La producción marca el ritmo. La pieza avanza en la línea de montaje con sus dimensiones teóricas, definidas por el ingeniero de diseño, como guía. Esas dimensiones ideales tienen cierta variabilidad, pero los modelos de simulación están al quite. Se mide la dimensión de cada componente y se introduce en el modelo, que va actualizando la predicción de las características finales del producto en tiempo real. Al llegar al último componente, un algoritmo de optimización calcula el valor que debe tener para cumplir con la máxima exactitud lo marcado por el diseño. Mediante un proceso automatizado de corte o mecanizado de precisión se ajusta la longitud de ese último componente. Misión cumplida: se ha evitado el defecto.

El proyecto europeo Stream-0D que coordina Itainnova integra en los sistemas de producción modelos de simulación capaces de interaccionar con el proceso productivo en tiempo real. ¿Objetivo? Avanzar hacia la fabricación con cero defectos.

«Disponer de modelos capaces de ejecutarse al ritmo marcado por la línea de producción permitirá integrarlos con sistemas de medida o adquisición de datos y sistemas de control para controlar y ajustar procesos de fabricación en tiempo real», indica el coordinador de este proyecto en Itainnova, José Ramón Valdés.

Los modelos de simulación tradicionales se usan desde hace años en las fases de diseño y desarrollo de productos y componentes. «Dependiendo del producto, los modelos pueden ser complejos y necesitar minutos, horas e incluso días para ser ejecutados», señala Valdés. Lo novedoso de este proyecto es «la aplicación de tecnologías de reducción de orden para transformar modelos de simulación complejos y computacionalmente costosos en modelos paramétricos 'sencillos' -tanto como para ser ejecutados en un portátil, una tablet o un smartphone-, pero capaces de detectar y corregir desviaciones en tiempo real».

El problema es que «las líneas avanzan a mucha velocidad y los modelos son lentos». Por eso, «si se dispusiera de modelos cuya respuesta fuera continuamente actualizada con los valores reales de los parámetros de cada unidad, medidos en la propia línea de producción, se podría ajustar algún otro parámetro aguas abajo del proceso para conseguir que cada unidad cumpla sus especificaciones lo más exactamente posible, evitando la aparición y propagación de defectos».

Detalle del modelo de simulación de un rodamiento, como los que se aprecian en la fotografía superior. Itainnova

El principal reto tecnológico es precisamente «el desarrollo de modelos de simulación que sean lo suficientemente precisos para trabajar con las pequeñas variaciones propias de los componentes en la línea y la generación del correspondiente modelo de orden reducido que se pueda ejecutar en tiempo real con la misma precisión que el modelo original, así como el desarrollo de protocolos de comunicación y control entre modelo, línea y sistemas de medida y adquisición de datos», precisa Valdés.

El proyecto demostrará esta tecnología en tres procesos de producción del sector del automóvil: servofrenos, rodamientos y juntas de estanqueidad.

Stream-0D está totalmente alineado con algunos de los pilares tecnológicos de la Industria 4.0: simulación , sistemas ciberfísicos, análisis de datos e integración vertical y horizontal, pues su objetivo es «interconectar sensores y sistemas de adquisición de datos con modelos de simulación en tiempo real, sistemas de control y la propia línea de producción».

El proyecto

NOMBRE Stream-0D: Simulation in Real Time for Manufacturing with Zero Defects. OBJETIVO Avanzar hacia la fabricación con cero defectos mediante la integración en sistemas de producción de modelos de simulación capaces de interaccionar con el proceso productivo en tiempo real. FINANCIACIÓN 4.159.145 euros de la Unión Europea. SOCIOS Itainnova, Fersa, Standard Profil (España), ZF-TRW (Alemania), la Universidad de Patras (Grecia), el Centre for Technology Research and Innovation (Chipre), la École Centrale Nantes (Francia), Integrated Environmental solutions (Reino Unido), Stam Industrial Research (Italia) y Day-One (Italia). PERIODO DE EJECUCIÓN 42 meses (hasta marzo de 2020).