sábado, 2 de marzo de 2019

ESTAMPACIÓN4.0: el gemelo digital de la fábrica



Este artículo, es un resumen por parte del autor, del extenso capítulo que hay en el Manual de Estampación4.0. Un excelente proyecto promovido por el CIAC y que contó con la participación directa de Linde Wiemann,  Gedia, Meleghy Automotive como principales estampadores, y desarrollado por un consorcio de empresas y colaboradores (Improva, I2Cat, Ausil Systems, Kistler y JayanBcn).
Un grupo de empresas con conocimientos complementarios para poder dar respuesta a todas las disciplinas que requería este libro blanco sobre la Industria4.0, aplicado a fábricas de estampación de componentes metálicos para el sector automoción.
El capitulo IT Soft del Manual, se centra en la DIGITALIZACIÓN, siendo el GEMELO DIGITAL DE LA FÁBRICA su máxima expresión.
Su autor (https://www.linkedin.com/today/author/tlaserna), ha publicado varios artículos relacionados con el concepto DTF-Digital Twin Factory y los beneficios de la digitalización,
 
https://www.linkedin.com/pulse/flm-factory-lifecycle-management-el-concepto-plm-para-toni-laserna/

El concepto del Gemelo Digital significa una réplica virtual exacta a la fábrica real. Fue un término creado por la NASA en el 2012. Y al igual que tenemos el Gemelo Digital de Producto con plataformas PLM (Product LifeCycle Management), que son copias idénticas en el ordenador del producto en 3D, la idea es la misma pero desde el punto de vista de la fábrica.

Para comprender su funcionamiento, primero hay que partir de la base que una fábrica convencional deberá evolucionar progresivamente hasta transformarse a m/p-l/p en una fabrica4.0 (en el Manual se hace un símil con los 5 niveles del coche autónomo, del L0 al L5), pasando por 3 grandes estados (ver artículo, https://www.linkedin.com/pulse/los-3-estados-de-transformación-progresiva-una-planta-toni-laserna/).
 
La transformación se inicia con la HIPERCONECTIVIDAD (elevar la actual conectividad de las fábricas de manera masiva): la captura y transmisión de la información desde el mundo físico del “shopfloor” al digital. Los sensores de última generación capturan y recopilan los datos sobre el estado de los procesos de la planta y sus recursos asociados a tiempo real y online. Aquí contamos con las tecnologías habilitadoras de la I4.0 como el IIoT, Sistemas Ciber físicos y redes inalámbricas de última generación (5G). Sin datos reales de planta, no hay Gemelo Digital.
Con ello, contaremos con una planta conectada masivamente bajo arquitectura en la NUBE que recibirá, registrará y almacenará todos los parámetros obtenidos. 
 
 
El segundo estado es el de la DIGITALIZACIÓN de dichos procesos y recursos, de manera que al estar conectados a tiempo real, la planta se monitorizará y controlará virtualmente de manera visual en remoto.

Estos dos estados no suelen ser siempre ni con este orden ni secuenciados, sino que es en esta evolución de fábrica convencional a 4.0, que se va digitalizando y conectando por actividades/áreas por ejemplo (producción, logistica, calidad, mantenimiento…) según prioridades de la planta.
 
Y el último estado, y fin de todo este proceso de transformación, es el que se conoce como Fábrica Inteligente.
Para ello, toda esta enorme información de datos en la nube, se explotarán para la toma de decisiones operativas bajo tecnologias4.0 como M2M o MACHINE LEARNING así como para la toma de decisiones tácticas con tecnologías como BIGDATA.
 

En el Manual de Estampación4.0, planteamos un DTF como una plataforma “cross” útil para todos los procesos de las fábricas del futuro, en este caso de estampación.
Se estructura en 8 sistemas y éstos a su vez en sus propios módulos funcionales, todos ellos conectados entre sí y contando con un módulo propio de integración de la plataforma a otros sistemas fuera del ámbito de la fábrica como por ejemplo el ERP, sistemas PLM o sistemas SCM.
 
Los MES ejecutan, controlan y monitorizan los procesos de producción en la planta. El MES4.0 que se plantea se basa en los mismos fundamentos que los actuales pero con una clara evolución de éste, siendo un sistema integrado a la plataforma DTF y por tanto, al resto de sistemas que conforman la innovadora plataforma. Y es desde esta integración total a la planta gemela digital donde un MES puede desplegar su enorme potencial en control-ejecución de una producción inteligente.
 
