ZDZW: Non-Destructive Inspection Service for Digitally Enhanced Zero Waste Manufacturing

ZDZW aborda los defectos y la reducción de residuos en tres áreas clave que abarcan todo el proceso de fabricación y el ciclo de vida del producto:

Mejora de la monitorización y el control para garantizar la calidad del proceso, maximizando los productos first-time right (FTR) con propiedades de durabilidad mejoradas y reduciendo la generación de residuos.
Procedimientos de retrabajo y reparación mejorados digitalmente para la recuperación de las piezas necesarias y la reducción de la chatarra.
Evaluación continua de la sostenibilidad para garantizar el uso eficiente de materiales y componentes en toda la línea de producción.

Los servicios de inspección propuestos en el proyecto están diseñados para satisfacer los requisitos de los exigentes procesos industriales para mejorar la calidad del producto y proporcionar una recompensa crucial: la extensión del ciclo de vida de los componentes. El ecosistema digital de ZDZW permitirá una comunicación continua y en tiempo real entre los distintos puntos de supervisión y control del sistema de producción. El ecosistema digital se apoyará en tecnologías de IA para crear soluciones integrales basadas en aprendizaje automático y gemelos digitales que permitirán minimizar los defectos de los productos, mejorar los procedimientos de reprocesamiento y maximizar la sostenibilidad de los procesos.

Para facilitar un despliegue amplio y ágil en forma de Suites, ZDZW adopta un enfoque modular basado en microservicios, lo que permite que las soluciones individuales se adapten e integren en diferentes escenarios de fabricación, para diversas empresas y en diferentes niveles de madurez asegurando su rentabilidad y calidad de servicio.

El proyecto demostrará las herramientas desarrolladas en seis casos de uso, con el objetivo de reducir significativamente los residuos generados en los procesos de fabricación objetivo.

El desarrollo de los servicios de inspección de ZDZW combina el uso de equipos de sensores específicos de la tecnología para el análisis de datos y el despliegue de servicios haciendo uso de: (i) gemelos digitales dinámicos donde los modelos de proceso se fusionan con datos y señales de proceso para obtener sensores virtuales específicos de proceso que abordan variables de calidad necesarias para la garantía de calidad del proceso y la reducción de residuos; (ii) uso predominante de técnicas de aprendizaje automático como ANN, Deep Learning para analizar grandes cantidades de datos incorporando conocimiento experto previo; (iii) el despliegue de servicios de inspección para la fabricación ZD y ZW mediante el uso de la computación en cloud, fog y/o edge para mejorar los tiempos de respuesta y equilibrar el rendimiento computacional de los diferentes dispositivos y el uso del ancho de banda; (iv) una plataforma de interoperabilidad que despliegue servicios, interconectada con los mercados existentes y los servicios de monetización para desplegar diferentes modelos de suscripción.

ZDZW desarrollará servicios digitales de inspección no destructiva (NDIS) como un conjunto de tecnologías estratégicas para mejorar la eficiencia de la producción, la ausencia de defectos y la fabricación sostenible de las industrias europeas.

Los 3 Servicios de Inspección No Destructiva propuestos en ZDZW:

ZDZW realizará soluciones de inspección de integridad de los componentes para mejorar su durabilidad como parámetro de calidad clave para reducir los posibles impactos medioambientales derivados de su uso. Los servicios de inspección desarrollados permitirán una evaluación en línea de la integridad de las piezas, introduciendo medidas correctivas cuando sea posible o recopilando información valiosa para las actividades de reparación posteriores. Por lo tanto, las Soluciones de Inspección de Integridad de ZDZW serán: (i) supervisar y controlar procesos clave como el endurecimiento por inducción para controlar las propiedades mecánicas que afectan a la durabilidad de los componentes; (ii) desarrollar servicios de inspección basados en Emisión Acustica para garantizar que la estructura mecánica interna de los componentes resulte según lo diseñado; (iii) hacer uso de técnicas MIR-OCT para detectar defectos subsuperficiales en una variedad de materiales; y (iv) inspeccionar de forma automatizada la integridad de las uniones soldadas para aplicaciones críticas.
ZDZW realizará soluciones para la inspección visual para la detección de defectos visuales y geométricos en el 100% de las piezas producidas, lo que permitirá la aplicación inmediata de medidas correctoras. Diversas técnicas, como el escaneado 3D multicámara y las técnicas de visión artificial que emplean diferentes espectros (visible, UV, IR) mejoradas mediante enfoques de IA, ofrecerán una mayor capacidad de detección de defectos volumétricos y anomalías superficiales. Para evitar las limitaciones de las técnicas actuales, los servicios de inspección desarrollados también se apoyarán en la formación de datos sintéticos mediante el uso de datos generados por modelos puramente CAD. Hacer que la información esté disponible y sea utilizable por los operarios y trabajadores de las líneas es una funcionalidad demandada por las industrias manufactureras.
ZDZW desarrollará soluciones de inspección térmica para la inspección de calidad con potentes capacidades de IA y técnicas avanzadas de procesamiento de imágenes para procesos de fabricación térmica que implican modificaciones permanentes en las propiedades de los materiales, como el termoformado, el sellado y la soldadura, ya que presentan grandes dificultades a la hora de recuperar o reelaborar piezas defectuosas cuando se detecta una no conformidad. ZDZW combinará soluciones de imágenes térmicas con los mejores algoritmos de IA y gemelos digitales para permitir la supervisión y el control en línea de estos complejos procesos, reduciendo su variabilidad intrínseca en función de múltiples factores para permitir estrategias de control con el paradigma ZD.

Objetivos

La meta deseada de lograr una fabricación con cero defectos y cero residuos, mediante la mejora de los servicios de supervisión y control de calidad del proceso de fabricación, se alcanzará a través de los siguientes objetivos técnicos:

Reducir los residuos/material desechado de los productos o componentes defectuosos identificados.
Validar las Soluciones de Inspección ZDZW en 6 casos de uso, 5 sectores industriales diferentes, perspectivas de fabricación y requisitos de calidad.
Construir la Suite de Inspección de Integridad ZDZW, para garantizar que los productos fabricados son adecuados para su propósito durante su vida útil prevista, al tiempo que se reduce el impacto ambiental.
Construir la Suite de Inspección Visual ZDZW que asegurará una calidad sobresaliente en términos de requisitos de calidad superficial, volumétrica y visual y ofrecerá un soporte mejorado para los procesos de retrabajo.
Construir la Suite de Inspección Térmica ZDZW que monitoriza y diagnostica la estabilidad y la excelencia en la realización de procesos térmicos.
Construir e integrar servicios y soluciones clave, para asegurar la interoperabilidad e interconexión de las soluciones ZDZW en otras posibles plataformas o elementos de infraestructura (ZDMP, i4Q).
Desarrollar prácticas de ciencia abierta y compartir la visión y los resultados del proyecto ZDZW con otras partes interesadas.