Cómo influye la Industria 4.0 en la empresa manufacturera

Puede sonar futurista, pero la Cuarta Revolución Industrial, también conocida como Industria 4.0, ya ha comenzado.

Después de la máquina de vapor en la Revolución Industrial, la electrificación del siglo XIX y la revolución digital de finales del siglo XX, la innovadora tecnología inteligente de la Industria 4.0 está dando sus pasos en la automatización de procesos productivos.

Dejando a un lado todas las revoluciones y avances tecnológicos, la cuestión es hasta qué punto estamos en la era de la Industria 4.0. ¿Están las empresas manufactureras totalmente preparadas? Y, para empezar, ¿qué significa estar preparado en este contexto industrial?

En este artículo intentaremos resolver estas cuestiones y analizaremos con detenimiento las posibilidades de las herramientas 4.0 para la industria manufacturera.

¿Qué se entiende por industria 4.0?

La Industria 4.0 es la tendencia actual de las tecnologías de automatización utilizadas en el sector manufacturero. Consiste en la utilización de sistemas ciberfísicos, computación en la nube (Cloud Computing) y tecnologías IoT con el objetivo de realizar el intercambio eficaz de información dentro de los diferentes departamentos de las empresas de fabricación para optimizar sus operaciones productivas.

En palabras sencillas, la Industria 4.0 se define como la transformación digital de las operaciones de fabricación que abarcan la producción, el intercambio de información y otros procesos de creación de valor.

Los sistemas ciberfísicos, por ejemplo, constituyen la base de la Industria 4.0. Se utilizan como sistemas de control para el seguimiento de diferentes actividades empresariales relacionadas con la fabricación y otros procesos de creación de valor.

Por otro lado, los sistemas de software integrado y las tecnologías basadas en el IoT se utilizan para compartir información y, por lo tanto, resulta más fácil habilitar nuevas formas de producción mediante la gestión eficaz de los recursos disponibles.

¿Cuándo surge la industria 4.0?

En 2006, el Gobierno alemán presentó su «Estrategia de Alta Tecnología» en la Feria de Hannover. En «Die Neue Hightech-Strategie Innovationen für Deutschland», el gobierno explicó cómo pretendía impulsar la innovación, desde el punto de vista de la innovación tecnológica y de la «innovación social» con la sociedad en general puesta en el centro de todo.

La reorientación estratégica, que, entre otras cosas, impulsaría las prioridades de I+D e implicaría a varios departamentos, incluía cinco elementos fundamentales.

Uno de ellos era la definición de las prioridades respecto a las tareas futuras para crear valor y (mejorar) la calidad de vida, siendo una de ellas la «economía y sociedad digital».

Es aquí donde se mencionó por primera vez el concepto de Industria 4.0 en una clara relación con el surgimiento de una cuarta revolución industrial, impulsada por Internet y el IoT  (Internet de las Cosas).

El documento describía las características de la producción industrial del futuro de la siguiente manera:

• Alto grado de individualización (personalización) de los productos con una producción altamente flexible.
• La inclusión/implicación de los clientes y socios comerciales en los procesos de diseño y creación de valor.
• La conexión de la producción y los servicios de alta calidad, que daría lugar a los llamados productos híbridos.

El gobierno expresó su intención de apoyar a la comunidad empresarial y científica para desarrollar e implementar la Industria 4.0 con un enfoque adicional en la seguridad y el impacto en el trabajo y el empleo.

Otras prioridades digitales son los servicios inteligentes, los datos inteligentes, la computación en la nube, las redes digitales/inteligentes, la ciencia digital, la educación digital y los entornos vitales digitales. La mayoría están estrechamente vinculados a la Industria 4.0.

Para examinar las prioridades de la estrategia de alta tecnología y formular recomendaciones de innovación, se creó un grupo consultivo de trabajo para la política de innovación.

El Dr. Henning Kagermann, de la Academia Nacional Alemana de Ciencia e Ingeniería (acatech) y anteriormente en SAP, fue nombrado director.

