Estudio y aplicación de mejoras sobre la programación de un modelo de fábrica de Industria 4.0

Abstract

El Departamento de Organización de Empresas y Comercialización e Investigación de Mercados de la Universidad de Valladolid ha adquirido un modelo físico de fábrica de Industria 4.0 con el objetivo de formar a sus alumnos. El modelo incluye una serie de estaciones mediante las cuales se simula el proceso completo de producción de una pieza (identificación, almacenamiento, procesado y clasificación). Para ello la fábrica cuenta con un conjunto de librerías programadas en C/C++ que se cargan sobre seis controladores. En este trabajo se pretende llevar a cabo un estudio para la aplicación de mejoras sobre la fábrica, con el objetivo de que sirva de punto de partida para que próximos usuarios de la fábrica puedan implementar cambios basados en Lean Manufacturing. Para ello se lleva a cabo un estado del arte sobre las herramientas y métodos implementados en la fábrica, se explica la programación necesaria para la comunicación con sensores/actuadores y entre las estaciones (máquinas de estado finito, comunicación con sensores/actuadores y protocolo de comunicación MQTT). Después, se pasa a explicar la programación de la estación sobre la que se ha centrado el estudio del código; la bahía de almacenamiento sobre la que se aplicarán cambios enfocados principalmente en lograr una mayor eficiencia en el proceso de almacenaje y búsqueda de piezas. Además, se incluyen algunos cambios que pueden resultar útiles para comprender parte del funcionamiento del resto de estaciones. Finalmente, se incluye un estudio económico para poner en valor el trabajo realizado.

The Department of Business Organization and Market Research of the University of Valladolid has acquired a physical model of an Industry 4.0 factory with the aim of training students. The model includes different stations to carry out a complete production process (identification, storage, processing, and sorting). For this purpose, the factory has a set of libraries programmed in C/C++ that are loaded in 6 controllers. This work consists of a study in the programming with the aim of making improvements to formalize this work as a starting point for future users to implement methods based on Lean Manufacturing. The work starts with a state of the art of the tools and methods in the factory. After this, the programming of the communication methods (finite state machines, communication with sensors/actuators and MQTT communication protocol) is explained. Then, the programming of the station in which the code study has been focused, the High Bay Warehouse, is explained. Different changes will be applied, mainly focused on achieving greater efficiency in the process of storing and part searching. In addition, some changes are included that may be useful to understand the other stations. Finally, an economic study is included to give value to the work done.