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A mediados de diciembre de 2018 se celebró en el Centro de Fabricación Avanzada Aeronáutica una jornada de Speed Networking

IoT 4.0, el CFAA añade otra dimensión a su actividad

Redacción Interempresas08/01/2019

El Centro de Fabricación Avanzada Aeronáutica, CFAA, es un lugar de encuentro entre empresas y la Universidad, un espacio abierto y casa común de todos los colaboradores, agentes y centros. Con esta idea de comunidad y con el propósito de generar oportunidades de colaboración, el centró logró reunir a la oferta y la demanda en una jornada sobre la digitalización en procesos de máquina y herramienta a mediados de diciembre de 2018 en sus instalaciones.

Las empresas han ido dedicando esfuerzos y recursos para desplegar planes relacionados con la digitalización de sus procesos y durante esta jornada, ocho de ellas pudieron exponer sus necesidades y cómo contemplan la digitalización dentro de su plan estratégico. Entendiendo que son las mismas empresas las conscientes de sus necesidades o que se encuentran en vía de conocerlo, los centros tecnológicos y las universidades demostraron su disposición a ayudar en la asunción de este reto.

A esta jornada acudieron ITP Aero, Gestamp, Renishaw, Ibarmia, ONA electroerosión, Fronius, NIpon Gases (Praxair), Accenture, Sanvvy y Fagor Automation, y como agentes tecnológicos el propio CFAA, varios grupos de la UPV/EHU, Ceit, Tecnalia, Tekniker, Ideko, BCAM, MU, IMH, y AFM clúster.

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Estrategia 4.0 CFAA – Digitally powered manufacturing.

La jornada sirvió además para constatar que iniciativas de concienciación y promoción como el Basque Industry 4.0 promovida desde la agencia vasca SPRI, ha dado ya sus frutos.

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Ponentes por parte del grupo de empresas, de arriba a abajo y de izq. a dcha.: JC Yurre de Fagor Automation; Iñaki Beitia de Renishaw; Arrate Olaiz de Ibarmia; Jaime Fdz. Castañeda de ITP Aero; A.Morquecho de Sariki; José Antonio Domínguez de Fronius; Beatriz Gz. Ciordia de Gestamp; Alicia González de Trimek y Pablo Acha de Praxair.

A continuación, se resumen las mejores ideas y aspectos expuestos.

La demanda, las empresas, lo que necesitan

CFAA a toda máquina 4.0

El director del centro, el profesor Norberto López de Lacalle, indicó que 2019 va a ser un año donde se desarrollarán grandes proyectos y avances informáticos relacionados con realidad aumentada, gestión inteligente, conectividad y monitorización enfocada hacia la fabricación avanzada, aprovechando la existencia de 13 nuevas instalaciones conectadas a la red en el propio CFAA.

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Incubadora 4.0, un espacio para la innovación.

Indicó además que el CFAA es una planta piloto que actúa como lanzador de ideas que posteriormente serán transferidas y escaladas en las empresas socias. Para ello, existe allí un espacio físico denominado Incubadora 4.0 el cual facilita el trabajo multidisciplinar de los grupos de fabricación, redes, datos y conectividad. La cercanía entre expertos de varios campos es el camino para avanzar más deprisa, milivoltios, newtons y bits están llamados a colaborar en la gran revolución IoT.

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Colaboración e integración, el camino japonés en IoT.

El CFAA apuesta por el concepto japonés del monozukuri (espíritu para producir productos excelentes y la capacidad de mejorar constantemente un sistema y proceso de producción que conlleva matices de excelencia, habilidad, creatividad, constancia, espíritu, entusiasmo y orgullo por la capacidad de hacer) y considera que, antes de introducir tecnología sin análisis previo, se deben optimizar los flujos, los procesos y disminuir actividades superfluas. Enseñanzas dejadas de las visitas a ocho empresas y la asistencia a la última Jimtoff del pasado noviembre en Japón, en la misión organizada por AFM.

