La fabricación industrial está ante un cambio de paradigma. La inteligencia artificial permite no solo automatizar los procesos de producción, sino también supervisarlos y controlarlos de manera inteligente – con efectos a largo plazo en la calidad de la fabricación, la seguridad del personal y el protección de datos de la fabricación.
Prevención inteligente de errores: Poka Yoke se une a la IA
La fabricación industrial está ante un cambio de paradigma. La inteligencia artificial permite no solo automatizar los procesos de producción, sino también vigilar y controlarlos de manera inteligente – con consecuencias importantes para la calidad de la fabricación, la seguridad del personal y el protección de datos de la fabricación. El principio Poka Yoke originario de la tecnología japonesa de la fabricación – la evitación de errores no intencionados a través de una construcción inteligente – experimenta una nueva dimensión gracias a la IA. Mientras que los sistemas Poka Yoke tradicionales se basan en dispositivos mecánicos o eléctricos, como por ejemplo hacer imposible físicamente una montaje incorrecto, la IA amplía este concepto con la supervisión inteligente y la capacidad de adaptación. ([1])
Inteligencia artificial y producción: Cómo evitar errores y aumentar la seguridad La industria de la fabricación está ante un cambio de paradigma. La inteligencia artificial permite no solo automatizar los procesos de producción, sino también supervisarlos e intervenir en ellos de manera inteligente – con consecuencias importantes para la calidad de la fabricación, la seguridad del personal y el protección de datos de la fabricación. Un ejemplo práctico: Una cámara apoyada por IA supervisa el proceso de montaje y detecta en tiempo real si los componentes se están colocando en la secuencia correcta. El sistema puede intervenir inmediatamente si un trabajador cambia accidentalmente los pasos del trabajo o agarra un componente incorrecto. Además, la IA puede identificar si un trabajador no autorizado accede a una zona de seguridad cerca de un horno y así pone en peligro tanto la fabricación como su propia vida. Esta supervisión digital de procesos va mucho más allá de los mecanismos de control estáticos, ya que también comprende flujos complejos y puede reaccionar a desviaciones.
Comprobación de secuencias: garantizar la secuencia correcta
La fabricación industrial está ante un cambio de paradigma. La inteligencia artificial permite no solo automatizar los procesos de producción, sino también vigilar y controlarlos de manera inteligente – con consecuencias importantes para la calidad de la fabricación, la seguridad del personal y el protección de datos de la fabricación. En particular, en la fabricación moderna es crucial cumplir con secuencias de procesos correctas. En la industria automotriz, por ejemplo, los puntos de soldadura deben colocarse en una secuencia determinada para evitar tensiones en el material. En la fabricación de electrónica, los componentes sensibles a la temperatura solo pueden montarse después de procesos calientes intensivos.
La inteligencia artificial asume aquí el papel del vigilante de proceso atento. Reconoce a partir de datos visuales o señales de sensores qué paso de fabricación está siendo realizado en ese momento. Además, verifica continuamente la observancia de la secuencia establecida. Si se viola la secuencia ordenada, el sistema puede detener automáticamente la fabricación o advertir al trabajador inmediatamente – antes de que surja un costoso error.
Rentabilidad: hardware favorable, software inteligente
La producción industrial está ante un cambio de paradigma. La inteligencia artificial permite no solo automatizar los procesos productivos, sino también supervisarlos y controlarlos de manera inteligente – con efectos de gran alcance en la calidad de la fabricación, la seguridad del personal y el protección de datos de la producción. Un beneficio clave de los sistemas de producción impulsados por IA es su estructura de costos. Al igual que el ojo humano es un sistema óptico relativamente simple cuya capacidad se logra a través de la compleja procesamiento en el cerebro, en la fabricación se pueden utilizar cámaras y sensores económicos. La verdadera inteligencia reside en la procesamiento de señales mediante algoritmos de IA especializados.
Esta arquitectura ofrece varias ventajas:
Hardware escalable: Cámaras y sensores estándar se pueden integrar fácilmente y de manera económica en líneas de producción existentes. Se eliminan las complejas instalaciones mecánicas especializadas.
Optimizados servidores de Inteligencia Artificial: Los sistemas de IA modernos pueden funcionar con alta eficiencia cuando se programan profesionalmente. Un diseño software bien pensado permite el funcionamiento en un servidor local dentro del negocio o alternativamente en capacidades de servidor alquiladas – idealmente en centros de cómputo alemanes que garantizan los más altos estándares de protección de datos.
