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,
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.
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