El paper de la intel·ligència artificial en el futur de la indústria manufacturera

La tecnologia i la digitalització són molt importants en molts sectors i la fabricació no n’és una excepció. La quarta i cinquena revolució industrial han ofert oportunitats úniques per a les empreses del sector, ja que els permeten implementar solucions avançades que milloren l’eficiència i la productivitat, i també augmenten la seva capacitat d’adaptació i flexibilitat. La quarta revolució industrial es basa en la idea d’interconnectar màquines i equips de producció a través de tecnologies digitals com Internet de les Coses, que consisteix a afegir sensors i connexions a objectes físics perquè puguin recopilar i intercanviar dades en temps real.

També s’utilitzen tecnologies com la intel·ligència artificial per a la gestió i el control de la producció. Recollir i analitzar dades de processos de producció és important per millorar els resultats. Monitoritzant i optimitzant aquests processos és possible identificar patrons, tendències i problemes que poden afectar la producció i prendre decisions ràpides i precises.Per la seva banda, la cinquena revolució industrial està en plena expansió i es concentra a crear sistemes autònoms i connectats entre si.

Aquests sistemes, basats en la intel·ligència artificial, poden prendre decisions i actuar de manera autònoma, un fet que augmenta l’eficiència i la rapidesa dels processos i minimitza els costos de producció. També permet una major qualitat dels productes, una reducció de la petjada climàtica i una millora de l’experiència del client. La intel·ligència artificial és una eina clau per a la indústria manufacturera, ja que pot processar grans quantitats de dades i oferir solucions personalitzades, reduint la necessitat d’interacció humana.

PROJECTE SMART: CONTROL AUTÒNOM EN LA INDÚSTRIA

Els entorns industrials són dinàmics i presenten incerteses, en què la demanda i els recursos estan sotmesos a limitacions i condicions que canvien contínuament. Per això, la capacitat d’adaptació als canvis és clau per a tenir èxit. El projecte SMART (acrònim anglès de “Strategic Manufacturing Advances through Reinforcement Learning Technologies”) té com a objectiu proporcionar investigació aplicada per a la millora del control autònom en la indústria.

Mitjançant l’ús de tecnologies d’intel·ligència artificial per a aplicacions industrials, SMART busca proporcionar la tecnologia i la infraestructura necessàries per aconseguir un control de processos òptim i autònom, que pugui ser traduït en indicadors clau de rendiment industrial de referència. Els indicadors clau de rendiment industrial són mesures que utilitzen les empreses per avaluar l’èxit i el progrés cap als objectius específics. Per exemple, una empresa pot tenir com a objectiu augmentar les vendes en un 10% el proper trimestre.

El percentatge d’augment de les vendes en comparació del trimestre anterior serà un indicador clau per a aquest objectiu. Aquests indicadors clau permeten a les empreses mesurar i avaluar el seu progrés cap als seus objectius al llarg del temps, cosa que els ajuda a prendre decisions informades i a fer canvis en les seves estratègies quan sigui necessari.Dins del marc del projecte SMART, s’ha proposat un exemple d’estampació en calent d’una xapa d’acer com a cas d’estudi per demostrar els beneficis de la tecnologia de control autònom en entorns industrials.

CAS D’ÚS D’ESTAMPACIÓ EN CALENT

L’estampació en calent és una tecnologia que es fa servir per fabricar peces d’acer per a diferents aplicacions industrials. Aquesta tecnologia permet crear peces amb formes complexes i propietats mecàniques molt elevades, que proporcionen una major protecció i seguretat contra els impactes, reducció de pes, eficiència energètica, millora de la capacitat i rendiment del vehicle i una major sostenibilitat. Durant el procés d’estampació en calent, la xapa d’acer s’escalfa a una temperatura elevada en un forn d’altes temperatures. Després, es conforma i es refreda ràpidament en un sol pas per transformar-la en una peça forta i estable.

Aquest procés redueix la força i la potència requerides i millora la microestructura del material. La qualitat final de la peça depèn dels paràmetres establerts durant el procés i del material de conformació utilitzat.El principal repte en els processos d’estampació en calent és reduir el temps de procés per permetre una major productivitat i minimitzar els costos i les pèrdues de matèries primeres. Això és important perquè cada vegada hi ha més demanda d’aquesta tecnologia.

L’aplicació de tecnologia de control autònom en el procés d’estampació en calent té dos objectius principals: en primer lloc, controlar i estabilitzar la temperatura de la xapa per assegurar la qualitat de la peça final, i en segon lloc, optimitzar el temps de producció de peces per lots, considerant les restriccions de seguretat del procés. A través del control autònom, es busca millorar la precisió i l’eficiència del procés productiu, així com reduir els costos associats a la fabricació de les peces.

CONTROL AUTÒNOM MITJANÇANT APRENENTATGE PER REFORÇ

Un model de control autònom i adaptatiu permet que una màquina pugui prendre decisions en temps real sense necessitat de conèixer tots els detalls del sistema. Una de les tècniques d’intel·ligència artificial que s’utilitzen per aconseguir això és l’aprenentatge per reforç. En aquesta tècnica, la màquina aprèn a través de la pràctica i l’experiència, resolent problemes o complint objectius específics en un entorn determinat. La màquina realitza accions i rep una recompensa o càstig segons el resultat de la seva acció i així aprèn a través dels seus propis errors i èxits, adaptant-se a l’entorn per obtenir les recompenses més altes possibles.

Això té moltes aplicacions en diferents àmbits, com ara la robòtica, la gestió del trànsit o la publicitat en línia. En el cas d’ús de l’estampació en calent, el projecte SMART ha desenvolupat un model de control autònom que, a partir de rebre l’estat del procés en cada moment, pren la decisió del temps d’operació de cada xapa per assolir la qualitat desitjada al mínim temps possible. Això es fa gràcies a l’aprenentatge per reforç, que permet que la màquina aprengui a adaptar-se a l’entorn per aconseguir els millors resultats.

FASE EXPERIMENTAL I CONTRIBUCIÓ AL SECTOR INDUSTRIAL Durant els experiments realitzats, s’ha testejat i validat el model de control autònom desenvolupat en el marc del projecte SMART per a un procés d’estampació destinat a la producció de lots de diverses peces. Amb la implementació del model de control, s’han modificat els temps del procés de formar cada peça, en funció de mesures de temperatura obtingudes en diferents punts del procés. Els resultats obtinguts són prometedors ja que demostren que la solució de control autònom pot conduir a una millora significativa en la qualitat de les peces produïdes i a una reducció del temps total de producció de cada lot.

El projecte SMART ha proporcionat una gran oportunitat per a la investigació de noves tendències en l’aplicació de solucions basades en intel·ligència artificial al sector industrial. Amb la quarta i cinquena revolució industrial, s’han posat a disposició més màquines, equips, sensors i fluxos de dades que poden ser aprofitats per optimitzar el procés productiu. Els resultats obtinguts durant el projecte demostren la capacitat dels models de control per adaptar-se a les condicions canviants de l’entorn industrial. Aquest avenç representa una contribució important per als indicadors clau de rendiment industrial de referència, la qual cosa pot ajudar les empreses a millorar la seva eficiència i productivitat en el futur.