AEI 513 | ¿La Industria 4.0 avanza?

Por supuesto, lo hace, y así se pudo comprobar en la IV edición del Fórum Industria 4.0, organizado por el Colegio de Ingenieros Industriales de Catalunya el pasado mes de mayo. Si bien es cierto que la sensación, en algunos casos, podría ser que las cosas suceden más lentamente de lo esperado.

La metáfora del “safety car” sobrevoló un acto que reunió a 260 ingenieros en Barcelona. Según esta imagen, trasladada al mundo industrial, parecería que el coche que ha salido para neutralizar la carrera no corre. Pero sí lo hace, y mucho, a 220 km/h. Es posible que muchos entiendan o hayan querido entender la Industria 4.0 a la velocidad de un Fórmula 1 y año tras año se lleven un disgusto, viendo que aquello que esperaban no llega. Sin embargo, las cosas suceden y aquello que hace cinco años ni pasaba ni se planteaban que sucedieran, son hoy una realidad. Además, habrá un día en el que el “safety car” tomará el camino de “boxes” y entonces las empresas tendrán que estar bien preparadas para adelantar posiciones o, como mínimo, para evitar que las adelanten.

“Cuando en abril del 2013, con la presentación en el marco de la Hannover Messe de las recomendaciones del Grupo de Trabajo Industria 4.0, el gobierno federal alemán iniciaba la carrera para la transformación industrial, no se sabía muy bien como traerla a la práctica”, así comenzó su discurso Joan Carles Casas, presidente de la Comisión Industria 4.0 del Colegio de Ingenieros Industriales de Catalunya.

Algunos lo calificaron de un “simple ejercicio de marketing” de la industria europea, recordó Casas, pero nada más lejos de la realidad: “Ha resultado evidente que la tecnología nos permite competir y recuperar el terreno perdido durante los años de deslocalización hacia países de mano de obra barata, y esto quiere decir seguir manteniendo el vector industrial como uno de los ejes importantes en las economías occidentales”.

De manera que seis años más tarde el sector ya sabe dónde va, según explicó Casas. “La conectividad de máquinas, personas y sistemas está permitiendo a industria grandes y pequeñas incorporar nuevas funcionalidad en sus productos, en sus procesos de fabricación e incluso, diseñar nuevos modelos de negocio

Una digitalización que primero se ha experimentado en las últimas dos décadas en el entorno social de la mano de los dispositivos móviles e internet, y que ahora se está ahora extendiendo rápidamente por las fábricas e instalaciones industriales, así como por el resto de actividades económicas. “Conectar productos y máquinas, disponer de una miríada de datos a partir de sensores que envían esta información a la nube con unos costes irrisorios y una facilidad de conexión impensable hace solo unos años, ha comportado una aceleración en el tratamiento de datos y la gestión por algoritmos, lo que conocemos como big data e inteligencia artificial. Estas tecnologías se suman a un progreso acelerado en otros ámbitos como, por ejemplo, los nuevos materiales, la realidad virtual o las herramientas de simulación, para citar algunos
de los más activos”, expuso.

De este modo recordó cómo sensores y gestión de datos nos permiten añadir capacidad sensorial a los robots, dándoles capacidad de trabajar codo con codo en entornos colaborativos con los operarios; mapear grandes extensiones de cultivos para determinar las necesidades y actuar de forma precisa; monitorizar el estado en tiempo real de infraestructuras básicas y asegurar su funcionamiento mediante el mantenimiento predictivo. “La realidad ya ha atrapado el marketing”, sentenció.

Finalmente, apuntó cuál es el camino actual: “Si al principio de la aventura Industria 4.0 lo importante era entrever entre la niebla las tecnologías que iban aflorando, hoy gana peso conocer aplicaciones y ejemplos de lo que se va haciendo, ya sea en nuestro propio sector o en otros, para poder idear soluciones y alimentar los propios procesos de innovación”.

“Reflexiones” sobre la robótica

A continuación, Carles Soler, del Grupo de Trabajo de Robótica, analizó las tendencias en este ámbito y lo hizo desde lo visto en la última edición de la Hannover Messe, celebrada el pasado mes de abril.

