En la actualidad, la industria está evolucionando hacia modelos de producción más flexibles y adaptativos, impulsada por un entorno cada vez más competitivo y los rápidos avances tecnológicos. Esta transformación busca reducir costes y optimizar los procesos de fabricación, apoyándose en nuevas tecnologías emergentes y reinventando las arquitecturas tradicionales de automatización en planta, demasiado rígidas y restrictivas para adaptarse a estos cambios. Es lo que se conoce como Industria 4.0.
En este contexto, nace el proyecto 5GSWARM2, impulsado por ITI. El proyecto tiene como objetivo principal la generación de una infraestructura inalámbrica de ultra-baja latencia diseñada para el entorno y requisitos industriales, que permita articular todas las necesidades de conectividad, movilidad y flexibilidad de la industria del futuro.
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Hacia la fabricación en enjambre o swarn manufacturing
Durante esta segunda etapa del trabajo, ITI pretende avanzar en la conceptualización del paradigma swarm manufacturing, en el marco de la fábrica del futuro, a través de construcción de prototipos basados en diversos componentes tecnológicos, la generación de demostradores aplicados a distintos casos de uso y la colaboración con empresas como FACTOR o COLORTEC, que validen, experimenten y planteen retos reales de sus respectivas industrias, en las que este tipo de soluciones e infraestructuras supongan un gran avance para la fábrica conectada y automatizada del futuro.
Uno de los aspectos fundamentales del proyecto, financiado por el Instituto Valenciano de Competitividad Empresarial (IVACE+i) y el Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER), es el concepto de swarm manufacturing o fabricación en enjambre, que se apoya en una conectividad inalámbrica de altas prestaciones para integrar todos los procesos, herramientas, personas y plataformas robóticas.
En concreto, ITI está trabajando en la integración de una arquitectura 5G, adaptada a los exigentes requisitos industriales, en combinación con los últimos estándares inalámbricos Wi-Fi para incrementar prestaciones en distintos escenarios.
En colaboración con Vodafone España, se están analizando distintas aproximaciones de arquitectura 5G pública, privada e híbrida, para su explotación industrial, aportando distintas combinaciones de coste, rendimiento, privacidad y mantenimiento de infraestructuras. Además, swarm manufacturing combina la tecnología de robots autónomos para llevar a cabo procesos de producción y logística de manera más eficiente, flexible y colaborativa, coordinando de manera centralizada todas las decisiones de los distintos activos, y absorbiendo parte de la computación y las decisiones tanto de los robots como de los propios procesos en un servidor MEC (Multi-access Edge Computing) integrado en la propia infraestructura de comunicaciones. Esto permite un tiempo de reacción muy bajo, indispensable para los procesos productivos, y una conexión transparente de todos los activos de planta.
Así, “en lugar de depender de una única línea de ensamblaje o de producción, se utilizan varios robots autónomos coordinados, que trabajan en conjunto de manera descentralizada y que son capaces de comunicar e interactuar entre sí”, ha explicado José Vera, investigador de este proyecto en ITI. De esta forma, 5GSWARM2 busca demostrar el potencial del 5G para conseguir una fábrica autónoma a través de dos casos de uso.
Brazos robot y procesos virtuales, el futuro de la industria 4.0
Uno de los casos de uso involucra la robótica móvil, donde un AGV (por sus siglas en inglés, Vehículo Guiado Automatizado) se conecta a un brazo robot a través de una infraestructura 5G. “Por consiguiente, la información de distintas cámaras y sensores se envía a un servidor en el Edge para procesar acciones sobre este brazo”, ha contado Andrés Meseguer, investigador del proyecto. Así pues, la baja latencia y alta fiabilidad de las comunicaciones permiten simplificar el hardware y reducir el coste del equipo final.
Según Salvador Santonja, investigador principal del proyecto, “5G permite una conectividad robusta, rápida y flexible de los datos de todos los agentes involucrados, mejorando significativamente la eficiencia y capacidad de respuesta de los procesos industriales, y habilitando nuevas formas de organizar y mejorar los procesos”.
El segundo caso de uso se relaciona con la virtualización de los procesos de automatización. Este enfoque aprovecha la baja latencia, la fiabilidad y la conectividad inalámbrica de 5G para separar el proceso de control de un sistema de automatización de cualquier fábrica. Esto facilita una producción más flexible, reconfigurable y adaptativa, apoyado en conceptos como Software Defined Automation, o automatización definida por software, y el PLC virtual (vPLC).
En este demostrador, se virtualiza el control de un proceso en bucle cerrado que requiere una rápida respuesta de acción. En concreto, “se adquieren las señales del proceso y se elimina el PLC tradicional, llevándolo a la infraestructura 5G. De esta manera, el control se realiza desde la red privada 5G y se devuelve la acción a la periferia distribuida, manteniendo el automatismo de manera fiable y robusta”, ha destacado Víctor Sempere, profesor e investigador colaborador de la Universitat Politècnica de València, especializado en digitalización industrial y comunicaciones.
The DataRoom, principal escenario del proyecto
Asimismo, The DataRoom de ITI, que es el primer centro demostrador multisectorial especializado en el dato para la industria 4.0, es el escenario de exposición de los pilotos demostrativos de 5GSWARM2. En esas instalaciones, el personal investigador puede experimentar y simular un proceso industrial para evaluar y comprobar los beneficios, además de las nuevas herramientas y servicios que se pueden construir.
Por último, el proyecto 5GSWARM2 corresponde al número de expediente IMDEEA/2023/53 y está financiado por el Instituto Valenciano de Competitividad Empresarial (IVACE+i) y el Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER).
