lugar a la denominada Industria 4.0.  Este nuevo modelo, también conocido como cuarta revolución industrial, modifica cada una de las fases en las que operan las empresas, desde la fabricación de productos hasta la venta de los mismos, pasando por su distribución.

La inteligencia tecnológica ha llegado a las fábricas para dotarlas de elementos como sensores avanzados, software integrado y robótica, que permiten una mayor recopilación y análisis de los datos para producir con mayor eficacia. El objetivo de esta Industria 4.0 es precisamente reducir costes, ofrecer un servicio de mayor calidad, aumentar el rendimiento y ofrecer un mayor valor al producto. 

El procedimiento que está siguiendo la industria para adaptarse a los nuevos cambios fue objeto de debate en la VI Jornada Indústria 4.0, organizada por los Estudios de Informática, Multimedia y Telecomunicación de la Universitat Oberta de Catalunya (UOC) y la Escuela Superior Politécnica TecnoCampus. Julio Consola, responsable Manufacturing & Operations en Industry X Iberia, Jordi Cruz, director de ZentinelMDS, y Jon Lejarreta, consultor de Industry X Accenture, han sido tres de los ponentes invitados a esta sexta edición moderada por Joan Melià, director del Máster de Industria 4.0 (interuniversitario: UOC, ESUPT). 

Industry X y Oportunidades 3DP

Julio Consola fue el encargado de inaugurar la jornada con la ponencia “Industry X y Oportunidades 3DP”, abordando un caso práctico en el que la impresión 3D genera nuevas oportunidades en una industria gasística. La Industry X, tal y como la presentó Consola, asume que la tecnología ha alcanzado suficiente nivel de madurez para producir una transformación importante. La misma cubre todos los procesos: desde la ingeniería hasta la venta del producto, pasando por la fabricación para aportar modernidad y eficiencia, facilitando una mayor flexibilidad de las compañías industriales. 

Según Accenture, compañía de la que forma parte Julio Consola desde hace ocho años, Industry X ofrece a los clientes un conjunto de prácticas recomendadas y soluciones para insuflar inteligencia en su negocio. El objetivo último es “optimizar operaciones y crear nuevos productos y plataformas para mejorar el desarrollo de la empresa, siendo más rentable y sostenible”. 

“Buscamos que los clientes encuentren la intersección entre tecnología y negocio, lo que hacemos es trabajar con socios que nos aportan nuevas herramientas en entornos más colaborativos. Accenture desarrolla tecnologías, sobre todo en fase de concepto, pero especialmente trabajamos con socios que aportan nuevas visiones”, expuso Julio Consola.

Para entender las oportunidades que puede generar la impresión 3D en la industria, Consola presentó un caso práctico desarrollado en una empresa gasística en América del Sur. En ella, la impresión puede suponer la alternativa al modus operandi llevado a cabo hasta entonces: acumulación de stocks infinitos de piezas de recambio que en la mayoría de casos (en un 75%), según reconocían los propios clientes, no se llegaban a utilizar.

“La fabricación aditiva, combinada con un sistema de mantenimiento predictivo capaz de detectar, por ejemplo, fallos en los recambios, supone un nuevo paradigma sobre cómo trabajar sin almacenes”, aseguró el responsable de Manufacturing & Operations en Industry X Iberia. “Lo que hacemos es definir cómo vemos esta transformación para el cliente y qué nuevas oportunidades puede generar. Es esencial identificar qué piezas son susceptibles de ser impresas o no y, a partir de aquí, estudiamos cómo optimizar el diseño y cómo prototiparlo”, añadió. 

Una ubicación remota, recambios que podían tardar hasta nueve semanas en llegar a las instalaciones y un impacto de hasta el 30% en la producción total de gas natural del país, convertían a la empresa expuesta en el caso práctico en un cliente favorable para estudiar la implementación de la impresión aditiva.  Durante algo más de dos meses, el equipo de Julio Consola mantuvo sesiones con el departamento de suministros para abordar el estado de la fabricación aditiva, qué aspectos se podrían abordar, qué materiales se estaban utilizando, etc. “Seleccionamos una serie de equipos en los que se detectaron problemas de suministro y se definieron las piezas más críticas y con mayor desgaste. A partir de aquí, creamos los ficheros CAD para producirlas. El cliente no tenía los ficheros originales de los recambios”. 