El ZERO PAPER es un sistema que tiene como objetivo digitalizar todos los procesos que conllevan documentación impresa y firmas asociadas, para ser absolutamente eliminada. Los propios documentos “estáticos” que deben estar en los puestos de trabajo en su última versión, OFs (Ordenes de Fabricación) y otros documentos en función de la producción en ese momento, Cuadros de Mando impresos en los tablones físicos potenciando el Digital Visual Management, un sinfín de auditorías basadas en checklists (LPA, TPM, OK1a pieza…), etc.
Para nada se trata de simples gestores documentales (propios de la 3ª revolución industrial) sino de mucho mas, como p.e., sistemas que rastrean automáticamente toda la documentación que requiere la planta y avisan cuando p.e. un puesto de trabajo de soldadura, le falta un documento o está obsoleto. O publicar según que KPIs como p.e. OEEs agrupados en UPAs (Unidades Productivas Autónomas) para generar cierta competitividad entre los operarios (“Gaming and Engagement”). O dar una información valiosa a RRHH de qué documentos son los mas consultados en planta y qué otros no, proporcionándoles pistas de qué refuerzos formativos según temática podrían ser recomendables.
 
Los CPS nos referimos a la Simulacion4.0, una clara evolución de la Simulación Digital de las fábricas que se utiliza exclusivamente para la validación de diseño/rediseño de procesos, y que gracias a su integración en el DTF, se amplía su utilidad como una herramienta en la toma de decisiones operativa (Decision Suport Systems). La base sigue siendo la misma, simular escenarios futuribles pero partiendo de la situación actual de la planta; con ello, evaluarlos y tomar acciones.
 
El WMS es un SGA4.0. Se basa en los mismos fundamentos que los actuales softwares de Gestión Almacén, pero integrado a la plataforma DTF y por tanto, un sistema digital “mas cerca de los estocs reales” y no los teóricos que nos indica el ERP. A parte, de ser un sistema flexible que admita la utilización de nuevos dispositivos “internet” para el picking como por ejemplo las smartglasses. Y por último, con una clara vocación a integrarse a plataformas eComerce, de manera que el proceso de pedidos de los Clientes se automatice sin intervención humana.
 
DILA, Digital Inhouse Logistic Assistant, es un sistema para maximizar la eficiencia en la gestión de todas las necesidades de la logística de planta como por ejemplo el reaprovisionamiento de materiales a los puestos de trabajo que realizan los operarios logísticos o futuros AGVs. El sistema debe trabajar obviamente a tiempo real y en online, monitorizando y proporcionando registro de todas las tareas realizadas, % saturación recursos logísticos, OEE logístico, etc.  
 
El sistema METERING, es un sistema de medición de consumos energéticos de la fábrica. Los datos deben ser captados por dispositivos conocidos como medidores digitales inteligentes que calculan el consumo “allá donde los pinchas”. Este sistema, formando parte del Gemelo Digital, puede proporcionar información valiosa de cómo impacta el consumo energético dada la programación de la producción. De alguna manera simple, nos podria decir cuánto de eficiente es nuestra programación de la producción desde el punto de vista energético, dándonos pistas de qué cambios podríamos realizar de ésta, para reducir el coste energético.
 
El FCS, Finite Capacity Schedulling, es un sistema integrado completamente en la plataforma DTF, principalmente al sistema MES con uno o tantos motores de cálculo que requiera la planta, para secuenciar óptimamente las órdenes de trabajo (OTs o OFs) y órdenes de compra-aprovisionamiento (OCs), es decir, la programación de la producción.
 
El GMAO de última generación (CMMS4.0) tiene como alcance la propia gestión del mantenimiento pero con dos nuevos enfoques radicalmente innovadores: el Mantenimiento Cognitivo y un asistente digital basado en Realidad Aumentada 3D para las intervenciones (DTMA-Digital Tasks Maintenance Assistant). Ambas tecnologías de la Industria4.0 están al servicio de mejorar la eficiencia del preventivo (y por tanto, reducir, actuaciones correctivas).
La parte de cognitivo, solo es posible gracias a la Hiperconectividad y al uso de tecnologías BigData y Machine Learning. Es una evolución natural del mantenimiento predictivo, pues éste no examina por ejemplo los factores ambientales que afectan al equipo: ¿cómo los diferentes entornos de operación (temperatura, humedad, polvo, etc.) impactan en el rendimiento de los equipos?
 
La parte del DTMA, se basa en las tecnologias4.0 de Realidad inmersiva y aumentada, los técnicos podrán disponer de entornos 3D de sus equipos asi como otra documentación adjunta (videos con las instrucciones de montaje-desmontaje-reparación) para poder realizar las propias operaciones de mantenimiento o instalaciones de nueva maquinaria por ejemplo. La aumentada tiene fines de dar soporte en la propia intervención (local y ayuda remoto de un técnico especialista) y la inmersiva es más para fines formativos (concepto “Learning by Doing”).

