CASANDRA: Flujos de datos en la cadena de suministro integrando control inteligente y descentralizado para la fabricación de piezas de gran tamaño

La fabricación de componentes de gran tamaño requiere la implementación de una gestión global de datos, junto con una metodología de control integral, en la que el trabajador sigue teniendo un papel relevante para alcanzar los niveles deseados de precisión, calidad y productividad mediante equipos digitales modulares, conectados y flexibles, como la robótica colaborativa, la realidad aumentada y virtual (AR/VR) y los exoesqueletos.

En este contexto, la arquitectura digital propuesta en CASANDRA permitirá la agregación de datos de producto, procesos y recursos (PPR) a lo largo de su ciclo de vida, con capacidad para facilitar el intercambio de datos entre los diferentes actores de la cadena de suministro. El objetivo es diseñar nuevas estrategias de fabricación más precisas, eficientes y sostenibles para componentes de gran tamaño.

El avance en el concepto de “fábrica conectada” permitirá desarrollar nuevas estrategias de análisis de datos capaces de gestionar los datos recogidos a lo largo del ciclo de vida del producto. Esto abre la puerta al progreso hacia el concepto de “fábrica autónoma”, lo que permitirá implementar un sistema integral de apoyo a la decisión y herramientas de visualización capaces de proporcionar recomendaciones para optimizar las diferentes fases del proceso de fabricación.

Entre los objetivos del proyecto CASANDRA, se incluye: proveer a la industria de componentes de gran tamaño de una estructura de datos que permita contar con un proceso productivo que conecte ingeniería, producción y fabricación. Esto se conseguirá utilizando modelos híbridos que combinen modelos computacionales y matemáticos con datos de producción y calidad, mediante modelos de inteligencia artificial (IA) centrados en las personas y soluciones digitales que den lugar a una producción sin defectos, con un seguimiento continuo de la calidad de producción y mejora de las condiciones de trabajo a través de la monitorización, así como el uso de gemelos digitales, soluciones robóticas o exoesqueletos.
Estas herramientas prevén implementarse en un fabricante de barcos (NODOSA) y un fabricante de calderería de grandes dimensiones (IDESA).

Por un lado, por parte del IRI, se trabajará en:

• Monitorización del estado del trabajador: desarrollar metodologías de monitorización del operario para minimizar los riesgos laborales en trabajos de alto riesgo, como la soldadura en espacios confinados.
• Ergonomía del operario y desarrollo de algoritmos de control con exoesqueletos: análisis del tipo de esfuerzo que realiza el operario e implementación de soluciones con exoesqueletos que minimicen su fatiga, aumentando la productividad y reduciendo el riesgo de lesiones.
• Desarrollo de algoritmos de aprendizaje robótico: aprender, tanto por demostración como con gemelos digitales, a controlar y mover un brazo robot para tareas colaborativas con el ser humano, incluyendo metodologías que garanticen su seguridad.

Por otro lado, la contribución del CDEI-UPC en el proyecto consistirá en:

• Desarrollo de modelos matemáticos avanzados mediante herramientas de Ingeniería Asistida por Computadora (CAE), integrados con datos reales de fabricación para mejorar la eficiencia y precisión en la fabricación de componentes de grandes dimensiones.
• Simulación de los procesos a partir de estos modelos considerando las propiedades de los materiales y el comportamiento térmico, y mejora, si procede, con datos en tiempo real de sensores, aumentando la precisión y reduciendo la necesidad de sensores físicos a través de modelos híbridos.
• Optimización de los procesos de fabricación a través de simulaciones con actualizaciones continuas para reflejar las condiciones actuales: los gemelos digitales simularán procesos en un entorno virtual, mientras que el control dimensional en línea permitirá detectar y corregir defectos en una etapa temprana.

Consorcio, presupuesto y financiación

El consorcio está formado por 13 socios, divididos entre la agrupación CDTI, formada por DGH (coordinador), ONS, ARSOFT, TRIMEK, NVISION, GOGOA, NODOSA e IDESA; y la agrupación AEI, formada por AIMEN (coordinador), el IRI (CSIC-UPC), el CDEI (UPC), CITIC (UdC) e INNOVALIA. 

CASANDRA (código PLEC2024-011174) es un proyecto de Líneas estratégicas: TRANSMISIONES 2024 y cuenta con un presupuesto total de 6.973.499 €. El proyecto tiene una duración de 4 años (enero de 2025 - diciembre de 2028).