F¨¢bricas virtuales: gemelos digitales de las factor¨ªas en busca de una nueva revoluci¨®n industrial

Una f¨¢brica de m¨¢quinas de afeitar el¨¦ctricas en Drachten (al norte de los Pa¨ªses Bajos), se prepara para unas pruebas que ayudar¨¢n a la industria europea a prosperar en los mercados internacionales, cada vez m¨¢s competitivos. Esta factor¨ªa, dirigida por la empresa de electr¨®nica de consumo Philips, participa en un proyecto de investigaci¨®n financiado por la Uni¨®n Europea (UE) cuyo prop¨®sito es alentar a los fabricantes a utilizar gemelos digitales; es decir, f¨¢bricas virtuales creadas con tecnolog¨ªas destinadas a optimizar los procesos actuales de producci¨®n.

La idea es utilizar t¨¦cnicas como la computaci¨®n en la nube, la inteligencia artificial, la rob¨®tica y la tecnolog¨ªa blockchain para crear modelos de procesos de fabricaci¨®n e identificar los aspectos susceptibles de mejora. ¡°La industria atraviesa una fase de transici¨®n y las tecnolog¨ªas digitales pueden ser de ayuda¡±, afirma C¨¦cile Girardot, coordinadora de la iniciativa?DIMOFAC, en marcha hasta marzo de 2024: ¡°Los gemelos digitales aportan datos en tiempo real que pueden mostrar, en el plano virtual, el rendimiento de las m¨¢quinas en el mundo real¡±.

El sector manufacturero europeo, con un valor de 5.000 millones de euros y con pesos pesados a nivel global en ¨¢reas como la aviaci¨®n, el acero, la automoci¨®n o los productos qu¨ªmicos, debe lidiar con fabricantes orientados a la exportaci¨®n en el extranjero y con normas medioambientales m¨¢s exigentes dentro de la UE. A estos dos retos subyacentes hay que a?adir los repuntes de los precios de la energ¨ªa tras la invasi¨®n rusa de Ucrania en febrero de 2022 y las interrupciones de la cadena de suministro provocadas por la pandemia de covid dos a?os antes.

La UE ha creado una asociaci¨®n p¨²blico-privada de 1.?150 millones de euros denominada F¨¢bricas del Futuro (Factories of the future, en ingl¨¦s) para promover la investigaci¨®n y la innovaci¨®n en el ¨¢mbito de la producci¨®n, lo que deja patente la importancia de esta cuesti¨®n en la agenda pol¨ªtica comunitaria. Est¨¢ en juego la capacidad de las empresas europeas para adaptarse a lo que se ha dado en llamar la cuarta revoluci¨®n industrial, o industria 4.0, una era caracterizada por la automatizaci¨®n y la conectividad.

El concepto de f¨¢brica virtual va ganando terreno en Europa. La empresa aeron¨¢utica Airbus o la experta en equipos el¨¦ctricos Schneider Electric exploran conceptos de gemelo digital y establecen plantas de producci¨®n virtuales. Desde que arranc¨® a finales de 2019, DIMOFAC ha desarrollado un sistema para agilizar los procesos de fabricaci¨®n denominado plug-and-produce (enchufar y producir, en ingl¨¦s), el cual facilita la reconfiguraci¨®n de l¨ªneas de producci¨®n vinculando maquinaria real a sus correspondientes gemelos digitales.

Gracias a este sistema, un fabricante puede simular una nueva configuraci¨®n de forma virtual y solventar cualquier problema en l¨ªnea antes de instalar el equipo en una f¨¢brica real. Pueden surgir problemas de producci¨®n, por ejemplo, si se utilizan materias primas recicladas cuyas propiedades no sean siempre id¨¦nticas, como explica Girardot, que coordina los proyectos europeos sobre materiales avanzados y fabricaci¨®n en el instituto franc¨¦s de investigaci¨®n CEA-Liten: ¡°En estos casos es necesario adaptar la producci¨®n. Cuanto antes se haga, mejor. El objetivo principal es reducir los tiempos de reconfiguraci¨®n¡±.

