Industria 4.0: Fábrica inteligente – Logística inteligente – Imagen: Xpert.Digital / Phonlamai Photo|Shutterstock.com
Industria 4.0: un término que ha estado de moda durante algún tiempo y ha sido objeto de mucha discusión en la industria y la política. En el sentido actual, Industria 4.0 se refiere a un proyecto de futuro del gobierno federal, que prevé la estrecha integración de TI y tecnología de fabricación para preparar a la industria local para los desafíos futuros.
En consecuencia, la cuarta revolución industrial proclamada en el documento de estrategia, impulsada por el desarrollo extremadamente rápido de Internet, conducirá a la fusión de los mundos real y virtual, lo que en última instancia conducirá a una Internet de las cosas (IoT). Aquí son los propios productos o componentes los que se conectan y comunican con otros artículos, usuarios o medios de transporte para generar procesos sin problemas y aún más eficientes.
Una señal del cambio hacia la Industria 4.0 es la creciente importancia de conectar en red los sistemas informáticos integrados en los procesos de producción y logística, tanto entre sí como con Internet en general (los llamados sistemas ciberfísicos, CPS). El desarrollo cada vez mayor y más rápido de la automatización y la interconexión en la industria va acompañado de la creación de tecnologías de seguimiento y control cada vez más inteligentes con las que las empresas pueden controlar y optimizar toda la red de creación de valor casi en tiempo real. Un desarrollo que inicialmente dará como resultado la implementación de procesos de toma de decisiones completamente autónomos en la producción y el transporte.
Un paso hacia ello es la fábrica inteligente y con autoaprendizaje ( Smart Factory ). La atención se centra en el desarrollo de sistemas y procesos de producción inteligentes y autorregulados, así como en la implementación de instalaciones de producción conectadas en red y comunicadas de forma independiente.
Logística Inteligente: Logística del futuro
inteligentes también se abren paso cada vez más en la logística del transporte
Pero, ¿qué son las tecnologías inteligentes?
Se trata de sistemas asistidos por ordenador que controlan de forma totalmente automática procesos de trabajo completos y pueden actuar de forma autónoma y, por tanto, controlar todo un proceso de forma independiente.
La logística actual tiene poco en común con el almacenamiento y envío de mercancías relativamente unidimensional de hace unos años. La razón son precisamente las nuevas tecnologías web, que permiten un nivel completamente nuevo de interactividad entre los participantes. Y el desarrollo continúa a un ritmo rápido. Ya se están probando de diversas formas sistemas de transporte parcial o incluso totalmente automatizados.
Smart Factory: la fábrica inteligente del futuro
El Centro Alemán de Investigación en Inteligencia Artificial (DFKI), en colaboración con varios fabricantes, ha desarrollado un primer prototipo de una fábrica inteligente del futuro: la llamada Smart Factory . La característica principal es su composición de módulos de producción independientes que se comunican entre sí de forma independiente mediante una variedad de sistemas de información. El trabajo humano sólo tiene un papel auxiliar en el proceso de producción.
Tres bloques de construcción centrales forman la base del desarrollo:
- el producto inteligente y comunicante
- el sistema en red
- el asistente del operador del sistema
Con la ayuda de sensores integrados (p. ej. RFID o Bluetooth), el producto inteligente está permanentemente informado sobre su pedido actual, los datos de material y de producción y, por lo tanto, influye en su propia producción. El sistema en red se comunica en paralelo con los distintos productos inteligentes a través de componentes CPS y supervisa cada uno de los pasos de trabajo. En este sistema, el producto informa directamente al operador asistente humano sobre los detalles del ensamblaje, incluidos los pasos de trabajo necesarios.
Fábrica inteligente y logística de datos
En la Smart Factory ya no se aplica la separación habitual entre la planificación y el control de la producción. En lugar de ello, se aplica un enfoque integrado en el que las máquinas intercambian entre sí información y previsiones sobre el proceso de producción y coordinan los siguientes pasos de trabajo. Los datos sobre el flujo de materiales, el uso de máquinas y sistemas de almacenamiento y el consumo de recursos también se incorporan al proceso y se tienen en cuenta a la hora de planificar medidas. Para que el flujo de información tenga un impacto permanente en la producción en curso, debe realizarse entre los dispositivos en tiempo real.
Aquí es donde la logística de datos juega un papel especialmente importante, ya que debe garantizar que todos los datos, actuales y previstos, estén disponibles de forma rápida y completa y se transmitan sin pérdida de tiempo.
