Industria 4.0: soluciones de tecnología de medición para un mundo digital

Industria 4.0 es un término sinónimo de innovación, en boca de todo el mundo en las ferias profesionales. Hoy día, se están llevando a cabo experimentos en numerosas fábricas de aprendizaje y proyectos piloto para definir lo que puede ser la Industria 4.0 y lo que puede llegar a conseguir. Por el momento, la Industria 4.0 es ante todo una visión: la de una empresa en red, con máquinas que se comunican entre sí y cadenas de suministro optimizadas. La brecha entre esta visión y la realidad de las plantas de producción es, con frecuencia, enorme. Pero, con la ayuda de la tecnología e medición de HBM, esta visión puede acercarse a la realidad.

El Instituto de gestión de la producción, tecnología y máquina herramienta (PTW) de la Universidad Politécnica de Darmstadt se dedica a desarrollar sistemas de producción modernos.

En las pymes —aunque no solo en ellas— se ven con frecuencia máquinas con muchos años de servicio, que carecen de interfaces modernas o soluciones plug-and-play. Y precisamente son esas pymes las empresas que más pueden beneficiarse de poner en red las máquinas y las personas. Porque la Industria 4.0 significa más eficiencia, flexibilidad y velocidad, hasta un punto tal que no requiera de ninguna interacción humana.

¿Qué hacen entonces los humanos? Tomar decisiones y llevar un seguimiento de los procesos. Si algo va mal, los sistemas inteligentes lo notifican sin necesidad de que nadie se lo pida. Las personas se encargan entonces de resolver los problemas. Como resultado, se pueden obtener tiempos de producción más cortos, menos productos rechazados y menos tiempos de parada. Muchos procesos pueden optimizarse poco a poco y avanzar hacia esa visión.

Por ejemplo:

Todos los productos de un proceso de fabricación pueden identificarse con un chip o un código. En cada máquina, el producto se escanea y recibe información adicional sobre calidad. Y esa información resulta accesible al personal responsable, en la siguiente estación de la planta o en cualquier lugar del mundo.
Es posible registrar el consumo de energía de cada uno de los equipos que intervienen en la producción. Esta información puede combinarse con los datos de los productos procesados, para calcular el consumo de energía por cada producto. De este modo se pueden identificar fácilmente ahorros potenciales.

El Instituto de gestión de la producción, tecnología y máquina herramienta (PTW) de la Universidad Politécnica de Darmstadt estudia cómo llevar una trazabilidad de los productos durante la fabricación; por ejemplo, mediante transpondedores RFID (RFID=identificación por radiofrecuencia).

Pero la Industria 4.0 va aún más allá: no busca solo optimizar los procesos de las máquinas sino trabajar en red de forma horizontal.

Veamos un par de situaciones:

En la producción en red, los empleados reciben información específica para el montaje. (Fotografía tomada en el Instituto de gestión de la producción, tecnología y máquina herramienta (PTW) de la Universidad Politécnica de Darmstadt)

Un empleado nuevo en tareas de producción trabaja con diferentes versiones de un determinado componente. Cada vez que le aparece una nueva versión, una pantalla móvil situada sobre su estación de trabajo le muestra un vídeo de montaje, en el que se señalan las características importantes del componente. A medida que el empleado va iniciando sesiones, el sistema aprende con qué componentes está familiarizado y cuáles son nuevos para él.
Un día, durante la inspección de los productos acabados, se detecta repentinamente un gran número de fallos. Resulta que las dimensiones son incorrectas. El sistema identifica el error y envía un mensaje al director de producto, que se encuentra en un viaje de trabajo. Con solo pulsar un botón, el director detiene el proceso. A continuación, el empleado responsable de inspeccionar los productos acabados puede iniciar una conferencia (de nuevo, con solo pulsar un botón) y, conjuntamente con el director, buscar una solución al problema. Después, pueden tomarse otras medidas.

¿Cómo será el camino hacia al producción en red?

¿Cómo haremos para hacer realidad esa producción conectada en red? ¿Es posible adaptar máquinas de 1998 para que trabajen en red? ¿Y cuánto costará? Muchas empresas se están haciendo preguntas como estas. Algunas grandes corporaciones están avanzando a grandes zancadas, mientras la pequeña empresa lo hace a pasos más cortos. Desde luego, hay una cosa clara: a día de hoy, el camino hacia la Industria 4.0 será largo, y el recorrido será distinto para cada empresa. Las fases preliminares de la Industria 4.0 son el primer objetivo, y es un objetivo alcanzable.

