Opinión | ¿La fábrica inteligente? Industry 4.0, ¿de qué se trata?

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Por Siemens

Un vistazo sobre cómo los sensores, los chips de RFID, los sistemas ‘ciberfísicos’ y la Internet de las Cosas están transformando el proceso de fabricación desde la investigación y desarrollo hasta el piso de planta y la cadena de suministro

Nos estamos acercando al tercer siglo desde que tuvo lugar la Revolución Industrial, la cual se estima que comenzó alrededor de 1760. Hoy nos encontramos con procesos en desarrollo dados en llamarse “Smart Manufacturing” (fábrica inteligente) en Estados Unidos, o “Industry 4.0” en Europa, y que representa la cuarta revolución industrial en modificar los sistemas de producción:

  • Revolución Industrial N° 1: Alrededor de 1760, con la introducción de equipos de producción mecánicos impulsados por agua y vapor.
  • Revolución Industrial N° 2: Alrededor de 1900, relacionada con la introducción de la producción masiva, basada en la división laboral e impulsada por la energía eléctrica.
  • Revolución Industrial N° 3: Alrededor 1970, con la introducción de la electrónica y la tecnología de la información (IT) para dar lugar luego a la automatización de la producción.
  • Revolución Industrial N° 4: Hoy, basada en la producción con sistemas ciberfísicos.

Nosotros estamos ahora en el medio de esta última revolución, independientemente de cómo se la quiera denominar. Ella se caracteriza por estar formada por sistemas ciberfísicos altamente inteligentes que pueden desarrollar autónomamente actividades de punta a punta de la cadena de producción.

Industry 4.0

Industry 4.0 es un proyecto estratégico high-tech de los gobiernos europeos que promueve la computarización o digitalización de industrias tradicionales como ser la manufactura. La meta es la fábrica inteligente (smart factory) que se caracteriza por su adaptabilidad, eficiencia de recursos y ergonomía, como también la integración de clientes y socios de negocios en todos los procesos de valor y comerciales. Sus fundamentos tecnológicos comprenden los sistemas ciberfísicos y la Internet de las Cosas. Los expertos creen que Industry 4.0 o la Cuarta Revolución Industrial se podrá realizar durante la actual década, lo que significa que ya está en marcha.
En Estados Unidos, una iniciativa conocida como Smart Manufacturing Leadership Coalition (SMLC) está trabajando también en el futuro de los sistemas de producción. SMLC es una organización sin fines de lucro de especialistas en producción y manufactura, proveedores y empresas de tecnología, consorcio de fabricantes, universidades, agencias gubernamentales y laboratorios. La finalidad de esta coalición es permitirle a los accionistas e interesados formar grupos colaborativos para Investigación y Desarrollo (I&D), implementación y asesoramiento para el desarrollo de alternativas, estándares, plataformas e infraestructura común que facilite la adopción amplia de manufactura inteligente.
¿Qué se prevé con estos desarrollos? Este concepto de producción elevará sustancialmente la complejidad tecnológica del proceso de valor agregado, incluso más en comparación que la situación actual. Para poder estar a la altura de este desafío se requieren herramientas de software para diseñar y construir plantas y sistemas relevantes, como también operarlas. Se hace imperioso contar con esas herramientas de forma que estén desarrolladas y lanzadas en los próximos años. Todos los gobiernos, asociaciones industriales y corporaciones han reconocido la importancia de incrementar sus valores agregados en torno de la producción.
En la manufactura inteligente, todo se conectará con la ayuda de los sensores con chips de identificación por radiofrecuencia (RFID). Por ejemplo, los productos en proceso, las opciones de transporte y las herramientas se comunicarán entre sí y serán organizadas con el propósito de mejorar la producción total, incluso más allá de los límites de las respectivas compañías. En este ambiente productivo, el producto en sí mismo es una parte activa del proceso de producción. Esta integración continua entre los mundos físicos y virtuales solo es posible dado por el hecho de que cada elemento existe simultáneamente y está definido tanto con un modelo virtual como con uno físico.

El desarrollo de los sistemas ciberfísicos

La base para un desarrollo importante de un sistema ciberfísico es la conexión de datos continua a través de cada nivel de los procesos que agregan valor. Cada producto, además de su descripción física, conlleva además una descripción virtual que indica su desarrollo posterior. Consecuentemente, el foco de estos desarrollos e implementaciones de fábrica inteligente apunta a la integración óptima de los mundos reales y virtuales.
Un componente clave de la fábrica inteligente es el control descentralizado: los componentes inteligentes operan en cada nivel del sistema de ensamblado por el cual la parte se va trasladando.

