Hemos asistido a la exposición Advanced Factories #AF2019, celebrado en Barcelona del 9 al 11 de abril de 2019. Una exposición que gira entorno a tres conceptos: automatización industrial, digital manufacturing e industria 4.0.
Paseando entre los stands de los expositores uno se da cuenta de la multitud de soluciones que se van desarrollando cada día para abordar las distintas problemáticas que se va encontrando la industria manufacturera. Las hay que ya tienen años de solidez, otras irrumpen fruto de la innovación con un fuerte componente digital.
Hemos podido ver robots de todo tipo, desde los más clásicos que trabajan en celdas donde no pueden entrar los empleados de la fabrica por peligro de que el robot les rompa la cabeza, hasta los robots colaborativos, llamados cobots, que están diseñados y programados para colaborar con los empleados.
También hemos visto todo tipo de automatismos, esto es, dispositivos electrónicos destinados a gobernar procesos donde intervienen multitud de elementos mecánicos, y cuya sincronización sería impensable sin un PLC o incluso un mini-ordenador. Junto con estos dispositivos se podía ver todo tipo de software industrial destinado a gestionar estos dispositivos.
Pero lo que realmente hay que detectar cuando uno va a una exposición de este tipo son las tendencias. ¿Hacia donde van las cosas?. En este caso, ¿hacía donde va la industria manufacturera?
La fabricación aditiva 3D avanza imparable
La fabricación aditiva, también conocida como fabricación por impresión 3D, es una ejemplo claro de cambio disruptivo en la industria manufacturera. Donde antes se usaban moldes e inyección de plástico, ahora se puede fabricar la misma pieza con la fusión de poliamidas, de manera aditiva, hasta conseguir la pieza final. Incluso piezas complejas ahora pueden ser fabricadas con la tecnología aditiva cuando antes eran difícilmente elaborables por los métodos tradicionales.
La fabricación aditiva facilita enormemente la fase de prototipado, pues los retoques sobre el modelo digital se pueden comprobar elaborando una pieza prototipo en muy poco tiempo. Si hablamos de producir en serie, ya existen impresoras destinadas a la producción final, capaces de producir un elevado número de piezas diarias.
Es el ejemplo de las Hewlett Packard y su tecnología Jet Fusion. En las fotos podéis ver la HP Jet Fusion 3D 4200 y algunas de las piezas que se pueden imprimir usando poliamida PA11 o PA12. Como podéis ver hay desde piezas ortopédicas, recambios industriales, piezas de automoción, tanto prototipos como piezas finales. Estas «impresoras» son auténticas máquinas de producir piezas a partir de la materia prima de las poliamidas. Para ello hace falta diseñar la pieza en un sistema tipo CAD, y posteriormente aplicar algunos ajustes y entregarlo a la «impresora» para que lo acabe fabricando.
Cuando hemos preguntado a los expertos nos dicen que a parte de la fusión de las poliamidas existen otras tecnologías de fabricación 3D. Podríamos decir que dependiendo del producto y de sus características, se deberá usar una tecnología u otra.
La buena noticia para las empresas que quieran probar sus prototipos, antes de fabricar a escala, es que no hace falta comprarse una «impresora 3D». Se puede contratar un «service bureau» que consiste en un servicio que prestan algunas empresas para la fabricación de la pieza en sus instalaciones, vaya, como si fuera una copistería de toda la vida.
Los robots colaborativos (cobots)
Los cobots son los robots que pueden interactuar con las personas, y que permiten ejecutar tareas conjuntas hombre-máquina sin necesitad de establecer perímetros de seguridad o vallas protectoras.
Hemos visitado el stand de KUKA Robotics donde hemos podido interactuar con el robot colaborativo LBR iiwa. Un robot que va más allá de la colaboración con el ser humano. Hemos probado su solución de realidad aumentada que permite enseñar al robot cómo debe ejecutar una determinada tarea.
La visión de KUKA es que ha empezado una nueva era de robótica industrial y sensitiva per permitirá procesos de producción innovadores mediante la colaboración de humanos y máquinas para realizar las tareas más sensibles.
¿Cómo será la industria manufacturera del futuro?
Dicen algunos expertos que las fábricas del futuro serán más flexibles que las de ahora. En lugar de disponer una larga línea de ensamblaje por donde circula el producto a medida que se va elaborando, los expertos visionan un sistema matricial de estaciones de trabajo con varios robots, cobots y personas, de manera que en cada una de estas estaciones se desarrollan uno o varios trabajos sobre el producto semi-elaborado.