Flexibilidad de ajuste: Si cambian las variantes de producto o los procesos de fabricación, no es necesario cambiar el hardware. En su lugar, se reentrena o se adapta el sistema de inteligencia artificial – un actualización de software en lugar de reformas costosas.
La cuesta de un servidor de Inteligencia Artificial se puede estimar en aproximadamente 6.500 euros de inversión única. Alternativamente, se puede alquilar un servidor de Inteligencia Artificial de un proveedor exclusivamente alemán (sin Microsoft Azure, etc.). El precio del alquiler varía según el contrato de mantenimiento y puede oscilar entre varias centenas de euros por mes.
En 2023 ya era posible crear potentes sistemas de IA con hardware barato. Además de la imagen de vídeo analizada con ayuda de IA, la imagen muestra un ordenador portátil de IA que se utiliza para desarrollar y probar dichos sistemas de IA. La imagen se tomó como parte de un reportaje de 3sat.
Máxima fiabilidad gracias a la formación sistemática
La fiabilidad de los sistemas de producción asistidos por IA depende de la calidad de la formación. Mediante amplias fases de formación con datos de producción reales, el sistema aprende a distinguir entre procesos correctos y defectuosos. La combinación de supervisión basada en IA y medidas físicas de poka-yoke -como componentes que sólo pueden montarse correctamente debido a su diseño- crea una red de seguridad de varios niveles.
Esta redundancia conduce a tasas de error bajas que son prácticamente imposibles de conseguir manualmente. Los estudios demuestran que los sistemas de IA bien entrenados superan con creces a los inspectores humanos en el control de calidad, especialmente en tareas monótonas en las que el cansancio merma la atención humana.
La ventaja del entrenamiento de IA es además la alta flexibilidad. Un mismo actor (por ejemplo, un brazo robótico) puede utilizarse para escenarios y piezas completamente diferentes. La cámara empleada no necesita ser actualizada, ya que la interpretación del señal de video se encuentra en la IA.
Seguridad de los datos: soberanía sobre la información sensible de producción
Los datos de fabricación son altamente sensibles. Contienen secretos comerciales, conocimientos del proceso y información relevante para la economía. Los sistemas de Inteligencia Artificial que se ejecutan en el propio centro de cómputo o en proveedores alemanes confiables garantizan Soberanía total de los datos.
El procesamiento local ofrece ventajas decisivas:
- Sin transferencia de datos sensibles a servicios externos en la nube
- Control total de los derechos de acceso y almacenamiento de datos
- Cumplimiento de las estrictas directrices alemanas y europeas de protección de datos (como la Ley de Inteligencia Artificial o el RGPD)
- Protección contra el espionaje industrial y el acceso no autorizado a los datos
La fabricación industrial está ante un cambio de paradigma. La Inteligencia Artificial permite no solo automatizar los procesos de producción, sino también vigilar y controlarlos de manera inteligente – con consecuencias importantes para la calidad de la fabricación, la seguridad del personal y el protección de datos de la fabricación. Los enfoques modernos de cálculo de borde permiten realizar una parte del procesamiento de IA directamente en la línea de producción, lo que minimiza los tiempos de espera y reduce la dependencia de conexiones de red. Cálculo de borde se refiere a hardware muy económico que opera en el límite del posible.
Seguridad de los empleados: la IA como ángel de la guarda vigilante
La seguridad de los empleados es una prioridad absoluta en la producción. Los sistemas de supervisión asistidos por inteligencia artificial pueden contribuir a ello de forma significativa. Mediante el análisis continuo de las imágenes de las cámaras, el sistema reconoce la presencia de personas en zonas peligrosas:
Zonas Prohibidas: Áreas definidas en las que durante el funcionamiento de las máquinas no deben estar presentes personas, se supervisan. Si un trabajador ingresa a una zona así, el sistema detiene automáticamente la producción o activa un alarma.
Evitación de colisiones: En sistemas de robots colaborativos, la IA supervisa los movimientos del hombre y la máquina y ralentiza o detiene las movimientos de los robots cuando existe un peligro de colisión.
Controles de seguridad laboral: El sistema puede verificar si los trabajadores llevan la protección personal prescrita – como gafas de protección, guantes o protectores auditivos – y advertir en caso de incumplimiento.
