Inteligencia artificial en el manufacturing: la colaboración como llave de la competitividad

El dato es la materia prima del siglo XXI. Todos los sectores productivos sin excepción utilizan datos para hacer sus procesos más eficientes, optimizar sus productos, mejorar su relación con el cliente y obtener mayor rentabilidad.

La configuración de este gran ecosistema del dato solo ha sido posible gracias a las tecnologías digitales, que han transformado de forma radical el universo de las comunicaciones, la manera de viajar, de comprar productos, de contratar y prestar servicios, de consumir cultura y de disfrutar del tiempo libre, así como la forma de trabajar los procesos productivos en múltiples sectores industriales, entre muchas otras cosas. La digitalización ha contribuido a difuminar las fronteras geográficas, a interrelacionar a las personas y a estimular el consumo, y ha provocado un auténtico cambio de paradigma que tiene al dato como protagonista, pero del que la Inteligencia Artificial (IA) es su principal artífice. De poco sirven los datos si no se procesan, se filtran de forma adecuada y se reutilizan para mejorar la eficiencia. Por eso, el uso de soluciones avanzadas de IA es el que va a permitir a nuestras empresas dar un salto cualitativo definitivo que las sitúe en un nivel de competitividad superior.

Determinadas soluciones de IA ya han comenzado a integrarse en diversos sectores económicos, pero solo a través de la colaboración, la formación y la responsabilidad compartida entre los diferentes agentes se puede edificar una industria competitiva basada en la Inteligencia Artificial. Este cambio de paradigma está cargado de oportunidades, pero también de retos y uno de los más importantes pasa por involucrar a las pymes en esta ola tecnológica.

En nuestro entorno hay casi 3 millones de pequeñas y medianas empresas, que constituyen alrededor del 97% del entramado empresarial, según datos del Ministerio de Industria, Comercio y Turismo. Para conseguir esa integración es necesario que el conjunto de los agentes que componen el ecosistema del dato, es decir, empresas, administraciones públicas, centros tecnológicos, universidades y startups ejerzan su liderazgo y canalicen su fuerza tractora en este sentido.

El centro tecnológico Ideko, miembro de la alianza Basque Research and Technology Alliance (BRTA), es una de las entidades involucradas en conseguir esa integración. Ideko ha realizado una apuesta decidida por esta tecnología hasta el punto de que ha convertido la Inteligencia Artificial en uno de sus ejes prioritarios de investigación para los próximos cuatro años. Esta apuesta se traducirá en la realización de inversiones de refuerzo que le permitan dar un salto cualitativo y mantenerse como un centro de referencia en la integración de esta herramienta digital.

Para reforzar esta apuesta, Ideko está complementado su equipo de investigadores e investigadoras con perfiles específicos, entre los que destacan analistas de datos y matemáticos, y promoverá el establecimiento de alianzas y colaboraciones con organizaciones de referencia con un único objetivo: ampliar sus capacidades en materia de Inteligencia Artificial para ejercer como elemento tractor e integrador de la digitalización en el ámbito empresarial.

El paradigma de aprendizaje automático (Machine Learning Operations o MLOps) permite extender la inteligencia artificial en la industria vasca.

Pero, ¿cómo funciona la Inteligencia Artificial y por qué es tan importante para la mejora de la competitividad empresarial? La Inteligencia Artificial se alimenta de infinidad de datos provenientes de amplias redes de sensores desplegadas en la maquinaria industrial, que muestran el funcionamiento de los equipos. Esta herramienta digital utiliza algoritmos específicamente “entrenados” para comparar las lecturas reales que recogen los sensores de las máquinas con los parámetros idóneos. De esta forma, en el momento en que alguna variable sufre desviaciones con respecto a sus valores normales, el sistema es capaz de prever los efectos que esas desviaciones van a tener sobre otras. Así, el modelo puede advertirnos de que se están registrando disfunciones para que actuemos de forma preventiva. En los niveles de inteligencia más elevados es el propio algoritmo el que puede adoptar las acciones correctoras necesarias, por ejemplo, variando automáticamente los parámetros del proceso para corregir las desviaciones.