 
Por último, tendremos el módulo de INTEGRACIÓN, que tiene como misión la de interconectar ininterrumpidamente los 8 sistemas y también la de conectar el DTF con otras plataformas que formarán parte del complejo ecosistema digital de la Empresa 4.0.
 
Por ejemplo,
 
• Conectividad al gemelo digital de producto (DTF).
• Conectividad a la plataforma enterprise resource planning (ERP).
• Conectividad a plataformas Big data, Business Intelligence, etc.
• Conectividad a plataformas SCM4.0: BlockChain, etc.
 
Con ello, el Manual de Estampación4.0 del CIAC, proporciona una visión muy amplia del Gemelo Digital de Fábrica, abarcando las actividades más importantes que suceden en un complejo productivo.
Quizás se puede echar de menos todo lo que tiene que ver con la propia Calidad del Producto. Pero en el Manual, dado su carácter hacia la fábrica del futuro, concibe la inspección de las piezas asi como de materias primas, recursos (matrices, prensas, contenedores metálicos), conforme será realizada de manera automática con máquinas que formarán parte del propio ciclo productivo para el 100% de las piezas. Este capitulo en el Manual, ha sido desarrollado por la empresa especialista Ausil Systems.







 




 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 


 
 
 


 
 
 
 
 
 

 
 







miércoles, 2 de enero de 2019

La Visión Artificial en la INDUSTRIA4.0



Este artículo, como los que he publicado de Industria4.0 ya hace más de 3 años!! Del “tsunami tecnológico” que iba a suponer (y ahora es evidente que lo es) la 4ª revolución industrial, pretende compartir honestas y sinceras reflexiones con el lector.

No quedarnos ni mucho menos en la capa de “moda pasajera”, exponiendo cuatro conceptos y aprender unos cuantos “tags” anglosajones, y con ello adquirir la habilidad de “insertarlos” ante cualquier conversación técnica y que parezca que sabemos sobre la materia.
Que por cierto, la de expertos de INDUSTRIA4.0 que tenemos en el país!! Y yo sin saberlo!! Un dia de éstos voy a asistir a una jornada y me contarán que la 4ª revolución industrial la inventó AMAZON con sus agv´s que autogestionan sus centros logísticos y se conoció gracias a TWITTER. Sé más de uno que se atrevería a decirlo y se quedaría tan ancho.
Este articulo voy a compartir mi análisis personal respecto la VISIÓN ARTIFICIAL en la INDUSTRIA4.0. El lector lo compartirá o no conmigo, pero lo importante es “invitar” a managers, ingenieros, consultores y tecnólogos a que “no consuman todo lo que le pongan en el plato”, que analicen aplicando sentido común a todo aquello que le “bombardeen por tierra-mar-aire” y sean capaces de separar “el trigo de la paja”:
 
 
Y me permito tal análisis, modestamente, gracias a la apuesta que los propietarios de AUSIL SYSTEMS han depositado en mí, confiándome hace casi un año la dirección de esta joven empresa, con una propuesta de valor muy interesante en estas tecnologías.
 
 
Entrando en materia, sobre la VISIÓN ARTIFICIAL (en adelante VA) en la INDUSTRIA4.0, lo primero que no es nada de extrañar por cierto, la VA es una tecnología de la década de los ´60!! Tiene ya más de 50 años de existencia!!
 
Aquí comparto algunos de los hitos principales: 
 
1966 Primeros prototipos de conectividad de cámaras a ordenadores. Con el objetivo a que el ordenador muestre las imágenes captadas.
1975 Se presenta la primera cámara digital.
1978 Creación de programas OCR, el primer software de reconocimiento de texto. Aplicaciones para la ayuda a invidentes.
1995 Primeros softwares de reconocimiento de caras a partir de análisis de imágenes.
2008 Primera aplicación comercial de Realidad Aumentada. Con un sencillo modelo 3D de un coche, interactuando en el entorno real. 
2018 Amazon GO abre al público sus puertas. Con su primera tienda sin cajeros, basada en gran medida en Visión Artificial.
 
Remarcar que fue en las décadas ´80 y ´90, con la llegada de INTERNET y la evolución exponencial de los procesadores, cuando la VISIÓN ARTIFICIAL inicia su despegue como una de las principales tecnologías con alta presencia en las fábricas.
Por ejemplo, en la automatización de los procesos de inspección de todo tipo de componentes o Productos Acabados, consiguiendo incrementar productividades en las factorías.
 
