Tendencias y Desafíos de la Industria 4.0

Transcripción

1 Tendencias y Desafíos de la Industria 4.0 Dr. Mario Ramos Maldonado Departamento de Ingeniería en Maderas Facultad de Ingeniería 9 de Noviembre 2017

2 Núcleo Integrado de Manufactura Avanzada UBB Diseño Computación Ing. Mecánica. Núcleo de Manufactura Avanzada Procesamiento Madera Gestión de Operaciones Automática Prospectiva

3 La Industria 1. Por cerca de 3 siglos, motor del crecimiento económico y de la calidad de vida de los países 2. En economías avanzadas, lleva a la innovación y crecimiento de la productividad 3. En economías en desarrollo conduce a altos estándares de vida

4 Los 80s marcan un cambio de orientación de las políticas y sistemas de producción industrial

5 Crecimiento relativo Chile

6 Los cambios 1. Reducción ciclo de vida del producto 2. De producción masiva a una de variedad 3. Costos semejantes a la producción en serie 4. Nuevas instalaciones y métodos de trabajo 5. Desde mano de obra intensiva en fabricación tradicional a procesos basados en tecnologías de la información

7 Nuevas políticas de producción 1. Automatización 2. Flexibilidad del producto y de los procesos de producción 3. Calidad y confiabilidad del proceso 4. Integración del diseño, producto, proceso y organización

8 Y.., ya iniciado el siglo 21, se habla de una cuarta revolución industrial (la industria inteligente)

9 La Cuarta Revolución Industrial Mecanización, máquina a vapor Telar mecánico, 1784 Electricidad, producción en serie 1ª cinta transportadora, 1870 Computador y automática 1º PLC Modicon, 1969 Sistemas ciberfísicos Actual Christoph Roser at

10 1ª Revolución Industrial: Mecanización Segunda mitad del siglo 19, máquina a vapor Mecanización Aumento de productividad Énfasis en la potencia Productos masivos, principalmente basado en recursos naturales Migración campo a la ciudad

11 2ª Revolución: Producción en masa Primera mitad del siglo 20, electricidad Cadenas de producción de calidad Productos masivos que incorporan tecnología Énfasis en los métodos Economías de escala Trabajo asalariado y capitalismo

12 3ª Revolución: Producción automatizada Después de la segunda guerra mundial Computador y Automatización de calidad total (TQM) Producción flexible por lotes Énfasis en la automátización Combina estandarización con variedad Importancia del diseño

13 Retro alimentación Decidir Actuar Medir Proceso

14 3ª Revolución: Producción automatizada

15 Ingeniería y Diseño Asistidos por Computador

16 CAD/CAM 16

17 Ingeniería y Diseño Asistidos por Computador CAE/CAD

18 Desarrollo de sensores

19 CAM/CNC Manufactura Asistida por Computador Código G

20 SCADA, Supervisory And Data Acquisition (Supervisión, y Adquisición de Datos)

21 Pero, qué es lo diferente en la cuarta revolución industrial?

22 La Cuarta Revolución Industrial? Mecanización, máquina a vapor Electricidad, producción en serie Computador y automática Sistemas ciberfísicos Telar mecánico, ª cinta transportadora, º PLC Modicon, 1969 Actual

23 Que ha pasado en los últimos 20 años? 1. Inteligencia Artificial 2. Internet masiva 3. Gran capacidad de computo 4. Comunicación inalámbrica

24 1. Inteligencia Artificial Fabricar máquinas inteligentes por analogía de los sistemas vivos Razonamiento humano: ej. Sistemas expertos Pensamiento humano: ej. Redes neuronales artificiales Teoría de la evolución: ej. Algoritmos genéticos Comportamientos colectivos: ej. Colonias de hormigas Algoritmos que se adaptan a los cambios y aprenden

25 2. Internet masiva Alta conectividad Velocidad de conexión Capacidad de almacenamiento en la nube Capacidad de procesamiento en la nube Portabilidad Comunicación y almacenamiento de bajo costo

26 3. Capacidad de computo Procesamiento paralelo y procesadores más potentes Almacenar muchos datos Procesar muchos datos Multiprocesadores de menor costo Muchos datos en tiempo real a menor costo

