El ultimo mes estuve trabajando con varios clientes en proyectos industriales en Buenos Aires, Queretaro, Puebla, Monterrey y Saltillo, la gran cantidad de charlas y recorridas me parecieron una buena oportunidad para escribir una breve reseña de Industria 4.0 y todo lo que trae acarreado este nuevo concepto.

Historia y Concepto:

El concepto de industria 4.0 nació en Alemania, y suele ser mencionado también como cuarta revolución industrial, ciberindustria o industria inteligente. Se espera que la industria 4.0 sea capaz de impulsar cambios sociales al nivel de la primera revolución industrial y las maquinas a vapor, la producción en masa de la segunda, y la electrónica e informática que prolifero en la tercera.

Mark Watson, director de IHS lo describe de esta manera: “El desafío para la cuarta revolución industrial es el desarrollo de software y sistemas de análisis que convierten el diluvio de datos producidos por las fábricas inteligentes en información útil y valiosa.”

Detalle del significado:

La Industria 4.0 combina la infraestructura física propia de la fabrica tradicional con software, sensores, tecnología de comunicaciones, y analítica. Industria 4.0 viene siendo liderada por las automotrices y supondrá un nuevo modelo de manufactura orientados por la adopción de IoT (Internet of Things) y CPS (Cyber-Physical Systems). Esta integración generara cambios horizontales que afectaran a la cadena de valor y cambios verticales que irán desde la sensorización de los parámetros de cada proceso hasta el cambio en la ejecución de toma de decisiones; motivo por el cual, las tecnologías de Big Data cobran principal relevancia dado que son las que dotan de inteligencia a los sistemas que permiten detectar anomalías, predecir comportamientos, simular procesos industriales (y optimizarlos), generar procesos autónomos que incluso puedan contar con tecnología de aprendizaje.

Sabemos que las fabricas tendrán las siguientes características:

  • Automatización de sus procesos industriales
  • Conectada para enviar la informacion de sus ejecuciones
  • Inteligencia para procesar los datos
  • Flexibilidad para adaptarse a los cambios
  • Sostenible respecto al uso de recursos
  • Coordinada por humanos

Las industrias existentes o nuevas que sean consideradas 4.0 deben tener un fuerte uso de sus datos. Usar sus datos significa convertirlos en informacion, y esa informacion en conocimiento. El conocimiento mejora la toma de decisiones sobre los negocios. La Industria 4.0 permite mejorar la calidad de los productos, optimizar en gran medida los costos, provocar una reducción del time-to-market e incrementar la seguridad en todos sus aspectos.

Recorriendo el camino hacia 4.0:

El camino de una fabrica entorno al concepto Industria 4.0 se basa en gran parte en la adopción de forma masiva de sensores que permitan controlar distintos parámetros de interés, monitorizando todo lo que se nos ocurra y junto a ello generando una gran cantidad de datos. El abaratamiento del costo de sensores hace pensar que incluso cada producto pudiera contar con uno incorporado. Actualmente una maquina compleja cuenta con miles de sensores que son leídos en mili segundos. A eso se le suma la gran cantidad de dispositivos IoT que crecen exponencialmente dia a dia y que generan millones de datos. Transformar una fabrica a un modelo 4.0 significa también adoptar los requisitos necesarios para poder procesar el gran volumen de datos que cada dispositivo genera y que se seguirán incrementando a lo largo de los años. Ademas los orígenes de los datos son de lo mas diversos, de manera que se tiene que tener en cuenta la complejidad que significa procesar datos con fuentes y formatos distintos en tiempo real para asociar y relacionar distintas variables para entender comportamientos que permitan armar predicciones. Reemplazar la toma de decisiones a un modelo guiado por datos fehacientes por sobre el modelo de toma de decisiones por intuición sera un gran paso en materia de disminución de errores y que traerá aparejado un significativo aumento de la calidad.

Realidad aumentada e Inteligencia artificial como motor del cambio:

Vale destacar que los cambios vendrán por otros medios como el del añadido de informacion virtual al entorno físico de una planta. Para ello la Realidad Aumentada cobra vital importancia. Podríamos visualizar un almacén y por medio de AR analizar el stock, tener visualmente detalles de productos, KPI, realizar simulaciones y muchísimos usos prácticos mas.

Un ejemplo practico de como la AR ayuda en la vida real, podemos ver el vídeo de VW y su software MARTA, que ayuda a los técnicos guiándolos cuando necesitan desarmar algún componente de un auto.