 
Por tanto, instalar cámaras en las fábricas para el control industrial y de sus procesos de manufactura, no tiene absolutamente nada de INDUSTRIA4.0. Por mucho que las cámaras de hoy sean de altísima resolución, trabajen en condiciones de falta de visibilidad, detecten movimientos, embarquen micrófonos, graben o capturen imágenes, etc.
 
Esto significa que la VISIÓN ARTIFICIAL no va a tener protagonismo en la INDUSTRIA4.0, pasando a ser una tecnología obsoleta de la 3ª revolución industrial?
 
Mi respuesta es que NO, es más, dado el actual panorama en donde las empresas ya son conscientes que la tecnología es el principal habilitador del nuevo paradigma del s.XXI, una de las tecnologías4.0 que van a generar niveles de automatización nunca vistos va a ser la VISIÓN ARTIFICIAL de la mano de la INTELIGENCIA ARTIFICIAL.
 
Durante la próxima década: TODO LO QUE SE PUEDA AUTOMATIZAR, SE AUTOMATIZARÁ. Estaremos frente a factorías con muy poca intervención humana (lo que se conoce como fábricas a oscuras), al menos en lo que se refiere a las actividades de producción, logísticas o de calidad de producto y la toma de decisiones operativas, con unos altísimos niveles de calidad, eficiencia y flexibilidad: https://www.linkedin.com/pulse/qué-objetivos-se-persiguen-y-beneficios-estiman-en-las-toni-laserna/
Y veremos hasta qué punto la IA (Inteligencia Artificial) no nos conquista también la toma de decisiones tácticas e incluso parcialmente las estratégicas de empresa, actividad donde los humanos (capacitados y experimentados) seguimos siendo “los reyes del Jardín del Edén”: https://www.linkedin.com/pulse/la-industria40-generará-más-desempleo-o-será-gran-del-toni-laserna/?published=t
 
 
Concretando en mi afirmación a que la VISIÓN ARTIFICIAL va a seguir siendo protagonista como gran tecnología habilitadora de la INDUSTRIA4.0, lo baso principalmente en la suma de las 2 siguientes tecnologías:
 
      Tecnologías GPU
      Inteligencia Artificial
 
 
Las cámaras de última generación y las tecnologías GPU, imitan perfectamente el ojo humano, capturando los datos visuales casi instantáneamente. Arquitecturas basadas en CPU, es materialmente imposible poder procesar a las velocidades que requiere la Visión Artificial a tiempo real en las fábricas.
Y la IA, concretamente las redes neuronales, son las que interpretarán tales imágenes. Será el Machine Learning el que imitará e incluso mejorará el procesamiento del pensamiento humano.
 
Y por qué tendrá tal protagonismo en las fábricas del futuro?
 
Como hemos mencionado, las Smart Factories serán plantas productivas de altísima automatización con robots y cobots de última generación, Agv´s plenamente autónomos en todo el espacio industrial, cargas y descargas automáticas de camiones autónomos, prensas-inyectoras-etc. hipersensorizadas e inteligentes (el parque de maquinaria necesario para el proceso de transformación de MP a PA, con sistemas embarcados de autocalibración, etc.), etc.
 
Todo gobernado por el Gemelo Digital de la fábrica, integrado al Gemelo Digital de Producto y conectado en RealTime a miles de sensores y actuadores (plataforma IoT) de estas máquinas y así como de los procesos que sucedan.
 
Este modelo digital, residirá en la nube tomando Decisiones Operativas a cada instante (Cloud Computing) como p.e. la Programación de la Producción/lanzamiento_control OFs gestionado por el MES4.0, el control de la logística inhouse gestionado por un sistema eKanban, etc.; realizándose todo tipo de cálculos predictivos (gracias al Machine Learning, Computer Process Simulation en Online, etc.).
 
Con planificaciones mucho más fiables y eficientes, gracias a modelos de BiGData que analizarán millones y millones de datos almacenados (Data Lake), siendo la Inteligencia Artificial quien también gobierne el m/p para la Toma de Decisiones Tácticas (Predicción de la Demanda, Planificación de la Producción, etc.).
En esta capa táctica, también estarán los modelos predictivos o incluso cognitivos del mantenimiento (GMAOs de última generación), que se alimentarán continuamente de los datos generados por los sensores y recogidos en la plataforma IoT, para planificar todas las actividades del preventivo. Este preventivo, posiblemente también podrá ser realizado por la misma máquina. Será el correctivo, que sucederá en el minimo de ocasiones gracias al buen preventivo, donde será necesario la intervención humana (sobra decir que serán personas altamente cualificadas, preparadas y entrenadas para convivir en un entorno digital y robotizado).
 
Entonces, en este escenario futurista que será habitual en todo tipo de factorías en el 2030… uno puede imaginarse que la CALIDAD de PRODUCTO aún se realizará con los métodos actuales?
 
