Tendencias y Desafíos de la Industria 4 - Seminarios … · Inteligencia Artificial 2. Internet masiva 3. Gran capacidad de computo 4. Comunicación inalámbrica ... • Menos costo

Dr. Mario Ramos Maldonado © 2017

Tendencias y Desafíos

de la Industria 4.0Dr. Mario Ramos Maldonado

Departamento de Ingeniería en Maderas

Facultad de Ingeniería

9 de Noviembre 2017


Computación

Gestión

de OperacionesAutomática

Procesamiento

Madera

Diseño

Ing.

Mecánica. Núcleo de Manufactura Avanzada

Prospectiva

Núcleo Integrado de Manufactura Avanzada UBB


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

La Industria


Los 80s marcan un cambio de

orientación de las políticas y

sistemas de producción

industrial


ChileCrecimiento

relativo


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

Los cambios


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

Nuevas políticas de producción


Y.., ya iniciado el siglo 21, se

habla de una cuarta revolución

industrial (la industria

inteligente)


La Cuarta Revolución Industrial

Mecanización, máquina a

vapor

Electricidad, producción en

serie

Computador y automática

Sistemas ciber-físicos

Telar mecánico, 1784

1ª cinta transportadora,

1870

1º PLC Modicon, 1969

Actual

Christoph Roser at www.allaboutlean.com


1ª Revolución Industrial: MecanizaciónSegunda 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


2ª Revolución: Producción en masaPrimera mitad del siglo 20, electricidad

Cadenas de producción

Control de calidad

Productos masivos que incorporan

tecnología

Énfasis en los “métodos”

Economías de escala

Trabajo asalariado y capitalismo


Computador y Automatización

Control de calidad total (TQM)

Producción flexible por lotes

Énfasis en la automátización

Combina estandarización con variedad

Importancia del diseño

3ª Revolución: Producción automatizadaDespués de la segunda guerra mundial


Proceso

Retro alimentación

Medir

Decidir

Actuar


3ª Revolución: Producción automatizada


Ingeniería y Diseño Asistidos por Computador


CAD/CAM

16


CAE/CAD

Ingeniería y Diseño Asistidos por Computador


Desarrollo de sensores


CAM/CNCManufactura Asistida por Computador

Código G


SCADA, Supervisory Control And Data Acquisition (Supervisión,

Control y Adquisición de Datos)


¿Pero, qué es lo diferente en

la cuarta revolución

industrial?


La Cuarta Revolución Industrial

Mecanización, máquina a vapor

Electricidad, producción en serie

Computador y automática

Sistemas ciber-físicos

Telar mecánico, 17841ª cinta transportadora,

18701º PLC Modicon, 1969 Actual

?


1. Inteligencia Artificial

2. Internet masiva

3. Gran capacidad de computo

4. Comunicación inalámbrica

¿Que ha pasado en los últimos 20 años?


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”


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


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


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


¿Qué es entonces la

Industria 4.0 (Industria

Inteligente) ?


1. Línea base: Integración de datos (MES)

Datos

AdquisiciónAcción

Nivel Gestión. ERP (Entreprise Ressource Planning)

Nivel Planta (Manufacturing Execution System, MES)

Nivel Control (HMI, shopfloor)

Nivel Equipo (sensor y actuador)


SD

Cisco AS5800 SERIES

Power

CISCO SYSTEMS

Manufactura

Planificación y

Control

IngenieríaPlanificación

Programación Control

Control

de Almacen y

AGV

AGV

Control

de célula

Control

de célula

Control

de célula

Control

de ensamble

Control

de medición

Almacén

Prod.

terminados

Nivel Piso: Control, M2M

Nivel Planta: MES

Nivel gestión. ERP, B2BERP ClientesProveedores

Integración de datos (MES)


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


Internet Industrial, IoT


1.Captura y análisis de muchos

datos

2.Predicciones del

comportamiento de la planta

3.Uso de datos reales para

simulación

3. Procesamiento de (muchos) datos


Análisis (automático) de datos

SD

Cisco AS5800 SERIES

Power

CISCO SYSTEMS

Manufactura

Planificación y

Control



Control

de Almacen y

AGV

AGV

Control

de célula

Control

de célula

Control

de célula

Control

de ensamble

Control

de medición

Almacén

Prod.

terminados

ERP

BdD

MES


Análisis (automático) de muchos datos

BdD

Predicción de falla

Vibración 1

Vibración 2


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

4. Máquinas autónomas, cibermáquinas


Cibermáquinas

Decidir

Mundo real

percepciónacción

actuadores sensores

Agente 1

Decidir

Mundo real

percepciónacción

actuadores sensores

Agente 2

ComunicarComunicar


Red de Agentes Autónomos Cooperativos

Decidir

Mundo real

percepciónacción

actuadores sensores

Agente 1

Comunicar

Decidir

Mundo real

percepciónacción

actuadores sensores

Agente 6

Comunicar

Decidir

Mundo real

percepciónacción

actuadores sensores

Agente 5

ComunicarDecidir

Mundo real

percepciónacción

actuadores sensores

Agente 4

Comunicar

Decidir

Mundo real

percepciónacción

actuadores sensores

Agente 3

Comunicar

Decidir

Mundo real

percepciónacción

actuadores sensores

Agente 2

Comunicar


Decidir

Mundo real

percepciónacción

actuadores sensores

Agente 3

Comunicar

Decidir

Mundo real

percepciónacción

actuadores sensores

Agente 2

Comunicar

Decidir

Mundo real

percepciónacción

actuadores sensores

Agente 2

Comunicar

Coordinación entre maquinas




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

5. Fabrica virtual


43

10/1

1/2

017

Simulación continua y de eventos discretos


Mundo virtual (evalúa, se adelanta)Mundo real

SD

Cisco AS5800 SERIES

Power

CISCO SYSTEMS

Manufactura

Planificación y

Control



Control

de Almacen y

AGV

AGV

Control

de célula

Control

de célula

Control

de célula

Control

de ensamble

Control

de medición

Almacén

Prod.

terminados

ERP

BdD


Conclusiones1. 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


Muchas Gracias


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