En una planta de procesamiento de productos del mar en Noruega, son las máquinas, y no las personas, las que evalúan la calidad del salmón, pesan y clasifican el pescado, y lo distribuyen a las unidades de producción. Pronto, las máquinas también calcularán la cantidad de hielo necesaria para transportar el pescado a su destino.
A mil millas de distancia, en otra planta de fabricación en Alemania, las máquinas producen millones de Controladores Lógicos Programables (PLC) que automatizan maquinaria, desde barcos, automóviles y equipos agrícolas hasta centros de producción completos en todo el mundo. La producción de productos personalizados fabricados en la planta está libre de defectos en un 99,99885 %.
En los dos ejemplos del ecosistema de la «fábrica inteligente» descritos anteriormente, la infraestructura física funciona con tecnologías de la información y la comunicación, que extraen conocimientos de los datos del entorno.
La automatización se basa en conocimientos, que permiten ejecutar procesos empresariales y entregar resultados programados con una intervención humana mínima. Este entorno ciberfísico, sustentado en el Internet Industrial de las Cosas (IIoT), es la base misma de la Cuarta Revolución Industrial, que aporta «inteligencia» a la fabricación.
Producción ajustada
La Industria 4.0 transforma el funcionamiento de las fábricas al crear un entorno propicio para las prácticas de Justo a Tiempo (JIT) en la producción, la gestión de pedidos y el envío. No solo interconecta los distintos subsistemas de una planta de producción, sino que también establece vínculos digitales entre la línea de montaje o la unidad de procesamiento, y la oficina de diseño de productos, los servicios logísticos, la cadena de suministro y los grupos de interés.
Una planta conectada fabrica productos de alta calidad en ciclos de producción más cortos y responde a la demanda de los clientes de variedad de productos, además de minimizar los residuos en todas las operaciones. La interacción de sensores, datos y analítica es el catalizador de esta revolución.
Sensores
Las fábricas conectadas rastrean en tiempo real la ubicación de la mano de obra, los materiales, las máquinas y los activos móviles. El IIoT digitaliza el entorno de producción al integrar el Sistema de Ejecución de Fabricación y el sistema de Planificación de Recursos Empresariales con dispositivos integrados e instrumentos de proceso para la comunicación en tiempo real.
Por ejemplo, se pueden incorporar etiquetas inteligentes para convertir un contenedor de repuestos en una planta de producción en un contenedor autónomo, que registra digitalmente la ubicación y el contenido, y comunica cuándo necesita reponerse.
Los vehículos autónomos, los sistemas de geovallado para el transporte y la manipulación de materiales, las soluciones de monitoreo de riesgos para la seguridad industrial y la protección, y las herramientas de control de calidad remoto para gestionar la calidad del aire, el agua y los productos dependen de sensores y de tecnología de comunicación para funcionar de manera óptima. La red de componentes, sensores y controladores conectados proporciona grandes volúmenes de datos útiles en diversas formas y formatos.
Datos
El flujo de datos sin fisuras entre las máquinas y los sistemas empresariales unifica todo el proceso de fabricación. Las herramientas de big data procesan datos que residen en cualquier lugar, a veces incluso en el entorno externo a la planta de fabricación, y en formatos estructurados, no estructurados y semiestructurados, para proporcionar visibilidad del entorno de producción.
Facilita la mejora de las operaciones de fabricación dinámicas. Los equipos inteligentes y la tecnología de la Industria 4.0 permiten a los fabricantes desafiar las economías de escala y fabricar productos personalizados o gestionar series de producción pequeñas de forma rentable.
Las operaciones flexibles y los datos en tiempo real procedentes de los protocolos de comunicación entre personas, de sistema a sistema y entre personas mejoran la calidad y la fiabilidad mediante intervenciones oportunas antes y durante la fabricación.
El IIoT aprovecha los datos para impulsar líneas de producción autoorganizadas. En el caso del contenedor autónomo, cuando los sensores activan una solicitud de reposición, los datos del sistema de gestión de pedidos responden a la necesidad. La sincronización de los calendarios de producción y las actividades de la cadena de suministro, basada en datos en tiempo real de dispositivos del IoT, permite la llegada justo a tiempo de los materiales al contenedor.
La computación en la nube permite a las fábricas inteligentes generar, procesar y almacenar grandes conjuntos de datos de forma rentable. La arquitectura en la nube escalable y segura cumple los requisitos de los ecosistemas conectados. Sin embargo, los datos brutos ofrecen beneficios limitados. Se necesitan modelos analíticos sofisticados para monetizar el big data y predecir las necesidades.
Analítica
El valor del IIoT va más allá de la medición, la detección y el control automatizados de las operaciones. Las herramientas analíticas avanzadas y los modelos cognitivos aplican de forma inteligente el big data para crear un entorno receptivo y de autorreparación para la fábrica del mañana. Las herramientas de analítica predictiva aprovechan la inteligencia procedente de los datos de los clientes, proveedores, equipos y producción, que luego pueden utilizarse para actuar.
La analítica predictiva minimiza el tiempo de inactividad de los equipos de reconversión y el mantenimiento de activos. La simulación evita el fallo de nuevos productos. De manera significativa, la analítica ayuda a los OEM a incrementar sus ingresos por servicios posventa al pronosticar con precisión la vida útil y los requisitos de mantenimiento de los productos terminados.
El mantenimiento, los pedidos, la recepción, el ensamblaje, el envío y los servicios posventa automatizados garantizan la agilidad, mientras que la analítica impulsa la autooptimización. Volviendo al ejemplo del contenedor autónomo, mientras que la información de los sensores y la gestión automatizada de los datos de pedidos permiten una estrategia de inventario JIT, los marcos analíticos pueden identificar áreas para una mayor eficiencia y reducción de costes, mediante la reorganización de la secuencia de la línea de producción, la reconfiguración del producto que utiliza la pieza o la sustitución por un componente más económico.
La Industria 4.0 ayuda al ecosistema de fabricación a percibir de forma autónoma el contexto, adaptarse a las limitaciones y reaccionar u organizar acciones preventivas para alcanzar los objetivos empresariales. La aplicación industrial del Internet de las Cosas (IoT) y la analítica de datos conducirá a una toma de decisiones basada en hechos que, a su vez, será ejecutada de forma rutinaria por autómatas.
Incluso con este seguimiento digital de los procesos físicos mediante tecnologías basadas en sensores, las personas seguirán impulsando el futuro de la fabricación. Las personas, liberadas de la rutina gracias a la tecnología, encontrarán la manera de dirigir su productividad recién descubierta hacia tareas que solo pueden ejecutarse con la imaginación y la inteligencia humanas, como la creación de nuevos productos útiles que deben fabricarse para resolver los problemas de nuestro tiempo.