Este moderno tipo de producción no termina en la puerta de la empresa Smart Factory. El enfoque de fabricación integrado y orientado a pedidos, que cubre toda la cadena de valor, desde las materias primas hasta el producto industrial terminado, requiere un pensamiento entre empresas y una logística de datos para garantizar un intercambio fluido de información.
Los desafíos asociados con esto son enormes. Por un lado, se espera un enorme flujo de datos, lo que requerirá una reorganización integral de la infraestructura de TI. Por lo tanto, una rápida expansión de la red de tuberías es esencial para el éxito del proyecto.
Además de la ampliación cualitativa y cuantitativa de las líneas de datos, la logística de datos se enfrenta a otra tarea muy compleja y actualmente muy debatida: garantizar la seguridad integral de los datos. Además de garantizar la disponibilidad de los datos para las personas autorizadas, mantener su confidencialidad juega un papel central. Es importante evitar la intrusión de personas no autorizadas así como la pérdida o divulgación no autorizada de datos confidenciales. Por lo tanto, los especialistas en logística de datos se enfrentan a la tarea de avanzar en el desarrollo y funcionamiento de conceptos y estándares de seguridad integrales.
La conexión entre datos y logística de transporte
Además de la logística de datos, la logística del transporte también desempeñará un papel aún más importante tras la Industria 4.0. Se trata concretamente de la interconexión completa de todos los objetos que intervienen en la cadena de transporte. Esto ya se ha implementado en grandes superficies y en el uso diario en una variedad de aplicaciones: la planificación flexible de rutas basada en las condiciones meteorológicas o del tráfico previstas y el control de los flujos de tráfico apoyado por software son sólo dos ejemplos. Pero el desarrollo técnico no se detiene aquí. La introducción de vehículos inteligentes y autónomos en una infraestructura de transporte basada en el Internet de las cosas abrirá la puerta a dimensiones completamente diferentes de soluciones logísticas automatizadas y flexibles.
En este ámbito, los datos y la logística de transporte van de la mano, ya que los primeros proporcionan la información que puede utilizarse para optimizar la logística de transporte. Cuanto más completo sea el intercambio de información actual sobre capacidad, clima, tráfico y vehículos, más eficientemente se podrán controlar los crecientes flujos logísticos. En tiempos de producción creciente y transporte de lotes cada vez más pequeños (comercio electrónico clave), la producción y las ventas dependen prácticamente del rendimiento y la flexibilidad de la logística de transporte. La visión de una cuarta revolución industrial en general y el concepto de fábrica inteligente en particular sólo se podrán hacer realidad si esto garantiza que las materias primas, los productos preliminares o los artículos que se pueden enviar estén en el lugar en el momento oportuno.
Es de esperar que, tarde o temprano, las tecnologías inteligentes se establezcan en la producción. Pero, ¿cómo afecta esto a la logística del almacén? ¿Se producirá allí un desarrollo igual o similar?
Hay suficientes señales de ello.
Sistemas de transporte inteligentes en el almacén
Sin un control central, estos dispositivos negocian entre sí las órdenes de transporte entrantes, establecen reglas de derecho de paso e intercambian datos sobre sus respectivas posiciones en el almacén. Dado que cada lanzadera procesa su información de forma descentralizada, todo el sistema de control se distribuye entre muchos hombros virtuales. Si se producen averías, el enjambre de vehículos reacciona y soluciona el problema.
Robots de transporte autosuficientes
Aquí es donde entran en juego las dos empresas Kardex Remstar y Servus Intralogistics. Bajo la palabra clave Smart Factory han desarrollado una nueva solución para optimizar la logística de producción interna de sus clientes.
Los componentes básicos de la solución son las soluciones de suministro dinámico de Kardex Remstar y un sistema de transporte especial de Servus Intralogistics, que consta de robots de transporte autónomos que viajan sobre rieles. Los productos de ambas empresas están disponibles por separado desde hace mucho tiempo. La novedad es que los componentes se combinan en una solución global eficiente mediante un software de nuevo desarrollo. Las piezas necesarias para el montaje se almacenan ahorrando espacio en los elevadores de almacenamiento verticales, en los estantes de circulación o en los sistemas de almacenamiento de contenedores de Kardex Remstar. En el momento del suministro, el sistema de transporte Servus toma automáticamente las piezas del almacén y las transporta a los puestos de montaje con la ayuda de robots de transporte autónomos. Los dispositivos reciben automáticamente información sobre los pasos de trabajo necesarios y realizan todos los demás pasos de forma independiente. Por lo tanto, el sistema Servus no requiere un control central, ya que los robots de transporte se comunican directamente con otros robots de transporte y estaciones de trabajo mediante infrarrojos y reaccionan así a su entorno inmediato. El sistema de transporte Servus resulta especialmente flexible, ya que permite circular libremente por la nave de la fábrica y se adapta de forma óptima a las estructuras de los edificios existentes. Esto significa que el carril puede instalarse en cualquier punto, desde el suelo hasta el techo, del almacén y de las naves de producción.
