El éxito en la modificación o implantación de un proceso productivo suele estar vinculado a los criterios de calidad, tiempo y costes de producción. A menudo, es muy difícil encontrar soluciones óptimas para todos los criterios. Por ejemplo, una calidad superior conduce normalmente a mayores costes. Por lo tanto, un nuevo proyecto de mejora de la fabricación, para tener éxito, debe partir de un análisis bien elaborado de la nueva organización de trabajo, que tenga un flujo de trabajo equilibrado y la capacidad de utilización eficiente de todos los recursos. La alta competencia y amplia experiencia del equipo desarrollador del proyecto se consideran esenciales.
Las herramientas de simulación de producción son posiblemente los mejores apoyos en relación con la introducción de mejoras en el proceso de producción. Con el fin de lograr un diseño óptimo en el proceso productivo, es necesario modelar no sólo el producto, sino también las instalaciones de las fábricas e integrarlos en un único modelo de simulación. La simulación permite encontrar la mejor secuencia de diseño y fabricación de acuerdo con la estrategia de fabricación del producto.
En CARTIF tenemos experiencia en crear modelos de simulación de instalaciones de producción complejas, usando herramientas de simulación discretas de altas prestaciones (Witness). Los modelos creados con estas herramientas nos permiten asegurar la optimización, analizando la influencia de muchas variables con el fin de reducir los costes de producción. Hemos creado modelos para plantas de gran tamaño (por ejemplo, una fábrica de coches completa: factoría de Renault en Palencia), pero también lo hemos aplicado con éxito a procesos productivos en PYMEs.
Por nuestra experiencia, los mejores modelos son aquellos que se construyen evaluando primero si se deben tener en cuenta muchas variables o no, es decir, el sistema de producción debe ser modelado teniendo en cuenta únicamente las variables necesarias para lo que queremos evaluar. Podemos destacar entre estas variables:
Estas variables pueden tener un origen estocástico (más o menos aleatorio) o un valor determinista. Por ejemplo, un calendario de trabajo puede ser considerado como un valor determinístico, mientras que el tiempo medio entre fallos es un valor estocástico.
Las principales variables de salida, las que nos interesa evaluar como resultados, las obtenemos a partir de la simulación, y destacan:
Nuestro consejo para aquellos que quieran mejorar su proceso productivo, sobre todo si conlleva una inversión importante, es que la simulación discreta es la herramienta ideal para valorar si obtenemos los resultados esperados.
Durante nuestro trabajo como investigadores en CARTIF, a menudo nos encontramos con la necesidad de modelar y resolver numéricamente (es decir, simular) sistemas cuyas respuestas se ven afectadas por la interacción, con distintos grados de acoplamiento, de varios fenómenos físicos de muy distinta naturaleza (p.ej. deformaciones estructurales, transmisión de calor, campos electromagnéticos, etc.). En estos casos, nos encontramos ante lo que se conoce como un problema de multifísica. A la novedosa disciplina que se encarga de su resolución se le denomina habitualmente multifísica computacional y plantea en la actualidad desafíos tanto desde el punto de vista computacional como teórico. Matemáticamente, los problemas de multifísica están definidos por un conjunto fuertemente acoplado de ecuaciones en derivadas parciales tanto en el tiempo como en el espacio, cuya resolución requiere del desarrollo de complejos algoritmos robustos capaces de enfrentarse a este tipo de interacciones de forma general y eficiente.
En el pasado, debido a las limitaciones de las capacidades computacionales, los efectos del acoplamiento entre los distintos campos físicos sólo podían ser tenidos en cuenta de forma muy aproximada, si es que no eran directamente ignorados. En la actualidad, gracias al avance en los medios informáticos y en la tecnología de software, tenemos la capacidad de resolver gran parte de estos problemas de forma precisa utilizando códigos comercialesde cálculo de uso general (p.ej. ANSYS o ABAQUS). La posibilidad de incluir en el cálculo los efectos del acoplamiento entre distintos campos físicos nos permite obtener resultados que nos proporcionan una mayor comprensión de las causas y consecuencias de los fenómenos naturales implicados. Por otro lado, y ya en términos puramente ingenieriles, el poder abordar los problemas desde una óptica más general nos permite realizar una estimación más realista del desempeño de cada uno de los diseños de un prototipo, obteniéndose productos finales mucho más económicos y seguros, los cuales pueden ajustarse mejor a las necesidades del cliente.
