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En la actual era digital, las tecnologías avanzadas están evolucionando la forma en que operan diversos sectores industriales, y la industria aeroespacial no es una excepción. La llegada de la Industria 4.0 ha llevado consigo una serie de innovaciones tecnológicas que han transformado la producción, el mantenimiento y el rendimiento de los sistemas aeroespaciales. Estas tecnologías, conocidas como tecnologías 4.0, están impulsando mejoras significativas en la eficiencia, la seguridad y la sostenibilidad en este sector crucial.

En términos tecnológicos, la industria aeroespacial ha sido una de las más retadoras puesto que involucra altos estándares de calidad y de seguridad para garantizar el éxito y la sostenibilidad de los sistemas, tanto del segmento atmosférico o “Aero”, como aviones, helicópteros UAVs, drones, entre otros, como de su segmento espacial, como cohetes, naves, sondas espaciales y satélites. Esta industria así mismo es un vívido reflejo del AND de nuestra especie, pues ejemplifica nuestro espíritu explorador, emprendedor y nuestras ansias de extender nuestros sentidos más allá de la órbita planetaria.

Por la precisión que requiere la fabricación aeroespacial, la Industria 4.0 es el modelo ideal que cumple sus exigencias frente al desafío de producir 37.400 aeronaves en los próximos años. El modelo de Industria 4.0 se caracteriza por conectar el mundo físico con el digital al interior de las fábricas a través de las tecnologías inteligentes y que ha trastocado el viejo paradigma de producción en masa al nuevo modo que genera productos personalizados, diferenciados y producidos on demand también ha sido adoptado en la fabricación aeroespacial (Castillo, n.d.).

Uno de los aspectos fundamentales de las tecnologías 4.0 en la industria aeroespacial es el Internet de las Cosas (IoT, por sus siglas en inglés). Mediante la instalación de sensores en los componentes de aeronaves, motores y otros equipos, se puede recopilar una gran cantidad de datos en tiempo real. Estos datos se utilizan para monitorizar el estado de los sistemas y predecir posibles fallos o problemas. Además, el IoT permite una mayor conectividad y comunicación entre los diversos elementos de una aeronave y con las instalaciones en tierra, mejorando la coordinación y la toma de decisiones.

Coincidentemente, el crecimiento de IoT ha impulsado una mayor utilización de activos espaciales para controlar y monitorear dispositivos de IoT. La expansión y la innovación en el espacio, particularmente en CubeSats (satélites del tamaño de un cubo de un litro de volumen), han llenado el vacío en la cobertura de IoT donde no existe Internet terrestre. Con vehículos de lanzamiento asequibles y accesibles para CubeSats, IoT puede explorar puertas previamente cerradas.

Otra tecnología clave en la industria aeroespacial 4.0 es el uso de la inteligencia artificial (IA) y el aprendizaje automático (machine learning). Estas técnicas permiten analizar grandes volúmenes de datos recopilados por los sensores y otros sistemas, identificando patrones y tendencias que podrían pasar desapercibidos para los seres humanos. La IA también se aplica en la planificación de vuelos, optimización de rutas, gestión del tráfico aéreo y en la detección temprana de problemas de mantenimiento. Para el caso de los fabricantes de compuestos aeroespaciales y de automoción se enfrentan al reto de la cantidad de datos que se pueden recopilar, y simplemente no saben cómo aprovecharlos para sus objetivos empresariales. De esta manera, las máquinas realizan cálculos complejos, predicen escenarios futuros basados en datos históricos, simulan diferentes decisiones y sus consecuencias y envían, finalmente, recomendaciones simples y claras sobre qué hacer.

Los datos son la clave de la fabricación inteligente. Al analizar los datos recogidos por los sensores integrados en los equipos y las estaciones de trabajo, es posible detectar patrones que pueden pasar desapercibidos en la inspección manual. Como todo está conectado, el personal del taller tiene una visibilidad completa de las operaciones de producción, incluidos los cuellos de botella, las ineficiencias, los requisitos de mantenimiento y los fallos de los equipos (Berges Basáñez, 2020).

En los procesos de diseño e ingeniería los gemelos digitales son útiles. Gracias a esta tecnología se pueden hacer los prototipos de las aeronaves o de sus componentes de manera digital y ponerlos a prueba bajo determinadas condiciones para conocer la viabilidad su diseño. Asimismo, se pueden recrear entornos reales que pongan a prueba las piezas e incluso sistemas gemelos en el mundo virtual para observar su rendimiento. Si los gemelos digitales cumplen con las expectativas el siguiente paso es producir los prototipos (Rodríguez, 2019).

La creación de un gemelo digital en la línea de producción de fabricación puede ayudar a descubrir anomalías y a probar diferentes soluciones en un entorno sin riesgos. Esta tecnología imita el comportamiento de los problemas y soluciones reales a examinar. En el contexto de la optimización de procesos, los procesos de producción que incluyen la ejecución de simulaciones por adelantado pueden ser más eficientes (Tecnologia para la industria, 2022).

Junto con los gemelos digitales y los escenarios de realidad aumentada (RA) y la realidad virtual (RV) se está tras transformando la formación y el mantenimiento en la industria aeroespacial. La realidad virtual y la realidad aumentada también son importantes en la industria aeronáutica. Por una parte, la realidad virtual contribuye con la formación de colaboradores, virtualizando plantas de fabricación y procesos (Rodal, 2022).