Tres ideas se mostraron claramente:

  • Los sistemas de tipo flexible, trabajan sin casi interferencia de personas, con máquinas conectadas a sistemas que se preocupan por la supervisión y gestión óptima de recursos. En muchas plantas los operarios son muy escasos, al menos en temas de mecanizado.
  • Se hace énfasis en los monitores y pantalla explicativas, de forma que sea comprensible la información de planta por los operarios, pocos, de las plantas.
  • Se trabaja a tres niveles: conectividad (sistema de captación de información y estándares Field connect y MT connect), gestión en edge (es decir, en el propio dispositivo), y análisis de datos (de gestión, o de influencia térmica en máquina y procesos). Pero antes de los sensores impera la racionalidad en la producción, la idea japonesa de reducir stocks, espacios no ocupados, etc.

Luego el modo japonés es muy claro: mejorar procesos y plantas de producción, es decir, racionalizar, y empelar sensores y sistemas de monitorización donde realmente son efectivos.

ITP Aero, gran apuesta de empresa

Jaime Fernández Castañeda, Head of Simulation Technology es el responsable de coordinar varias iniciativas en el entorno del 4.0 dentro de esta gran empresa. La recogida y gestión de datos es clave en el mundo de los motores aeronáuticos, donde existe una gran cadena desde el diseño a la puesta a punto, explotación y mantenimiento. Esto permite que se abran grandes posibilidades, incluso que información en los centros de mantenimiento provoquen cambios de procesos de fabricación y diseño. Es por esto que se ha iniciado a hablar del data lake, repositorio de almacenamiento de una gran cantidad de datos en bruto que se mantienen allí hasta que sea necesario su ordenamiento y análisis.

Por otro lado, desarrollar con éxito estas iniciativas implica que los técnicos e ingenieros de sistemas de la empresa participen desde el principio en cómo integrar los nuevos procesos de análisis en la cadena de procesos.

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La fabricación aditiva a punto de producción a escala industrial de material real en la cadena de valor de la empresa, idea ITP Aero.

La fabricación aditiva con máquinas tipo powder bed es ya un hecho a punto de escalado a producción industrial (2020) mediante la primera máquina de varias a adquirir de Renishaw. De empresas y agentes tecnológicos depende que los elementos de la cadena de proceso estén listos: máquinas, polvo, materia prima, fresadoras, mordazas, tratamientos térmicos, herramientas, sistemas de medida, sensores, herramientas de corte, recubrimientos, etc. El CFAA puede ser el promotor, o el lanzador de estos avances a corto espacio de tiempo.

Gestamp, la gestión inteligente

La digitalización de una empresa de este tamaño implica el esfuerzo de llevar con sí a muchas otras menores. Un campo ya iniciado es el ‘assets tracking’ mediante diferentes tecnologías de geolocalización y seguimiento. Radiolocalización, sistemas de codificación y otras tecnologías están entre las que más se utilizan. Así mismo la soldadura MIG es uno de los objetivos en 2019, tal como explicó Beatriz González Ciordia, un proceso donde el control de temperatura y de la piscina fundida es importante para asegurar la calidad de los cordones en cadencia altas de soldadura. El láser cladding es también importante en la mejora, recuperación y fabricación de matrices e insertos, gracias a esto, el láser es ya una herramienta más en talleres de matricería.

Evidentemente el control por imagen y visión artificial es de gran interés. Todo esfuerzo en disminuir la repetitividad y los tiempos de ejecución es importante en automoción, donde las líneas de estampado pueden llegar a más de 20 piezas por minuto.

Ibarmia: la precisión en la máquina

Ibarmia cuenta ya con una estrategia avanzada en cuanto a la monitorización de procesos, tal como lo relató la directora de innovación, Arrate Olaiz. Con base en esta experiencia, indicó que el control térmico de la máquina y el actuar de forma adaptativa a los cambios, deformaciones y dilataciones es una de las claves para disminuir la incertidumbre de la máquina y su mecanizado. No se puede aspirar a soñar con la precisión a nivel de micras de tolerancia sin un control exhaustivo de las fuentes de calor, para lograrlo, se han de producir cambios en los diseños y sistemas de refrigeración y en el control de las desviaciones, lo que implica el despliegue de una gran cantidad de sensores en la estructura, sistemas de accionamiento y husillos, y una estructura posterior que permita el correcto análisis de estos datos. Un buen aprendizaje del sistema puede conducir a una estabilidad térmica del proceso lo que conllevaría una disminución en la incertidumbre de este.