Pocas novedades. Esa fue la sensación de Carles Soler y también la de otros compañeros, según expuso. ¿Una explicación? “Nos hemos dicho tantas veces que vivimos en momentos de cambios acelerados, tecnología exponencial o conceptos similares, que tenemos la expectativa de una disrupción y un cambio de paradigma cada 15 días. Y no es así. Y menos en el entorno industrial donde los nuevos conceptos necesitan tiempo para madurar, así como las inversiones. Lo que os diré os sorprenderá poco”, respondió. Y lo que expuso fueron siete “reflexiones” sobre la robótica actual.

Sinergia entre la robótica y el cloud. Si en 2018 era algo novedoso, en la última edición del certamen alemán ya se mostró como una realidad asentada la disposición de plataformas que permiten el acceso remoto al estado de los robots.

Los fabricantes chinos han evolucionado el posicionamiento que quieren transmitir, no solo en robótica, ahora están enfocados en la calidad y en hacer las cosas bien: “Y si ya es difícil competir cuando han ido a precio, solo falta que ahora empiecen a hacer las cosas bien hechas”, ironizó Soler. Sobre la robótica colaborativa observó una ralentización en la presentación de nuevas marcas, pero en ningún caso lo achacó a una bajada del mercado, que sigue creciendo con fuerza y con una oferta comercial extensa. “Sin embargo, estoy convencido que esta ralentización es un aviso de consolidación del mercado. No hay espacio para todos y solo los que aporten más valor sobrevivirán”, apuntó.

Las plataformas móviles son otra no-novedad, una tecnología suficientemente consolidada, por lo que animó a los que están esperando que se planteen ahora los proyectos. “La capacidad de carga de las plataformas va creciendo, ya están por encima de una tonelada”.

Sí destacó como novedad las líneas de producción móvil, en las que el producto se desplaza sobre plataformas, en lugar de avanzar por estructuras fijas. “No sé si la propuesta se justifica económicamente, pero lleva a otro nivel el concepto de flexibilidad en planta”, reflexionó Soler.

Sobre exoesqueletos, apuntó que se vieron menos de los previstos tras un 2018 en el que comenzaron a asomar por la Hannover Messe: “Quizá esperábamos una mayor presencia, es un tecnología a la que le queda mucho por madurar”. Finalmente, sobre la robótica social, desde el Grupo de Trabajo dejaron un mensaje claro: “Todavía falta mucho por hacer”.

El gemelo digital y la necesidad de perfiles profesionales híbridos

El gemelo digital (“Digital Twin”) tomó el protagonismo en la siguiente intervención. Fue la de Xavier Pi, responsable del Grupo de Trabajo de IoT, quien expuso como este concepto se refiere a la existencia de dos elementos. Por un lado, el “Digital Master”, que acoge los elementos digitales necesarios para materializar activos. Por el otro, el “Digital Shadow”, que es toda la información que obtenemos de la realidad, “principalmente a través del IoT, que la vamos acumulando y que si esta alcanza un gran tamaño llegamos al big data”. Todo ello se conecta en tres elementos: simulación, análisis de datos e inteligencia artificial.

Pi destacó tres iniciativas orientadas a llevar lo más lejos posible el gemelo digital: la alianza de ABB – Dassault; la de Rockwell Automation – PTC; y Siemens. Pronosticó que llegarán nuevos actores aunque aclaró: “Este nivel de integración de gemelo digital y activos físicos está restringido al ámbito de estas alianzas. Es decir, que mientras la Industria 4.0 es un planteamiento de transversalidad y lo que está reclamando es un espacio transversal en el que puedan entrar todos los actores, las herramientas presentadas por estas compañías estaban restringidas a los equipos que aportaban las propias firmas. Si en este entorno quieres incorporar equipos de otros fabricantes, hoy por hoy, no es posible”.

Destacó también cómo expusieron una media docena de pymes, que el año pasado no participaron, y que mostraron aproximaciones de gemelo digital, es decir, entornos de simulación integrados en sus equipos desarrolladores que vienen del mundo de los videojuegos, de los procesos y de la universidad. “Lo que pasa en el mundo IT adelanta en 10 años lo que ocurrirá en el mundo OT, así que la idea de un sistema de operativo industrial donde incorporar los activos y simular conjuntamente sería una posible tendencia”, expuso Pi.

