En la época en la que el norteamericano Mark Weiser, pionero de la informática, describió la visión de la “informática ubicua” en 1991 (la tecnología informática se extiende a todos los aspectos de la vida) se trataba de un concepto revolucionario. Las ideas que desarrolló Weiser hoy en día nos resultan familiares: los ordenadores están desapareciendo como productos claramente visibles colocados en el escritorio y se trasladan a muchos objetos de la vida cotidiana.

Y las visiones de Weiser se han hecho realidad, estamos viviendo precisamente en un mundo de ese tipo, ya que las cámaras, los teléfonos móviles, los electrodomésticos y los coches están controlados por ordenadores. Los ordenadores en miniatura (los llamados sistemas integrados) son los que hacen que esta magia sea posible. Sin embargo, el auténticoprogreso solo se conseguirá cuando estos ordenadores en miniatura ya no funcionen de forma independiente entre sí, sino que sean capaces de intercambiar información en una red. Y esto será posible gracias a los avances que se han producido en la tecnología de redes en los últimos diez años: gracias al impulso del enorme mercado de consumo, tenemos a nuestra disposición dispositivos técnicos de alto rendimiento y precio asequible para muchas áreas de aplicación. Como respuesta a esta situación, la tecnología de automatización está empezando a adoptar también estas ideas.

 

Ejemplo de fallo de una máquina

Al fallar una máquina en una planta de fabricación se detiene toda la línea de producción.
A través de una red Bluetooth la máquina envía un mensaje al teléfono inteligente de su operador. El operador acude a la máquina, realiza unas cuantas pruebas e identifica que la causa del problema es un motor. Utilizando el teléfono inteligente, el operador emite una orden prioritaria de mantenimiento y reparación, que se recibe en el centro de mantenimiento de la empresa. Aquí, el error de la máquina se comprueba inicialmente a través de un diagnóstico en línea. Posteriormente se envía (a través del teléfono inteligente) a un técnico de mantenimiento para realizar la reparación. El técnico sube a su vehículo, introduce los datos de posición al sistema de navegación del vehículo y el GPS le guía a través de las amplias instalaciones de la empresa hasta llegar al edificio correcto. Una vez en su destino, el sistema de posicionamiento interior toma el control e interactúa con su teléfono inteligente para mostrarle el camino hasta la máquina defectuosa.

Aquí, el técnico enlaza su tableta de forma inalámbrica con el sistema de control de la máquina y realiza algunas pruebas del sistema. Confirma que debe sustituirse un motor, toma una fotografía de la placa de identificación con el teléfono inteligente y envía la información al almacén central de piezas de recambio, donde se identifica la pieza correcta y se envía inmediatamente. El técnico de mantenimiento puede hacer un seguimiento del recorrido de la pieza de recambio en su tableta y recogerla en la entrada para realizar el trabajo de reparación en la máquina. De nuevo utiliza su teléfono inteligente y comprueba la referencia de la pieza y la versión mediante la etiqueta RFID para evitar problemas en la compleja interacción de todos los componentes. Después pone en marcha el sistema a través de su tableta y verifica el funcionamiento correcto en la gran pantalla. Después de comprobar que la reparación es satisfactoria concluye la orden de mantenimiento a través del teléfono inteligente e inicia un nuevo pedido del componente en el almacén, además de introducir los datos para la contabilidad del centro de coste.

De las ideas a la realidad

Desde un punto de vista técnico, esto ya sería posible actualmente, aunque las empresas todavía están muy alejadas de este tipo de situaciones. No obstante, la tendencia está cambiando en esta dirección, aunque está tomando un camino distinto al del área de los productos de consumo. Las empresas industriales esperan que los dispositivos y equipos instalados muestren un alto grado de madurez y niveles extremadamente altos de fiabilidad. Los usuarios industriales también desean estar seguros de que un teléfono inteligente de recambio estará disponible dentro de diez años sin que (como es habitual actualmente) sea sustituido después de nueve meses por otro modelo que puede ser significativamente distinto de su predecesor. Pero lo que es útil en el área de los productos de consumo es también conveniente en el ámbito industrial. En 2004 se formó un grupo de representantes de la comunidad industrial y científica para discutir los efectos y las áreas de aplicación de las tecnologías de información y comunicación inteligentes. Esto dio origen a la idea de una SmartFactory, que se materializó en 2005 como un centro de investigación y demostración situado en Kaiserslautern.