Aunque las ventajas de esta herramienta son evidentes, su alcance es todavía difícilmente imaginable porque la Inteligencia Artificial de momento tan solo ha iniciado un tímido despliegue y las posibilidades que ofrece son enormes. En primer lugar, esta herramienta digital permitirá simplificar al máximo el funcionamiento de las máquinas, que dejarán de ser complejos dispositivos manejados por personal especializado para convertirse en herramientas amigables, más accesibles y simples. Este hecho tendrá un impacto directo en la evolución de los procesos de automatización industrial y probablemente nos situará ante una nueva revolución industrial. Porque la Inteligencia Artificial no es solo una herramienta que ayuda a mejorar procesos industriales y a transformar los datos en información útil para las empresas: nos encontramos ante una palanca habilitadora de la transformación digital que impulsa la automatización; diseña métodos de control óptimos; mejora la eficiencia energética; realiza un uso optimizado de las materias primas; trabaja para reducir la generación de residuos, y un largo etcétera.

Esta herramienta es la que ayuda al ser humano a procesar un volumen ingente de datos para mejorar la agilidad en la toma de decisiones y para mantener la competitividad en un mercado cada vez más complejo.

Si a estas ventajas añadimos el aumento de la productividad, la práctica eliminación de rechazos o la disminución de los costes de mantenimiento, podremos situarnos ante uno de los principales artífices de la eficiencia y la rentabilidad empresarial.

A pesar de las potencialidades que ofrece esta herramienta, aún es pronto para hablar de transferencia tecnológica al mercado: la mayoría de las empresas industriales acaban de empezar a incorporar sus primeros proyectos de Inteligencia Artificial y todavía resulta prematuro adivinar el alcance de esta implantación. En cualquier caso, el conjunto de la sociedad se encuentra en pleno proceso de aprendizaje e implementación de una tecnología totalmente novedosa; por esa razón resulta más riguroso hablar de I+D que de transferencia al mercado.

La integración de esta tecnología por parte de los fabricantes debe ir acompañada de nuevas prestaciones que ayuden a las empresas a obtener una rentabilidad mayor por su inversión. Este es, precisamente, el reto al que se enfrentan los fabricantes de máquina herramienta: incorporar nuevas prestaciones y valores a sus soluciones de alto valor añadido y de alta gama. Por eso sus productos no solo deben integrar atributos como la precisión, la calidad, la productividad y la fiabilidad, sino que también deben responder a los nuevos desafíos industriales y sociales, es decir a la digitalización, a la sostenibilidad y a la apuesta por la economía circular.

Y la incorporación de la Inteligencia Artificial a estas maquinarias se convertirá en uno de los elementos generadores de valor que contribuirán poderosamente a convencer a las empresas industriales de que la digitalización es rentable. ¿Cómo? A través de la fabricación de maquinaria con un valor añadido en forma de nuevos negocios asociados. No se trata de negocios incluidos en el producto vendido, sino relacionados con la servitización, el mantenimiento y la ingeniería de optimización.

Por eso la adopción de esta tecnología es ya un must para cualquier organización que aspire a mejorar su competitividad en el corto y el medio plazo. La pregunta que deben hacerse las empresas no es si incorporar o no esta herramienta digital, sino cuándo es el momento más adecuado para hacerlo. La IA ha venido para quedarse y quien no quiera asumir esta tendencia corre el riesgo de quedarse atrás o, en el peor de los casos, quedarse fuera de juego. Por eso resulta fundamental que las empresas adquieran el grado de competencia necesario para implementar esta herramienta o que se asocien con un partner tecnológico de referencia con el que puedan complementarse y desplegar todo su potencial.

Los modelos de interacción hombre-máquina en entornos industriales serán fundamentales para lograr la optimización de los procesos productivos de la fábrica del futuro.