Industry 4.0, sistemas ciberfísicos

En este tipo de proceso de ensamblado, se produce la comunicación en cada paso, para determinar qué piezas se deben agregar o qué pasos de ensamblaje se deben implementar. El control descentralizado hace más fácil agregar o cambiar partes según se necesite, haciendo más viable acceder a las crecientes demandas de adaptación masiva de lo producido.
Con el fin de lograr la digitalización de la cadena de valor, las empresas de software han invertido más de cuatro mil millones de dólares desde 2007. Sin embargo, solo mediante la completa integración de los pasos individuales de producción que agregan valor es como va a ser posible alcanzar todos los avances concebibles en la producción.

La ola del futuro

Mientras esta última revolución industrial avanza, va teniendo implicaciones significantes para la fuerza de trabajo industrial. El software va direccionando los avances de la producción actual, lo que significa que el mouse está reemplazando a las herramientas de acero en muchas áreas del piso de planta actual.
Tener el personal apropiado en cada sector es crítico para alcanzar ventajas tecnológicas, y así alcanzar los objetivos de la fábrica inteligente. Esto ha dado lugar a discusiones sobre la escasez de trabajadores calificados en la oferta laboral, también llamado “falta de habilidades” (skills gap). Cuando las generaciones de más de cincuenta años empiecen a retirarse del mercado en la próxima década, se llevarán conocimiento crítico y habilidades que no podrán ser reemplazadas rápidamente por los recientes graduados de universidades o escuelas técnicas. Según organizaciones gubernamentales internacionales el sesenta por ciento de los nuevos empleos que aparezcan en el siglo 21 requerirá del conocimiento que solo dispondrá el veinte por ciento de la actual fuerza laboral.
Este problema está incorrectamente exacerbado por la idea de que las carreras relacionadas con la producción y manufactura están mal vistas y peor recompensadas. Un importante diario informó en mayo del 2014 que muchos estudiantes simplemente no están interesados en las carreras industriales. Según Raj Batra, presidente de la división Industry Automation en Siemens en Estados Unidos, “Es crítico que podamos hacer conocer a los estudiantes, sus padres y administradores de qué se tratan y cómo son esos empleos y qué es lo que los estudiantes deben aprender para conseguirlos. Después debemos poder proveer el entrenamiento necesario para resolver ese problema”.
El mundo académico no lo puede hacer todo. “Siemens cumple un papel muy activo colaborando con la educación y formación técnica en cada país, promoviendo y asistiendo en el uso de las tecnologías de automatización que generan la cultura de incremento y eficiencia de la producción de modo racional y en línea con las necesidades que cada región o país posee” agrega Andrés Gorenberg, gerente de sistemas de automatización para Siemens en la región Austral-Andina (Sudamérica, sin Brasil). Ejemplos se pueden encontrar por doquier en laboratorios de universidades, en bancos de trabajo de escuelas técnicas, en la implementación de plataformas de simulación y diseño asistido por software o en competencias estudiantiles de automatización que Siemens impulsa en cada país donde está presente.

Consideraciones finales

Sin importar la naturaleza de las empresas fabricantes, la visión de la fábrica inteligente y consecuentemente la integración de la cadena de valor virtual con la real, desde el desarrollo del producto hasta la producción y el servicio de asistencia resultará en una optimización del valor agregado.
Desde la perspectiva de Siemens, hay tres elementos claves para esta evolución:

  • Ejecución de la producción. Esto jugará un rol cada vez más importante. El grado de conectividad entre el nivel de automatización y el de gestión de la producción (MES) se incrementará significantemente, incluso más allá de los límites de la empresa y su ubicación. La integración de los niveles entre el sistema de planificación de recursos de la empresa (ERP) y el de MES también avanzará para alcanzar transparencia completa inclusive con los datos del negocio, lo cual implicará que toda la información necesaria esté disponible en tiempo real.
  • Confluencia del ciclo de vida del producto y la producción. Éste es el segundo elemento clave: lograr un modelo común. Le permitirá a los fabricantes alcanzar los desafíos de lograr ciclos de vida de producto cada vez más cortos tanto técnica como comercialmente.
  • Los sistemas ciberfísicos son fundamentales para el incremento de la flexibilidad que conduce a menores tiempos de repuesta al mercado. Estas unidades de producción se pueden integrar flexiblemente en procesos de producción ya existentes. Los sistemas ciberfísicos combinan funciones de comunicación, IT, datos y componentes mecánicos utilizando tecnologías claves que abarcan: redes de sensores, infraestructura de comunicación por Internet, gestión de eventos inteligente y en tiempo real, previsión de servicios para el “Big Data”, funciones de software embebidas para resolver lógicas y operaciones automatizadas y gestión de las actividades del sistema a través de toda la empresa.

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