De entre todos los tipos de simulación multifísica, el más importante en ingeniería estructural es el de Interacción Fluido-Estructura (FSI, por sus siglas en inglés). Este tipo de análisis es el que más aplicaciones prácticas tiene a nivel industrial y es, por tanto, sobre el que más se ha trabajado, encontrándose actualmente en un estado de desarrollo más avanzado que el resto. FSI consiste básicamente en analizar la interacción que se produce entre un sólido deformable y el fluido (líquido o gas) en el que está inmerso (o bien que circula por dentro de él). Esta interacción ocurre cuando la presión que ejerce un fluido sobre una estructura provoca la deformación de ésta. Esta deformación a su vez modifica las condiciones de contorno del flujo fluido, viéndose modificadas las presiones que éste ejerce sobre la estructura, y así sucesivamente. En este caso, decimos que la estructura y el fluido están acoplados, por lo que no podemos analizar los subsistemas por separado (a no ser que el acoplamiento sea débil). FSI es ampliamente utilizada en muchos sectores industriales: automoción (despliegue del airbag), aeronáutico (flameo de las superficies de sustentación), biomecánico (aneurismas), energéticos (combustión en calderas), etc.
En la imagen se presenta uno de los sistemas estudiados consistente en la simulación multifísica de la abolladura de las virolas inferiores de depósitos cilíndricos abiertos sometidos a la acción sísmica, fenómeno conocido como “pata de elefante”.
Y ahora es cuando al ver el título de esta entrada, esperas encontrar un post sobre el contexto social actual, donde la palabra “cambio” es retuiteada sin parar. Pero no. Aquí estamos para hablarte de nuestro libro y hoy toca nuevamente el capítulo medioambiental. Y con el título de esta entrada queremos reivindicar la necesidad de un cambio de aires. Literalmente.
Son muchas las noticias sobre contaminación atmosférica que nos acompañan desde hace unos meses, a modo de grandes titulares. Pero ¿qué significa este término exactamente? Si empezamos por la definición, se entiende por contaminación atmosférica la presencia en la atmósfera de sustancias en una cantidad tal que impliquen riesgo para la salud, tanto de las personas como de los demás seres vivos, así como para los bienes de cualquier naturaleza, ya que también puede atacar a distintos materiales, reducir la visibilidad y/o producir olores desagradables. Y si acabamos por el epílogo, la Organización Mundial de la Salud la está calificando ahora mismo como emergencia de salud pública.
Y aunque es conocida la capacidad de autodepuración del aire que tiene la Naturaleza (¡qué sería de nosotros sin ella!), las altas tasas de emisión de contaminantes antropogénicos de los últimos años están sobrepasando sus límites. En el entorno de las grandes urbes, por ejemplo, la calidad del aire atmosférico presenta frecuentemente unos niveles tan bajos que la contaminación provoca afecciones directas (y graves) a la salud de los seres humanos, animales y vegetales que en él habitan. Que se lo digan a los ciudadanos de Madrid, con sus necesarias restricciones al tráfico por los picos de concentración, o incluso a los de Valladolid, que habrían soportado alrededor de un centenar de días de mala calidad del aire en 2015 (si consideramos los límites de la OMS y teniendo en cuenta todos los parámetros que la definen). Y esto sin cruzar el charco hacia el este del planeta, donde las definiciones se quedan cortas. Las imágenes de Nueva Delhi y Tiananmen permanecen en nuestras retinas, siempre asociadas a una densa nube gris.
Es por esto por lo que la contaminación ambiental es, ahora mismo, uno de los grandes retos tecnológicos, económicos y sociales a solventar por la sociedad actual.
En CARTIFtrabajamos desde hace tiempo en el concepto calidad del aire y son varias las tecnologías que estamos ya desarrollando. Podemos contaros que estamos inmersos en el diseño de una formulación de aplicación en pavimentos asfálticos, para la eliminación de óxidos de nitrógeno en ambientes urbanos, así como en la implantación de una nueva técnica analítica para la cuantificación de dioxinas en entornos susceptibles de ser problemáticos. Además, estamos trabajando en propuestas que incluyan Nature based solutions, es decir, el empleo de diferentes especies vegetales para la absorción de óxidos de nitrógeno (además de como sumideros de carbono), o para que actúen como barrera y fijen partículas, de manera que dejen de estar presentes en el aire, a la vez que ayudan a regular la humedad y temperatura de las ciudades, asegurando mayores condiciones de confort y salud para los ciudadanos.