Fagor Automation, inteligencia artificial y natural

Analizar datos es un proceso clave dentro de una estrategia de digitalización, para hacerlo debe tenerse en cuenta previamente el conocimiento sobre los principios físicos del proceso que se quiere monitorizar y la importancia real de cada sensor y dato recogido, aplicando ‘inteligencia natural’, tal como la define Juan Carlos Yurre. Fagor Automation integra conectividad a los principales buses de campo y sensores, y ya está desarrollando funciones a integrar en la nueva familia de controles numéricos.

Así mismo, enfoca una gran cantidad de esfuerzo en la conectividad y ha logrado ser compatible con los principales buses de campo y sistemas de conexión, inclusive ha logrado el transmitir estos datos obtenidos hacia la nube. Por otra parte, su control integra y está abiertos a distintos algoritmos de análisis de datos.

Praxair, a todo gas

Esta multinacional continúa apostando por ayudar a sus clientes en la monitorización del manejo de gases y procesos de soldadura ya que en cada pieza soldada requiere de un adecuado control de la junta, proceso que depende de una gran cantidad de parámetros de entrada. Pablo Acha centro en esta idea su exposición. Por otra parte, el análisis on-line puede introducir la necesidad de nuevas tecnologías de visión y métodos de inspección no destructivos (NDTs). Precisamente, uno de sus desarrollos está dirigido hacia el análisis de productividad y de costes, con lo que busca ayudar en la gestión a sus clientes, algunos de ellos pequeñas empresas.

Siemens, dando soluciones en varios niveles

El CNC es el medio de información y el elemento proactivo de la máquina herramienta. Siemens ha proporcionado nuevas funciones como el Run My Robot que permite controlar los brazos robóticos auxiliares con protocolos para Comau y Staubli. Muy habitual es ver hoy día máquinas con brazos robotizados de apoyo para cambio de pieza, herramientas, limpiar o apoyar al usuario, etc.

La función Run My NCK, una máquina virtual que permite la optimización de ciclos y programas es una función que permite un desarrollo general de los procesos. Es la llave del denominado Virtual Commisioning, es decir, adaptar la máquina a cada usuario con un tiempo mínimo de setup.

Por último, Mind Sphere, un verdadero motor de análisis de máquinas y procesos, el cual abre todo un abanico de posibilidades de mejora y donde trabajan varias empresas de consultoría y servicios.

Trimek, tomando medidas

Esta empresa se sitúa en la línea de metrología y su conectividad a la máquina-herramienta, y sistemas de RX digitales. La empresa dispone de un software M3 que está extendiendo su conectividad hacia sistemas de inspección por RX y distintos campos de la metrología óptica y de contacto.

La metrología es pieza fundamental en los temas del nuevo enfoque 4.0, y en aeronáutica una de las claves de la cadena productiva, esta es una conclsuión de las palabras de Alicia González.

Renishaw, metrología y aditivo

La nueva forma de producir mediante tecnología aditiva, siendo Renishaw una de las principales marcas en este campo, puede requerir nuevas formas de medida, tanto de los más de 500 parámetros de máquina (enfoque predictivo) como de la calidad de las piezas que deben ser medidas dentro o fuera de la máquina. Muchos son los aspectos para desarrollar, pero por otro lado las expectativas de que la tecnología de power bed se use en producción real de lotes medios, muy altas. Iñaki Beitia expuso así estas ideas principales.

Fronius, iniciado el I+D en España

Desde el pasado noviembre Fronius es socio pleno del CFAA, ya que ha decidido realizar I+D en su división en España, tal como informó JA Domínguez. Una buena noticia ya que sus sistemas de soldadura y su sistema de gestión/monitorización Weldcube poseen grandes capacidades que aportan al desarrollo del proceso.

Accenture, nuevo centro de Industry X.0 en Zamudio

Samuel Alonso es uno de los expertos de Accenture que está organizado la actividad del nuevo centro de I+D+i y demostración de esta empresa en Zamudio, Vizcaya, denominado en esta ocasión Industry X.0. Además de lo interesante del proyecto, el que una consultora de la fama, talla y capacidad de esta empresa haya decidido apostar por los temas de IoT y 4.0, solo puede inferir que una nueva fase de la trasformación en las empresas españolas ha iniciado.

Para que se produzca esta transformación no solo es necesario el I+D propio, se requiere así mismo el despliegue de estrategias de colaboración entre pequeñas y grandes empresas del tejido industrial. Con esta idea en mente, Accenture ha pasado a integrarse como colaboradora en el propio CFAA, así como a realizar varias actividades de formación y colaboración con la Universidad del País vasco UPV/EHU.