 

¿Cuáles son los pilares de la industria 4.0?

La puesta en marcha de la Industria 4.0 describe un estado de la industria caracterizado por la digitalización de los flujos económicos y de producción. Requiere una integración horizontal en cada paso del proceso de producción, en interacción con las máquinas.

En el mundo globalmente interconectado de la Industria 4.0, las máquinas también interactúan entre sí.

Estas innovaciones tienden un puente entre el mundo físico y el digital, haciendo posible los sistemas inteligentes y autónomos. Las empresas y las cadenas de suministro ya utilizan algunas de estas tecnologías avanzadas, pero todo el potencial de la Industria 4.0 cobra vida cuando se utilizan conjuntamente.

El potencial empresarial de la revolución inteligente no solo reside en la optimización de los procesos operativos, sino también en sus servicios para una amplia gama de aplicaciones.

En la actualidad existen 9 pilares en la Industria 4.0 que se corresponden con herramientas y tecnologías 4.0 que analizaremos a continuación:

Robots autónomos

Utilizados desde hace tiempo para realizar tareas complejas, los robots industriales ofrecen una gama cada vez más amplia de servicios y son cada vez más autónomos, flexibles y cooperativos.

Interactúan entre sí y trabajan de forma segura con los humanos. Con el tiempo, serán capaces de aprender de los humanos.

Simulación

La simulación en 3D se utiliza en el desarrollo de productos, el desarrollo de materiales y los procesos de producción.

Aprovecha los datos en tiempo real para reflejar el mundo físico en un modelo virtual que incluye máquinas, productos y personas.

Los operarios pueden, por ejemplo, probar y optimizar los ajustes de la máquina para el siguiente producto incluso antes de que comience la producción, reduciendo así los tiempos de preparación de la máquina y mejorando la calidad.

Integración horizontal y vertical de los sistemas

Con anterioridad, los sistemas de información no estaban totalmente integrados. Las empresas rara vez estaban conectadas con sus proveedores y clientes. Los departamentos de diseño en ingeniería rara vez estaban conectados directamente con la producción dentro de su propia organización.

Pero con la Industria 4.0, toda la empresa puede estar interconectada y las empresas pueden estar conectadas entre sí.

El Internet Industrial de las Cosas (IIoT)

El Internet Industrial de las Cosas (IoT) es una red de objetos físicos dotados de sensores, software y otras tecnologías. Conectadas a Internet, estas «cosas» son capaces de intercambiar datos en tiempo real con otros dispositivos y sistemas conectados a través de redes.

Estos dispositivos conectados se combinan con sistemas automatizados para recopilar datos del IoT que pueden ser analizados para ayudar en las tareas de mejorar un proceso.

Ciberseguridad.

Los días de los sistemas de gestión operativa cerrados e inconexos han terminado. La conectividad y los protocolos de comunicación se están convirtiendo en la norma.

Hoy en día, proteger los sistemas de información y las líneas de fabricación de las amenazas de la ciberdelincuencia es una cuestión crítica. Se utilizan sofisticados sistemas de gestión de la identidad y del acceso a las máquinas para proporcionar comunicaciones seguras y fiables.

Con el Internet Industrial de las Cosas, un número cada vez mayor de productos incorporan inteligencia y están conectados mediante protocolos estándar. Esto descentraliza el análisis y la toma de decisiones, permitiendo respuestas en tiempo real.

Fabricación aditiva

Las empresas acaban de empezar a adoptar la impresión 3D para la creación de prototipos y la producción de unidades. Con la Industria 4.0, estas tecnologías son elegidas por su altísimo rendimiento en la producción de pequeños lotes de productos personalizados.

Realidad Aumentada

Las herramientas de Realidad Aumentada aún están en pañales, pero están preparando el terreno para nuevos servicios. Por ejemplo, proporcionarán a los operadores la información en tiempo real que necesitan para tomar decisiones más rápidas y mejorar los procesos de trabajo.