Supongamos una pieza que entra en una estación de trabajo para ser tratada. La pieza lleva información de qué precisa de esta estación en la que acaba de entrar. En función de esa información, los robots y cobots ejecutarán unas tareas concretas sobre la pieza, finalmente la pieza seguirá su camino hacia la siguiente estación de trabajo. La siguiente pieza que entra podría necesitar de otras tareas, y por lo tanto la misma estación de trabajo también tendría capacidad para ejecutarlas.
Uno de los ponentes en el congreso Industria 4.0 que se celebraba dentro de la exposición dijo que en las factorías del futuro él visiona que las estaciones de trabajo serán sin cables, obteniendo la energía del suelo, y la conectividad wireless mediante el 5G. Este tipo de setups permitiría una gran flexibilidad a la hora de configurar la fábrica para un determinado producto y lote, y posteriormente cambiar la configuración para otro producto y otro lote.
En la misma sesión los ponentes estaban de acuerdo que la “guerra” de los buses de comunicación ha terminado, que poco a poco se ha ido imponiendo el Ethernet/IP. Aún con esto, algunos visionan que el estándar del futuro será OPC-UA.
Mantenimiento predictivo
Todos están de acuerdo en que es mejor prevenir que curar. La tecnología actual permite predecir las anomalías en muchas de las máquinas que configuran una fábrica. Saber detectar los problemas a tiempo puede ahorrarnos un paro no programado de la planta, con la consiguiente alteración de la producción y finalmente consecuencias económicas negativas.
Para predecir el comportamiento de las máquinas varios expositores ofrecen soluciones basadas en la sensorización para detectar anomalías de manera precoz. Aquí juega un papel determinante el IIOT (Industrial Internet of Things).
¿Qué papel jugará el 5G en la industria manufacturera?
Si hacemos caso a cómo los expertos consideran que será una fábrica del futuro, la mayoría de ellos coinciden en que las estaciones o celdas de trabajo deberán ser flexibles, sin cables, para atender a los cambios de la demanda de fabricación. Ello conduce a que la conectividad de los automatismos, de los robots y cobots deberá ser inalámbrica.
La tecnología 5G será idónea para ofrecer este tipo de servicios inalámbricos y a la vez mantener un elevado grado de robustez y ciberseguridad. El 5G ya ha sido estandarizado pensando en varias aplicaciones para el entorno industrial. Las ventajas que el 5G puede aportar a los entornos industriales son las siguientes, entre otras:
– Adecuado para las comunicaciones críticas y robusto, lo que en el estándar se ha venido a llamar Ultra Reliabre and Low Latency Communications (URLLC), con latencias iguales o inferiores a 1 milisegundo, y una confiabilidad del 99,9999%.
– Internet of Things masivo, permitiendo así aumentar la densidad de dispositivos conectados a la red por unidad de área. El 5G está diseñado para soportar un elevado número de dispositivos conectados en la fábrica.
– Elevada tasa de transmisión, Enhanced Mobile Broadband, que permitirá la conexión de alta velocidad para las herramientas como las gafas de realidad aumentada tipo Hololens de Microsoft, o las de realidad virtual, que se convertirán en una herramienta del día a día para muchos operarios en la planta.
– Edge distributed cloud computing, es una revisión del cloud para que la computación se ejecute lo más cerca del cliente. En nuestro artículo de “hemos visitado el MWC19” dimos un esbozo de cómo va a ser este edge cloud.
Las redes 5G serán desplegadas por los operadores de telefonía móvil (MNO), puesto que el 5G es la evolución natural del 4G y dichos operadores son los encargados de explotar las concesiones de espectro electromagnético asignado por los gobiernos. La misión de los operadores es ofrecer servicios a través de estas tecnologías.
Sin embargo también es cierto que determinadas industrias podrían llegar a procurarse sus propias redes privadas de 5G para poder atender a la complejidad de sus fábricas, sin necesidad de depender de los operadores de telefonía móvil. En este sentido el gobierno de Alemania, consciente de la importancia del 5G en la industria, ha reservado 100 MHz del espectro electromagnético para asignarlo a la industria. En la reciente feria de Hannover Messe (Alemania) ya pudimos leer varias noticias que confirmaban el noviazgo de los fabricantes de 5G con los sectores industriales.
Conclusiones
de las ponencias que hemos asistido del congreso Industria 4.0 hemos detectado que para las factorías del futuro se persiguen objetivos como: autonomía, flexibilidad, rapidez, escalabilidad, automatización, digitalización, convergencia de IT con OT, mantenimiento predictivo, entre otros. Para hacerlo realidad se necesitaran herramientas de la industria 4.0 como: robots colaborativos, robots sensitivos, inteligencia artificial, internet of things para el ámbito industrial, big data, conectividad wireless (5G), computación edge, computación cloud, realidad aumentada y realidad virtual; todo ello bajo un estricto sistema de ciberseguridad.