Una fábrica inteligente, con una producción autónoma sin intervención humana, uno se imagina por ejemplo un técnico de calidad recogiendo una o varias muestras a inicio del Lote de Fabricación de la OF, a mitad de ésta y al final?
Llevándolas al departamento de Calidad de Fábrica para realizar horas o días después en el laboratorio, las inspecciones dimensionales (metrología) y comprobación de defectos superficiales por ejemplo?
Creando el correspondiente informe de calidad conforme todo es OK. Registrando en un Excel o en el mejor de los casos, en una aplicación específica de tratamiento estadístico y generación de cuadros de calidad, para ir monitorizando la Calidad del Producto?
 
Sinceramente, es absurdo creer que las inspecciones de productos no se realizarán en INLINE, para el 100% de las piezas como una estación productiva más. Además, sin esta configuración seria imposible disponer de TRAZABILIDAD TOTAL Y UNITARIA DE LAS PIEZAS manufacturadas y expedidas a cliente, piedra angular también en la Digitalización del Producto y de la Fábrica. Toda pieza física se entregará junto a su gemelo que contendrá el ciclo de vida digital.
 
Nuevas inversiones industriales que no vayan en esta dirección, es un completo error por parte de la Dirección y lo pagará más a corto plazo de lo que pueda creer. A parte, pensando ya en productividades económicas, con esta configuración podremos medir exactamente el coste de la Calidad o NoCalidad de producto, nada de estadísticas con base a tales muestreos. Y respecto el controlling industrial, muy apalancado en KPIs como el OEE (resultado de multiplicar los ratios de Disponibilidad x Rendimiento x Calidad), cómo medir verdaderamente el rendimiento de un equipo o incluso de mi fábrica, sino puedo medir exactamente las pérdidas por unidades mal fabricadas (número de piezas defectuosas, tiempo productivo destinado a tal fabricación, tiempos de reprocesado para su recuperación y otros costes como los de reciclado, etc.).
 
Por último, en la tendencia a la CALIDAD CONCERTADA para que las empresas industriales puedan diferenciarse de competidores “low cost”, todo se basa en establecer una relación contractual Cliente - Proveedor que incluye una serie de compromisos de calidad que el proveedor asume como garantía. Cómo podemos asegurar a mi cliente que todo lo que le suministre estará dentro de los criterios de calidad concertados? Por muchos muestreos que realice (sin considerar los enormes costes que me puede implicar), no puedo garantizar tal compromiso!! O contrato un batallón de personal que me inspeccione el 100% de las piezas antes de su expedición, de manera indefinida?
 
Por todo ello, concluyo que es indispensable automatizar al 100% tal proceso de inspección y a cadencia productiva (Tciclo).
 
Y son precisamente los avances de las GPU-Graphic Processing Units, gracias a la enorme industria mundial de los videojuegos en 3D, Realidad Virtual, Aumentada e Inversiva, que ya a día de hoy se pueden obtener tiempos de inspección por debajo de 1segundo. En un segundo se escanea el 100% la pieza, se compara con el patrón (CAD de referencia) y se mide si está dentro de tolerancia (que pueden ser diferentes según la zona de la pieza). Máquinas multireferencia, que darán respuesta a la elevada flexibilidad productiva para adaptarse continuamente a cambios de la Demanda, gracias a disponer de todos los CADs (pues es el Gemelo Digital del Producto donde descansa toda esta información geométrica 3D actualizada).
 
Como indicaba al principio de este artículo, toda solución que no se base en este concepto InLine, son soluciones propias de la 3ª revolución industrial, por mucho que te ofrezcan un sw en la nube donde registrar los datos y que automáticamente genera todo tipo de informes personalizados.
 
Los escaners de mano y técnicos de calidad no tendrán sentido en tareas de inspección de producto. Otra cosa muy distinta son actividades de Ingeniería Inversa, Impresión 3D, etc. en donde estas tecnologías ya existen y están evolucionando, dado su pleno sentido en un mundo cada vez más digitalizado.
 
 
Vayamos ahora el por qué de la 2ª tecnología, INTELIGENCIA ARTIFICIAL.
 
Supongamos que trabajamos con máquinas de inspección automática, a modo de extensión p.e. de las máquinas de inyección (en el caso de fabricar piezas plásticas por inyección o de aluminio por fundición), a Tciclo y clasificando piezas buenas (reconociendo incluso en qué cavidad se ha inyectado) y malas (que van a parar a la Caja Roja).
 
Las técnicas clásicas de la Visión Artificial, plantean fiabilidades nada viables en entornos industriales en línea, por ejemplo, con falsos positivos por encima del 15% de las inspecciones, que nos obligan a posteriores inspecciones manuales.
 
