La grabación de sonidos de maquinaria contribuye a prevenir averías a través de la Inteligencia Artificial

INDUSTRIA 4.0
25/04/2024

Una de las principales causas de averías de maquinaria industrial es ignorar señales de advertencias. Las consecuencias que puede tener son nefastas para cualquier empresa. Principalmente, un fallo de cualquier máquina involucrada en el trabajo diario de un negocio se traduce en pérdidas económicas significativas, pero también en retrasos en la producción o incluso en posibles riesgos para la seguridad de los trabajadores.

ITI, centro tecnológico privado especializado en TIC, está trabajando en el proyecto Soroll-IA2, financiado por el Instituto Valenciano de Competitividad Empresarial (IVACE+i) y el Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER). Soroll-IA2 tiene como objetivo crear una base de datos de audios para obtener información relevante que pueda ser utilizado como herramienta de mantenimiento predictivo y ayude a prevenir posibles averías a través del reconocimiento de sonidos.

El proyecto, que se encuentra en su segunda anualidad, se ha dividido en dos partes. Por un lado, la grabación y captura de datos de audio en entornos industriales y, por el otro, el etiquetado y la clasificación de estos. Los datos se recogen a través de una serie de nodos acústicos ubicados en lugares estratégicos y, a través de técnicas de Machine Listening, se extrae información de valor. Se trata de una tecnología de Inteligencia Artificial (IA) que trabaja y diseña algoritmos y modelos capaces de extraer conocimiento e información relevante a partir de señales de audio. Con los datos de valor que se extraen, se entrenan los modelos de IA para que estos realicen tareas detección, clasificación y reconocimiento de patrones de sonido.

La falta de bases de datos se constituye como el principal problema

La primera fase del proyecto se ha centrado en recopilar los datos necesarios gracias a una red de sensores acústicos de Internet of Things (IoT) para crear una base de datos de sonidos contextualizados en la Comunitat Valenciana en su etiquetado dentro de un entorno industrial. Hasta ahora, el principal problema era la falta de audios para entrenar los modelos de IA. La principal característica de Soroll-IA2 es la captación de sonidos para su posterior clasificación en tres tipos de ambientes diferentes: exteriores, interiores y en sala.

Para cada tipo de grabación ITI está colaborando con empresas del sector industrial con el objetivo de obtener datos de valor que puedan aportar información relevante en el día a día. El Puerto de Valencia está aportando los sonidos en exteriores enmarcados en un entorno portuario. Las empresas DCM Automatizada y CASVA Simetría ofrecen la oportunidad de grabar sonidos industriales en ambientes interiores y, de la mano de Fermax y sus videoporteros, se está llevando a cabo la recolección de sonidos grabados en sala.

Los datos de audio son información con la que se entrenan los modelos de IA para que estos los analicen y los clasifiquen. Una posible aplicación de lo que se obtiene gracias a los sonidos es la detección de posibles fuentes de contaminación acústica, aunque tal y como señala Andrea Ceba, gestora del proyecto Soroll-IA2 en ITI, “lo verdaderamente importante del proyecto es la información”.

Los sonidos, debidamente procesados, dan información de valor que puede ser utilizada en diversos ámbitos. Soroll-IA2 se está centrando en el uso de estos datos en entornos industriales. El mantenimiento predictivo es el objetivo futuro al que se quiere llegar gracias al análisis de los sonidos que más adelante deriven en averías: “Una de las principales características de las máquinas industriales es que hacen ruido, un análisis de dichos sonidos mediante IA puede darnos información del estado de la máquina y observar si se está produciendo una desviación respecto de su funcionamiento normal. Se espera que el mantenimiento predictivo acabe reemplazando al mantenimiento preventivo clásico, debido a la reducción de costes que conllevaría su uso”, señala el investigador principal del Grupo de Investigación de Audición por Computador en ITI, Pedro Zuccarello.  

Una nueva sala de grabación para obtener sonidos de primera calidad

En el marco del proyecto, ITI ha creado una sala de grabación propia en la que está recogiendo, por ejemplo, los sonidos de los videoporteros de Fermax con el objetivo concreto de recoger datos para entrenar algoritmos de IA que sean capaces de reconocer alarmas sonoras.

Esta sala de aproximadamente 11 metros cuadrados, ubicada en la nueva sede del centro tecnológico en el Parque Tecnológico de Paterna, es semi-anecoica. Esto significa que el camino directo del sonido prevalece ante las reverberaciones. Esta condición, sumada a los equipos de audio de alta precisión, permiten al equipo de ITI obtener evidencias de sonido de primera calidad. La sala de grabación otorga, además, una mayor autonomía a ITI para llevar a cabo grabaciones de sonidos en el marco de proyectos y adaptarse mejor a posibles necesidades de empresas colaboradoras, que requieran de este tipo de servicio.

La sala semi-anecoica de ITI, según destaca Zucccarello, “permitirá un desarrollo mucho más eficiente y acertado de proyecto de I+D orientados a dar soluciones industriales basadas en modelos de IA dentro del área de audición por computador”.

Por último, el proyecto Soroll-IA2, con número de expediente IMDEEA/2022/68, está financiado por el Instituto Valenciano de Competitividad Empresarial (IVACE+i) y el Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER).

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