Lógica y red de neuronas: cuando la fábrica también ‘piensa’

“Precisamente la máquina-herramienta es un campo de aplicación ideal de los planteamientos cognitivos”, explica el catedrático Reinhart. “Hoy en día en este campo se realizan una serie de procesos sumamente complejos”. En este sentido, por un lado se trata de la integración de la tecnología (por ejemplo, del mecanizado por láser y rectificado en una máquina) que sólo puede ser dominado y manejado por los empleados mediante asistencia por ordenador y, por el otro lado, de los procesos de manipulación automáticos, propensos a anomalías y fallos. Las redes de sensores pueden tener efectos preventivos y los programas de cálculo (los llamados algoritmos) pueden ser de ayuda en caso de anomalías.

Inteligencia artificial, redes de sensores y algoritmos: no hay duda, el mundo de las máquinas-herramienta se está convirtiendo en un mundo virtual. A tal fin se están llevando a cabo investigaciones dentro del marco de CoTeSys (Cognition for Technical Systems). Se trata de un clúster de excelencia para el desarrollo de sistemas técnicos cognitivos, subvencionado por la Asociación Alemana de Investigación. CoTeSys pretende, entre otras cosas, trasladar la inteligencia artificial y la lógica difusa a las máquinas de producción. “En base al triple objetivo ‘detectar, concluir y aplicar’ deseamos lograr que las máquinas sean más autónomas que activas, al contrario de lo que ha sucedido hasta ahora”, comenta Gunther Reinhart. A pesar de que hoy en día las instalaciones de producción están programadas para tomar determinadas decisiones, a partir de ahora con la red de sensores se pretende que las máquinas puedan obtener información sobre sí mismas y sobre su entorno, con el fin de lograr soluciones de forma independiente y con la ayuda de las bases de datos de conocimiento, y de pasar a la acción. Reinhart: “Para cada solución planteada comprobamos si hay posibilidad de cumplir con el triple objetivo ‘detectar, concluir y aplicar’”. No se trata de investigar espacios vacíos: dentro del proyecto parcial ‘Cognitive Machine Shop (CogMaSh)’ en Múnich se creó la primera fábrica cognitiva capaz de pensar. Además, hay otras instalaciones en fase de preparación.

Uno de los aspectos del triple objetivo CogMaSh es el ‘Internet de los objetos’: una serie de etiquetas radiocontroladas denominadas etiquetas RFID que se añaden a las piezas. Por ejemplo, un componente pregunta a la máquina-herramienta número dos: “¿Puedes taladrar un diámetro de 50 milímetros dentro del plazo requerido o es mejor que me deje transportar a otra máquina?” La máquina-herramienta ‘afirma’ la solicitud y la pieza solicita mediante RFID un ‘taxi de fábrica’ y comunica lo siguiente al sistema de transporte sin chofer: “Por favor, llévame a la máquina número dos”. Después del proceso de taladrado, la pieza almacena la información relevante en cuanto a su estado y a la calidad de mecanizado en su etiqueta RFID.

Los muniqueses también se dedican a la puesta en servicio virtual. Los investigadores del iwb han conseguido reproducir las características físicas de una máquina como la densidad, el centro de gravedad, el coeficiente de adhesión y de rozamiento de deslizamiento. De este modo consiguen eliminar las mermas de los archivos geométricos de un sistema CAD que no se basen en las leyes fundamentales de la física. “Las pinzas sueltan un componente y éste queda suspendido en el aire aunque realmente tendría que caerse”, explica el director del instituto Reinhart. “Ahora, para estas situaciones, aplicamos la física a los sistemas”.

Lo complejo también afecta al sistema PED. En este sentido, tal y como explica Reinhart, la simulación es capaz de reproducir incluso sofisticados centros de mecanizado con varios controles que se comunican entre sí a través de un bus de datos. De esta manera, la simulación hace posible que un fabricante ponga todas las instalaciones de producción de una fábrica virtualmente en servicio, que compruebe el software y la interacción de las máquinas y que simule la reacción frente a los casos de anomalía creados artificialmente. Lo más complicado es realizar la simulación en tiempo real.

Para que sus desarrollos se orienten a la práctica, este científico y su equipo trabajan en estrecha colaboración con la Asociación Alemana de Fabricantes de Máquinas-herramienta, la VDW, y con algunas de las empresas asociadas como Deckel Maho Pfronten GmbH, Gebr. Heller Maschinenfabrik GmbH de Nürtingen y Liebherr-Verzahntechnik GmbH de Kempten. En la búsqueda de nuevas ideas, los científicos optan por dos vías paralelas. “Muchos de los impulsos los recibimos desde Internet con sus foros especializados y las ferias virtuales como el CNC-Arena de la VDW”, informa el experto en virtualidad. “No obstante, también enviamos a nuestros científicos a la EMO Hannover para que puedan aclarar determinados planteamientos in situ con los fabricantes y usuarios de las máquinas-herramienta”.

La primera prueba de la puesta en servicio virtual no se realiza en el mecanizado de metal sino con el llenado de bebidas. “Se trataba de poner virtualmente en servicio un modelo multicontrol”, afirma Reinhart. “La complejidad de esta instalación puede aplicarse también sin ningún problema a las máquinas-herramienta”.

No obstante, en la actualidad los fabricantes de máquina-herramienta están más interesados en relacionar entre sí la documentación procedente de distintas disciplinas. Por tanto, la tarea es la siguiente: agrupar las representaciones de CAD de la construcción de máquinas, los esquemas de los circuitos de la técnica eléctrica, así como los diagramas de flujo y los programas del departamento de software bajo un mismo techo virtual. “Con un modelo virtual sería posible, por ejemplo, crear automáticamente software basándose en la lógica de los esquemas de los circuitos”, se atreve a comentar en referencia al futuro el responsable del iwb Reinhart.

No obstante, los muniqueses no sólo estudian el lado técnico de las fábricas sino también su parte financiera. De esta manera se ha creado un modelo para la evaluación de los riesgos para el empresario. El iwb probó el sistema con un proveedor del sector de automoción que estaba en fase de decisión para la construcción de una planta en Chequia o Bulgaria. “Hemos calculado las posibles dispersiones de los valores de capital de estas inversiones”, explica Reinhart. “En este contexto se trataba de la cadena logística, de la seguridad de abastecimiento y, por supuesto, también del desarrollo de los sueldos que, en determinadas situaciones, pueden aumentar hasta un 500%. Por lo tanto, puede comprobarse que una inversión en el extranjero no siempre merece la pena si se piensa a largo plazo”.