Ya se han dado pasos importantes para implicar a las pymes. Los científicos y los políticos han puesto el tema sobre la mesa, y en las ferias profesionales, las convenciones y las conferencias se desarrollan ideas y soluciones. En Alemania se han creado con fines de investigación las llamadas "fábricas de aprendizaje" (learning factories) por todo el país, y constituyen una experiencia de la que se benefician las empresas. Centímetro a centímetro, las empresas avanzan cautelosamente hacia procesos conectados en red. En esta primera fase, ya ha quedado claro que no hace falta reinventar las líneas de producción: los sistemas ya existentes pueden modernizarse con sensores adecuados, que se encarguen de las labores de comunicación.

Y la tecnología de medición es, precisamente, la que ha hecho posible este paso hacia una Industria 4.0

Rumbo a la Industria 4.0 con HBM

Sistema amplificador PMX

El amplificador industrial PMX de HBM es un sistema de adquisición de datos inteligente con capacidad para monitorizar y controlar una cadena de medición completa. PMX puede mejorar de forma sostenible la gestión de calidad y el mantenimiento. Puede enviar información a los empleados de forma selectiva mediante secuencias de preparación de datos basadas en la web. Y es un sistema capaz de "aprender". Su objetivo es la autooptimización, basada en una asignación de valores numéricos clave. Todo esto supone una ganancia de eficiencia, al mismo tiempo que se optimiza la calidad, la velocidad y la adaptabilidad.

Tecnología de pesaje digital

La tecnología de pesaje de HBM permite adaptar procesos a la Industria 4.0. Por ejemplo, en el pesaje dinámico, la comunicación y el software son elementos cada vez más importantes. Sin ir más lejos, el software PanelX se utiliza para configurar las células de carga digitales FIT7A, mediante una interfaz de usuario intuitiva, de control táctil, que permite ajustar todos los parámetros de medición. PanelX también puede utilizarse para ajustar células de carga; seleccionar la dirección de bus y la velocidad de transmisión; introducir valores límite, incluida la histéresis; y analizar gráficamente y representar los resultados de medición. Cuando es necesario, se puede proporcionar soporte a través de internet.

TEDS para transductores

El sistema de identificación de transductores co-desarrollado por HBM con su TEDS (hoja de datos electrónica de transductor) no solo acelera y simplifica la configuración de cadenas de medición ("Plug and Measure"), sino que también garantiza resultados fiables en cualquier medición, incluso con un gran número de transductores. En cada transductor, las características importantes se almacenan internamente en forma de una hoja de datos electrónica integrada. El amplificador de medida es capaz de leer y cargar esos datos y convertirlos automáticamente en los ajustes oportunos, sin necesidad de intervención humana. No hay duda de que se trata de una tecnología "habilitadora" importante para la fabricación en red.

Situación inicial

La Universidad Politécnica de Darmstadt describió la situación inicial (en 2015) en un estudio (en alemán) titulado "Industria 4.0. Potencial, beneficios y ejemplos de buenas prácticas de la industria en Hesse", enmarcado en el proyecto de investigación "Efficient Factory 4.0". Según ese estudio:

Cerca del 90% de las empresas alemanas de maquinaria e ingeniería de plantas son pymes.
Este tipo de empresas suelen ser más reacias y escépticas ante las tendencias de industria 4.0.
Probablemente, el motivo es la poca información disponible con ejemplos de buenas prácticas, y la falta de especialistas

Para cambiar esta situación, la Universidad Politécnica de Darmstadt abrió en marzo de 2016 su Centro de Competencia 4.0, dirigido a pymes, dentro del proyecto de investigación "Efficient Factory 4.0". En él, las empresas pueden aprender sobre la Industria 4.0 y explorar las posibilidades de la digitalización —como fase preliminar de la Industria 4.0— en procesos reales, mediante seminarios y fábricas de aprendizaje de la universidad. El Centro de Competencia de Darmstadt forma parte de un grupo inicial de cinco, que se han abierto por toda Alemania con el apoyo del Ministerio de Economía Federal.