No obstante, habló de un freno a esta evolución, que no es otro que obtener perfiles profesionales que se adapten a la actuales necesidades: “La idea del desarrollador que integra muy rápidamente IT y el profesional que asegura un paso después de otro para no equivocarse, que sería propio de la puesta en marcha en el mundo real. Este perfil híbrido es el que se está intentado conseguir, los planes de estudio ya lo muestran”, destacó.

La irrupción del 5G y el concepto “red aislada”

Por su parte, Pere Tuset, también del Grupo de Trabajo IoT, habló sobre las tendencias en el ámbito de las tecnologías de la comunicación, destacando el caso de las redes Time-Sensitive Networking (TSN), usadas en la industria desde hace años, y las más recientes redes 5G.

Sobre el futuro de las TSN en la industria, Tuset comentó que hace tres años que se observa una evolución y consolidación, que la tecnología está llegando a todos los fabricantes. “Se traslada la tecnología ethernet al ámbito industrial, convirtiéndolo en un estándar soportado por todos los fabricantes, pudiendo garantizar así que cuando las aplicaciones envían datos lo hagan de manera determinista”, explicó.

Por su parte, comentó como el 5G, protagonista en los últimos años del Mobile World Congress, aterrizó en la industria este año, o mejor dicho, en la Hannover Messe. Tuset destacó la baja latencia que puede conseguirse con el 5G, abriendo así las puertas, por ejemplo, a controlar robots a distancia con un óptimo funcionamiento.

“Una de las preguntas que deja la irrupción del 5G es ¿dónde irán mis datos?, porque hasta ahora no solo estarán en el cloud sino que tendrán que pasar por una operadora, “la aplicación de 5G a través de redes privadas todavía no están disponible”, apuntó. La respuesta sobre la que se está trabajando es un concepto red 5G aislada: “En el que la operadora instala la antena, pero todos los datos, todo el espectro estaría dedicado a nuestra aplicación”.

El avance del software de simulación en la fabricación aditiva

La fabricación aditiva y el 3D fue el siguiente sector en tomar el protagonismo. Lo hizo de la mano de Felip Fenollosa, responsable del Grupo de Trabajo, través de lo vivido en la última edición de Formnext en Fráncfort, el año pasado.

Fenollosa comentó que como la fabricación aditiva de piezas metálicas sigue siendo muy cara, el sector está tomando un camino intermedio, esto es, “agrupar polvo metálico y después consolidar la pieza con procesos térmicos”, es la fórmula que siguen desde las pequeñas hasta las grandes empresas.

Una de las áreas que avanza con fuerza es la del software de simulación, que estás detrás, junto al diseñador que utiliza la herramienta, de la creación de “geometrías imposibles”, que solo la fabricación aditiva es capaz de hacer realidad.

El proceso de acabados también tiene mucho camino por recorrer, desde la base del trabajo artesano, que se sigue utilizando, comienzan a aparecer tecnologías que agilizan este proceso permitiendo así un resultado mejor y más rápido.

“La impresión aditiva ha dejado de ser solo una herramienta para hacer prototipos bonitos”, así de contundente se mostró Fenollosa y expuso, por ejemplo, el caso de la fabricación de garras para robots: “diseños exhaustivos, ultraligeros que permiten, si es necesario, hacer cambios de manera inmediata”.

En Formnext también se habló de nuevos materiales, entre los que desde el Colegio de Ingenieros Industriales de Catalunya destacaron el trabajo que está realizando para hacer posible nuevos materiales metálicos, así como el uso de distintos tipos de siliconas para soluciones médicas. “La personalización a un precio competitivo es una realidad”, concluyó.

