El paradigma actual de la Industria 4.0 se encuentra en constante evolución, motivada por los frenéticos cambios tecnológicos. Las empresas son conscientes de lo que las soluciones IoT y las tecnologías inalámbricas pueden aportar a sus procesos industriales, aunque sigue habiendo incertidumbre a la hora de seleccionar la más adecuada para cada caso, o si es viable utilizarlas como infraestructuras principales, lo que lleva a continuar apostando por soluciones lineales y cableadas, más tradicionales.
Sin embargo, el actual contexto ejerce un aumento de presión en las empresas para mejorar su eficiencia, su calidad, y enfrentarse a nuevos modelos de negocio, lo que lleva a plantear nuevos escenarios no lineales y completamente descentralizados, que puedan dar un salto cualitativo a su competitividad. Es por ello, que ITI está trabajando en 5G SWARM, que propone una nueva arquitectura de producción basada en el Swarm Manufacturing o “fabricación en enjambre”.
El objetivo que persigue el proyecto, financiado por IVACE y los Fondos FEDER, es conseguir un mayor nivel de flexibilidad y reconfiguración en el proceso productivo, una mayor personalización de la producción y una optimización de la eficiencia de coste y recursos.
Este sistema se apoya en el uso de sistemas físicos únicamente para la interacción con elementos del mundo real (sensores que detectan un paquete en la línea, brazos robóticos que operan sobre el producto, etiquetadoras…), y migra el resto de los dispositivos al entorno virtual, “softwarizando” elementos de control y supervisión (autómatas), elementos de red, etc.…
La planta dispone, por tanto, de “estaciones de trabajo”, en lugar de líneas de producción, y son las plataformas móviles las encargadas de desplazar productos y suministros entre ellas, permitiendo una mayor reutilización de los equipos, una mayor personalización de la producción, y mejor mantenimiento y control del sistema, una reducción de costes, y una mayor flexibilidad en los procesos.
“Este proyecto supone un avance para la industria con beneficios como la creación de módulos productivos más ligeros y económicos, la gestión centralizada, la mayor escalabilidad y el despliegue rápido de nuevas funcionalidades, ahondando en la investigación en tecnologías inalámbricas”, afirma Salva Santonja, responsable del proyecto y Coordinador del Grupo de Investigación en Ciberconectividad de ITI.
La tecnología 5G juega un papel fundamental en este nuevo paradigma, como tecnología habilitadora capaz de conectar de forma segura y robusta todos estos procesos físicos con sus controladores virtuales, y permitiendo la movilidad y flexibilidad de todos los sistemas de planta.
La construcción de un laboratorio experimental como clave del proyecto
Los objetivos de este proyecto se centran en desarrollar los distintos habilitadores necesarios para construir esta infraestructura, realizar pilotos y laboratorios experimentales que permitan avanzar en su desarrollo y validar su interés y aplicaciones para la industria, y desarrollar soluciones que permitan una implantación sencilla. Para ello, se está trabajando en la construcción de un prototipo de infraestructura de comunicaciones privadas de ultra-baja latencia, apoyadas en 5G, que permitirá sustituir el cableado de baja latencia de los procesos actuales por conexiones inalámbricas. Además, se evaluarán las nuevas propuestas de tecnologías inalámbricas y su aplicación al entorno industrial, se realizará la optimización de la infraestructura de ultra-baja latencia para el entorno industrial, y se desarrollarán pilotos demostrativos de Swarm Manufacturing.
Para conseguir estos objetivos, el proyecto 5G SWARM se organiza en dos etapas: la primera fasese basa en la investigación industrial para desarrollar una infraestructura de 5G privado específicamente adaptada a los requisitos del entorno industrial. La segunda fase continúa con actividades de desarrollo experimental para la construcción de pilotos industriales que se apoyen en esta infraestructura de comunicaciones, y que, integrando el concepto de computación en el Edge y la interacción de robots y plataformas móviles, permitan validar escenarios de Swarm Manufacturing.
Además, se construirá un laboratorio de experimentación de tecnología Non-Public 5G Networks. Esto permitirá disponer de un entorno de experimentación para futuros desarrollos relacionados con redes móviles privadas de nueva generación y como entornos abiertos a empresas interesadas para que conozcan y experimenten con las capacidades de esta tecnología, que generen futuros proyectos de innovación tecnológica.
A nivel regional, este proyecto cuenta con el apoyo de una serie de empresas que han mostrado su interés en colaborar con ITI a lo largo de todas las fases. Finalmente, 5G SWARM, con número de expediente IMDEEA/2022/32, está financiado por el Instituto Valenciano de la Competitividad Empresarial (IVACE) y el Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER).