En el punto álgido de la pandemia, el acceso a equipos de protección, como mascarillas y guantes, y la disponibilidad de kits de pruebas para mejorar el rastreo estaban bajo mínimos. En un intento por proteger a los ciudadanos, los países recurrieron a sus industrias manufactureras para reutilizar las líneas de producción con el fin de ayudar en los esfuerzos de respuesta... y la respuesta de la industria manufacturera mundial fue una respuesta que quedará documentada y estudiada durante décadas.
Para ayudar a la respuesta gubernamental a una crisis sanitaria, la industria manufacturera reutilizó las líneas de producción para producir millones de EPI, kits de pruebas, ventiladores y otros recursos cruciales. En un par de semanas, el aumento de la capacidad de producción puso a algunos países en condiciones de ayudar a las comunidades en dificultades de todo el mundo. Según el Foro Económico Mundial, uno de los principales factores de esta rápida respuesta fue la confianza de la industria en las tecnologías de transformación digital para mejorar la planificación de la producción.
La transformación digital de la industria manufacturera es el principal factor impulsor de la construcción de la fábrica inteligente y los procesos ágiles definidos por la Industria 4.0. El desarrollo de una fábrica proactiva con capacidad de reacción ante las disrupciones también requiere la integración de la tecnología de digitalización. En este post se analizarán las 5 tecnologías digitales cruciales para implantar los modelos de negocio de la Industria 4.0.
La fábrica inteligente del futuro se alimenta de la recopilación de datos, el intercambio de datos y el análisis de datos. Estos tres elementos, junto con la visión artificial, son las claves para implantar los modelos de negocio de la Industria 4.0 en las instalaciones tradicionales. Para manipular los datos, primero hay que capturarlos, y la recopilación de datos de los equipos heredados, que siguen constituyendo una gran parte de los activos en la planta de producción, plantea sus propios retos.
En primer lugar, los equipos heredados no están equipados con la tecnología necesaria para capturar, transmitir o incluirse en redes de comunicación. En segundo lugar, la captura de datos de las partes más profundas del taller, como los datos de los sistemas de manipulación de materiales y los complejos equipos pesados, también plantea sus propios retos. IoT y los dispositivos de borde sirven como medio para recopilar datos en la planta de producción y realizar análisis descentralizados.
Los datos recopilados por estos dispositivos de borde proporcionan el forraje para las herramientas analíticas utilizadas para obtener información. Utilizando dispositivos de captura de datos, los fabricantes pueden implementar modelos de negocio de Industria 4.0 como:
El modelado de simulación se ha utilizado ampliamente en toda la industria manufacturera para responder a las preguntas "qué pasaría si" relativas a la planificación de la capacidad y la asignación de recursos. Aunque se trata de una herramienta de transformación digital, ciertamente no es nueva. Lo que es nuevo es la convergencia del modelado de simulación con las soluciones de recopilación de datos precisos de hoy en día, como IoT y otros dispositivos inteligentes.
Aprovechando los datos precisos del taller, los modelos de simulación aportan ahora un nivel de precisión que era inalcanzable en décadas anteriores. Los fabricantes pueden predecir con exactitud los efectos del aumento de la demanda en los ciclos de producción y los recursos necesarios para satisfacerla.
La programación basada en el riesgo es otra solución de transformación digital relativamente nueva con capacidad para reducir el efecto del tiempo de inactividad en las operaciones de fabricación. Mediante el modelado inteligente de simulación basado en objetos y el software de programación basada en riesgos, los fabricantes pueden determinar los efectos de los factores de riesgo en tiempo real. Por ejemplo, una máquina deja de funcionar inesperadamente durante un turno ajustado y se requiere una nueva programación optimizada para garantizar el cumplimiento de los plazos. La programación basada en el riesgo trata la máquina defectuosa como una restricción y reproduce un programa optimizado en tiempo real que optimiza la productividad. Así pues, el software de programación y modelado de simulación puede utilizarse para aplicar los siguientes conceptos de la Industria 4.0:
El gemelo digital es una réplica digital de entidades físicas con capacidad para interactuar con la entidad en tiempo real. También en este caso, las tecnologías de captura de datos, como IoT y los dispositivos de borde, tienen un papel que desempeñar. Estas herramientas de recopilación de datos proporcionan la información para recrear el gemelo digital y respaldan la transferencia de información en tiempo real desde la planta de fabricación al gemelo digital y viceversa.
Se espera que la cuarta revolución industrial prospere gracias a la interconectividad y al análisis en tiempo real, y los gemelos digitales garantizan ambos casos de uso. En cuanto a la interconectividad, el gemelo digital reúne todos los activos y procesos de una instalación en un único entorno virtual. El entorno virtual permite a los fabricantes conocer los diferentes subsistemas de la instalación, cómo interactúan y cómo trabajan juntos para mejorar la productividad. En segundo lugar, las plataformas de gemelos digitales permiten el análisis de datos en tiempo real, ya que recopilan datos en tiempo real y apoyan la aplicación de análisis para resolver problemas.
El gemelo digital permite a los fabricantes implementar modelos de negocio de Industria 4.0 como:
Se espera que el taller conectado que proselitiza la Industria 4.0 aumente los datos generados por los procesos industriales. Por lo tanto, se necesitan tecnologías analíticas y de almacenamiento de datos tanto centralizadas como descentralizadas para obtener una visión eficaz de los datos. Los dispositivos de borde son un medio para descentralizar el análisis de datos dentro del taller, mientras que la nube proporciona la infraestructura escalable para recopilar tantos datos como pueda producir la mayor instalación de fabricación.
La escalabilidad de la computación en nube favorece el uso de herramientas analíticas como el gemelo digital, el modelado de simulación y el software de programación de diversas maneras. Algunos ejemplos son el suministro de espacio de almacenamiento suficiente para guardar los resultados analíticos y una plataforma que permita a las partes interesadas acceder fácilmente a los datos. La computación en nube ayuda a los fabricantes a implantar modelos de negocio de Industria 4.0 como:
La reputación de la impresión 3D como herramienta de apoyo para la creación rápida de prototipos y la producción se cimentó durante la pandemia. Un ejemplo de su uso es la producción rápida de hisopos de prueba por parte de empresas de fabricación y centros sanitarios para acelerar las pruebas. Los avances en la tecnología de impresión 3D, como la técnica de sinterización directa de metal por láser, permiten a los fabricantes imprimir en 3D productos finales para uso público.
En comparación con otros procesos de fabricación, como el mecanizado CNC, que tarda de 3 a 4 semanas en completar los proyectos, la impresión 3D de piezas complejas puede realizarse en un plazo de 12 a 36 horas. Los fabricantes pueden integrar la impresión 3D para implantar modelos de negocio de la industria 4.0 como:
La Industria 4.0 es el futuro de la fabricación y, para lograr el sistema interconectado inteligente que promete, los fabricantes deben decidir cuándo y cómo aprovechar las tecnologías aquí enumeradas para mejorar la productividad y la toma de decisiones.