En entornos controlados de laboratorio, con control absoluto de la luz, con repetitividad en la posición de la pieza donde la inspecciono, sin impurezas en la pieza como pueden ser aceites o material en suspensión en forma de polvo, con geometrías muy similares, etc. se pueden conseguir fiabilidades por encima del 90% con los algoritmos convencionales.
 
Y es aquí donde precisamente la Inteligencia Artificial juega un papel protagonista. Esta variabilidad de las piezas producidas en entornos industriales, son las redes neuronales las que serán capaces de “reconocer un perro en miles de imágenes diferentes, con todas las variantes de razas de perros que hay (aprox. 800)”.
 
En resumen, ambas tecnologías (GPU + INTELIGENCIA ARTIFICIAL) van a ser fundamentales para automatizar todos los actuales procesos visuales que se realizan a día de hoy en una fábrica, desde los de inspección de los productos manufacturados, el estado de las herramientas y útiles (moldes, matrices, contenedores…), la manipulación de piezas (sistemas avanzados de Bin Picking), etc.
 
A continuación, resumo en un único gráfico, los grandes beneficios que conllevará la Visión Artificial 4.0, 
 
 
No me gustaría concluir este articulo sin realizar también una reflexión sobre lo que está por venir a medio plazo. Expongo 5 grandes retos que a mi entender, tendremos consolidados en la próxima década:
Desde la perspectiva del HW, continuará en constante evolución exponencial, por ejemplo mejorando las prestaciones de las cámaras y la captura de imágenes en condiciones muy adversas como lluvia u oscuridad absoluta.
 
En el ámbito del SW, uno de los retos que existe es la gran cantidad de imágenes y ejemplos que se requieren para entrenar las redes neuronales (Machine and Deep Learning, tanto entrenamiento asistido, reforzado o autónomo). También vendrán mejoras respecto el rendimiento de los algoritmos.
 
Respecto las TELECOMUNICACIONES que van a requerir todas estas tecnologías, por temas de latencia o necesidades de mayor ancho de banda para transmitir miles de imágenes de tamaños considerables, esperamos como agua de mayo el 5G.
 
En lo relativo al CLOUD COMPUTING, también se está en constante evolución en cuanto a la capacidad de procesamiento de los servidores en la nube, en lugar de hacerlo en local. La emergente COMPUTACION CUÁNTICA impactará con un nuevo avance disruptivo en esta materia.
 
Por último, destacar el BIG DATA en las aplicaciones de VISIÓN e Inteligencia Artificial (lo que yo bautizo como VISIÓN ARTIFICIAL 4.0).
Está claro el potencial en automatización que ofrecerán máquinas de Inspeccion Inline para el 100% de las piezas y a Tciclo, eliminando todo rastro de actividades manuales, escaners de mano, muestreos aleatorios, subjetividades de la inspección realizada por técnicos, etc.
 
Pero en tal escenario, no mejoraremos en cuanto a reducir los defectos, no? Y creo que no hay mejor defecto en la pieza que el que no existe. Y aquí es donde veremos el BiGData aplicado a la Calidad de Producto:
 
Al tener trazabilidad unitaria en cuanto a la calidad de cada una de las piezas producidas, las máquinas de inspección estarán conectadas al Gemelo Digital y por tanto, podríamos cruzar información con el MES4.0 (OFs y OCs), buscando patrones periódicos de p.e. si el tipo de material o el proveedor suministrador tiene alguna relación con el tipo de defectos que nos identifican las máquinas de inspección, o si los parámetros productivos de las máquinas de conformado de piezas (inyectoras, estampadoras, etc.) influyen de alguna manera en generar posteriormente tales defectos dimensionales/superficiales (p.e. Temperaturas de inyección material, etc.). En definitiva, RELACIONAR “EL AGUAS ARRIBA” CON LA DEFECTOLOGIA DE LAS PIEZAS.
 
O más interesante aún, éstas máquinas lo medirán todo y en función de p.e. la profundidad de los poros, será un defecto de pieza o no será catalogado como tal defecto, o rebabas o cualquier otro tipo de falta/sobra de material por ejemplo. Pero hasta qué punto esa pequeña rebaba podría representar un defecto AGUAS ABAJO? Es decir, si p.e. esa pieza se monta en un Conjunto con otros componentes y la rebaba genera un montaje defectuoso, siendo identificado en línea por otra máquina de inspección para tal fin.
En resumen, gracias a aplicar tecnologías de BigData (pues ya podemos imaginar las miles de variables que podrían influir en la Calidad de los Productos), con la VISIÓN ARTIFICIAL4.0 podríamos reducir el % de piezas defectuosas mediante metodologías KAIZEN que aplicasen los equipos de mejora.
 
