La optimización de la producción permite reducir significativamente el consumo eléctrico

El experimento se centró en emplear recursos Cloud y HPC de la plataforma DIGITbrain para crear un gemelo digital cognitivo para la línea de producción

DIGITbrain es un proyecto de innovación europeo que tiene como objetivo impulsar la industria manufacturera proporcionando una plataforma accesible, modular y colaborativa para el desarrollo más rápido de soluciones Digital Twin. De esta forma, DIGITbrain busca liberar el potencial de innovación y mejorar la competitividad en un mundo cada vez más digitalizado.

El Instituto Tecnológico de Aragón, ITAINNOVA, participó en la segunda convocatoria de experimentos junto a la empresa Replasa, usuaria final del proyecto, y Teknopar como proveedor de modelos de datos y algoritmos.

El experimento se centró en la optimización del consumo eléctrico en la línea de producción gracias a un gemelo digital, para conseguir una reducción en el coste de fabricación y así mejorar la competitividad en el mercado.

Antecedentes

Replasa es una empresa dedicada el recubrimiento de bobinas y especializada en recubrimientos que aumentan significativamente el valor del producto. Iniciando su transformación hacía una fábrica inteligente, esta empresa se interesó por la Inteligencia Artificial y el Cloud Computing.

Dentro de las estrategias a implementar en los siguientes años, se definió un sistema inteligente de gestión de la energía, tanto para las líneas de producción como para las principales líneas de trabajo, ya que el consumo de energía suponía un alto coste, llegando a significar un 5% del total del coste de producción. Este consumo está asociado a la electricidad (empleada en partes mecánicas y electrónicas), gas natural (calefacción y refrigeración) y aire comprimido (partes neumáticas).

La reducción en el consumo de energía en la línea de producción tenía una gran repercusión en el coste del producto fabricado y, por tanto, en su competitividad en el mercado. Por este motivo, la reducción en el consumo energético se marcó como una prioridad para la empresa.

Antes de poner en marcha el experimento, Replasa no disponía de ninguna herramienta que le permitiera cambiar los parámetros de producción y evaluar el impacto de dichos cambios en el consumo energético. Para ello, consideraron el potencial de los gemelos digitales con capacidades de Inteligencia Artificial.

Objetivo del experimento

El experimento se centró en emplear recursos Cloud y HPC de la plataforma DIGITbrain y posteriormente desplegar los servicios (datos, modelo y algoritmos) a desarrollar dentro de un proyecto en la nube DIGITbrain, o en el servidor on premise de Replasa.

De esta forma, la plataforma IoT se verificará y validará para un nuevo conjunto de activos y se probará su escalabilidad, seguridad y flexibilidad en un entorno industrial diferente.

Por otro lado, la librería machine learning incluirá nuevos algoritmos de mantenimiento predictivos utilizados para estimular el RUL de la maquinaria de línea, mientras el nuevo generador de datos sintéticos se utilizará en nuevo entorno como herramienta de autoría con medios de virtualización.

En definitiva, se generará un gemelo digital cognitivo completamente nuevo para la línea de producción esperando que implemente funciones adicionales en la visualización.

Impacto técnico

Se desarrolló un sistema inteligente, basado en técnicas de IA y machine/ deep learning, que les permitirá controlar el consumo en tiempo real mientras se establecían los mejores parámetros de producción para la optimización de los consumos. Además, posibilita realizar simulaciones y predicciones de dichos consumos haciendo posible la toma de decisiones.

El diseño e implementación de un gemelo digital supone un paso adelante en el proceso de digitalización de la compañía y abre a la posibilidad a un gran crecimiento futuro. El principal impacto incluye una oportunidad de innovación de productos software: el gemelo digital cognitivo desarrollador para la línea de recubrimiento sea un nuevo producto/ servicio desarrollado por Tecknopar, que mejorará los elementos de software existentes. Los nuevos algoritmos y modelos pueden añadirse a la biblioteca existente de aprendizaje automático, mantenimiento predictivo y optimización energética. Además, todos los componentes del proyecto se ejecutan en la nube o el servidor local, y los atributos de calidad de los bloques existentes están destinados a ser mejorados en el proyecto propuesta.

Impacto económico

Teknopar ha desarrollado gemelos digitales para el ciclo de vida del producto, para simular, predecir y optimizar el producto y los sistemas de producción. También ha trabajado la combinación de datos, modelos basados en la física, aprendizaje automático (ML), Inteligencia Artificial (IA) de la mejor manera posible para resolver desafíos industriales.

DIGITbrain permitió a Teknopar realizar una aplicación de gemelo digital en una novedosa plataforma en la nube que puede adoptarse fácilmente según las necesidades de los clientes, gracias a su arquitectura flexible compuesta por datos, modelos y algoritmos. Además, la integración de DIGITbrain ha permitido a Tecknopar ofrecer este producto a una nueva base de clientes a través de la plataforma de marketplace Digital Agora. 

SOBRE ARAGÓN EDIH
Nace en 2017 gracias al esfuerzo del Instituto Tecnológico de Aragón (ITAINNOVA), el Instituto Aragonés de Fomento (IAF) y la Universidad de Zaragoza (UNIZAR) con el objetivo de digitalizar la región y sus industrias, mejorar la competitividad del sistema productivo, impulsar el ecosistema de innovación y la sostenibilidad de las empresas.

Aragón EDIH es centro de referencia en Big Data e Inteligencia Artificial centrada en sistemas cognitivos y computación de altas prestaciones (HPC), aplicadas en áreas de conocimientos como los procesos de fabricación inteligentes, la robótica y la logística.

En junio de 2022, Aragón EDIH fue seleccionado como uno de los 12 Centros de Innovación Digital españoles de referencia en Europa y recibió el sello de excelencia de la Unión Europea.

 

¿Qué es Aragón EDIH?

El EDIH Aragón es la iniciativa aragonesa que hace tangible, bajo un marco de cooperación europeo, la estrategia de Promoción Económica e Industrial de Aragón y la estrategia regional inteligente de Aragón (RIS3), conformando la acción tecnológica e innovadora del Sistema de Innovación Aragonés hacia la digitalización de la Industria. Los tres socios fundadores del DIH Aragón son el Instituto Tecnológico de Aragón (ITAINNOVA)el Instituto Aragonés de Fomento y la Universidad de Zaragoza. Si deseas más información puedes escribirnos a info@aragondih.com