Revolución industrial 4.0, parte 2: big data, robots y simulación

La tecnología de la información está participando de forma muy fuerte en la forma de vida de toda la gente en el mundo, desde los teléfonos inteligentes que son parte fundamental en las actividades cotidianas hasta cualquier objeto que puede comprarse en Internet en solo unos instantes. Y en el caso de la industria, los efectos también son determinantes y marcan nuevas formas de concebir la forma en que se producen una infinidad de productos y las ventajas que dicha tecnología puede aportar.

Para continuar con la descripción de algunos conceptos básicos de Industria 4.0 que mostramos anteriormente, añadimos tres nuevos elementos que permitirán que se comprenda el gran concepto que busca esta cuarta revolución en la industria.

Big data y el análisis

La forma en que se ha definido a este concepto es macrodatos, datos masivos, inteligencia de datos o datos a gran escala, lo cual ya con el título nos da una idea de que se trata de una cantidad de información elevada que puede tener un beneficio.

Se puede concebir como un proceso de recolección de grandes cantidades de datos, su almacenamiento, su búsqueda, su transferencia, el análisis y una visualización de resultados y estadísticas.

Todo lo anterior tiene como propósito establecer comparaciones, hacer pronósticos, evaluar y conocer tendencias, encontrar patrones recurrentes, encontrar información oculta, buscar correlaciones, etc., y sobre todo, realizar todos estos procesos de forma inmediata y generar los informes en tiempo real para obtener conocimiento.

No existe una cantidad precisa de datos que se puedan manejar en el concepto de Big data. Los volúmenes que se manejan suelen girar en torno a terabytes, petabytes o zettabytes y trabajar con semejante cantidad de datos exige el uso de tecnología avanzada, esto quiere decir que una computadora de escritorio o una laptop como la que tenemos en casa difícilmente puede trabajar con big data. La expansión de Internet y el almacenamiento en la nube han provocado que crezca la cantidad de datos que podemos almacenar.

A nivel industrial y de proceso, se han venido generando ejemplos donde la operación de una máquina o un equipo que está trabajando todo el día, también puede estar generando datos de su operación.

Se han venido instalando una nueva serie de sensores en las máquinas que envían información correspondiente al comportamiento de ciertos elementos críticos para que la información sea analizada y nos envíe señales cuando el procesador que está analizando toda esta información detecte alguna tendencia fuera de lo normal, lo cual permitirá que el usuario realice mantenimientos preventivos y se incremente el tiempo de vida operativo, pero sobre todo evitar un paro definitivo por un componente estratégico en la máquina y evitar todos los costos que provoca a la planta y al cliente.

Aprovechar toda la información que están generando todos los procesos y todos los equipos puede ser una herramienta de apoyo que permitirá niveles de calidad superiores, una eficiencia superior en la manufactura y costos de producción más eficientes.

La generación de datos y cruzar bases de datos entre distintos procesos podrá evaluar los efectos en la calidad y reconocer que problemáticas se producen con ciertas condiciones de operación que actualmente no se están evaluando ni analizando para mejorar los resultados operativos.

Y por supuesto, para analizar toda esta información, es necesario contar con profesionales que tengan parte analista y parte creativa; estos “científicos de datos” serán muy demandados por las empresas y organizaciones, por lo que se abre un interesante campo laboral para  los amantes de los números.

Robots autónomos

Los fabricantes de muchas industrias han utilizado durante mucho tiempo robots para afrontar tareas complejas. Sin embargo, los robots están evolucionando para ofrecer una utilidad mayor; se están volviendo más autónomos, flexibles y cooperativos.

En el sentido de ser autónomos, estos equipos han gozado de un funcionamiento continuo y de muy alta repetitibilidad en sus operaciones y con mucha precisión, solamente se necesita una programación inicial para permitir que puedan trabajar independientemente por muchas horas.  

Los avances que se han logrado actualmente permiten que los equipos puedan programar los servicios predictivos, a través de datos que envían de forma inalámbrica sobre sus parámetros de operación tanto mecánicos como eléctricos, temperatura del motor, torque e inclusive el consumo de corriente, que permite una evaluación continua para avisar al usuario que es momento de realizar un mantenimiento, sin necesidad de una evaluación física del personal de servicios.

Inclusive se puede pensar que la intercomunicación entre el robot, el molde y la máquina podrán estar alineadas de tal forma que el montaje del molde envíe los parámetros de ajuste tanto a la máquina como al robot para que al momento del arranque todo este programado sin necesidad de realizar las operaciones actuales para iniciar el inicio de la producción cargando datos y haciendo ajustes al proceso.

Ya existen equipos de la misma marca dentro de una planta que se comunican entre sí para aprovechar las ventajas que se hayan logrado en la operación individual y que se comparte con el resto del grupo para buscar mejoras en la eficiencia.

Uno de los conceptos de mayor interés en la seguridad de las personas que trabajan en una planta que utiliza robots, es la falta de reconocimiento de los robots hacia los seres humanos o los objetos físicos a su alrededor, lo cual ya está resolviéndose con el concepto que los ha definido como robots más cooperativos.

Se han desarrollado sensores que se están integrado a los robots para detectar la presencia de seres humanos en su entorno que ayudan a elevar la seguridad de las personas, en algunos casos el sensor puede detectar la distancia a la cual se encuentra una persona y empieza a reducir de forma automática la velocidad de operación al grado de llegar a detener su operación completa si la distancia es mínima e implica un riesgo; el mismo equipo puede reiniciar su operación cuando ha detectado que la distancia de la persona es suficiente para trabajar sin riesgo.

Otras aplicaciones sobre estos equipos han adaptado materiales más amables que reducen el efecto de cualquier contacto que lleguen a tener durante su manipulación y sensores de piel para detectar la presencia de una persona en su área de operación.

Se están siguiendo caminos de mayor participación para los sistemas automatizados y los robots que permiten una mayor aplicación, una mayor seguridad y una reducción en los costos para ofrecer productos que permitirán un uso en áreas donde actualmente siguen realizándose operaciones manuales.

Simulación

Con la ayuda de una computadora, se pueden realizar diferentes análisis estáticos, dinámicos, de fluidos, térmicos, electromagnéticos y acústicos entre otros, que proporcionan beneficios como la reducción del tiempo en la elaboración de proyectos, aumento de la productividad, facilidad en la detección de fallas y ayuda en la identificación de soluciones.

En esta nueva visión de manufactura, la simulación desea utilizar más ampliamente la información de la planta, analizando datos en tiempo real, lo que reduce el mundo físico y amplía la posibilidad para encontrar nuevas soluciones. El resultado de la captura de esta información es la generación de un escenario alterno donde toda la cadena de producción puede manipularse para probar y optimizar la configuración de maquinaria y equipo para el siguiente producto en línea de producción virtual.

Existen soluciones que se mostraron en la pasada feria en Dusseldorf donde estos sistemas se están aplicando en la fabricación de moldes para identificar las mejores condiciones de enfriamiento y obtener el mejor diseño de los canales de enfriamiento para garantizar que las condiciones de moldeo sean eficientes, se alcance el mejor tiempo de ciclo y se aseguren condiciones estructurales favorables en el material inyectado, todo esto antes del diseño y la fabricación del molde.

Lea a continuación: Parte 3: manufactura aditiva y realidad aumentada.