27 4. Comunicación inalámbrica Conexión sin cable para muchos datos (kb/s) Menos costo de inversión y mantención Redes de equipos o sensores No importa la distancia Comunicación y sensor en el mismo equipo Comunicación de menor costo

28 Qué es entonces la Industria 4.0 (Industria Inteligente)?

29 1. Línea base: Integración de datos (MES) Datos Nivel Gestión. ERP (Entreprise Ressource Planning) Adquisición Acción Nivel Planta (Manufacturing Execution System, MES) Nivel (HMI, shopfloor) Nivel Equipo (sensor y actuador)

30 Power CISCO SYSTEMS Cisco AS5800 SERIES SD Integración de datos (MES) Proveedores ERP Planificación y Clientes Nivel gestión. ERP, B2B Ingeniería Planificación Programación Manufactura Nivel Planta: MES de Almacen y AGV de célula de célula de célula de ensamble de medición Almacén Prod. terminados Nivel Piso:, M2M AGV

31 2. Internet Industrial (Internet de las Cosas, Internet of Things, IoT) 1. Comunicación de datos a través de internet 2. Comunicación de máquinas con humanos, M2H 3. Comunicación entre máquinas, M2M 4. Uso de la nube para almacenar y procesar datos

32 Internet Industrial, IoT

33 3. Procesamiento de (muchos) datos 1.Captura y análisis de muchos datos 2.Predicciones del comportamiento de la planta 3.Uso de datos reales para simulación

34 Power CISCO SYSTEMS Cisco AS5800 SERIES SD Análisis (automático) de datos ERP Planificación y Ingeniería Planificación Programación Manufactura MES BdD de Almacen y AGV de célula de célula de célula de ensamble de medición Almacén Prod. terminados AGV

35 Análisis (automático) de muchos datos Vibración 2 BdD Vibración 1 Predicción de falla

36 4. Máquinas autónomas, cibermáquinas 1. Máquinas inteligentes que toman decisiones autónomas 2. Perciben el ambiente y actúan sobre él 3. Toman decisiones 4. Se comunican con otras máquinas inteligentes. Sistemas Multi-Agentes

37 Cibermáquinas Agente 1 Agente 2 Comunicar Decidir Comunicar Decidir actuadores sensores actuadores sensores acción percepción acción percepción Mundo real Mundo real

38 Red de Agentes Autónomos Cooperativos Agente 3 Agente 1 Comunicar Decidir Agente 2 Comunicar Decidir Comunicar Decidir actuadores sensores Agente 6 actuadores sensores actuadores sensores acción percepción actuadores acción Comunicar Decidir Mundo real sensores percepción acción Mundo real percepción Agente 5 actuadores acción Comunicar Decidir Mundo real sensores percepción acción Mundo real percepción Agente 4 actuadores acción Comunicar Decidir Mundo real sensores percepción Mundo real

39 Coordinación entre maquinas Agente 2 Comunicar Decidir actuadores acción sensores percepción Agente 2 Mundo real Comunicar Decidir actuadores acción sensores percepción Mundo real Agente 3 Comunicar Decidir actuadores acción sensores percepción Mundo real

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42 5. Fabrica virtual 1. Es un modelo de la fabrica real 2. Recibe el estado de los equipos físicos en tiempo real 3. Simulando, puede evaluar escenarios futuros 4. Interactúa con el mundo físico

43 Simulación continua y de eventos discretos 10/11/

44 Power CISCO SYSTEMS Cisco AS5800 SERIES SD Mundo real Mundo virtual (evalúa, se adelanta) ERP Planificación y Ingeniería Planificación Programación Manufactura BdD de Almacen y AGV de célula de célula de célula de ensamble de medición Almacén Prod. terminados AGV

45 Conclusiones 1. Nuevas tecnologías están iniciando una nueva revolución industrial 2. La línea base está dada por la revolución de la automatización (la 3ª) 3. La cuarta revolución pasa por la integración de datos 4. Los menores costos permiten: internet industrial y capacidad de alto computo 5. Nuevos algoritmos dan paso a las máquinas autónomas 6. La cuarta revolución es la revolución del software, del análisis y del conocimiento

46 Muchas Gracias

47 Tendencias y Desafíos de la Industria 4.0 Dr. Mario Ramos Maldonado Departamento de Ingeniería en Maderas Facultad de Ingeniería 9 de Noviembre 2017