Mediante el uso de gafas o cascos especiales, los técnicos pueden recibir instrucciones y asistencia visual en tiempo real mientras realizan tareas de mantenimiento en aviones y otros equipos. Esto reduce el tiempo de inactividad de las aeronaves y mejora la eficiencia de los trabajadores. Además, la RA y la RV también se utilizan en la formación de pilotos, permitiéndoles practicar situaciones de vuelo difíciles o peligrosas de manera segura y realista.

La impresión 3D o manufactura aditiva es otra tecnología revolucionaria en la industria aeroespacial 4.0. Esta técnica permite fabricar piezas complejas de manera más rápida y a menor costo que los métodos tradicionales. La posibilidad de modelar la inmensa cantidad y variedad de piezas en una misma cadena de suministro conlleva un importante ahorro de tiempo y costes, teniendo en cuenta que un avión puede llegar a tener entre cuatro y seis millones de componentes diferentes, y prácticamente no hay dos aviones iguales.

La impresión 3D también ofrece la posibilidad de diseñar y producir componentes personalizados y optimizados para cada aeronave, mejorando la eficiencia y el rendimiento. Además, esta tecnología reduce la necesidad de mantener grandes inventarios de repuestos, ya que las piezas se pueden imprimir bajo demanda.

Sobre la ciberseguridad, podemos mencionar que juega un papel crucial en la era 4.0 de la industria aeroespacial. Con el aumento de la conectividad y la digitalización, las aeronaves y los sistemas aeroespaciales se vuelven más vulnerables a los ciberataques. Por lo tanto, es esencial implementar y adaptar medidas de seguridad sólidas para proteger los datos y garantizar la integridad de los sistemas críticos. Para hacer más seguros dichos sistemas, el blockchain es la tecnología bandera para este escenario.

Por ejemplo, una aplicación de esta tecnología, son las transacciones entre satélites. Vemos diferentes instituciones instalando sus propios satélites para tomar imágenes o detectar condiciones climáticas. Otros satélites pueden querer acceder a parte de esa información única. Un satélite puede solicitar información de otro satélite e incluso pagar por Blockchain. El satélite receptor puede entregar esa información a los clientes en la Tierra (Werner, 2021).

El primer impacto de la Industria 4.0 será volver a conectar todos estos silos (conceptualización, diseño, cadena de suministros, producción, estatalización, mantenimiento y seguridad) para crear una integración vertical, una cadena continua de estos datos. De manera tangible, los sensores se instalarán a lo largo de la cadena y enviarán constantemente datos sobre el estado de producción, gestión de stock, posibles problemas, etc.

En conclusión, las tecnologías 4.0 están impulsando una transformación significativa en la industria aeroespacial. El Internet de las Cosas, la inteligencia artificial, la realidad aumentada, la impresión 3D y la ciberseguridad son solo algunos ejemplos de estas tecnologías que están mejorando la eficiencia, la seguridad y la sostenibilidad en este sector vital. Estas innovaciones están permitiendo avances nunca vistos en el diseño, producción y mantenimiento de aeronaves, allanando el camino para un futuro más prometedor en la industria aeroespacial.

 

Referencias

Werner, D. (16 de 11 de 2021). Stress-testing a space-based blockchain. Obtenido de https://spacenews.com/stress-testing-a-space-based-blockchain/

Berges Basáñez , E. (2020). Implementación y mejora de la digitalización del sistema de seguimiento del avance de la producción en el marco de la industria 4.0 dentro del sector aeroespacial. Obtenido de chrome-extension://efaidnbmnnnibpcajpcglclefindmkaj/https://idus.us.es/bitstream/handle/11441/105167/TFG-3165-BERGES%20BASA%C3%91EZ.pdf?sequence=1&isAllowed=y

Castillo, O. (s.f.). Las nuevas empresas se ven cada vez más influenciadas por el uso de cómputo en la nube, Internet de las Cosas, robótica y comunicaciones máquina a máquina (M2M) para definir sus procesos productivos. ¿Sabes qué es la Industria 4.0? Recuperado el 7/06/2023, de https://www.telcel.com/empresas/tendencias/notas/que-es-la-industria-4

Rodal, E. (13 de 06 de 2022). Nuevas tecnologías en las industrias aeronáutica y aeroespacial. Obtenido de https://www.podcastindustria40.com/industria-aeronautica-aeroespacial/

Rodríguez, A. (2019). Por la precisión que requiere la fabricación aeroespacial, la Industria 4.0 es el modelo ideal que cumple sus exigencias frente al desafío de producir 37 400 aeronaves en los próximos años. Obtenido de https://www.telcel.com/empresas/tendencias/notas/fabricacion-aeroespacial-en-industria.html

Tecnologia para la industria. (23 de 09 de 2022). Tecnologías de la Industria 4.0 aeroespacial en la optimización de procesos. Obtenido de https://tecnologiaparalaindustria.com/tecnologias-de-la-industria-4-0-aeroespacial-en-la-optimizacion-de-procesos/

 

Autor

Juan Sebastián Rodriguez Cuartas