 
 
Finalizo este artículo, invitando a visitar la web de AUSIL SYSTEMS. Una joven empresa que nació con ADN de Industria4.0 y su nombre asi lo indica: Automatismos y Sistemas de Inspección en Línea.
 
 
 
 
 

lunes, 21 de noviembre de 2016

Los 3 estados de transformación progresiva de una planta industrial a una fabrica4.0




A finales del 2016, ya son muchos directivos y empresas que están concienciados de lo importante que va a ser para las próximas décadas, el disponer de centros productivos de alto rendimiento. Aunque “el bombardeo mediático” lamentablemente aún no ha calado en la pyme, la cual en la gran mayoría de empresas ni han podido beneficiarse completamente de la 3ª revolución industrial y de métodos de gestión productiva tan avanzados como el Lean Manufacturing. Pero bueno, este tema daría para mucho análisis…

Por tanto, la siguiente pregunta es: y ahora qué? Cómo y por dónde empiezo en mi fábrica? Es cuestión de adquirir estas nuevas tecnologías “de moda” como drones o smartglasses y ya está? Con ello, dispondré de un centro productivo preparado para competir a nivel global en la próxima década?

Pues NO, esto no va de simplemente comprar nuevos artefactos, ni mucho menos…
Somos conscientes que tenemos la gran fortuna de vivir el nacimiento de la 4ª revolución industrial, sabemos que va a ser un cambio de paradigma industrial, y que nos acompañará no menos de 2 generaciones (de 30 a 50 años posiblemente). Por tanto, se trata de plantear el mayor de los proyectos en nuestra fábrica, un proyecto estratégico a corto-medio-largo plazo y con un claro liderazgo desde la más alta dirección de la empresa e involucración del cuadro medio. Con un calendario de implantación progresivo, que nos irá acompañando posiblemente en toda nuestra carrera profesional.

Y una hoja de ruta a c/p muy detallada pero a medida que nos proyectemos a más de 4/5 años vista, solo podremos perfilar “líneas maestras” pues las tecnologías4.0 están por consolidarse (las que ya conocemos) y por definir las que ni aun se han creado los primeros prototipos en laboratorios R+D privados de empresas tecnólogas por ejemplo.

Es por todo ello que, desde mi opinión, planteo 3 estados + 1 driver por los que deberá pasar la fábrica en este proceso a l/p de transformación,
Si una empresa desea desde hoy aventurarse a transformar su fábrica para posicionarla en un futuro no muy lejano como una fábrica de primerísima referencia en su sector, altamente tecnificada…debe tener claro que deberá asumir un proyecto HDS e ir progresando en las 3 etapas hasta llegar a la última evolución: una fábrica “inteligente”.

Es discutible si primero es la Hiperconectividad y luego la Digitalización, pues en cada caso y tecnología en concreto, podría ser recomendable hacerlo al revés o incluso en paralelo. Lo que está claro es que llegar a tener una fábrica verdaderamente “Smart”, es el tercer y último estadio.

Respecto el driver, se trata del vector de ROBOTIZACIÓN. La fábrica deberá ir incrementando su nivel de automatización con un parque de maquinaria cada vez más autónomo e "inteligente". Esta transformación en gran medida es la que impactará directamente sobre la menor necesidad de mano de obra directa de baja cualificación. Más información, invito a leer mi artículo:
https://www.linkedin.com/pulse/la-industria40-generará-más-desempleo-o-será-gran-del-toni-laserna?published=t





HIPERCONECTIVIDAD

Y que es esto de la Híper?
Muy sencillo…a día de hoy es evidente que nuestras fábricas más modernas tienen conectividad entre sus máquinas, procesos, activos, medios productivos, materiales, etc. La 3ª revolución nos ayudó y mucho a ello. 


Por tanto, no se trata de conectar por conectar nuevos elementos…Se trata de interconectar todo EL GEMBA, todo lo que sucede en la fábrica que impacta directamente en su eficiencia y eficacia. Aquellos eventos que pueden contribuir a generar las 7 MUDAS según el LEAN, eso sí, lo que ocurre ahora (Tiempo real y Online) y tengo capacidad de actuar.

La hiperconexión es añadir una nueva capa de conectividad a aquellos elementos que hasta ahora era imposible comunicarlos, gracias a la tecnología4.0 IIoT. Las nuevas máquinas que proporcionará el driver de “robotización” estarán preparadas de manera nativa a tal conexión en la red “internet” así como todos los dispositivos “smart” que ya conocemos como Smartphones, SmartTVs, Tablets…Y para otros elementos físicos que no tienen conectividad alguna, será mediante la incorporación de sensórica low-cost “enchufándolos” al sistema (elementos ciberfísicos).


