Una aplicación informática mejora la toma de decisiones durante el proceso de extrusión de la goma

Antonio Martín/DICYT Una parte significativa (el 40%, según el Consorcio Nacional de la Industria del Caucho) de las ventas de productos de goma en España está destinada al sector de la automoción, en donde se emplea generalmente como perfiles para recubrir las ventanillas y puertas de los vehículos. A la hora de producir estos compuestos, los fabricantes de estos perfiles de goma tienen un problema: el proceso de extrusión (en la que se da forma a la masa plástica) es complejo, por lo que es difícil implementar mejoras de una forma rápida. Una aplicación informática, basada en una técnica que se denomina minería de datos y desarrollada por un equipo de ingenieros españoles, permite tomar decisiones de una manera más eficaz y mejorar la calidad de estos perfiles de goma, importante porque la industria automovística posee unos estándares muy altos. En este trabajo colabora el profesor de la Universidad de León Manuel Castejón.

La herramienta informática es ya empleada la multinacional Metzeler en su planta de Varea (La Rioja). Esta aplicación "permite al operario monitorizar cuál es el estado de funcionamiento del proceso de forma que puede tomar decisiones más tempranas", explica a DiCYT Castejón. El software funciona como una herramienta visual: a través de un punto luminoso que se desplaza sobre un dibujo el operario conoce la situación del proceso de extrusión, por lo que puede cambiar las variables que permitan optimizar la producción. "Funciona como un semáforo", indica el experto. Antes, se tenía que confiar en la experiencia del trabajador para cambiar estos parámetros. Ahora, esta información está contabilizada de forma científica y con ella se pueden prever los cambios, por lo que se desecha menos materia prima. Hay que tener en cuenta que el producto que no sirve para la fabricación de perfiles de goma no se puede reutilizar, por lo que se evita tanto un perjuicio ambiental como económico.

La aplicación se ha desarrollado bajo los criterios de una técnica denominada minería de datos. Esta técnica trata de "mejora la calidad de los procesos industriales que no pueden ser mejorados por técnicas tradicionales", explica Castejón. "En los procesos industriales, existen sensores que miden los valores de las partes que gobiernan el proceso, como los que miden el ancho o espesor de una pieza, o la temperatura en la que se desarrolla", indica el experto, que pertenece al Departamento de Ingenierías Mecánica, Informática y Aeroespacial de la Universidad de León. No obstante, hay procesos industriales que no disponen de sensores que faciliten esta interpretación. Un caso sería, por ejemplo, en la siderurgia, a la hora de medir el espesor de las chapas que se fabrican. Para analizar esta variable habría que ir a un laboratorio, pero la fabricación de las chapas es tan rápida que no se puede parar el sistema en cada momento optimizar el proceso. Los teóricos han dado con dos posibles formas de solucionar este problema.

La minería de datos

"La primera vía es por agregación: a partir de modelos matemáticos preexistentes, los expertos realizan otros que se adapten a las necesidades del proceso a analizar. Esta opción tiene un inconveniente: al utilizar modelos lineales, deja de un lado información interesante, por lo que existen muchos márgenes de mejora y una oportunidad de mejora es muy importante en este campo, porque un pequeño porcentaje de mejora puede llegar a suponer mucho dinero", indica Castejón. La segunda opción es la minería de datos. Aquí los ingenieros recopilan toda la información que proporcionan los sensores del proceso y discriminan la relevante de la superflua. "Es difícil distinguir lo significativo de lo accesorio", advierte el especialista, pero a partir de un fuerte trabajo de procesado de esta información, se pueden alcanzar resultados significativos.

La minería de datos es "un campo científico emergente y con gran futuro", apunta el investigador, "sobre todo por los buenos resultados que da en procesos industriales". Además de la Ingeniería industrial, es empleada en otras disciplinas, como la Genómica.

El equipo en el colabora Castejón (formado por personal de las universidades Politécnica de Valencia, Politécnica de Madrid, de León y de Oviedo) posee experiencia en el campo de las acerías y de la extrusión de goma. En este último colabora con el fabricante Metzeler. Para crear la aplicación informática, los técnicos recogieron múltiples datos del proceso de extrusión, como la velocidad, la temperatura o la presión a la que es sometida la materia prima. Esta información fue analizada en sistemas de nubes de puntos. Los mapas creados facilitaron un "mayor conocimiento" del sistema y permitieron "una capacidad predictiva" respecto a los usos convencionales, la revisión a ojo del operario.

El desarrollo de la aplicación informática forma parte de la tesis doctoral de Claudia Barreto, del Instituto Tecnológico de Zacatepec (México) y defendida en la Universidad Politécnica de Valencia. Manuel Castejón, de la Universidad de León, y Joaquín Ordieres, de la Universidad Politécnica de Madrid, fueron los codirectores de la tesis.