Savvy, in vigilando

Savvy es una nueva empresa que provee soluciones de conectividad, adquisición, mantenimiento y análisis de datos, estando en el evento representada por Fernando Sáenz. Su arquitectura se basa en la Savvy box, ejemplo de sistema optimizado de captura y gestión de datos de máquina, edge computing y conexión a la nube. Esta empresa cuida especialmente la fase de definir la información que cada cliente considera necesaria, es decir, la capa de desarrollo donde el experto de proceso se interrelaciona con el experto en datos.

Sariki, apuesta por la precisión

Sariki trabaja desde hace años con Vicomtech en el desarrollo de un sistema de luz azul estructurada para la medición de piezas. En el CFAA está disponible en la célula de desbarbado, dado que se hace necesario controlar si hay o no rebabas, y además ajustar de forma automática los ciclos de inspección, de desbarbado y de pulido. Como explicó Alvaro Morquecho, su actividad también se extiende a la soldadura, donde los sistemas de visión tienen un largo recorrido. El sistema está extendiéndose a otros campos, bien en máquina o por manejo en robot.

Resumen de inquietudes de las empresas

  • Recoger la información importante en el data lake y encontrar las buenas relaciones entre datos de entrada y parámetros de operación.
  • Gestión de recursos en planta, gestión inteligente mediante paneles visuales.
  • Visión y análisis de imágenes de soldaduras o rebabas.
  • Conectividad, filtrado y accesos a la nube pero con ciberseguridad.
  • Desarrollo de plataformas para análisis de datos obtenidos del entorno productivo.
  • Metrología inteligente dentro del entorno productivo a mayor velocidad.
  • Disminución de tiempo de realización de tareas y repetitividad a través de mecanismos de imagen y visión artificial.

La oferta tecnológica, una ayuda en la digitalización

Tras la exposición de empresas llegó la hora de mostrar las capacidades de las universidades y agentes tecnológicos.

I2T - Grupo de telecomunicaciones de la UPV/EHU

Sin duda las redes 5G son clave para poder trasmitir datos con velocidad y sin retrasos, la resiliencia, seguridad y gestión de servicios virtuales es el mejor aspecto de la red que se encuentra en fase de pruebas en el CFAA. Computación, captación de datos y conectividad pueden ser desplegados en un directorio virtual de alta velocidad. Este grupo propone un concepto de red basado en estructuras SN4i, con grandes posibilidades en las plantas de fabricación avanzada.

Tekniker, la fingerprint

La idea clave es poder establecer la salud y estado de un medio de producción mediante pruebas en vacío rápidas. Cualquier variación será sinónimo de un estado anómalo en máquinas o componentes. La fingerprint variará según cambien estados de los medios, evitando información de los procesos que puede enmascarar resultados. Guías, rodamientos u otros elementos mecánicos pueden de esta forma ser controlados y muchos fallos anticipados y gestionados a tiempo.

Tecnalia, Supply chain 4.0

Este gran centro puede abarcar varios frentes de la nueva idea 4.0, pero por destacar alguno, el esfuerzo en la trazabilidad de los datos a lo largo de la cadena de suministro, la denominada Supply chain 4.0. Los esfuerzos en control térmico de procesos y máquinas también han sido de importancia en los últimos años.

Ideko, máquinas y procesos

La cercanía a Savvy es muy clara, con desarrollos comunes tanto en la matriz máquina como en la matriz proceso. El esfuerzo en análisis de datos es uno de los aspectos a desarrollar en el 2019. Las posibilidades de servitización y explotación de los datos, son también uno de los leiv motiv de este centro. Por otra parte, el grupo de modelización dinámico del centro es uno de los más reputados a nivel internacional, y se trabaja en sistemas pasivos y activos del control del chatter y otros perniciosos problemas dinámicos.

Innovalia, hacia el estándar

Esta unidad de I+D centra esfuerzos en grupos de estandarización de protocolos, dado que se deben promover iniciativas de trabajo y referencia común. Esta es la idea de Industrial Data Space, según comentó Oscar Lázaro. Seguridad, estandarización y desarrollo por la cadena de proveedores es uno de los puntos fuertes a desarrollar.

