Industria 4.0: cómo la tecnología está revolucionando la industria manufacturera

La industria 4.0 podría parecer un juego de magnate al estilo de SimCity, pero en realidad es el cambio más grande para llegar a la fabricación global desde la automatización. Centrado en robótica avanzada y automatización, nuevas formas de interacción hombre-máquina y grandes cantidades de datos y conectividad impulsada, Industry 4.0 está preparada para modernizar la fabricación e impulsar la competitividad industrial occidental.

Junto con la Internet de las cosas emergentes (IoT), Industry 4.0 ofrece a los fabricantes la capacidad de recopilar, analizar y actuar sobre inmensas reservas de datos como nunca antes, y luego establecer esas acciones en movimiento con una robótica altamente eficiente y automatizada. ¿El resultado? Un producto de mayor calidad a un menor gasto operativo.

¿Qué es Industry 4.0?

Industry 4.0, también llamado manufacturing 4.0, es el matrimonio de las operaciones de TI y fabricación: la maduración de la tecnología digital en la industria manufacturera. Mark Holleran, ex CEO de Xplore Technologies, dice que representa un "cambio integral de fabricación centralizada a descentralizada", que requiere la adaptación de procesos, talento, estructura empresarial y tecnología.

"Tecnología, incluida la robótica avanzada y la inteligencia artificial , sofisticados sensores, computación en la nube, IoT, captura y análisis de datos, y fabricación digital ... se unen para dar paso a la próxima revolución industrial ", dijo Holleran a Mobby Business.

Aquí se muestran algunos de los principales componentes allanando el camino a seguir para la fabricación 4.0 y cómo funcionan. Juntos, crean un ecosistema de alta tecnología de dispositivos inteligentes que logran un lugar de trabajo optimizado y eficiente.

Internet de las cosas

A medida que crece la cantidad de dispositivos inteligentes y la cantidad de datos capturados, analizados y almacenados, conectividad y comunicación solo será más importante. Tanto dentro de la empresa como a terceros socios, las compañías necesitarán que sus datos se puedan compartir y sean compatibles para permitir un nivel más alto de operación.

Declan Keir-Saks, director de Deskera, dijo que IoT es el puente que permite el granular conocimientos aportados por soluciones de alta tecnología para unir en una imagen coherente a nivel empresarial para fabricantes modernos.

"La fabricación de IoT permite el seguimiento virtual de bienes de capital, procesos, recursos y productos", dijo Keir-Saks. "Esto les da a las empresas visibilidad total, lo que agiliza los procesos comerciales y optimiza la oferta y la demanda".

Cuando se implementan correctamente, los responsables de la toma de decisiones estarán equipados con más y mejor información, procesos automatizados y la capacidad de intervenir en un sistema predictivo o preventivo base para evitar el tiempo de inactividad o cualquier otro problema que pueda afectar la producción.

Inteligencia artificial y aprendizaje automático

La información entregada por sensores y sistemas IoT es demasiado grande para que los humanos la analicen razonablemente. Los algoritmos de inteligencia artificial y de aprendizaje automático pueden contextualizar los datos e indicar anomalías o hacer recomendaciones.

"[AI y aprendizaje automático] pueden ayudar a detectar señales de alerta tempranas de activos que se vuelven poco saludables", dijo Derick Jose, cofundador y jefe de datos científico de Flutura Decision Sciences and Analytics. "Por ejemplo, las anomalías en la temperatura de la RPM de la unidad superior podrían ser [la] firma de una avería inminente".

Además, AI sirve para mejorar la eficiencia en la operación general, dijo José. Al devolver las predicciones sobre el impacto de los cambios menores, los responsables de la toma de decisiones pueden comprender los efectos antes de implementar algo nuevo.

AI es especialmente útil cuando se trata de digerir los flujos masivos de información capturados por sensores y dispositivos habilitados para IoT. Esos vastos trozos de datos serían casi imposibles de contextualizar para un operador humano, por lo que permitir que las computadoras lo hagan en realidad hace que los datos capturados sean valiosos.

La realidad mixta

La realidad mixta es también un componente principal de Industry 4.0. Las grandes empresas ya están emitiendo dispositivos de realidad mixta como cascos y gafas para los empleados con la esperanza de que la comunicación y visualización de datos contextualizados incrementen la productividad y la toma de decisiones inteligentes. "La realidad mixta es un verdadero cambio de juego en la fabricación". Tim Lynch, CEO de Psychsoftpc, dijo. "Para el personal de reparación, les permite 'ver adentro' de la máquina que necesita reparación o 'ver a través de las paredes' a los cables y tuberías para saber exactamente dónde taladrar o cortar".

Acoplar esas capacidades con el mantenimiento predictivo habilitado por IoT y AI, y tienes una receta para el éxito de alta tecnología. Si los datos sugieren que una máquina se sobrecalienta, por ejemplo, y los algoritmos de aprendizaje automático señalan que es lo suficientemente anómalo para justificar el envío de mantenimiento, los trabajadores pueden emplear la realidad mixta para determinar si una máquina está comenzando a sobrecalentarse y qué componentes se ven afectados.

