Modelado, simulación y optimización de la sostenibilidad de procesos de fabricación para su integración multiescala y multinivelaplicación a células de mecanizado

Abstract

La Ingeniería de Fabricación Sostenible puede considerarse en la actualidad un nuevo cuerpo de conocimiento en desarrollo; el interés por el alcance de la sostenibilidad en el ciclo de vida de productos y procesos, está impulsando su rápido crecimiento. La incorporación de las nuevas propuestas de tecnologías más limpias, métodos de producción enfocados a las mejores prácticas ambientales, así como la optimización de las mejores técnicas disponibles, requiere la reestructuración de los marcos de trabajo para poder ser asumidos por la ingeniería de fabricación de forma eficiente. Una correcta integración de las dimensiones ecológica y social a nivel operativo, además de optimizar los procesos de fabricación en cuanto a criterios de sostenibilidad, debe mantener y mejorar la viabilidad económica y técnica alcanzada hasta el momento. Pero, las actuaciones y soluciones equilibradas y orientadas a la reducción de impactos, consumos y emisiones son muy diferentes dependiendo del nivel de las operaciones y tareas (proceso, planta de producción, cadena de suministro, etc.). Esta situación ha determinado un incremento en la complejidad del diseño, implementación, optimización y gestión de los procesos de fabricación y una falta de integración de las tres dimensiones sostenibles (económica, ecología y equidad) en su ciclo de vida. En base a las razones precedentes y como resultado de un trabajo de investigación, en la presente Tesis Doctoral se propone un marco de trabajo para la incorporación de la sostenibilidad en la ingeniería del ciclo de vida de los procesos de fabricación bajo la perspectiva del paradigma de la organización fractal y los facilitadores tecnológicos y digitales emergentes. La concepción de un sistema fractal de fabricación, permite reducir la complejidad mientras que se utiliza una solución estándar flexible y adaptada a cada nivel de actuación y operación. El marco de trabajo propuesto amplía el alcance de los estudios y desarrollos principales que se han llevado a cabo hasta el momento para la fabricación fractal, adaptándolo a los requerimientos del desarrollo sostenible, teniendo en cuenta los objetivos de “producción limpia”, “producción verde” y “fabricación lean”. Además, la metodología desarrollada permite diseñar, evaluar y optimizar Sistemas de Fabricación Fractal Sostenibles como segunda naturaleza, en los cuales la incorporación de la sostenibilidad se lleva a cabo a semejanza de los ecosistemas naturales, desde un enfoque de mínima complejidad, abierto a la mejora continua (innovación), orientado desde la ciclicidad, eficiencia y eco-compatibilidad con el medio ambiente, económico y social. Todo con un objetivo principal: mitigar la fractura metabólica. La línea de investigación sobre Fabricación Fractal Sostenible supone un eje potencial de desarrollo y contribución al conocimiento en el área de estudio de la sostenibilidad. Los resultados obtenidos en la Tesis Doctoral constituyen una plataforma para soportar la Cuarta Revolución Industrial dentro de las líneas propuestas por los nuevos marcos de Industria 4.0, EFFRA e IMS2020.