Dirigido por la empresa Bosch, la Universidad de Stuttgart y el Instituto de Tecnología de Karlsruhe (KIT), un total de treinta empresas definirán las bases para la fabricación definida por software (SDM) durante los próximos tres años en el proyecto de investigación SDM4FZI (Software-Defined Fabricación para la Industria de Vehículos y Proveedores). El objetivo es diseñar software que pueda planificar, administrar y modificar de manera flexible todo, desde componentes individuales hasta fábricas enteras.
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En la industria automotriz, esto allanará el camino para más variantes y cambios más rápidos de modelos y productos. También mejorará la competitividad. El Ministerio Federal de Economía y Energía de Alemania financia el proyecto de investigación con unos 35 millones de euros.
Hoy en día, a menudo se necesitan meses, y a veces años, para que los elementos técnicos de la cadena de fabricación se pongan en marcha para poner en marcha un nuevo modelo, desde el proveedor hasta el montaje final. Junto con el considerable costo económico involucrado, esto obstaculiza lanzamiento más rápidos al mercado.
La causa principal de esto es que muchas máquinas están diseñadas y construidas específicamente para un solo producto nuevo. El software suele estar indisolublemente acoplado a maquinaria y productos particulares y no es transferible a otros procesos.
SDM4FZI ahora tiene como objetivo crear un marco uniforme para las fábricas que permitirá que se fabriquen nuevos productos en entornos operativos existentes sin mayores tiempos de reacondicionamiento.
Al vincular varios enfoques de la Industria 4.0, nos acercamos un paso más a la fabricación adaptable. Un ecosistema para la fabricación definida por software nos permite llevar los beneficios de la tecnología en la nube a la producción. El software permite utilizar la tecnología de automatización y los sistemas de IoT para aplicaciones individuales y específicas sin tener que construir el hardware desde cero.
—Gerente de proyectos de Bosch, Matthias Meier
El método de fabricación definido por software utilizado en SDM4FZI fue desarrollado por el Instituto de Ingeniería de Control de Máquinas Herramienta y Unidades de Fabricación (ISW) de la Universidad de Stuttgart y Bosch. El proyecto comenzó con un trabajo preliminar conjunto y ahora ha sido iniciado por el ISW y el Instituto de Ciencias de la Producción wbk en KIT en el marco del Campus de Innovación “Movilidad Futura” (ICM).
Los científicos de KIT se centran en el diseño de software y hardware en la producción moderna y digitalizada.
En particular, estamos investigando cómo se puede aumentar la versatilidad de producción mediante un desacoplamiento específico de software y hardware, es decir, cómo se puede adaptar a las condiciones cambiantes del marco.
—Profesora Gisela Lanza del wbk Institute of Production Science en KIT
Para ello, es fundamental el mapeo virtual de componentes y sistemas en producción utilizando gemelos digitales y su interacción con imágenes digitales de productos y tecnologías a lo largo de toda la cadena de valor. Al usar gemelos digitales, las empresas pueden preparar e implementar mejoras, y también usar Inteligencia Artificial para analizarlas, sin tener que interrumpir el proceso de producción.
El equipo de wbk también está investigando hasta qué punto el control de calidad para procesos de fabricación complejos puede ser respaldado por la separación de software y hardware y la integración de modelos funcionales.
Además, los investigadores de KIT están involucrados en los campos de robótica y manipulación en el Instituto de Manipulación y Logística de Materiales y en el Instituto de Antropomática y Robótica – Automatización Inteligente de Procesos y Robótica, así como en la integración de la nube y la conexión con Gaia. -X en el Instituto de Informática Aplicada y Métodos de Descripción Formal.
La Universidad de Stuttgart, que está representada por un total de cuatro institutos en el proyecto SDM4FZI que son administrados por el Instituto de Ingeniería de Control de Máquinas Herramienta y Unidades de Fabricación (ISW), se centra en las dos tecnologías centrales de SDM: El Modelo de Arquitectura de Referencia y Producción OT (Tecnología Operativa).
Los gemelos digitales representan un elemento clave del concepto SDM. Describen productos, procesos y sistemas de producción mediante datos, información y modelos de comportamiento que se desarrollan a lo largo de todo el ciclo de vida de la máquina o del producto.
—Profesor Alexander Verl, director de ISW
Un modelo coherente (arquitectura de referencia) garantiza la interoperabilidad en toda la cadena de suministro. Production OT capaz de SDM permite que el software generado automáticamente se distribuya a los sistemas de producción de forma interoperable y en tiempo real. Esto requiere una infraestructura completamente nueva con arquitecturas de control abiertas y comunicación continua desde el sensor hasta la nube.
El objetivo principal del proyecto de la alianza de investigación es hacer que la tecnología, la maquinaria y los sistemas de automatización sean más flexibles para aumentar la eficiencia en la producción de componentes y vehículos de proveedores.
Nuevas oportunidades para la industria del automóvil
Al combinar la experiencia de la automatización, la ingeniería mecánica, la TI y la industria automotriz, el consorcio tiene como objetivo crear un entendimiento común de los requisitos y desarrollar soluciones interoperables.
El gran número de socios del proyecto demuestra el papel importante que desempeña el software en la fabricación del mañana.
—Michael Neubauer, director de tecnología de ISW en la Universidad de Stuttgart
Por ejemplo, los socios del proyecto están redactando una guía para la selección y uso de tecnologías adecuadas, así como estándares para la construcción de fábricas definidas por software.