Con respecto a la validación y simulación de procesos de fabricación, la AR permite obtener planes industriales probados desde el minuto 0, lo que genera un proceso de manufactura optimizado, sin errores y seguro. Una gestión optima de la planta industrial permite aumentar la competitividad desde diferentes puntos de vista, como el ahorro energético analizando los patrones de consumo de cada proceso y permitiéndonos optimizar dichos procesos o adoptar fuentes renovables que permitan generar energía dentro de la planta a través de paneles solares, baterías, etc y reducir la dependencia de la red eléctrica.

Otro factor clave que lideran los cambios de la industria es la adopción de tecnología de Inteligencia Artificial. La definición del cofundador del laboratorio de AI del MIT Marvin Minsky es: “Es la ciencia de hacer que las maquinas hagan cosas que requerirían inteligencia si las hicieran personas”.

La AI debe ayuda a la toma de decisiones, entendiendo y analizando patrones que para un humano serian imposibles. Es por eso que resaltamos la importancia de Big Data y todos los componentes basados en algoritmos que debemos adoptar para conseguir tomar decisiones automatizadas y tener previsibilidad de comportamientos.

Para entender el uso practico de la AI, podemos resumir el ciclo de uso de los datos asi: recoger los datos generados por PLC y sensores para convertirlos en informacion, manejar esa informacion y explotarla desde sistemas de Big Data, y usar esa informacion para entender patrones y tendencias mediante algoritmos.

Lógicamente que cuanto mas datos, mas informacion y cuanto mas informacion, mas herramientas a nuestro favor. Podemos dotar a las maquinas de un comportamiento de aprendizaje automático (Machine Learning) y que a medida que avance el tiempo la maquina pueda entender esos patrones y tendencias para ejecutar acciones automáticas. De esta manera y para usar de ejemplo, una maquina podría reportar la presión de sus inyectores, eso generaría un entendimiento de la situación de la maquina y del proceso de fabricación como así también el control de calidad; y con el aprendizaje realizado basado en tendencias avisar sobre el agotamiento de alguna materia prima, disminuyendo de esa manera la parada de la maquina para ser recargada, mejorando OEE y manteniendo estable el proceso de calidad preestablecido.

Los desafíos que vienen y su hoja de ruta:

Algunos desafíos claves en el proceso de adopción de Industria 4.0, son el análisis de millones de sensores generando datos, asegurar la inviolabilidad de esos datos generados, la trasmision de datos hacia servidores o nubes para su análisis (5G sera un gran aliado de la expansión de la Industria 4.0 simplificando gran parte del proceso de trasmision) y finalmente la ciberseguridad de todos los componentes ya que mayores dispositivos conectados son también mayores puertas de acceso que controlar.

Junto con los requisitos claves, surge el concepto de PLM (product lifecycle management). Consiste en la gestión, a través de soluciones integradas de software, del ciclo completo de vida del producto, desde la concepción del producto con soluciones CAD (Computer Aided Design), pasando por el análisis y la optimización del producto con soluciones CAE (Computer Aided Engineering), llegando al análisis de cómo se va a producir y dar mantenimiento a este producto con soluciones DMF (Digital Manufacturing) y capturando, reutilizando y compartiendo con cada uno de los actores del ciclo productivo toda la información generada en cada una de las etapas antes mencionadas con soluciones PDM (Product Data Management).

En resumen, para transformar nuestra organización a un modelo de Industria 4.0, debemos considerar:

  • Apalancar cambios en el modelo operativo con procesos automatizados, sensorización total y OEE digital.
  • Integrar los sistemas de TI con los sistemas de fabricación.
  • Controlar eficientemente el uso de energía.
  • Optimizar de los procesos de stock, logística y cadenas de suministro.
  • Efectuar controles de calidad unitarios y totales.

Para comenzar es necesario efectuar un assessment total de las fabricas, entender la situación actual e indice de maduración tecnológica y trazar una hoja de ruta con los requerimientos a implantar y como recomendamos siempre, empezar con cambios progresivos y que dichos cambios cuenten con el apoyo de las personas que son quien en definitiva son los promotores de los cambios de envergadura.

Muchas gracias por leer este articulo.

gonzalo@54cuatro.com

Written by

Entrepreneur — CTO 54cuatro https://www.linkedin.com/company/54cuatro

Get the Medium app

A button that says 'Download on the App Store', and if clicked it will lead you to the iOS App store
A button that says 'Get it on, Google Play', and if clicked it will lead you to the Google Play store