Testimonios de clientes

Ya existe la tecnología para un futuro de equilibrio energético.

Ahora solo tiene que fabricarse a escala. 

Heliatek, primer productor en masa de soluciones solares orgánicas de capa fina, utiliza un panel de información automatizado para hacer control estadístico de procesos en el entorno de su producción piloto

El cambio climático quizá es el desafío más urgente al que se enfrenta el planeta en la actualidad. Un elemento central de los planes de acción esbozados por las Naciones Unidas es el compromiso de poner fin a la dependencia mundial de los combustibles fósiles y adoptar las energías renovables. Desde hace tiempo existe un consenso científico internacional que sostiene que los esfuerzos para mitigar los niveles de dióxido de carbono atmosférico, ahora alarmantes, solo tendrán éxito si se combinan con la adaptación: los gobiernos, las organizaciones y los ciudadanos de todo el mundo deben pasar a utilizar energía sostenible. Afortunadamente, están surgiendo innovaciones que facilitan esa adaptación.

La empresa alemana Heliatek ha desarrollado una innovadora lámina solar orgánica que está haciendo realidad el objetivo de conseguir un 100 % de electricidad verde, ya que responde a la necesidad, hasta ahora insatisfecha, de una instalación solar optimizada para diversas arquitecturas (por ejemplo, la vertical). Fundada en 2006 como empresa derivada de la Universidad Técnica de Dresde y la Universidad de Ulm, Heliatek fue galardonada con el prestigioso Premio Alemán para el Futuro en 2011 y reconocida por el Foro Económico Mundial como pionera tecnológica en 2015.

La innovación clave de Heliatek, HeliaSol, es una película solar no tóxica, ultraligera y ultraflexible, adecuada para cubrir superficies curvas e irregulares. "Lo que diferencia [a HeliaSol] de las células fotovoltaicas tradicionales es que puede abarcar otros segmentos del mercado. En especial, el de las cargas de los edificios", explica Torsten Weber, ingeniero de integración de procesos. Con menos de 1 mm de grosor, HeliaSol permite a los arquitectos utilizar toda la superficie de las estructuras para actividades de generación de energía solar. Esta innovación en el diseño hace más asequible la neutralidad energética en el entorno urbano construido. 

Producción a escala a partir de producción piloto

Weber, que se incorporó a Heliatek en 2017, forma parte de un equipo responsable de la optimización del proceso de rendimiento en la fábrica piloto y de la producción en serie de la empresa. El año 2020 marcó el primer hito de producción a escala industrial de la compañía y Weber comenta que la transferencia de tecnología en su entorno de producción personalizada rollo a rollo ha traído consigo algunos desafíos únicos.

"Nuestra producción es muy innovadora", explica Weber. "Eso quiere decir que nuestras máquinas son únicas y construirlas resulta un desafío. Por lo tanto, nuestras entradas y flujos de datos están enormemente personalizados". Mientras que los equipos estándar llegan con el conocimiento de procesos heredados y la expectativa del control de procesos estadísticos, Weber y sus colegas están empezando a construir el conocimiento del proceso desde cero mediante la supervisión de la producción a través de múltiples parámetros de proceso y máquinas de diferentes fuentes en la fábrica.

"El establecimiento del control de procesos estadísticos para un entorno de producción personalizado comienza con un estudio metrológico de todas las mediciones realizadas por el equipo", explica Weber.Las ideas iniciales sobre los límites de advertencia de la fábrica debían verificarse mediante una combinación de ejecuciones y de experimentos de referencia. A continuación, se ajustaron las salidas de datos para generar los datos necesarios para garantizar un buen control estadístico y, al mismo tiempo, descartar los datos inutilizables que solo desperdiciarían recursos de almacenamiento.

"Una estrategia de datos eficaz", afirma Weber, "se basa no solo en una óptima recogida de datos, sino también en el registro diligente de las desviaciones". Aprender de los errores es una parte fundamental de la mejora del proceso, y cada evento fuera de control ayuda al equipo a aprender más sobre los límites del proceso. Sin embargo, la ejecución de procesos fuera de las especificaciones puede ralentizar el proceso de comercialización y aumentar los costes de los desechos, por lo que es imprescindible detectar y corregir rápidamente las desviaciones. Se necesitaba una solución mejor para mejorar los tiempos de respuesta.

Por ello, Weber ha creado un panel de alertas personalizado con JMP®.

Una herramienta de alerta personalizada ayuda a los operarios a reaccionar rápidamente ante procesos fuera de control 

Inspirándose en una placa de circuito de alarma tradicional, Weber utilizó el lenguaje de scripts de JMP (JSL) para crear un cuadro de mandos personalizado para la fábrica de Heliatek. Esta herramienta alerta rápidamente a los operarios cuando las tasas de deposición del proceso superan las especificaciones en un plazo determinado. "Parece un tablero de alarma, pero sin los pequeños botones rojos y verdes por todas partes. Además, tiene la ventaja de aplicar rápidamente los métodos estadísticos que ofrece JMP", explica.

