El departamento de ingeniería industrial y de sistemas de la Universidad de Oakland prepara a sus estudiantes para la Industria 4.0

Educar a los estudiantes de ingeniería para la era digital

Cuando el departamento de Ingeniería industrial y de sistemas (ISE) de la Universidad de Oakland se fundó en 2005, el profesorado reconoció la necesidad de seleccionar una línea de trabajo para el departamento. Los miembros escogieron la gestión del ciclo de vida del producto (PLM) porque abarca todos los aspectos de sus programas educativos y de investigación, incluidos la simulación, ergonomía, calidad, fabricación optimizada y gestión de proyectos, entre otros. El departamento de ISE se unió al programa internacional académico de socios de Siemens en 2009.

A través del programa, el departamento obtuvo el portfolio de Tecnomatix® de soluciones de fabricación digital (incluyendo la solución Plant Simulation, el software Jack™ y la solución Process Simulate) y las herramientas de software de Teamcenter™, así como formación y soporte. Estas y otras herramientas de PLM se incluyeron en varios cursos como Introducción a la Ingeniería industrial y de sistemas, Ergonomía y diseño de trabajo, y Simulación por ordenador de sistemas de eventos discretos.

En estos cursos, los estudiantes tenían tareas que implicaban el uso de herramientas de PLM. Por ejemplo, en una tarea de laboratorio del curso Introducción a la Ingeniería industrial y de sistemas, los alumnos usan Plant Simulation para simular la línea de producción y obtener datos del tiempo de ciclo de estaciones seleccionadas. Más tarde, usan estos datos para construir gráficas de probabilidad de los tiempos de ciclo y analizar el rendimiento del sistema. Los estudiantes reciben un manual de usuario en el que se detalla cómo utilizar Plant Simulation para completar esta tarea en concreto.

En cuanto al uso de Jack en sus cursos, la Dra. Megan Conrad, profesora adjunta de Ingeniería industrial y de sistemas, señala: «El uso de Jack en el aula permite a los alumnos ver las cuestiones ergonómicas en otra dimensión. No solo ven cómo el trabajador se adapta al área de trabajo personalizada, sino que pueden comparar simultáneamente la información de tiempo y rendimiento mientras se minimizan factores de riesgo como lesiones lumbares y malas posturas. Son muchas las compañías que quieren a nuestros estudiantes gracias a su experiencia con las soluciones de Siemens PLM Software. Muchos de nuestros alumnos de ingeniería han encontrado trabajo en modelado humano digital incluso antes de graduarse.»

El primer curso que la universidad desarrolló centrándose directamente en PLM se llama, de manera acertada, Gestión del ciclo de vida de producto. El curso ofrece una descripción general completa del valor empresarial de PLM. La descripción del curso indica: «La gestión de la ingeniería de sistemas de un ciclo de vida de producto en sus cuatro fases: creación, fabricación, mantenimiento y eliminación. Tiene en cuenta la administración central de todos los datos de producto y la tecnología que se usa para acceder a esos datos. Algunos temas incluyen la integración de CAD en PLM, requisitos y configuración de la gestión de ingeniería, gestión de cambios en las especificaciones de ingeniería y planificación de procesos.»

Nuevos cursos de PLM centrados en la aplicación

«Recibimos comentarios muy positivos de estudiantes y empresas tras evaluar el uso de las herramientas de PLM en los cursos disponibles,» dice el Dr. Robert Van Til, profesor del instituto Pawley y catedrático del departamento de Ingeniería industrial y de sistemas. «Hay un problema claro: mientras los estudiantes aprendían como usar y aplicar estas herramientas de PLM a problemas concretos, existía el deseo de sumergirse profundamente en las mismas herramientas y en su uso en el diseño y análisis de ingeniería. Los comentarios tanto de alumnos como de empresas señalaban que sería útil aprender más sobre cómo funcionaban y se usaban esas herramientas.»

Esta valoración hizo que varios cursos de PLM se centraran en la aplicación. Estos programas tenían en cuenta cómo se usa una herramienta concreta del software de PLM, seguido del uso de la herramienta en varias tareas. Hasta la fecha, se han desarrollado y ofrecido cuatro cursos de este tipo: Aplicaciones de PLM - Administración de datos de producto (Teamcenter); Aplicaciones de PLM - Robótica (Process Simulate Robotics); Aplicaciones de PLM - Ergonomía (Jack); y Aplicaciones de PLM - Gestión de cambios (Teamcenter)

Por ejemplo, la descripción del curso de Aplicaciones de PLM - Gestión de Cambios es: «Las metodologías y aplicaciones de las herramientas de software de gestión del ciclo de vida del producto (PLM) solían capturar la compleja definición del producto, los requisitos funcionales y físicos hacia su diseño, desarrollo y gestión en su ciclo de vida. Este curso hará hincapié en el uso práctico de las herramientas de PLM de última generación y en su aplicación.»

