Digitalización avanzada para impulsar la gestión inteligente de la industria metalúrgica

La industria de procesos, que engloba actividades como la refinería, el tratamiento de aguas, la química, la metalurgia o la fabricación de componentes para la construcción, todavía presenta un amplio potencial en la implantación de tecnologías digitales.

Con la misión de impulsar la gestión inteligente de las fábricas de estos sectores surge el proyecto COGNIPLANT, una iniciativa en la que participa el centro tecnológico especializado en Fabricación Avanzada Ideko.

El proyecto planteará un nuevo enfoque para llevar a cabo una digitalización avanzada de la industria de procesos, mediante el desarrollo de una plataforma de monitorización y control cognitiva.

“La digitalización de la industria de procesos sigue presentando un potencial sin explotar. Se estima que el 70% de los datos capturado no es usado y se sigue dependiendo de procedimientos tradicionales poco optimizados. La escasez en las materias primas, el aumento del coste energético y las restricciones medioambientales requieren que este sector mejore su rendimiento y flexibilidad”, asegura el responsable de la iniciativa en Ideko, Iker Mancisidor.

En este escenario, COGNIPLANT desarrollará un sistema de monitorización jerárquica avanzada y de control de la supervisión para obtener una visión integral, tanto del rendimiento de producción de las plantas, como del consumo de energía y recursos.

“Se establecerá una novedosa visión para el análisis y monitorización de datos que aprovechará los últimos desarrollos en analítica avanzada y razonamiento cognitivo para, junto con un uso disruptivo del concepto de gemelo virtual o Digital Twin, mejorar el rendimiento operativo de las plantas de producción en hasta un 68% en el control en tiempo real del entorno productivo, un 65% en el control de calidad de los productos finales y un 70% en el tiempo de respuesta ante incidentes no previstos o controlados”, añade Mancisidor.

Para conseguirlo, se aplicarán análisis de datos avanzados para extraer información sobre los procesos y su efecto en el rendimiento general de plantas de producción y se elaborará un modelo innovador de gemelos digitales de las fábricas.

“Las conclusiones extraídas de los análisis de datos avanzados nos permitirán diseñar y simular planes operativos óptimos en los modelos de gemelos digitales que se combinarán con una herramienta reactiva de planificación en tiempo real. Las conclusiones de estas operaciones se compararán con los patrones extraídos de los análisis de datos avanzados”, agrega el investigador de Dinámica y Control de Ideko.

El papel de Ideko

En este proyecto, Ideko liderará las tareas de digitalización, centradas en el diseño de una estrategia avanzada y efectiva de digitalización, y contribuirá en el desarrollo de diferentes soluciones para problemas vibratorios con el objetivo de mejorar el rendimiento y la flexibilidad de los participantes en la iniciativa.

“Implementaremos nuestra experiencia contrastada en mediciones dinámicas de máquina para optimizar los sistemas de monitorización de las plantas. Ofreceremos la posibilidad de emplear varios tipos de sensores comerciales de distintas aplicaciones y nos encargaremos del desarrollo de sensores virtuales, adaptados a las necesidades y condiciones de las diferentes plantas”, precisa el experto.

El concepto COGNIPLANT será implementado por cuatro usuarios finales de diferentes industrias SPIRE (acrónimo en inglés de Industria de Procesos Sostenibles a través de Recursos y Eficiencia Energética). En concreto, la solución desarrollada se probará en una planta química en Austria, una refinería de aluminio en Irlanda, una fábrica de componentes de construcción en Italia y una acería en España.

Tres niveles de actuación

La arquitectura de COGNIPLANT consistirá en la interacción de tres niveles generales que se personalizarán en función de las necesidades de cada sector específico. Estos niveles seguirán una metodología basada en los datos que consistirá en recopilar la información de la planta, analizarla y tomar decisiones en base a las conclusiones de los análisis y simulaciones.

La capa de digitalización (Co-Digitise) será la más cercana a las plantas de producción y será la responsable de conectar el mundo real (equipamiento, sensores, etc.) con el mundo virtual. Por un lado, contendrá la estructura de adquisición de datos necesaria para recopilar los datos requeridos de la planta de producción. Por el otro, contendrá la capa de virtualización de datos para estructurar la información en un lenguaje común para un análisis futuro.

La capa de análisis (Co-Analyse) desarrollará una metodología global para el procesamiento de los datos que permita la toma de decisiones en tiempo real de forma segura y fiable.

Finalmente, el nivel de toma de decisiones (Co-Decide) se centrará en la creación del interfaz para los gestores de planta. El núcleo de esta capa estará divido entre un gemelo virtual de la planta para predecir el impacto de decisiones prescriptivas y un sistema de programación reactiva capaz de acomodar dinámicamente los planes operacionales al estado actual de las plantas.

“Se tratará de un ecosistema capaz de detectar desviaciones, identificar procesos de producción ineficientes y proveer de información sobre el rendimiento de los procesos, el mantenimiento o la calidad de producto”, añade el investigador.

Además de Ideko, en el consorcio de COGNIPLANT participan Ibermática, Ingeteam Power Technology, Savvy Data Systems, Mr Nec, Logpickr, TU Muenchen, SCCH, Hermes Schleifmittel, Fornaci Calce Grigolin, Aughinish Alumina, Acería de Álava, Stam y Core Innovation.

La iniciativa, enmarcada en el Programa H2020, está financiada por la Comisión Europea y cuenta con un presupuesto de más de 8,5 millones de euros.