VOLVER

PROYECTOS

Industry 4.0: Tecnologías posibilitadoras para máquinas inteligentes

Tecnologías que permiten integrar aplicaciones de industria 4.0 en máquinas

La automatización flexible, el modelizado y simulación de máquina-proceso, el conocimiento del estado de la máquina (Health assesment), la optimización del proceso y la gestión del parque de máquinas son las tecnologías posibilitadoras que IK4-TEKNIKER propone integrar en máquinas.

La Industria 4.0 ha llegado para incorporarse en los procesos de fabricación tanto en pequeñas como en medianas y grandes empresas.

El reto que se plantea ahora el sector de la máquina herramienta es su posicionamiento en relación a la denominada revolución “Industria 4.0”, que se derivada de las múltiples oportunidades, en general, de la creciente digitalización de productos y procesos.

Desde el punto de vista tecnológico las posibilidades son muchas, pero la pregunta que se hacen los potenciales compradores y usuarios de estas máquinas es ¿cómo pueden aprovecharse de ellas? La respuesta dependerá de cada caso.

Para estructurar el análisis de “qué puede hacer más competitiva mi empresa y qué prestaciones le tengo que pedir a la máquina”, es bueno tener un modelo de referencia, tal y como se representa en la siguiente figura.

Se debe tener en cuenta que este modelo es una adaptación al caso de máquina herramienta del modelo general de Industry 4.0 utilizado por IK4-TEKNIKER en el diagnóstico e identificación de oportunidades en el ámbito de Industry 4.0.

A continuación, se describen las tecnologías posibilitadoras más relevantes en las que el usuario de máquina herramienta se puede apoyar.

Flexibilidad y re-configurabilidad: Robótica flexible

La primera operación que se realiza en un proceso de mecanizado es la carga de la pieza sobre un utillaje predeterminado. Esta operación suele ser manual y en los casos en lo que se automatiza, se construyen sistemas especiales, muy predefinidos por las características de las piezas. Por estos motivos los sistemas de carga son muy poco flexibles y muy difícilmente reconfigurable.

IK4-TEKNIKER puede ofrecer la solución completa (bin picking, visión artificial, generación de trayectorias, control de fuerza, etc.) que permite a las empresas aumentar la productividad de sus máquinas y reducir el coste de estas operaciones de carga y descarga, habitualmente realizada de forma manual.

La solución está orientada a empresas que mecanizan piezas en centros de mecanizado y células de fabricación flexible.

Máquina virtual: Modelizado y simulación de máquina-proceso

El objetivo es investigar de manera integral en las tecnologías de simulación (de máquinas y procesos), monitorización y análisis de datos para configurar una plataforma de modelización híbrida y actuación ágil que permita a empresas fabricantes de máquinas y, en especial a sus usuarios, optimizar (en tiempo y coste) drásticamente sus procesos de diseño, ramp-up, ciclo de vida de producción y adaptación a nuevos requisitos, incrementando, además, sus ratios de calidad y fiabilidad.

Health assesment

Sensorizar las máquinas de manera eficiente, distribuida y global mediante dispositivos de monitorización multivariable permite que se tenga de manera continua y en tiempo real, información del estado de los diferentes componentes de la máquina, del estado de los procesos productivos, de los parámetros de calidad de las piezas fabricadas y del entorno variable que rodea a la producción.

A esta medida de los sensores, tanto internos como externos, desde IK4-TEKNIKER se propone la realización de una serie de test de máquina, muy sencillos y rápidos, que permitan conocer el estado de la misma, mediante la evolución temporal de diferentes parámetros. Es lo que IK4-TEKNIKER denomina “Fingerprint”.

De este modo, se puede comprobar cómo funcionan las máquinas y hacer un seguimiento de la salud de los equipos de forma controlada.

Este sistema permite conocer el estado de salud de la máquina a la hora de la toma de decisiones para la operación y el mantenimiento. Asimismo, permite adelantarse a la aparición de errores geométricos en las piezas, avanzando hacia la fabricación “cero defectos”, fundamental sobre todo en el caso de piezas de alto valor económico.

Optimización del proceso

Hasta ahora, los modelos teóricos de simulación analizaban la máquina herramienta y el proceso de mecanizado de forma independiente, sin ninguna interacción entre sí.

Actualmente, se están desarrollando plataformas en las que se integran diferentes modelos de simulación para analizar el funcionamiento de la máquina y sus procesos de mecanizado de manera global. Esta tecnología supone un nuevo concepto de simulación que engloba proceso y máquina.

Por otra parte, los modelos de simulación se utilizaban en la fase de diseño como modelos predictivos para obtener información antes de realizar la operación real. Sin embargo, en la actualidad se ha dado un salto, de forma que sea posible utilizar los resultados para efectuar un control online durante el mecanizado.

Se han desarrollado estrategias de optimización multiobjetivo para que a partir de la información recopilada en tiempo real y en base a los modelos y patrones establecidos, los propios medios productivos sean capaces de tomar de manera autónoma e inteligente decisiones sobre los parámetros del proceso y sobre las condiciones dinámicas de los diferentes componentes mecánicos, que aseguren, en cada caso, la consecución de los objetivos productivos marcados (costes, producción, consumo energético, estados de máquina, etc.). Este proceso redundará en una optimización de los procesos de fabricación.

Fleet management: Pasar de una máquina a la gestión de flotas

El primer paso es sensorizar y monitorizar las máquinas con los diferentes modelos de simulación, tanto de máquina como de proceso, trabajando todos de forma coordinada (en bucle cerrado) y enriquecidos con los ensayos “Fingerprint”. Estos nos permiten optimizar los procesos y conocer el estado de salud de los diferentes componentes de la máquina.

Una vez dado ese importante paso, el siguiente es conocer el estado de toda la flota de máquinas de un fabricante.