Os invitamos a reflexionar sobre la importancia de la calidad del aire que respiramos, y es que necesariamente deben llegar aires de cambio. Para nosotros, la fórmula del éxito se encuentra en la ecuación Investigación + Desarrollo + Concienciación, y apostamos (trabajamos) por ello.
Y es que siempre es conveniente recordar que el papel de los ciudadanos puede resultar crucial para mitigar este problema, ya que el tráfico de vehículos a motor es la principal fuente de contaminación en las ciudades. Por ello, utilizar medios de movilidad sostenible, como la bicicleta, constituye una alternativa que, además de mejorar la salud del que lo practica, ayuda a mantener un aire limpio. O compartir el coche para ir al trabajo. O incluir más, y mejores, espacios verdes en los planes de desarrollo urbanístico de las ciudades. En nuestras manos también está formar parte activa de la solución… “Piensa globalmente, actúa localmente”.
La actividad en I+D+i es muy diversa. Sus resultados son visibles cada día, aunque necesiten plazos de tiempo importantes para dar fruto. El éxito en esta disciplina es el resultado de un esfuerzo continuado. Es evidente que los plazos de maduración son superiores a los mandatos políticos y ésta es quizás, la gran dificultad para conseguir un consenso político al respecto.
La sociedad española no parece ser consciente de que su nivel de vida está ligado al ritmo de avance de la ciencia y la tecnología en nuestro país. Por esto, nuestros gobernantes no sienten ninguna presión política para que los recursos públicos dedicados a la investigación y a la innovación no sean tan escasos. Es como si casi nadie estuviera interesado en cambiar esta situación. El grito castizo de Unamuno, “Que inventen ellos”, se percibe como el reflejo suicida del pensamiento de una gran parte de los españoles.
Veamos algunos datos, los del 2014, últimos difundidos por el INE. Los recursos totales dedicados en España a I+D ascendieron a 12.821 M€, un 1,5 % menos que el año anterior. Esta cifra representa el 1,23 % del PIB y con ella retrocedemos a la situación del año 2003, en una tendencia que comienza en 2010. Nuestra posición se sitúa por debajo de la media de la UE; el 2,02%, menos que Portugal el 1,34% y, muy lejos de Alemania y los países nórdicos que dedican aproximadamente el 3% de su PIB. Al contrario que en España, la media de la UE siguió subiendo en los años de la Gran Recesión. La situación es más desfavorable aun si nos comparamos con los líderes mundiales, Corea del Sur el 4,04% en 2012, y a cifras ligeramente inferiores de Japón y USA.
Al profundizar en las citadas cifras del INE de 2014 los datos se tornan más desfavorables, ya que las Administraciones Públicas en España redujeron los recursos dedicados a I+D en un 1,1% y las empresas, en un 1,8%.
Los datos del sector público son reales. Los de las empresas responden al resultado de la encuesta anual que hace el INE siguiendo la metodología del Manual de Frascati y se realiza con el máximo cuidado. Ello no obsta que por razones fiscales, de prestigio u otras, muchas empresas españolas declaren como I+D los gastos de mantenimiento y otros similares. Existen otras circunstancias que pueden afectar de manera confusa y aleatoria a las cifras de la encuesta, como por ejemplo las ampliaciones de capacidad.
Cuatro comunidades autónomas aumentaron los recursos dedicados a I+D en 2014: La Rioja, Murcia, Galicia y Valencia. Las otras, los redujeron. En valor relativo en % del PIB hay una gran dispersión. El País Vasco con un 2,03%, Navarra con un 1,75%, Madrid con un 1,68% y Cataluña con un 1,47%, superan la media nacional. A gran distancia le siguen el resto de regiones, desde Andalucía con un 1,03% hasta Baleares con un exiguo 0,32%. Estas cifras revelan de forma palmaria el desinterés de gran parte de nuestras administraciones, la central y las regionales, por incentivar el motor básico del progreso económico y social español.
¿Puede un robot sentir? Si nos basamos en el mundo de la ciencia ficción, la respuesta sería claramente afirmativa. Películas como Blade Runner; 2001: una odisea en el espacio; Yo,robot o ex Machina nos muestran máquinas capaces de experimentar sentimientos tan humanos como el miedo, la ira o incluso el amor.