Big Data y Analítica

Todavía hay conjuntos masivos de datos sin explotar en el mundo industrial. Su análisis permite optimizar la calidad de la producción, ahorrar energía y mejorar los servicios. También en este caso, el objetivo es permitir la toma de decisiones en tiempo real.

 

¿Dónde se aplica la industria 4.0?

La digitalización impulsada por el uso de sensores, software, conectividad y análisis de grandes datos está dando lugar a fábricas más eficientes y flexibles e impulsando la introducción de nuevos modelos de negocio.

Ha sido un largo viaje para llegar a donde estamos hoy. La primera revolución industrial, iniciada con la invención de las máquinas de agua y vapor, dio lugar a los primeros medios de producción organizados.

Por otro lado, la segunda revolución se caracterizó por la invención de la electricidad, que dio lugar a las primeras cadenas de montaje en movimiento y la tercera revolución industrial fue posible gracias a la llegada del ordenador.

Y ahora estamos preparados para la Industria 4.0, con tecnologías como los sensores, la conectividad, la comunicación, los datos y la analítica basada en la inteligencia artificial que se combinan para crear las fábricas del futuro proporcionando información en tiempo real sobre todo el proceso de fabricación.

Al hacer un seguimiento de la cadena de valor total y de las actividades de producción, resulta más fácil para la empresa de fabricación desarrollar estrategias para gestionar la cadena de suministro y mejorar la tasa de producción.

La distribución de recursos y bienes puede ser controlada de forma eficaz para gestionar las actividades de producción de manera efectiva. Por esta razón, se ha revelado en muchas investigaciones que la implementación adecuada de la Industria 4.0 puede ayudar a mejorar la productividad de las empresas de fabricación.

El aumento de la productividad también puede ayudar a una empresa a cumplir con los pedidos de los clientes en diferentes segmentos del mercado.

Por otra parte, los riesgos del exceso de producción y el despilfarro de recursos por el exceso de producción también pueden evitarse utilizando la Industria 4.0.

La implementación de la Industria 4.0 es muy importante para gestionar una cadena de suministro digital de extremo a extremo.

La realidad mixta (Espacio en el que se mezclan la interactividad de la realidad virtual y el poder visual de la realidad aumentada) es otro componente esencial de la Industria 4.0.

Las grandes empresas también utilizan dispositivos de realidad mixta como cascos y gafas para desarrollar fábricas inteligentes, ya que piensan que la inclusión de la realidad mixta en el proceso de fabricación inteligente puede mejorar la comunicación entre los empleados.

En este contexto también la visualización de datos contextuales puede mejorar la productividad de los trabajadores. Se ha revelado en estudios que estos tipos de dispositivos y tecnologías de realidad mixta son utilizados por el personal de reparación en diferentes organizaciones de fabricación.

El personal de reparación puede ver fácilmente a través de la maquinaria utilizando dispositivos de realidad mixta. Gracias a ello, el personal de reparación puede averiguar lo que está mal en la maquinaria.

Los dispositivos de realidad mixta también ayudan al personal de reparación a ver a través de las paredes, de las tuberías y de los cables y, en este proceso, les resulta más fácil entender dónde hay que perforar y dónde hay que cortar para reparar esas maquinarias defectuosas.

La robótica industrial es otra de las tecnologías principales de la Industria 4.0. La robótica puede realizar tareas repetitivas en el proceso de fabricación y las posibilidades de errores humanos también son menores. Por esta razón, los recursos humanos pueden centrarse en áreas más productivas y creativas del negocio.

Como conclusión y teniendo en cuenta todos estos aspectos mencionados, se puede decir que la implementación de la Industria 4.0 se ha convertido en algo esencial para las grandes empresas de fabricación.

¿Por qué es importante la industria 4.0?

La llegada de nuevas tecnologías en la era de la Industria 4.0 ha impulsado la eficiencia en todas las operaciones de fabricación de una empresa.

No adoptar estas tecnologías puede llegar a ocasionar que tu empresa se quede atrás, ya que tus operaciones no estarán lo suficientemente digitalizadas como para igualar a tus competidores.

