El demostrador que acelera la industria 4.0

El mundo ante la industria 4.0. Son muchas piezas las que habrá que unir para afrontar con éxito un cambio que promete transformar la rutina. La digitalización de las fábricas modificará el panorama para mejorar la productividad y reducir márgenes. Y las compañías podrán dar una réplica más veloz a la demanda. Retos a la espera de respuestas. La formación será clave. Nada mejor que un sistema que incorpore las bases tecnológicas características de la cuarta revolución industrial para ensayar los escenarios futuros.

Con esta premisa, investigadores de la Universidad de León (ULE) desarrollarán a lo largo de este año un demostrador que dispondrá de un equipamiento de referencia en el que se podrán llevar a cabo actividades de investigación y formación en los diferentes ámbitos relacionados con la industria. Se ha tomado como punto de partida una planta piloto industrial del equipo leonés, que está ubicada en la Escuela de Ingenierías Industrial, Informática y Aeroespacial, para transformarla en un sistema ciberfísico de la industria 4.0.

Esta planta incorporará conectividad con protocolos estándares, almacenamiento y procesamiento de datos en la nube, machine learning, gemelo digital y ciberseguridad. En concreto, explica Manuel Domínguez, director del grupo de investigación de la ULE, implementará un proceso industrial real, con lazos de control de nivel, presión, caudal y temperatura, en el que se manejan 30 variables analógicas y digitales.

La arquitectura previa de este sistema de automatización se basaba en los tres niveles de la pirámide de automatización, con equipamiento de Siemens, correspondientes a una implementación típica de la industria 3.0. El nivel de control contaba con un autómata programable maestro con conectividad Profibus DP y una periferia descentralizada ET2000S cableada directamente a la maqueta y el nivel de supervisión con un SCADA desarrollado con el software WINCC.

Como resultado de esta iniciativa, asegura que se pretende evolucionar esta arquitectura a una representativa de la cuarta revolución industrial, que facilite la convergencia IT/OT e incorpore tecnologías y funcionalidades de la nueva etapa. Para ello, este sistema incluirá autómatas programables de última generación de Siemens con comunicación Profinet. La ciberseguridad industrial estará reforzada mediante firewalls industriales y el soporte de redes privadas virtuales.

«Toda la información vinculada al proceso será transferida a la nube a través de pasarelas inteligentes», sostiene para, más tarde, añadir que, además, sumará la funcionalidad de operación remota mediante un acceso seguro, así como el análisis inteligente de los datos generados y almacenados en la nube. De igual manera, el proceso industrial será reproducido virtualmente a través de un gemelo digital.

Para Domínguez, la novedad radica en la creación de un espacio de experimentación e investigación de la industria 4.0 que, a su vez, permite la formación de los alumnos y trabajadores. Y es que, tal y como incide, la creación de sistemas ciberfísicos que demuestren que la aplicación de estas nuevas tecnologías es «una necesidad urgente» en el momento actual de la evolución de la industria.

De hecho, el proyecto se enmarca en la tecnología facilitadora esencial de fabricación y procesos avanzados de la Estrategia Regional de Investigación e Innovación (RIS3). También, dice, se puede destacar las diversas estrategias a nivel nacional e internacional, como Industria Conectada 4.0 o el Internet Industrial de las Cosas, que tienen como objetivo acelerar la puesta en marcha de las fábricas inteligentes.

La base de la iniciativa es un conjunto de tecnologías como inteligencia artificial, procesamiento de grandes conjuntos de datos, ciberseguridad, computación en la nube, interfaces con realidad aumentada o virtual... Un camino que tendrá una recompensa en la meta: un equipo de referencia en industria 4.0 en el que se podrán desarrollar actividades de investigación y de formación en los diferentes ámbitos. En esta línea, recalca que se pondrá a disposición de la comunidad universitaria un sistema de automatización real y representativo con las tecnologías más actuales de Siemens.

El proyecto, que será presentado a principios de septiembre en unas jornadas que se celebrarán en la Escuela Universitaria Politécnica de Ferrol de la Universidad de La Coruña, nació para resolver la problemática de la formación y la investigación. En la actualidad expone que las enseñanzas de carácter tecnológico se realizan o bien manejando dispositivos industriales tales como autómatas programables, sensores y actuadores, pero utilizados de forma aislada; o bien con equipos didácticos a pequeña escala que implementan estratégicas básicas de automatización, sin embargo, operan como una caja negra, es decir, su funcionamiento interno está oculto para el usuario.

En el primer caso, subraya que el aprendizaje es «parcial», ya que no es posible considerar las interacciones que se producen entre dispositivos o con respecto al proceso. En el segundo supuesto, los equipos simples proporcionan «una aproximación demasiado simplificada» de la realidad industrial, por lo que su utilidad didáctica es «a veces limitada». Por tanto, «acercar la tecnología a los alumnos de ingeniería y a los profesionales ha sido una de las prioridades que se marcó el grupo de investigación desde sus orígenes», apunta.

En este sentido, este equipo leonés comenzó su actividad en supervisión local de procesos industriales mediante el desarrollo de sistemas abiertos que han dado lugar a aplicaciones de transferencia tecnológica a empresas. En 2002 inició una linea de investigación en diseño de sistemas para la supervisión remota, que propició el desarrollo de «una plataforma tecnológica flexible y abierta» para el control de procesos industriales vía internet, ensayada sobre una planta piloto industrial, y la creación de un laboratorio remoto que ofreciera el acceso a prototipos industriales.