Este panel de información se creó teniendo muy en cuenta la visualización, explica Weber, porque un buen diseño visual permite a los operarios entender de un vistazo qué procesos están fuera de control. El panel de información muestra simultáneamente varios parámetros del proceso, cada uno de ellos codificado por colores (como un semáforo) para indicar el grado de funcionamiento de los procesos. Los datos se actualizan continuamente, lo que significa que en cualquier momento, un vistazo rápido puede ayudar a diagnosticar o anticipar problemas.

Sin embargo, como los ocupados operarios no siempre están mirando el tablero, una característica clave del sistema es su capacidad para generar alertas automáticas en forma de correo electrónico. Cuando un parámetro se pone en rojo, indicando que se ha superado un límite, el sistema envía automáticamente un correo electrónico a una lista de personas: operarios, supervisores de turno e ingenieros. Además, una alternativa a la función "Mail()" de JSL ejecuta la transferencia de correos a través del servidor SMTP interno.

Con sencillos scripts en JMP, Weber puede ajustar fácilmente la configuración del panel de información para crear reglas y excepciones en el sistema de alertas. La interfaz gráfica del software JMP y la funcionalidad de visualización de datos incorporada son fundamentales no solo para el propio panel de información, sino también para la capacidad del equipo de integración de procesos para explorar y aprender de los eventos que se salen de las especificaciones. Además, los gráficos pueden compartirse incluso con usuarios que no tengan JMP a través de un script HTML personalizado, lo que también ayuda a salvar los restos de carga y los complementos de recarga automática.

Mejora de entre un 1 y un 5 % en el rendimiento de la producción piloto

Desde su puesta en marcha, el panel de alarmas de Weber ha reducido drásticamente el tiempo de reacción de los operarios ante procesos fuera de control. "Cuanto más rápido reciban los operarios una alarma, antes podrán reunir a la gente para encontrar una solución", afirma, "y esto tiene efectos en cadena para mejorar el rendimiento y reducir los desechos.

El panel de alarmas probablemente ha mejorado el rendimiento de nuestra producción piloto en entre un 1 y un 5 %", asegura. "Depende de la tarea que sea, pero si consideramos un conjunto de experimentos y de ejecuciones, creo que una mejora de entre un 1 y un 5 % es enorme".

Este éxito lo atribuye en gran medida a la visualización intuitiva: "Con nuestro panel de alarmas, puedes ver rápidamente cuándo un parámetro está fuera de control. Y aunque tengas varios parámetros, sigue siendo muy fácil, no solo gracias al tablero de alarmas, sino también gracias al constructor de gráficos".

"Utilizamos el constructor de gráficos tanto para el panel de alarmas como para otros datos que queremos analizar para acceder a un resumen rápido a través de correlaciones o de distribuciones". Es lo que Weber denomina "la visualización de datos rápida y en sucio": el manejo de datos y el análisis exploratorio ayudan a comprender mejor el proceso y la interacción con diversos parámetros.

JMP® es una ventanilla única tanto para la visualización de datos como para su análisis avanzado

Su visualización sencilla e interactiva fue una de las consideraciones clave en la decisión de Weber de comprar las licencias de JMP en primera instancia. "Queríamos un software de análisis que pudiera utilizar la mayoría de personas que trabajan aquí [en Heliatek]", dice Weber.

Mientras que otros paquetes ofrecen funciones gráficas y lenguajes de programación de código abierto que podrían haberse utilizado para crear un panel de información personalizado, lo maravilloso de JMP es que ofrecía ambas. Y aunque el equipo de Weber todavía no ha alcanzado el punto en el desarrollo de la fábrica en el que el diseño de experimentos (DOE) es útil, Weber afirma que espera empezar a utilizar esta función muy pronto.

"JMP es un software muy atractivo y fácil de usar que también tiene funciones interesantes, como el diseño de experimentos y todas las otras herramientas de análisis que podemos necesitar", afirma. "Es estupendo tener una herramienta así, y también ser capaces de programar con ella. Con JMP tienes un software con el que puedes analizar datos y también crear aplicaciones propias con scripts. Con JSL puedes aprender muchas cosas rápidamente". 

Allanar el camino para aplicaciones de aprendizaje profundo

A medida que se automatizan los flujos de datos y los sistemas de fabricación, Weber prevé un papel aún mayor para los paneles de información y las visualizaciones continuas de datos. En no poco tiempo, Heliatek tendrá más procesos de datos automatizados total o parcialmente, y un sistema digitalizado podría utilizar algoritmos para aprender a responder frente a alertas de eventos fuera de control.

"Será una historia interminable de optimización", opina Weber. Y eso es bueno: los ciclos continuos de innovación de empresas pioneras como Heliatek son los que están ayudando a resolver la crisis climática. A medida que aumenta la producción de su película solar orgánica, cada vez más edificios serán totalmente neutros desde el punto de vista energético.