Inteligencia de enjambre del Instituto Fraunhofer
sistema de almacenamiento y transporte de contenedores llamado Multishuttle Instituto Fraunhofer para el flujo de materiales y la logística , muestra un enfoque fundamentalmente comparable, pero en su forma actual va más allá .
La idea básica es que el beneficio significativo de un sistema de almacenamiento no sólo se mide por el rendimiento puro de almacenamiento y recuperación, sino también por la velocidad a la que los contenedores de almacenamiento llegan a su destino. Los especialistas de Fraunhofer IML parten de la base de que en la logística de almacenes la proporción de sistemas de transporte y almacenamiento para soportes de carga pequeños seguirá aumentando en comparación con los sistemas de transporte y almacenamiento de palets. La razón de esto es la constante reducción del tamaño de los envíos y las consiguientes medidas de reducción de inventarios en la industria y el comercio.
La idea original implicaba el desarrollo de un sistema de transporte utilizando vehículos guiados por ferrocarril de bajo coste. También deberían poder realizar procesos de almacenamiento y recuperación en el almacén de forma independiente para poder gestionar todo el transporte desde el almacén hasta el puesto de trabajo sin ninguna manipulación adicional. De esta idea surgió el llamado Multishuttle , que funciona de forma similar al carro de transporte Servus.
Sin embargo, los ingenieros reconocieron rápidamente las limitaciones de esta solución: el sistema ferroviario inflexible. A continuación se procedió a seguir desarrollando el multishuttle, que podría desplazarse por el almacén sin raíles. El instituto desarrolló en colaboración con la empresa Dematic el MultiShuttle Move , que es compatible con el sistema ferroviario convencional, pero también está equipado con un chasis de suelo y un sistema de navegación inteligente. El vehículo está equipado con escáneres láser en la parte delantera y trasera, que sirven tanto para localizar rutas como como función de seguridad en las operaciones en los pasillos. Con la ayuda de la tecnología de posicionamiento integrada, puede moverse con total libertad en el espacio y reaccionar dinámicamente a los cambios sin pautas ni otras marcas fijas. De este modo se reduce al mínimo la tecnología de transporte instalada permanentemente y al mismo tiempo se consigue la máxima flexibilidad.
Con el nuevo sistema, los vehículos de transporte inteligentes e interconectados realizan todos los transportes, por ejemplo desde un almacén de estanterías altas hasta las estaciones de trabajo donde se procesan o recogen posteriormente. Sin embargo, los ágiles ayudantes no se guían durante su viaje por un software de gestión de almacenes, sino que se coordinan entre sí de forma independiente sin ningún control central. Dado que este tipo de logística de almacén requiere una gran cantidad de pequeños ayudantes, el software se vería abrumado por la complejidad de las tareas de control de este enjambre de robots. En el almacén de estanterías altas pueden moverse con total libertad sobre raíles y sobre el suelo.
Los dispositivos se comunican y controlan entre sí según el principio de inteligencia de enjambre. Esto se logra mediante el uso de tecnología de sensores recientemente desarrollada, que está equipada con funcionalidades como instrumentos de localización por radio, distancia y navegación. Esto significa que cada lanzadera busca siempre la ruta más directa y corta hasta su destino, se coordina entre sí para recibir los pedidos y encontrar la ruta óptima, garantizando así el máximo rendimiento en el almacén y, por tanto, la eficiencia.
También se evitan colisiones gracias al concepto de sensor integrado, que detiene automáticamente los vehículos en caso de una colisión inminente con otro dispositivo o una persona. De lo contrario, en el almacén se aplican reglas fijas de derecho de paso, similares al tráfico rodado.
Si se necesitan recursos adicionales, el rendimiento de transporte del sistema se puede ajustar de forma flexible aumentando el número de vehículos. No son necesarias inversiones en sistemas fijos.
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