En definitiva, este primer estado de la futura fábrica inteligente se resume en la comunicación de todos sus elementos. Haciendo un símil con biólogos de la talla de Severo Ochoa, la comunicación celular es la capacidad que tienen todas las células pertenecientes a un único sistema, de intercambiarse información, siendo la base para la vida.

“Si queremos que nuestras fábricas lleguen a tener vida propia (Smart), debemos empezar por replicar este mecanismo bioquímico; en este contexto, mediante tecnologías IIoT entre otras. Sin hiperconectividad en nuestras fábricas, será imposible seguir evolucionándolas hacia un sistema autónomo e inteligente.







DIGITALIZACIÓN

Entendemos por digitalizar a replicar todo tipo de elementos (recursos físicos, activos inmuebles, mercancías, etc.) a un mundo virtual.

Algo tan trivial a día de hoy como tener un perfil en Facebook o Linkedin, significa tener "tu avatar digital". Pues nos referimos exactamente a lo mismo pero en la fábrica…

Pero que hay que digitalizar? Digitalizar toda la fábrica porque está de moda? Pues NO…Se trata de digitalizar todo elemento que tenemos hiperconectado.

Disponer de una réplica exacta de nuestro layout, maquinaria, procesos-operaciones-tareas, flujos de materiales, bom (Bill of materials), programación de la producción, optimizar la logística interna, etc. Una de las tecnologías más representativas será la Computer Process Simulation. Más información, invito a leer mi artículo: https://www.linkedin.com/pulse/porque-se-consolida-en-españa-las-herramientas-de-procesos-laserna?trk=hp-feed-article-title-comment

De manera que tendremos una réplica digital conectada y actualizada en todo momento. Con ello, podremos estudiar mejoras productivas (Kaizen), implicación que supondrá producir un nuevo producto en nuestras lineas productivas, etc. Analizando exactamente el impacto y coste económico que supondrá en el mundo físico dichos estudios realizados en el mundo digital. Más información, invito a leer mi artículo:
https://www.linkedin.com/pulse/flm-factory-lifecycle-management-el-concepto-plm-para-toni-laserna?trk=mp-reader-card


A veces pienso que el boom de la digitalización que estamos viviendo ahora es la conquista del ser humano de un nuevo mundo, el virtual. Prácticamente hemos conquistado todos los rincones de la Tierra, estamos inmersos en la exploración de nuestro sistema planetario (próxima parada: Marte) y ahora tenemos la necesidad de crear un mundo idéntico al nuestro real como si fuesemos Dioses. Estamos creando una réplica digital pero no solo en la actividad productiva sino en el resto de actividades que desempeñamos las personas (ocio, amistad, comercio, juego...).





INTELIGENCIA EN LA FÁBRICA

Una vez tengamos hiperconectada la fábrica y una réplica exacta digital, tocará abordar el 3er estado, que es de mucha mayor complejidad…

A día de hoy entendemos por “inteligencia en las fábricas” a “incrustar” reglas básicas (heurísticas basadas en if-while… más operaciones aritméticas + - x), captando masivamente a tiempo real los datos de planta (bajo tecnologías IIoT, BigData y Cloud) y en función de umbrales fuera de rango por ejemplo, mediante el driver de Robotización, las máquinas actuarán autónomamente sin intervención humana.

Llegar a este estado tecnológico, permitirme la expresión “será de alucine”. Estas decisiones autónomas, lo harán las máquinas comunicándose entre ellas (tecnologías4.0 como M2M) y aprendiendo según históricos (tecnologías4.0 como Machine_learning).

Este nivel tecnológico llegará primeramente a aquellas fábricas donde la naturaleza del negocio es de elevada certidumbre, donde todo está controlado y suceden muy pocos imprevistos. Pensar en nuestras “fábricas ordinarias” donde cada semana suceden infinidad de eventos no planificados (por causas endógenas o exógenas), veo materialmente imposible que la tecnología sustituya a m/p al humano pensante, a los encargados y managers de la planta. 


Los que creen que esto no será tan a largo plazo, simplemente les invito a que reflexionen a que llegar a este nivel de inteligencia artificial en la fábrica significará el disponer de cerebros electrónicos que no tengan nada que envidiar a nuestros cerebros humanos, con capacidades “no cuantitativas” como la creatividad o la intuición entre otras. Por tanto, el día que nuestras fábricas ordinarias vayan solas sin intervención humana, tomando las máquinas decisiones correctas autónomamente…posiblemente también conviviremos con robots humanoides en ámbito doméstico o componiendo una partitura o pintando un cuadro.