Los cursos de Aplicaciones de PLM son de dos créditos, en lugar de los cuatro créditos que suelen tener la mayor parte de los cursos de ISE. Se imparten de manera práctica en el laboratorio de PLM en lugar de en un aula como es habitual. La evaluación inicial de las los cursos de Aplicaciones PLM ha sido positiva, tanto para alumnos como para empresas. Basándose en estas valoraciones, el departamento está considerando desarrollar más cursos de aplicaciones de PLM.

Ampliación a la educación STEM (Ciencia, Tecnología, Ingeniería y Matemáticas)

El departamento de Ingeniería industrial y de sistemas, con la ayuda del Pawley Lean Institute de la Universidad de Oakland, está trabajando para crear puentes entre la necesidad de la industria de ingenieros altamente cualificados y la disponibilidad de estudiantes que ven la ingeniería como una posible profesión. Juntos han desarrollado un programa divulgativo piloto STEM que agrupa estudiantes y profesorado de ISE con estudiantes y profesores de instituto en un programa interactivo y de éxito que ofrece un aprendizaje práctico en un entorno universitario.

Este programa se ha impartido en los últimos tres años con el objetivo de presentar la ingeniería industrial y de sistemas como una posible carrera para estudiantes de instituto. Con estos cursos, los estudiantes de instituto y sus profesores tienen la oportunidad de visitar las instalaciones y laboratorios del departamento de ISE en el campus de la Universidad de Oakland. Puede que se implementen algunas técnicas de educación a distancia para ampliar el alcance del programa más allá del sudeste de Michigan.

Los estudiantes de instituto trabajan con estudiantes y profesores de ISE y con voluntarios de empresas locales para participar en proyectos prácticos que se centran en áreas de fabricación optimizada y PLM. Un grupo de unos 20-25 estudiantes de cada instituto visitan el campus tres veces en un periodo de tres a cuatro semanas. Allí, cada grupo trabaja en un proyecto durante dos o tres horas. La mayoría de ellos también comen en el campus de los estudiantes de ISE.

Durante su primera visita, los estudiantes asistieron a una breve charla sobre la profesión de ingeniero industrial y de sistemas y llevaron a cabo una simulación física de una fábrica que produce quads (ATVs). Después de otra charla sobre simulación de eventos discretos en su segunda visita, los estudiantes usan los datos recogidos de su primera visita para construir y ejecutar una simulación digital de una fábrica de ATV usando Plant Simulation. En su visita final, los alumnos reciben una introducción corta sobre la ergonomía y después construyen y ejecutan una simulación de ergonomía usando Jack.

La valoración del programa divulgativo STEM para estudiantes de instituto ha sido muy positiva para los estudiantes asistentes, sus profesores y los familiares que han participando en las sesiones. Doug Blatz, profesor del instituto Seaholm y que recibió la beca Albert Einstein Distinguished Educator 2015-2016, señala: «los estudiantes del instituto Seaholm se han inscrito en un curso llamado Investigación y Diseño STEMx. El curso desarrolla metodologías de investigación e ingeniería mientras incorporan a estudiantes en prácticas externas con profesionales del sector. Una de las primeras prácticas externas que desarrollamos incluía una experiencia educativa con el departamento de ISE de Oakland. Nuestros estudiantes han tenido una experiencia muy positiva al participar en simulaciones de aplicación de ingeniería industrial y de sistemas. Por ejemplo, los estudiantes conocieron el programa de software Jack, que proporciona protocolos de diseño sobre ergonomía. Nuestros estudiantes también están expuestos a carreras profesionales en la gestión del ciclo de vida del producto. El departamento de ISE ha establecido una colaboración STEM de largo plazo con Seaholm y otros institutos incluyendo actividades de PLM.»

Formando a la próxima generación de talento ingeniero

El uso de las soluciones de Siemens PLM Software ha ayudado a los estudiantes de la Universidad de Oakland a desarrollar habilidades de ingeniería de nueva generación y oportunidades de desarrollo profesional.

«Mientras continúo con mi grado en Ingeniería industrial y de sistemas, he aceptado un puesto y estoy trabajando en un OEM de automoción,» dice Russell Bauer, un estudiante de grado en Ingeniería industrial y de sistemas. «En este momento estoy trabajando con ellos en tecnologías avanzadas como captura de movimiento o realidad virtual para acelerar el proceso de lanzamiento de nuevos vehículos. El lado ergonómico del programa de ISE de Oakland me introdujo en la captura de movimiento, mientras que la perspectiva de PLM me ha proporcionado conocimientos que se requieren en la industria.»

John Katona, recién graduado en el programa de ISE, también ha encontrado éxito profesional gracias a su experiencia académica con PLM. «Como estudiante, utilicé Plant Simulation para crear una simulación por ordenador con el objetivo de estudiar el flujo de pacientes en las Urgencias de un hospital local,» cuenta Katona. «Una empresa que conoció mi proyecto a través de LinkedIn me llamó para una entrevista y me ofrecieron un puesto de trabajo en su grupo de simulación ese mismo día.»