Sin excusas para alcanzar la digitalización

Michael Loughlin, responsable del Grupo de Trabajo de Software, Análisis e Integración apuntó el caso de Volkswagen Industrial Cloud. El grupo automovilístico alemán está desarrollando conjuntamente con Amazon Web Services las bases para la digitalización total de su producción y logística. A largo plazo, incluye la integración de su cadena de suministro global con más de 30.000 ubicaciones de más de 1.500 proveedores y compañías asociadas. “Una integración muy ambiciosa”, destacó, asegurando que ese parece ser el camino, el trabajo conjunto de empresas que tienen una necesidad y proveedores que pueden ofrecer un servicio. “Ya no tenemos excusa para tener la fábrica totalmente digitalizada”, aseguró.

También habló sobre la sensorización de la planta y la subida de los datos a la nube para hacer el mantenimiento predictivo o la gestión de activos. Así explicó como muchas empresas han adoptado la posibilidad de integrar sus datos para que estos formen parte del sistema MES (Manufacturing Execution System): “Estamos integrando todos los datos de todos los componentes que forman parte de la fábrica de una manera automática, disponiendo así de más agilidad y flexibilidad”.

Tampoco olvidó la importancia de la ciberseguridad y la simulación: “No considerar simular un nuevo producto, un cambio de fábrica, una infraestructura... no tiene sentido”.

La inteligencia artiftcial buscando ser cada vez más humana

Oriol Vilàs, responsable del Grupo de Trabajo de Inteligencia Artificial (IA), expuso como el incremento de la capacidad de proceso de los ordenadores, “mayor de lo marcado por la Ley Moore”, ha permitido la evolución actual de la IA. “Este hecho permite que esas tareas de cálculo intensivo que necesita la IA y que antes solo se podían intuir, ahora se puedan conseguir”.

“La IA se compone de dos variables, capacidad de procesos y datos: cuantos más datos tengas más información podrás dar a los sistemas de IA y más fácil será que se obtengan conclusiones. La industria es uno de los sectores de la economía que más datos genera y también de los que menos datos explota, y por tanto, donde la aplicación de IA puede ser más importante”, continuó.

Reconoció que la “IA sola no es nada”, en el mundo industrial debe ir acompañada de otras muchas tecnologías: 5G, edge computing, cloud o blockchain, entre otras tecnologías y ese es el camino que debe seguir cualquier empresa para sobrevivir. “De las compañías que hoy se están transformando en una empresa digital, solo sobrevivirán la que se revolucionen digitalmente y la IA es uno de los componentes que les ayudará a conseguirlo”.

¿Hacia dónde se encamina la IA? “Hacia una manera de trabajar multitarea, multidisciplinar, que aprenda, razone y sobre todo lo haga con muchos menos datos previos; es decir, y poniendo un ejemplo médico, si ahora se necesitan 100.000 entradas para tener una idea clara de lo que es un carcinoma, pues con 10 ya lo puedas tener. A partir de 2050, se piensa que ya puede alcanzar algo parecido a la mente humana”, respondió Vilàs.

Pero esa mente humana parece imposible de replicar, pues hablamos del desarrollo de las redes neuronales: “Tenemos 100.000 neuronas y 7000 conexiones, para replicar esto en la realidad necesitas capacidad de cálculo infinita y una manera de entender lo que ni los propios neurólogos entienden”.

Finalmente, explicó que la IA no sería nada si no ponemos una parte de confianza, de transparencia y de ética, “si no desarrollamos IA con estos conceptos, no iremos a ninguna parte. Lo que sí se está haciendo ahora es que todo lo que es IA lo sea en un entorno de confianza; debe ser justa, fácil de entender y explicar, segura, que cuide de la privacidad de los datos y que sea contable y transparente. Todo lo que se desarrolle sin tener esto en cuenta está acabado”.

La robotización en la agricultura

El campo también camina hacia la automatización, como así lo dejó claro en su ponencia Fran García, responsable del Grupo de Trabajo de Agricultura 4.0. García habló sobre el uso de los drones en los campos, “una tecnología que funciona”, pero también ha encontrado un duro rival con la llegada delos nanosatélites. “Con una constelación de 175 nanosatélites, la compañía estadounidense Planet está dando una imagen cada día de nuestro campo. Son plataformas que están apareciendo y que cada día o semana te dan las condiciones de tu cultivo. Puedes tener así evoluciones temporales cuando antes solo tenías una foto en un momento puntual”.