Otro de los cambios que traerá asociada esta tecnología tiene que ver con el ámbito laboral: la IA puede generar una oportunidad de empleo para las empresas porque les permitirá derivar operarios que realizan tareas básicas de mantenimiento a otras labores que aporten mayor valor, y les obligará a buscar personal más cualificado para atender y exprimir las posibilidades de la nueva tecnología. En este sentido, nos encontramos ante un previsible cambio en las necesidades de perfiles profesionales, ante una adaptación de las estructuras laborales y los puestos de trabajo, y ante una especialización inminente en nuevas herramientas digitales.

El desarrollo de la IA también va a suponer el despliegue de otras tecnologías relacionadas con la transformación digital como el Deep Learning, el procesamiento del lenguaje natural o las redes neuronales, que exigen un nivel muy avanzado de especialización y la búsqueda de alianzas empresariales. La colaboración entre diferentes entidades va a resultar fundamental a la hora de adquirir las competencias y el grado de conocimiento necesarios para afrontar la entrada en este nuevo escenario con garantías de éxito. Se necesitan nuevos espacios de colaboración con un enfoque amplio, plenamente inclusivo y carente de límites para poder formar parte de este escenario de complejidad tecnológica.

Clientes, proveedores, pymes, startups, centros formativos, universidades e incluso competidores tienen la oportunidad, y probablemente la necesidad, de establecer alianzas para trabajar conjuntamente y explorar este nuevo contexto. Las fronteras son cada vez más porosas, los límites se desdibujan, y es previsible que un competidor hoy se convierta mañana en un aliado. Esta colaboración será la que permita crear servicios que hoy todavía en día no existen y generar nuevas oportunidades de negocio.

Para aprovechar y extraer el máximo partido a este nuevo escenario, el departamento de Tecnologías de la Información, Comunicación y Automatización (TICA) de Ideko ha firmado un convenio de colaboración con el centro austríaco Software Competence Center Hagenberg (SCCH) en el ámbito de la investigación, y ha llegado a un acuerdo de cooperación con el Basque Center for Applied Mathematics (BCAM), el Centro de Fabricación Avanzada Aeronáutica (CFAA) de la UPV/EHU y el Centro de Formación Avanzada IMH Campus para crear el aula Artificial Intelligence Manufacturing for Sustainability (AIMS), un espacio colaborativo que pretende impulsar la Inteligencia Artificial en la fabricación industrial.

Este foro se trata de un laboratorio tecnológico de investigación que se ha marcado como reto a medio plazo la formación de profesionales capaces de generar la innovación que demandan los sectores de fabricación industrial y acercar la realidad de esos entornos a los futuros investigadores.

El ámbito de colaboración de Ideko se extiende al Basque Artificial Intelligence Center (BAIC), un área de colaboración público-privada que busca liderar el desarrollo de la IA en Euskadi, convertirse en un instrumento facilitador de la incorporación de esta tecnología a la industria, y funcionar como un laboratorio de experimentación y aceleración de proyectos.

La apuesta de Ideko por la investigación y por ampliar los ámbitos de colaboración entre agentes discurre en paralelo a su expertise en el despliegue de soluciones de Inteligencia Artificial. El centro tecnológico lleva más de tres décadas creando soluciones inteligentes para la industria, con el objetivo de orientar la Inteligencia Artificial a la resolución de problemas que mejoran los productos y procesos de sus clientes.

Las aplicaciones de Inteligencia Artificial en las que trabaja Ideko responden a las necesidades reales de la industria, que apuesta cada vez de forma más clara por esta tecnología como herramienta para disponer de máquinas más inteligentes. El centro tecnológico atesora grandes dosis de talento, conocimiento y capacidad tecnológica para poder ofrecer al tejido industrial las innovaciones más avanzadas en sistemas de Inteligencia Artificial, y para desarrollar soluciones a la medida de las necesidades de las empresas vascas. Gracias a la transferencia tecnológica, el centro ha fomentado la competitividad en el mercado internacional en sectores como el aeronáutico, la máquina herramienta y la generación de energía.