Vicomtech, imagen en 4.0

Entre otras, las capacidades de este centro en temas de captación y análisis de imagen le colocan como un elemento diferenciador. Por ello, se han desarrollado 6 librerías de herramientas de imagen que permiten configurar aplicaciones para varios procesos y clientes. La virtualización de máquina y plantas de producción también tiene en las herramientas graficas la llave de su desarrollo. No solo información, sino que esta se muestre dónde y a quién le es significativa es clave en el mundo 4.0.

CEIT, sintiendo el metal

Igone Velez, Head of ICT Division del CEIT, centró la exposición en el desarrollo y calibración de sensores especiales para detectar defectos o no conformidades en metales, basados en magnetismo o en otros transductores físicos. En muchos campos como los de automoción o motores los metales aún imperan (e imperarán) por lo que utilizar la física como base de los NDTs tiene una gran capacidad de recorrido. Adicionalmente, enseñaron sus capacidades en cuanto a localización de personas y elementos dentro de la fábrica a través de un sistema propio tipo GPS.

Grupo CFAA 4.0, trabajando en la planta piloto

La modelización profunda es uno de los habituales campos de desarrollo de tesis doctorales. En este campo el grupo de modelos del centro está desarrollando un interfaz unificado para hacer de fácil uso modelos físicos de los procesos de mecanizado y soldadura, entre otros. “Pon los modelos a trabajar” es el lema del esfuerzo. Mejor ser menos precisos y más cercanos al usuario que estar años desarrollando un modelo demasiado físico y complejo.

Por otro lado, la visualización de la planta junto a datos de operación para una correcta gestión de los proyectos es otro de los esfuerzos del grupo. No solo hay que dar datos, hay que ubicarlos y además mostrarlos de forma compresible por los operarios e investigadores. Toda información debe ser procesada para qué sea útil.

BCAM, ¡matemáticas a la ayuda!

Como se suele decir, la matemática está en casi todo, pero no se ve. Este no es el caso de lo expuesto por BCAM que aplica algoritmia al análisis profundo de datos, ya que tras los procesos se esconden relaciones de difícil detección si no se cuenta con herramientas de análisis adecuadas. Por otro lado, en aeronáutica el CFD es clave para muchos modelos virtuales de funcionamiento de sistemas entre fluidos.

IMH, formación para el mundo digital

Este centro ofrece actualmente dos másteres propios, uno de digitalización y otro de fabricación aditiva. Cuando se desarrollan nuevas tecnologías, la verdadera madurez se adquiere cuando se empapan el mundo técnico y se crean ingenieros y profesionales; para ello la formación es clave, y los modelos ofrecidos por el IMH muy actuales. El centro también ha realizado una gran inversión en 5 máquinas de impresión 3D, apostando sin ninguna duda por esta tecnología.

Grupo de Automática y control UPV/EHU

Los sistemas mecatrónicos pueden modularizarse para poder escalar los sistemas de forma rápida y gradual. Algunos ejemplos fueron mostrados por este grupo universitario: rápidas modificaciones de máquina, definición de los algoritmos de control en mínimo tiempo y desarrollos modulares de sistemas mecatrónicos son el know-how de este grupo.

AFM Connect. Conectando personas y empresas

Tanto esfuerzo en grandes y pequeñas empresas requiere una cierta coordinación y foros donde expresarse y poder intercambiar experiencias, tal como propone esta división de AFM cluster. Esta asociación nacional ha hecho de la digitalización uno de sus retos en cuanto a colaborar en los esfuerzos nacionales y de intercambio con otros foros internacionales. Máquinas, procesos, datos, clientes, proveedores y procesos, todos ellos son actores en este nuevo entorno digital que da oportunidades, pero a la vez exige desarrollos a las empresas.

Resumen de oferta tecnológica

  • Sistemas conectables y con capacidad de Edge Computing.
  • Apoyo en realización de modelos físicos (basados en la esencia de los métodos de fabricación) o modelos heurísticos mediante correlación de datos.
  • Nuevos y más robustos sensores están en desarrollo, así como otros de menor coste.
  • Las herramientas de análisis están disponibles, para aplicarse una vez detectadas los parámetros de entrada y salida.

La principal conclusión de esta jornada: “existe oferta, existe demanda, ahora hay que desarrollar que requiere tiempo, recursos y personas”.

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