También destacó la importancia de los datos. “El abaratamiento de la sensórica ha permitido que, al menos a nivel de pequeñas parcelas, se puedan medir en tiempo real distintas variables que ayuden a una gestión más eficiente de la explotación.

La tendencia este año, según comentó, es la robótica de automatización, si bien no se habla tanto de mantenimiento predictivo, porque a diferencia de otros territorios, en Catalunya las parcelas son de menor extensión, sí se busca la manera de incorporar robots a los campos. “El valor de una persona conduciendo un tractor es cero y hoy tenemos personas al volante entre 10 y 12 horas, aportando cero”, así de contundente se mostró García para marcar la necesidad del sector: “Existen sistemas que para hacer según que trabajos repetitivos que no aportan ningún valor introducen el uso de robots. Después habrá que analizar si es aplicable en cada caso”.

Entre esta robotización aparece la tarea más costosa en la fruticultura, la recolección. Son muchos los años de investigación y hay alguna de empresa que comienza a encontrar la solución. Expuso el ejemplo de la recogida de la manzana, pero sugirió como son los árboles los que deben también adaptarse a la tecnología. La frondosidad de muchas especies dificulta este trabajo y por lo tanto también el campo deberá mutar su fisonomía para alcanzar este grado de automatización.

La conectividad es uno de los principales hándicaps, “sin ella no podemos desplegar toda la tecnología que tenemos”, recordó. También se necesita tener mano de obra cualificada, “cada vez hay menos mano de obra y menos cualificada”. Además de aumentar la tecnología de control, “porque tenemos más superficie para controlar y menos capital humano. En la actualidad hay técnicos que controlan 3.500 hectáreas y no hay tiempo material para ese control”. Finalmente expuso una idea, el uso de la realidad virtual, por ejemplo para la poda de la viña: “Si el trabajador no sabe cómo proceder, podría equiparse con unas gafas que le dijeran qué ramas debe cortar”.

La química y su temor a las conexiones inalámbrica

Julià Sempere, responsable del Grupo de Trabajo de Química 4.0, cerró el bloque de tendencias destacando el grado automatización de la industria química. “Tenemos plantas que producen 350.000 toneladas de polipropileno al año y están atendidas por cuatro personas, cuyo trabajo principal es mirar pantallas y normalmente no haciendo nada más, funcionan solas. Disponen de modelos de simulación, miles de sensores a través de los que han realizado un gran trabajo de big data para prevenir desviaciones, paradas no previstas...”

Solo un punto a mejorar, las conexiones inalámbricas que debido al riesgo que suponen en el sector “aún no generan confianza”. “Pero entrarán en el futuro, porque tenemos casos como una refinería de Tarragona con entre 40-60 mil kilómetros de cables de acero”, concluyó.

Premio Industria 4.0

El evento terminó con la entrega del Premio Industria 4.0 que recayó en el proyecto “Indu-Eye”, de Alternative Energy Innovations. Se trata de la primera plataforma IIoT (Industrial IoT) inalámbrica, capaz de dar servicio de extremo a extremo, es decir, desde los sensores hasta la monitorización de los datos, y sin baterías convencionales, ya que se alimenta a través de una batería termoeléctrica que convierte el calor residual en electricidad.

Otras implantaciones destacables de la tecnología 4.0 en las industrias catalanas, y ganadoras de los Accésits Industria 4.0, fueron los proyectos “SENTINEL” de Array Plásticos y “TIAGo Base” de PAL Robotics. “SENTINEL” implementa y desarrolla una solución de control y monitorización distribuida para la industria de inyección de plástico, utilizando las nuevas técnicas de análisis de datos basadas en Data Science, minería de datos e IA. Por su parte, “TIAGo Base” es una plataforma de robótica móvil autónoma que automatiza el transporte y entrega de objetos pequeños como, por ejemplo, medicinas a los hospitales y muestras en los laboratorios, mejorando los procesos de trabajo, liberando tiempo a los profesionales para tareas de más valor y evita el error humano en la industria sanitaria.