El proceso de desarrollo demostró la viabilidad de la impresión y se construyó el caso de negocio, definiendo también los pasos necesarios para la certificación y cómo debía llevarse a cabo la industrialización de la prueba de concepto realizada. “Monitorizamos el funcionamiento y los tiempos de producción de la nueva pieza, así como su coste. Estábamos hablando de una reducción del plazo de reposición y de su coste: un beneficio de 20.000 dólares al año solo por la digitalización de una pieza concreta”.

Digital Retrofit: Modernización Digital de Máquinas 

El cambio de paradigma que supone la industria 4.0 plantea un gran desafío: la obtención y gestión de los datos. La adquisición de información implica la existencia de una infraestructura de red y de una adecuada captación de dichos datos en los equipos. “El acceso a unas pocas constantes vitales de cada una de las máquinas permite a los responsables de producción y mantenimiento predecir posibles averías, identificar oportunidades de mejora y priorizar inversiones. El problema es que acceder a esas señales no es sencillo. Los fabricantes se enfrentan a lo que llamamos la torre de babel industrial. En una fábrica confluyen máquinas de varios fabricantes, con sistemas de control diferentes, lenguajes de programación diferentes, estructuras de datos diversas, protocolos de comunicación distintos, etc.”, explicó durante su ponencia Jordi Cruz, director de Zentinel MDS.

Es habitual que aquellos fabricantes que llevan décadas trabajando en la industria dispongan de sistemas con bastantes años; elementos que en su día requirieron una inversión elevada y que cuentan con una extensa vida útil. Adquirir nueva maquinaria con tecnologías innovadoras como el Internet de las cosas (IoT) es sinónimo de un enorme desembolso que la mayoría de ellos  no están dispuestos a asumir. La solución puede pasar por readaptar la maquinaria: “Asumir que no podemos extraer los datos de la máquina y lo que vamos a hacer es añadir unos sensores para proceder a una adquisición de datos local”. 

Esta respuesta al problema es lo que se conoce como Digital Retrofit.  “Se puede optar por instalar un PLC (Control Lógico Programable) en la maquinaria, con capacidad de comunicar en redes industriales, y una red de dispositivos para conectar los sensores al PLC. Una solución avanzada sería instalar estos sensores, pero eliminar la necesidad de sistemas locales de PLC para recoger los datos y procesarlos. Podemos enviar los datos de esos sensores utilizando un protocolo ligero con MQTT para que lleguen a los sistemas de gestión de producción”. El MQTT es un protocolo de mensajería ligero, que permite su uso en microcontroladores pequeños, con recursos hardware limitados, y también cuando se trata de un ancho de banda de enlace bajo. 

Seguimiento del OEE en tiempo real: caso de una empresa química mundial

Una de las estrategias que persigue la Jornada Industria 4.0 de la UOC es acercar el debate y las ponencias de los especialistas con casos prácticos que ayuden a entender cómo esta cuarta revolución se ejecuta. Jon Lejarreta, consultor de Industry X Accenture, presentó la actuación realizada en una empresa química, presente en más de 150 países, que pretendía evaluar si la producción era eficiente en sus fábricas.   

“Nos encontramos que no tenía una arquitectura de red industrial estandarizada. Cada una de sus fábricas dependía del proveedor local. Con este panorama, necesitaban ayuda de un partner global para alcanzar una solución escalable”, indicó Lejarreta. La respuesta en este caso pasaba también por la recopilación y análisis de los datos. “Para cada uno de los casos de uso se identificó la información esencial necesaria para medir el rendimiento de las máquinas y, con base a la madurez tecnológica en cada línea, se conectó a un dispositivo, que fué el mismo en todas las fábricas”. 

Gracias a la instalación de PLC en las líneas de producción, se consigue recopilar la información y enviar a la nube con un protocolo unificado. “Lo que acabamos entregando a cada una de estas fábricas era una solución unificada que llamamos Performance Portal. Conseguimos que los distintos roles que hay en la fábrica tuvieran acceso al mismo punto único de información, por ejemplo, si tenían que identificar paradas no planificadas, pérdidas en las cantidades producidas…”.

La unificación de la información se traduce también en protocolos de formación para empleados idénticos en cada una de las fábricas. El trabajo con la plataforma propuesta por Accenture permite disponer de un punto de vista unificado para dar respuesta a la hora de identificar oportunidades, exponer resultados, etc. “El objetivo final es empoderar a las fábricas para que trabajen más con todos los datos que están generando para que tengan la autonomía de identificar sus problemas”, concluyó Lejarreta.

En el marco de la VI Jornada Industria 4.0 Daniel Garrote, Arturo Sánchez y Javier Senso presentaron sus trabajos de final de máster (TFM), galardonados con el mejor premio al TFM de Industria 4.0.  

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