Un gran número de plantas de fabricación ya están aprovechando los nuevos principios y tecnologías de la Industria 4.0.

A continuación, echaremos un vistazo más amplio de la importancia de implementar la Industria 4.0 en tus procesos productivos:

Monitorización y recogida de datos a través de sensores

La tecnología de sensores es, en muchos sentidos, la columna vertebral de la Industria 4.0, ya que permite la monitorización y la recopilación de datos en tiempo real que impulsa el análisis de datos y la toma de decisiones más informadas y eficaces para el mantenimiento, el control de procesos, el inventario, la gestión del personal y mucho más.

Para ser más eficaz, cada equipo de la instalación -nuevo o antiguo- debe estar equipado con sensores de monitorización.

Aunque estos sensores son estándar en la mayoría de los equipos nuevos, la maquinaria más antigua también puede ser adaptada para aprovechar las ventajas.

Comunicación ampliada entre equipos y sistemas

Además de los sensores, la tecnología de red -especialmente en vísperas del acceso generalizado al 5G–, desempeña un papel importante en los efectos de la Industria 4.0.

Si bien la comunicación aislada y discreta entre equipos y sistemas, como los GMAO, ha estado presente durante bastante tiempo, la Industria 4.0 representa un enorme salto.

Este impulso ha dado lugar a unas instalaciones totalmente interconectadas en las que todos los equipos alimentan los datos en sistemas de software que permiten una toma de decisiones ágil y eficaz a nivel macro y micro.

Automatización más avanzada

La automatización no es, por supuesto, nada nuevo en la fabricación. Sin embargo, la Industria 4.0 hace avanzar aún más la tecnología de automatización.

Esta tecnología permite una programación más informada; formas más innovadoras de trabajo conjunto de personas y robots; y un aumento general de la eficiencia, la seguridad y la productividad.

Agilidad operativa

Ser capaz de reaccionar rápidamente a la fluctuación de la demanda, a las nuevas tendencias de los productos, a la falta de habilidades y a otros desafíos impredecibles es clave para cualquier fabricante. Con la tecnología adecuada, los fabricantes tienen una mayor probabilidad de pivotar con éxito cuando experimentan adversidades.

Análisis de datos

Con la enorme cantidad de datos que se recopilan en tiempo real, áreas como el control de procesos se vuelven más efectivas con la capacidad de hacer ajustes y modificaciones más eficaces.

Aunque una de las principales ventajas de la analítica de datos de la Industria 4.0 es un mantenimiento más centrado en la confiabilidad (RCM), incluido el mantenimiento predictivo que reduce el tiempo de inactividad, aumenta la productividad y mantiene las instalaciones funcionando al máximo rendimiento.

Documentación y trazabilidad

Con la información digitalizada, se puede almacenar una cantidad casi ilimitada de datos de fabricación a través de la nube.

Esto significa que toda la información recopilada manualmente puede convertirse en un sistema de recopilación de datos digitalizado, que puede utilizarse para cualquier cosa, desde la formación de nuevos trabajadores con conocimientos heredados hasta la creación de algoritmos avanzados con datos históricos.

Las opciones son ilimitadas siempre que los datos estén almacenados y sean accesibles para construir soluciones.

Eficiencia de costes

Las soluciones de monitorización de máquinas, las estrategias de mantenimiento predictivo y otras tecnologías operativas avanzadas ayudarán a los fabricantes a reducir el tiempo de inactividad, aumentar el rendimiento y, en general, reducir el coste del suministro de piezas de calidad.

Retención de clientes

El equilibrio entre proveedores y consumidores ha seguido tendiendo hacia el cliente, con expectativas cada vez mayores en torno al servicio y la calidad del producto.

Para satisfacer estas crecientes demandas, los fabricantes se verán obligados a adoptar tecnología que apoye la personalización, el desarrollo de productos y el servicio posventa, entre otros.

 

Beneficios de la industria 4.0

La Industria 4.0 abarca todo el ciclo de vida del producto y la cadena de suministro: diseño, ventas, inventario, programación, calidad, ingeniería y servicio al cliente.