El sistema plug-and-produce del proyecto se pondr¨¢ a prueba en cinco plantas de producci¨®n reales repartidas por Europa. Adem¨¢s de las m¨¢quinas de afeitar el¨¦ctricas de Pa¨ªses Bajos, est¨¢n los componentes aeroespaciales fabricados por ?irecomposites en Irlanda y las pantallas interactivas que produce Schaltag en Suiza. La tecnolog¨ªa se est¨¢ aplicando en los cinco emplazamientos y los resultados se esperan durante el primer trimestre de 2024. DIMOFAC ha logrado reunir un amplio abanico de conocimientos industriales especializados gracias a sus 30 socios, entre los que se incluyen Siemens Industry Software (Francia), la empresa de ingenier¨ªa mec¨¢nica FILL (Austria) y EXOM Engineering (Espa?a).

Coordinar mejor dise?o y fabricaci¨®n

FIRST, otro proyecto financiado con fondos de la UE que ha acercado un poco m¨¢s el futuro de las f¨¢bricas digitales, ha estudiado c¨®mo estas pueden aumentar la eficiencia en los centros de producci¨®n distribuidos en distintas ubicaciones. Los nuevos dise?os y procesos desarrollados por FIRST facilitar¨¢n la colaboraci¨®n, seg¨²n afirm¨® Lai Xu, coordinadora de la iniciativa que finaliz¨® en diciembre de 2022 tras seis a?os de andadura. ¡°En el pasado, las plantas de producci¨®n sol¨ªan estar bastante aisladas¡±, se?ala Xu, que es adem¨¢s profesora adjunta en la Universidad de Bournemouth (Reino Unido) y trabaja en procesos de colaboraci¨®n empresarial y empresas virtuales.

Seg¨²n Xu, el prop¨®sito de FIRST era identificar los escollos y obst¨¢culos que pod¨ªan dificultar el uso de tecnolog¨ªas de f¨¢brica virtual y desarrollar estrategias para superarlos. Los socios del proyecto (un total de siete) eran fabricantes, empresas de software y universidades y proced¨ªan de pa¨ªses como Alemania, Italia, Pa¨ªses Bajos y China. Xu se muestra optimista con respecto a lo que los gemelos digitales pueden ofrecer a la industria en los planos empresarial y medioambiental. Por ejemplo, utilizando un modelo digital del proceso de producci¨®n completo, una empresa podr¨ªa dise?ar un par de zapatos en Par¨ªs o Mil¨¢n y coordinar su fabricaci¨®n y venta a nivel global.

Haciendo uso de la tecnolog¨ªa blockchain, una red de tecnolog¨ªa de la informaci¨®n podr¨ªa conectar a todos los socios (tiendas, dise?adores, empresas de log¨ªstica y fabricantes) y enviarles informaci¨®n sobre qu¨¦ se necesita, d¨®nde y cu¨¢ndo. ¡°El zapato a medida puede dise?arse en un lugar y fabricarse en otro, lo que se traduce en un proceso de fabricaci¨®n m¨¢s eficiente y flexible y en un menor impacto medioambiental¡±, apunta Xu. Con las tecnolog¨ªas de f¨¢brica virtual no es necesario jugar al todo o nada. Los fabricantes pueden adoptar algunos aspectos para mejorar procesos sin tener que comprometerse a una implantaci¨®n integral. Esta puntualizaci¨®n puede ser importante para muchas peque?as y medianas empresas del sector manufacturero europeo, que no poseen los recursos necesarios para transformar sus sistemas por completo.

Las tecnolog¨ªas de f¨¢brica virtual tambi¨¦n pueden ayudar a las empresas a gestionar de manera m¨¢s eficiente los procesos de mantenimiento de maquinaria compleja, con el ahorro de costes que ello supone. ¡°Los sensores alrededor de las m¨¢quinas recogen datos que permiten programar cu¨¢ndo se debe enviar a un ingeniero para repararlas¡±, indica Xu. Como prueba de la creciente importancia de las tecnolog¨ªas de fabricaci¨®n virtual, la coordinadora de FIRST avanza que el consorcio est¨¢ buscando financiaci¨®n de la UE y de distintos pa¨ªses para realizar nuevos avances en este campo.

La investigaci¨®n descrita en este art¨ªculo ha sido financiada con fondos de la UE. Art¨ªculo publicado originalmente en Horizon, la Revista de Investigaci¨®n e Innovaci¨®n de la Uni¨®n Europea.

Puedes seguir a EL PA?S Tecnolog¨ªa en Facebook y Twitter o apuntarte aqu¨ª para recibir nuestra newsletter semanal.