A pesar del creciente interés por la inteligencia artificial y las numerosas discusiones sobre las implicaciones que tendría en nuestra sociedad, el desarrollo de máquinas dotadas con una inteligencia artificial (IA) igual o superior a la humana (también conocida como IA fuerte) parece evidente. Sin embargo, la tecnología actual está lejos de alcanzar los niveles de comportamiento “casi-humano” que los autores de ciencia ficción nos muestran en sus películas.
La IA Fuerte es, por tanto, un tipo hipotético de inteligencia artificial que sobrepasaría la IA conocida hasta el momento. Se trataría de una inteligencia artificial cuyo propósito sería el de emular lo más posible a la inteligencia humana, permitiendo la resolución de problemas y actividades en forma general. Ha de tenerse en cuenta que “general” significa que, en lugar de especializarse en resolver un solo tipo de problema (tal y como lo hace la IA actual), el sistema lograría emular lo que cualquier ser humano puede hacer.
Admitiendo que hubiéramos alcanzado el nivel tecnológico suficiente como para desarrollar una IA capaz de superar la inteligencia humana a la hora de resolver problemas y actividades cotidianas, ¿podría esta IA ser capaz de sentir emociones? Los últimos avances en el campo de la computación afectiva muestran máquinas con una “inteligencia emocional” cada vez más elaborada (aunque todavía muy básica si la comparamos con la humana) y hacen que un mayor número de investigadores crean que es sólo cuestión de tiempo que desaparezca la coletilla “ficción” del término ciencia, al menos en cuanto a inteligencia emocional se refiere. Sin embargo, son todavía muchos los convencidos de que los avances en IA como mucho permitirán “simular” las emociones humanas. Pero que, aún cuando alcancemos sistemas dotados con IA fuerte, éstos no serán más que eso: una forma inteligente de simulación.
Pero, ¿qué son las emociones? Las emociones son reacciones psicofisiológicas que representan modos de adaptación a ciertos estímulos del individuo cuando percibe un objeto, persona, lugar, suceso, o recuerdo. Psicológicamente, las emociones alteran la atención y activan redes asociativas relevantes en la memoria. Fisiológicamente, las emociones organizan rápidamente las respuestas de distintos sistemas biológicos, incluidas las expresiones faciales, los músculos, la voz, el sistema endocrino, a fin de establecer un medio interno óptimo para el comportamiento más efectivo.
Conductualmente, las emociones sirven para establecer nuestra posición con respecto a nuestro entorno, y nos impulsan hacia ciertas personas, objetos, acciones, ideas y nos alejan de otros. Las emociones actúan también como depósito de influencias innatas y aprendidas, y poseen ciertas características invariables y otras que muestran cierta variación entre individuos, grupos y culturas.
Teniendo en cuenta la definición de emoción, es evidente que una reacción emocional desde un punto de vista fisiológico requiere algo más que una Inteligencia Artificial evolucionada. Sin embargo, parece claro que con un nivel adecuado de desarrollo tecnológico, sería posible crear una máquina capaz de adaptarse a estímulos externos, de cambiar de conducta activando diferentes sistemas internos, así como de generar sonidos, expresiones y otras variaciones en sus componentes que la ajustaran a un comportamiento más efectivo. En definitiva, de crear una reacción emocional a estímulos externos. Que esta reacción sea real o la consideremos como una mera simulación del comportamiento humano, es un debate candente. Un debate que aumentará de interés a medida que nos acerquemos a los niveles de desarrollo tecnológico que permitan desarrollar máquinas “sensibles”.
Si aún no has decidido cuál va a ser tu tendencia alimentaria para 2016, aquí te damos algunas pistas.
Cuando un año se cierra, son habituales los estudios que predicen las tendencias en cualquier sector. En la industria alimentaria, las listas que se publican sobre lo que “se llevará en la próxima temporada” se han convertido en una tradición. Conocer las tendencias que darán forma a los mercados mundiales resulta básico, ya que nos permitirá conocer qué alimentos formarán parte de la dieta de los consumidores, las claves para formular nuevos alimentos, la tecnología necesaria para su elaboración, etc.