La iniciativa SmartFactory

El elemento fundamental de SmartFactory es una instalación de pruebas y demostraciones en la que se ha realizado un proceso de producción de jabón líquido con componentes típicos de la industria. La línea de producción se ocupa del tratamiento previo del jabón, seguido por el coloreado, el llenado de los envases y el etiquetado.
De la línea de producción se encarga la asociación “Technology Initiative SmartFactory KL e.V.”, que actualmente se compone de 15 miembros destacados del ámbito industrial y el mundo científico. El principal objetivo de la iniciativa es crear una fábrica de pruebas y demostraciones independiente de los fabricantes, en la que se pueda investigar y desarrollar el potencial de las nuevas tecnologías para el funcionamiento de las fábricas. En este contexto, el objetivo no es sustituir a las personas por tecnología de automatización, sino ofrecer el mejor apoyo posible en el trabajo mediante la “informática ubicua”.

Este proceso de producción real y típico de la industria constituye la base sobre la que varias disciplinas de investigación pueden realizar su trabajo en la dirección de la “fábrica del futuro”.

Memorias digitales de los productos: Para controlar el proceso de llenado se utiliza un chip RFID (identificación por radio frecuencia) que se coloca en todas las botellas y contiene todos los parámetros importantes del pedido y del proceso de producción. De esta forma, todos los productos tienen su propia memoria. En el futuro, los productos “inteligentes” influirán en su entorno mediante la comunicación M2M (de máquina a máquina) y permitirán procesos de fabricación más eficientes.

Los sistemas de comunicación inalámbricos también mejoran la flexibilidad y la agilidad de las fábricas. El trabajo de instalación y modificación disminuye cuando se pueden reducir los sistemas de comunicación convencionales conectados por cables. No obstante, en un entorno industrial, las exigencias que se le plantean a una red inalámbrica son mucho mayores que en otras áreas: la fiabilidad y la seguridad son prioritarias, por lo que es necesario realizar una planificación y un control exhaustivos de las bandas de radio.

En el caso de la conexión por cable se conoce implícitamente la ubicación de un dispositivo.
Cuando se eliminan muchas conexiones por cable la cuestión de la ubicación de las máquinas adquiere una mayor importancia. Especialmente cuando se utilizan sistemas operativos móviles, el contexto de la situación operativa desempeña un papel importante: algunas funciones de las plantas o los sistemas solo se pueden activar cuando el operador está cerca del sistema. En la SmartFactory se han instalado tres sistemas diferentes de ubicación y seguimiento interior en tiempo real que pueden ayudar al técnico de mantenimiento a llegar hasta el dispositivo defectuoso, o proporcionar al operador datos importantes para tareas específicas dependiendo de la ubicación en la línea de producción o en el sistema.

Los sistemas de automatización autoconfigurables son un paso más en la dirección de las fábricas flexibles y convertibles. Hasta cierto punto también se pueden utilizar mecanismos “plug and play” (conectar y listo) en las fábricas.
Las condiciones previas para hacerlo son la aparición de nuevos estándares y modelos abstractos de los componentes instalados.

Convertirse en inteligente

Con la ayuda de las tecnologías de sistemas integrados actuales, muchos dispositivos de campo sencillos pueden convertirse en “objetos inteligentes” y ofrecer sus funciones dentro de la red de automatización de un modo similar a los servidores web. Esta homogeneidad técnicamente viable de la información y las funciones desde el nivel de campo hasta el nivel de planificación supondrá cambios para las estructuras de TI de las empresas: la pirámide de automatización estrictamente jerárquica evolucionará hasta convertirse en una red convergente, con acceso a los distintos niveles de control y planificación. De un modo similar a la “Internet de los objetos”, en la que cada vez más objetos físicos del mundo real se identifican y se emparejan con su representación virtual en el mundo de TI, ya está empezando a emerger una imagen de una “fábrica de los objetos” cada vez más conectada en red e integrada.
En el futuro, el tema de la seguridad de TI tendrá una importancia mayor que hasta ahora, para proteger la seguridad de los datos y la integridad de los sistemas de TI y producción frente a amenazas tanto internas como externas.

Autor:

Detlef Zühlke, catedrático y Dr. En Ingeniería, Director científico, Centro Alemán de Investigación  para la Inteligencia Artificial DFKI GmbH, Sistemas innovadores de fábrica, Kaiserslautern.

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