Control de acceso: Solo personal especialmente capacitado y autorizado puede acceder a ciertas áreas seguras. El personal lleva ropa especial o una marca óptica específica en la chaqueta. La inteligencia artificial reconoce al empleado autorizado y luego alerta si un empleado intenta acceder a la zona protegida sin permiso.
Alerta condicional: Si un trabajador no autorizado entra en una zona de seguridad, pero el horno aún no está encendido, se activa una alarma con menor gravedad que si el horno ya estuviera funcionando. Si se intenta abrir el horno mientras todavía está encendido, se activa una alarma de emergencia máxima – independientemente de si el trabajador tiene autorización para acceder a la zona crítica alrededor del equipo de producción o no.
Las posibilidades de la IA en la fabricación y la producción son infinitas. La supervisión puede vincularse a condiciones y autorizaciones. Las alarmas graduadas son posibles a voluntad.
Garantía de calidad: detección de errores en tiempo real
La inspección visual mediante IA supera las capacidades humanas en rapidez y coherencia. El sistema reconoce:
- Defectos superficiales como arañazos, grietas o decoloración
- Desviaciones dimensionales y errores de molde
- Ensamblajes incompletos o componentes que faltan
- Fluctuaciones de calidad en cordones de soldadura o uniones pegadas
El sistema aprende constantemente. Si se detectan nuevos patrones de error, pueden incluirse en el entrenamiento, lo que aumenta constantemente la tasa de detección. Estos sistemas de autooptimización se adaptan a las cambiantes condiciones de producción y detectan incluso sutiles deterioros de la calidad que los inspectores humanos pasarían por alto.
La inteligencia artificial permite que los procesos de producción no solo se automatizan, sino que también se supervisan y controlan de manera inteligente – con efectos significativos en la calidad de la fabricación, la seguridad del personal y el protección de datos de la fábrica. La imagen anterior muestra capturas reales de piezas que han sido impregnadas con una sustancia fluorescente y fotografiadas en una cámara UV. La IA reconoce piezas con defectos y también puede localizar y dibujar los defectos muy bien. Para la evaluación de calidad se utilizó, entre otras cosas, la métrica IoU, que indica hasta qué punto la detección de la IA está cerca de la coincidencia perfecta en relación con el defecto perfectamente detectado.
La formación de la inteligencia artificial se llevó a cabo en una primera fase utilizando solo unos pocos cientos de imágenes anotadas, de las cuales un buen número no mostraba defectos de piezas. El prototipo del entrenamiento de IA tuvo lugar en el laptop de IA mencionado anteriormente. En una etapa de expansión se multiplicó por diez la cantidad de datos de entrenamiento. El objetivo de la solución es, además, lograr la detección de defectos en un plazo muy corto.
Control adaptativo de procesos: la flexibilidad es la clave
Una ventaja destacada de los sistemas inteligentes de fabricación es su adaptabilidad. Mientras que la automatización tradicional se basa en procesos fijos programados, los sistemas de IA pueden reaccionar ante situaciones imprevistas:
- Ajuste automático de parámetros en caso de fluctuación de las propiedades del material
- Detección y compensación del desgaste de las herramientas
- Manejo flexible de diferentes variantes de productos sin necesidad de reequipamiento
- Optimización autónoma de secuencias de procesos basada en datos de calidad
Esta flexibilidad hace que la producción sea resistente a las interrupciones y permite una producción económica incluso con lotes pequeños y cambios frecuentes de producto.
Conclusión: la fábrica inteligente del futuro
La producción industrial está ante un cambio de paradigma. La inteligencia artificial permite no solo automatizar los procesos productivos, sino también vigilarlos y controlarlos de manera inteligente – con efectos de gran alcance en la calidad de fabricación, la seguridad del personal y el protección de datos de la producción.
La implementación profesional es fundamental para el éxito: una arquitectura de sistemas pensada, un entrenamiento consecuente de los modelos de inteligencia artificial y la preservación del control de datos a través de infraestructuras locales o fiables forman la base. Las empresas que siguen este camino de manera consecuente se aseguran ventajas competitivas gracias a una mayor flexibilidad, mejores calidades y entornos laborales seguros – factores que en la producción moderna son cada vez más decisivos para el éxito en el competencia global.
Me llamo Klaus Meffert. Soy doctor en informática y llevo más de 30 años dedicándome profesional y prácticamente a las tecnologías de la información. También trabajo como experto en informática y protección de datos. Obtengo mis resultados analizando la tecnología y el Derecho. Esto me parece absolutamente esencial cuando se trata de protección de datos digitales.