Las tecnologías 4.0 en el sector del plástico

Si bien resulta complicado llegar a una definición única y cerrada para el termino de Industria 4.0, si pueden identificarse cuatro principios básicos, que intervienen de forma recurrente en cada una de sus implicaciones:

1. Transparencia de la información

La capacidad de los sistemas de información para crear una copia virtual del mundo físico mediante el enriquecimiento de modelos de plantas digitales con datos de sensores. Esto requiere la agregación de sensores para captar los datos en bruto.

2. Interoperabilidad

La capacidad de las máquinas, dispositivos, sensores y personas para conectarse y comunicarse entre sí a través de la IoT e internet de las personas, también conocido como IoP.

3. Asistencia técnica

En primer lugar, la capacidad de los sistemas de asistencia para apoyar a los seres humanos mediante la agregación y visualización de información de manera comprensible para tomar decisiones informadas y resolver problemas urgentes con poca antelación. En segundo lugar, la capacidad de los sistemas ciberfísicos de apoyar físicamente a los seres humanos llevando a cabo una serie de tareas que son desagradables, demasiado agotadoras o inseguras para sus colaboradores humanos.

4. Decisiones descentralizadas

La capacidad de los sistemas ciberfísicos, de tomar decisiones por sí mismos y realizar sus tareas de la manera más autónoma posible. Sólo en el caso de excepciones, interferencias u objetivos contradictorios, estas tareas serían delegadas a un nivel superior.

La adopción de la automatización y la digitalización propias de la Industria 4.0 están teniendo un gran impacto en la industria del plástico, ya no solo en términos de eficiencia de procesos, sino también al permitir romper el paradigma internacional de competencia permitiendo que los fabricantes más pequeños logren el acceso al mercado y las capacidades tecnológicas que anteriormente solo podían estar al alcance de las grandes empresas.

Robótica, virtualización de procesos, fabricación aditiva y gestión de datos en tiempo real son solo algunas de las ventajas que fabricantes de plásticos están aprovechando para mejorar su posición competitiva. Los directores financieros, sin embargo, demandan una base sólida para asegurar el retorno de la inversión que justifique la transición a la industria tecnología 4.0.

En lo relativo al interés en esta transformación y adaptación, según un estudio inicial realizado por Siemens, la aplicación de las tecnologías de industria 4.0 reportaría importantes reducciones de costes a las industrias del sector plástico en los diferentes países, y de hecho, la reducción de costes esperada para el sector del plástico español se estimaba en el 30%.

La digitalización aporta grandes ventajas a la industria del plástico entre ellas la reducción de la interacción manual. Actualmente son muchos los procesos dentro del sector donde los datos se registran aun manualmente en los sistemas.

Los sistemas MES/MOM es otro de los aspectos clave en la cuarta revolución industrial que más impacto operacional están suponiendo, también conocidos como plataformas de industria 4.0, unificando la información de diferentes sistemas y proporcionando análisis a diferentes parámetros relativos a la producción, al mantenimiento, marcando criterios estables de calidad o monitorizando inventario y stocks en tiempo real.

El sector del plástico es considerado como tradicional de la industria valenciana y durante los últimos años se han visto afectados por los procesos de deslocalización y la alta competencia de los países emergentes, afrontando una posición de desventaja en un mercado para el que ya no es suficiente fabricar productos a coste reducido, con las consecuencias negativas que conlleva en términos de salarios y creación de riqueza en la población del territorio.

Con las soluciones desarrolladas e implementadas en este proyecto G4ND4LF se pretende visibilizar las ventajas que este salto de calidad y evolución técnica puede aportar al sector del plástico valenciano, apostando por su modernidad con el uso de la innovación y las tecnologías habilitadoras 4.0 para aumentar la competitividad y recuperar los puntos fuertes de nuestra industria, afianzando su crecimiento económico futuro, y sentando las bases necesarias de la digitalización de la industria en su transición hacia el modelo de Industria 4.0.

Los demostradores implementados se han desarrollado a partir del contacto directo y estrecho con las empresas del sector, que han participado en la primera etapa de identificación de variables y parámetros a controlar y monitorizar que redundasen en garantía de producto bien hecho y con unos criterios de producción eficiente (en términos de costes asociados).

A partir de esta interacción con las empresas, mediante reuniones, entrevistas y cuestionarios cumplimentados por las empresas colaboradoras, se han definido 5 demostradores que permitiesen tener un acercamiento inicial a las posibilidades de mejora que suponen la implementación de estas tecnologías en sus procesos de producción.

1. Demostrador Proceso de Inyección

En dicho demostrador se conjuntan las posibilidades de recogida de datos y monitorización de un sistema MES adaptado para el control de inputs/outputs de proceso de forma que garantice la robustez del proceso productivo, con las posibilidades que la robótica colaborativa y la visión artificial pueden aportar como información adicional para el aseguramiento de la calidad del proceso completo.

2. Demostrador Proceso de Extrusión

En este demostrador, planteado sobre una línea de producción de film extruido, se ha implementado sistemas de control online de espesores de capa con registro de valores obtenidos, identificación de desviaciones y alarma para la toma de acciones correctoras.

3. Demostrador Proceso de Composites

Para el demostrador de Composites, al tratarse de una metodología de fabricación que sigue dependiendo mucho del técnico de Planta, las mejoras han pasado por la monitorización de los procesos de curado en molde para conseguir optimizar el proceso de fabricación garantizando una continuidad y repetibilidad en la producción de las piezas.

4. Demostrador Proceso de Compounding

Para el proceso de compounding, la actuación se ha articulado en dos vías. Por un lado, la monitorización, sensorización y recogida de datos durante el mismo proceso de compounding para asegurar la estabilidad del mismo, estableciendo alarmas para casos de inestabilidad. Por otro lado, estableciendo correlaciones entre los parámetros de procesado y las propiedades de los compuestos obtenidos para poder alimentar a un sistema de aprendizaje automático (machine learning) y así poder predecir las propiedades objetivo de los compuestos desarrollados, evitando caracterizaciones fuera de línea con el ahorro de tiempo y costes que ello supone.

5. Demostrador Proceso de Valorización de residuos

En este sector específico, se trabaja con equipos de triturado, sorting, separación, etc. Para las empresas, todo aquello relacionado con la monitorización de los consumos energéticos asociados a lotes de procesado de residuos plásticos tiene una doble lectura: por una parte, la económica, derivada de que menor consumo energético supone también un ahorro económico en el proceso, y por otra parte, que el mayor consumo puede ir asociado a una mayor necesidad de energía por parte de estos equipos, para procesar el residuo que les llega, por las características propias del residuo. Ambos puntos son muy relevantes para esta tipología de empresas.

El proyecto G4ND4LF ha sido subvencionado por el Instituto Valenciano de Competitividad Empresarial (IVACE) a través del Programa Proyectos de I+D en el Ámbito de la Industria 4.0 En Cooperación Con Empresas, y está cofinanciado por los fondos Feder de la UE, dentro del Programa Operativo Feder de la Comunitat Valenciana 2014-2020.