Utilizando como referencia los estudios realizados por consultoras especializadas en investigación y análisis de mercado como Mintel (Informe Global Food and Drink Market in 2016), Innova Market Insights, La Asociación de Comida Especial (Specialty Food Association) y los productos presentados el pasado mes de octubre en la Feria Anuga, es posible prever las corrientes saludables que irrumpirán con más ímpetu durante el 2016 o como diría mi madre “por donde irán los tiros”.
Sin lugar a dudas, el año 2016 se presenta cargadito de alimentos vegetales y ya no habrá excusas para no consumirlos porque nos los encontraremos en todo tipo de productos como infusiones, yogures, helados, etc.
Nuestra preocupación por la salud, la sostenibilidad o el bienestar animal provocarán que comamos menos carne, convirtiéndonos en una especie de vegetarianos a tiempo parcial, lo que se ha denominado con mucha gracia “flexitarianos” (hasta el momento, digamos que un flexitariano era aquella persona que se declaraba vegetariano hasta que aparecía en la mesa un exquisito plato de jamón de Guijuelo). Esto implicará el desarrollo tecnológico de productos que recuerden la textura de la carne, la búsqueda de fuentes alternativas de proteínas y procesos más respetuosos con los animales. Según los expertos, este será un escenario ideal para el despegue de los alimentos ecológicos en 2016, al estar considerados por los consumidores como un bien común en favor del planeta.
Demandamos “alimentos de verdad”, es decir sin procesar o alimentos sin conservantes, aromas artificiales o aditivos elaborados mediante las técnicas tradicionales que han existido durante siglos. En este sentido, del Clean Label que fue una tendencia clave en el 2015, pasaremos al Clear Label, es decir no solo perseguimos productos con menos aditivos artificiales sino que la etiqueta sea lo más clara posible. Además nos interesa conocer el origen de los alimentos, quién los hace, cómo los elabora, sus propiedades, etc. Durante el 2016 nos dejaremos cautivar por los alimentos con mensaje (food telling).
Crecerán las iniciativas que buscan convertir un desperdicio en productos de mayor valor añadido, aprovechándose por ejemplo alimentos que no cumplen con los estándares de mercado por color, tamaño, forma y que habitualmente son descartados y se buscarán alternativas para transformar los productos a punto de caducar.
Por otro lado, estamos siendo testigos de la generalización de los productos libres de alérgenos, sobre todo sin gluten. Cada vez es más frecuente el consumo de alimentos sin glutenen personas que no padecen la enfermedad celíaca simplemente porque piensan que son más saludables, así que a la industria alimentaria no le ha quedado otro remedio que responder a un consumidor que demanda productos de calidad, de producción sostenible y mayor surtido en este ámbito. Cada vez es más común que las marcas elaboren productos bajo el slogan triple free o que cumplen varias exigencias a la vez, por ejemplo un alimento sin azúcares, sin gluten y sin lactosa.
Durante el 2016 se renovará la imagen de los snacks, que irá ocupando posiciones como una opción de alimento saludable especialmente a la hora del desayuno y el almuerzo. Los consumidores ya conocen que todos los nutrientes no son iguales, así que optarán por productos con grasas saludables, fibra y fuentes de proteínas (especialmente guisante y quinoa). Se sospecha que la moringa sea el próximo “superalimento”, las hojas de brócoli el vegetal de moda y el mijo la última alternativa en grano.
Poco a poco estaremos inmersos en una nutrición cada vez más personalizada pero no solo en lo que se refiere a lo que le sienta bien a nuestros genes sino a nuestro estilo de vida. Los departamentos de marketing consideran que los millennials, muppies(millennial y yuppie) o foodies (amantes de la buena mesa o “cocinillas”) serán el futuro. Están al corriente que los millennials buscan alimentos naturales, elaborados de forma sostenible, los muppies todo tipo de alimentos que les aporten los nutrientes necesarios para afrontar el ejercicio físico y los foodies confían en los productos de marca propia.
Defraudar a los miembros de estos grupos puede traer graves consecuencias porque sus opiniones se difundirán como la pólvora a través de las redes sociales.
En el 2016, triunfarán los productos de fácil preparación como alimentos precocinados que solo requieren ser calentados en el microondas o tostador para ser consumidos y mucho mejor si son envases individuales (monodosis), ya que cada vez son más las personas que viven solas y las familias más pequeñas.
La cuenta atrás ha comenzado y en CARTIF seguiremos innovando en alimentación saludable. Ojalá el destino nos depare un año muy innovador.
