Industria 4.0: procesos de ingeniería eficiente

Los procesos de ingeniería del futuro deberán llevarse a cabo de manera más intuitiva, rápida y eficiente, y los componentes de automatización individuales deberán tener memoria digital: estos son los objetivos que persiguen Festo y sus socios, pertenecientes al mundo de la investigación y de la industria, en el proyecto de investigación conjunta Opak, las siglas en inglés de la 'open engineering platform for autonomous mechatronic automation components in a function-oriented architecture' (plataforma abierta de ingeniería para componentes de automatización autónomos y mecatrónicos).

Los dispositivos de producción son cada vez más complejos y tanto su planificación como su puesta en marcha requieren un esfuerzo aún mayor. Con el proyecto de investigación Opak, subvencionado por el Ministerio de Asuntos Económicos y Energía de Alemania, Festo se ha unido a otras empresas para reducir este nivel de complejidad. El doctor Volker Nestle, director de Tecnologías Futuras de Festo, explica: “En este proyecto nos enfrentamos a dos retos: por un lado, simplificar el proceso de ingeniería y hacerlo mucho más eficiente; y, por otro, desarrollar componentes que tengan memoria digital —el primer paso hacia los componentes inteligentes que conformarán el escenario de la industria 4.0”.

Para conseguir que los procesos de ingeniería sean más intuitivos y eficientes, Opak genera una simulación virtual de una instalación de producción. Esto permite que, mediante un software de ingeniería, puedan reproducirse y evaluarse todos los procesos y funciones desde la misma etapa de planificación, antes incluso de que el dispositivo se construya. De este modo, el desarrollador solo tiene que idear los procesos de automatización que desee, sin tener que lidiar con los abstractos comandos de programación de las unidades de control. El sistema de ingeniería incorpora un control de plausibilidad que se realiza durante la fase de planificación, de forma que ya desde un principio se seleccionen únicamente los componentes y las configuraciones que son técnicamente viables y apropiadas para el desarrollo. “Así, el desarrollador puede concentrarse en la tarea de automatización y en su solución. La implementación técnica, con los pasos concretos que ésta supone, es una tarea que se lleva a cabo desde un segundo plano”, explica Volker Nestle.

Un requisito indispensable para generar la reproducción virtual de una instalación de producción es que los componentes incorporen ya toda la información que necesiten para operar en sus reguladores integrados. Dado que se fabrican en combinación con módulos de interfaz adaptables que reducen al mínimo las exigencias de montaje, configuración e integración del sistema, los componentes son aptos para aplicaciones 'plug and produce': como ocurre en los sistemas de computación con las interfaces USB, las cuales permiten que el ordenador central detecte de forma autónoma los sistemas conectados y se comunique con ellos. En la fábrica del futuro, la instalación de producción será capaz de detectar incluso los componentes individuales.

Entre los primeros resultados del proyecto Opak se encuentra el desarrollo de un prototipo de un módulo de tope integrado. Éste combina en un único componente tanto los actuadores como los sensores y elementos de control necesarios para detener los portapiezas en una cinta transportadora. Gracias a su interfaz estandarizada, la función del módulo de tope puede adaptarse a otros sistemas.

Con el objetivo de mostrar el aspecto que tendrá en el futuro una instalación de producción y cómo incorporará los resultados de Opak, los socios del proyecto han construido una célula industrial, a modo de ejemplo, que se presentará durante la Hannover Messe. Allí, los visitantes podrán ver cómo operará un sistema flexible en la fábrica del futuro, desde la ingeniería, pasando por la puesta en marcha, hasta el proceso de producción regular.

Volker Nestle explica que, actualmente, están investigando e implementando a pequeña escala aquello que, en un futuro, se transferirá a toda la fábrica: “La visión, más allá del proyecto Opak, es una planta de producción que cuente, en su totalidad, con una simulación virtual”. Por tanto, los componentes individuales o las diversas partes de la instalación pueden modificarse o intercambiarse de manera muy sencilla, ya que todos los procesos pueden evaluarse de manera virtual antes de convertirlos en una realidad física. De este modo, los periodos de parada se reducen al mínimo y la producción puede adaptarse de forma flexible a las condiciones cambiantes”.

Festo expondrá el demostrador de Opak en la Hannover Messe 2015, (Salón 15, Stand D07), que se celebrará del 13 al 17 de abril.