Dentro de los proyectos en los que ha colaborado Ideko se encuentra INTERQ, una iniciativa que tiene como objetivo medir, predecir y controlar la calidad de los productos manufacturados, los procesos de fabricación y los datos recopilados para garantizar una fabricación sin defectos mediante herramientas basadas en Inteligencia Artificial y alimentadas con datos relevantes y fiables. En la actualidad, los medios digitales permiten generar y almacenar un gran volumen de datos que precisan tecnologías de procesamiento y de gestión adecuadas para que sean capaces de aportar información precisa, fiable, segura y relevante. Este proyecto se centra en el tratamiento de esta información para optimizar los procesos y obtener productos ‘cero defectos’ en los que la calidad se pueda rastrear a lo largo de toda la cadena de valor. Se trata de obtener datos relevantes a través de una nueva generación de componentes capaces de medir muy cerca del punto de corte, y de sensores virtuales que permiten predecir estas magnitudes mediante algoritmos de Inteligencia Artificial y Machine Learning. Los fabricantes de máquina participantes en INTERQ consideran que el proyecto supone una gran oportunidad tanto para el desarrollo digital de la maquinaria como de los procesos.

Otro de los proyectos destacados en los que participa Ideko es ArgituML, que tiene como objetivo contribuir a extender la Inteligencia Artificial en el ámbito de la industria vasca mediante la aplicación del paradigma de aprendizaje automático Machine Learning Operations (MLOps). ArgituML también quiere contribuir a este despliegue con el desarrollo de herramientas basadas en arquitectura de microservicios, integradas con diversas soluciones corporativas, para cubrir todas las fases del ciclo de vida requeridas dentro de un proyecto de IA.

La participación de Ideko en el proyecto, que requiere la generación de datos sintéticos debido a la escasez de datos relevantes, se traduce en el apoyo a diversos procedimientos de los casos de uso proporcionados por las empresas Soraluce y Goimek. En concreto, la línea de investigación de TICA del centro tecnológico se encargará de proporcionar soporte en las diversas tareas previstas a realizar en el proyecto, apoyará la definición de los casos de uso de Soraluce y Goimek, y trabajará tanto en el despliegue de los modelos desarrollados para las dos empresas, como en la integración de estos modelos y soluciones. El proyecto está financiado por el programa Hazitek del Gobierno Vasco y su fecha de conclusión está prevista para 2023.

Otra de las iniciativas en las que se ha involucrado el centro tecnológico es el proyecto europeo Teaming.IA, centrado en el ámbito de la colaboración entre el ser humano y la Inteligencia Artificial. Su objetivo pasa por desarrollar una plataforma digital colaborativa que integre inteligencia artificial y humana para superar la falta de flexibilidad de la actual Industria 4.0, y garantizar la interacción humana en el futuro escenario industrial mediante la colaboración entre el ser humano y las máquinas.

En el marco de esta iniciativa, Ideko trabaja de manera conjunta con la empresa de mecanizado de alta precisión Goimek en un caso de uso que pretende demostrar el potencial de este modelo para la prevención de riesgos laborales en escenarios complejos de interacción hombre-máquina en entornos industriales. El modelo requiere de una capacidad multidisciplinar que abarque factores humanos, ingeniería situada en el contexto del control de procesos, la IA y el análisis de datos, pero también una comprensión de las implicaciones jurídicas y éticas que este proyecto puede tener según las normativas europeas en vigor.

Estas experiencias son solo una muestra de la apuesta de Ideko por la investigación asociada a proyectos de Inteligencia Artificial. Una experiencia que le ha situado como partner de referencia en el desarrollo de proyectos industriales de investigación gracias a su conocimiento del dominio y a su profundo conocimiento de las tecnologías de la información y las comunicaciones en la búsqueda de soluciones vanguardistas orientadas a mejorar la productividad.

Iñigo Bediaga, gestor del grupo de investigación TIC’s y Automatización de Ideko.