Todo el mundo comparte vistas informadas, actualizadas y relevantes de los procesos de producción y de negocio, y un análisis mucho más rico y oportuno.

He aquí una lista rápida y no exhaustiva de algunas de las ventajas de adoptar un modelo de Industria 4.0 para tu empresa:

1. Aumento de la productividad

Se ha revelado en estudios que la implementación de la industria 4.0 puede ayudar a mejorar la productividad de las empresas de fabricación.

El intercambio adecuado de información mediante el uso de IoT y la tecnología basada en la nube ayuda a una organización a revisar cada paso de la cadena de suministro de manera efectiva.

En este proceso, resulta más fácil para las organizaciones desarrollar estrategias para gestionar la cadena de suministro y la producción.

Las tareas repetitivas de las organizaciones también pueden ser realizadas por máquinas inteligentes. Como resultado de ello, se pueden producir más bienes dentro del tiempo limitado y la tasa de producción de la organización aumenta.

2. Mantener la competitividad

Las herramientas de la Industria 4.0 facilitan la gestión de las tasas de producción en la industria manufacturera.

La gestión adecuada de los índices de producción y de la cadena de suministro puede ayudar a una empresa a cumplir con los pedidos de los clientes en diferentes segmentos del mercado.

Por otra parte, la Industria 4.0 puede ayudar a evitar el problema del exceso de producción. El exceso de producción indica el desperdicio de materiales y recursos valiosos.

La gestión adecuada de la producción, las estrategias de distribución eficaces ayudan a una empresa a seguir siendo competitiva en su sector.

3. Mayor intercambio de conocimientos y trabajo colaborativo

El IoT y el Cloud Computing ayudan a compartir información relevante dentro de los diferentes departamentos para gestionar sus trabajos en consecuencia.

El flujo adecuado de información entre los departamentos también ayuda a mejorar la colaboración en equipo, y es más fácil para la empresa lograr los objetivos de la misma.

Por ejemplo, la información relativa a la cadena de suministro, la tasa de producción y las ventas puede ayudar a los diferentes departamentos de una empresa a trabajar en colaboración para desarrollar estrategias que puedan mejorar la calidad del producto y las ventas de la empresa.

4. Rentabilidad

La rentabilidad es otra de las ventajas que ofrece la Industria 4.0. Las tecnologías inteligentes pueden utilizarse para realizar tareas repetitivas sin ningún error.

En definitiva, las posibilidades de errores humanos también siguen siendo menores en este proceso.

Por otra parte, también hace posible que las empresas gestionen sus tasas de producción con un número limitado de trabajadores. Como resultado, el coste laboral de la empresa también disminuye.

5. Flexibilidad y agilidad

La implementación de la Industria 4.0 también ayuda a mantener la flexibilidad y la agilidad en el sistema de fabricación.

Al implementar la Industria 4.0, se hace más fácil escalar la producción hacia arriba y hacia abajo o incluir nuevas líneas de productos.

6. Mejor experiencia del cliente

El uso de máquinas inteligentes y tecnologías de automatización en la producción puede ayudar a mejorar la calidad de los productos, contribuyendo a aumentar el nivel de satisfacción de los clientes.

Las posibilidades de que los productos estén dañados también son menores y se puede fabricar un gran número de productos en un tiempo limitado.

Además, el aumento de las tasas de producción ayuda a una empresa a gestionar la disponibilidad de los productos en diferentes mercados para que los clientes no tengan problemas a la hora de adquirirlos.

7. Personal más capacitado

El personal de tu empresa puede utilizar tecnologías como la IA y el acceso a datos de los sensores en tiempo real, para que sepan lo que está ocurriendo en la planta de producción y estén preparados para tomar decisiones rápidas y resolver los problemas que surjan.

Los dispositivos portátiles y las aplicaciones de realidad aumentada también pueden ayudarles a resolver problemas, controlar su salud y mantener su seguridad.