Para ir un paso más allá, imagine que la persona de mantenimiento que diagnostica la máquina afectada reconoce un problema pero no tiene la experiencia para solucionarlo. Los dispositivos de realidad mixta pueden conectar a alguien con la experiencia adecuada a la persona en el sitio, que luego puede mostrarlos paso a paso, a través de superposiciones digitales, cómo realizar las reparaciones.

Para fines de capacitación, la realidad mixta crea un entorno donde los empleados puede experimentar situaciones virtuales relevantes para su trabajo sin arriesgar el equipo real o el tiempo de actividad de fabricación.

"En capacitación, los trabajadores pueden practicar en productos virtuales para adquirir experiencia que se trasladará al mundo real", dijo Lynch. "Pueden colocarse en situaciones simuladas que podrían enfrentar al hacer su trabajo y aprender a manejarlos virtualmente antes de exponerlos a ellos en el trabajo".

Impresión en 3D

Las impresoras 3D han existido desde 1983, aunque a menudo solo en manos de grandes empresas. En aquel entonces, el término era "creación rápida de prototipos", y ciertamente continúan haciéndolo hoy. Pero ya no son solo prototipos; Las impresoras 3D también se emplean en la fabricación de bajo volumen, tal vez para probar productos o llevar muestras a ferias comerciales.

"Cuando las pequeñas empresas desarrollan nuevos productos y necesitan hacer 50 partes para probar o simplemente llevar a una feria comercial, la fabricación de herramientas para la fabricación tradicional puede ser muy costosa ", dijo Doug Collins, propietario de Avid 3D Printing. "Es posible que no tengan el capital para abordar [la fabricación tradicional]. Las impresoras 3D permiten una producción de bajo volumen sin tanta inversión, por lo que pueden ahorrar ese capital para otras cosas importantes, como el marketing".

A medida que la tecnología continúa mejorando , es más común encontrar piezas impresas en 3D dentro de proyectos más grandes. Un ejemplo es la boquilla de combustible impresa en 3D de GE Aviation, que es parte del motor de avión CFM LEAP. Al imprimir ciertos componentes, los fabricantes pueden ahorrar tiempo y dinero para crear el mismo producto final.

¿Cuáles son las ventajas?

Con una promesa tan inmensa y tecnología de vanguardia, Industry 4.0 requiere una importante inversión inicial. De acuerdo con una encuesta de 2017 de 1,000 pequeños y medianos fabricantes canadienses, por ejemplo, los adoptantes digitales invirtieron un promedio de $ 250,000. Para las empresas más grandes, el costo sería inevitablemente mayor. Pero los esperables dispositivos inteligentes conectados a pagos y un proceso de producción automatizado prometen un importante retorno de la inversión.

"Estos sistemas de software hacen más que intercambiar datos", dijo Srivats Ramaswami, CTO de 42Q. "Eliminan gran parte de la intervención humana relacionada con su gestión. Esta próxima generación de automatización, que utiliza big data, análisis e inteligencia artificial, es uno de los impulsores más importantes detrás de la fabricación digital y la Industria 4.0".

Ramaswami agregó que las ventajas que los fabricantes pueden obtener de la implementación de esas tecnologías incluyen:

Mayor competitividad.

• La subcontratación de regiones de bajos salarios en el mundo fue previamente un imperativo para los fabricantes que querían seguir siendo competitivos. Sin embargo, las inversiones en tecnología ahora permiten que los países más ricos compitan una vez más. Como resultado, dijo Ramaswami, los fabricantes ahora pueden elegir ubicaciones basadas en "capacidades técnicas y proximidad a la demanda del consumidor, en lugar de decisiones impulsadas principalmente por los salarios". Aumento de la productividad.
• Los algoritmos de automatización, análisis y aprendizaje automático han llevado gran parte del trabajo paso a paso fuera de las manos de los operadores humanos. Eso significa una producción más rápida y eficiente a toda hora, con operadores humanos principalmente monitoreando y manteniendo sistemas. Incremento de ingresos y rentabilidad.
• Industry 4.0 no solo crea un proceso de producción más eficiente y de mayor calidad, sino que permite cosas como mantenimiento predictivo y preventivo y actualizaciones, que resulta en menor tiempo de inactividad y menos gasto de capital en el tiempo. Optimización del proceso de fabricación.
• Con más conectividad, datos compartidos y mejores análisis, es posible una colaboración más estrecha a lo largo de toda la cadena de suministro, podría conducir a una mayor eficiencia, optimización e innovación a largo plazo en la industria manufacturera. "Las comunicaciones entre máquinas y los sistemas integrados impulsarán una mayor colaboración entre productores, proveedores y otras partes interesadas a lo largo de la cadena de valor", dijo Ramaswami .

Mantenimiento de registros y trazabilidad sin fisuras.

• La inmensa captura y análisis de datos también significa una mejor r capacidades de archivo y búsqueda de ecord. Esto tiene ramificaciones desde el cumplimiento regulatorio del gobierno hasta la satisfacción del cliente. "A diferencia de las relaciones tradicionales donde los comentarios sobre productos y servicios tardan en recopilarse, el ciclo automatizado de retroalimentación cerrada es un componente inherente de Industry 4.0", dijo Ramaswami. "El mantenimiento de registros sin problemas habilitado por los sistemas digitales acelerará la trazabilidad, a la vez que limitará los pasivos, los costos de garantía y los retiros".

A pesar de estas ventajas, el cambio aún se encuentra en la etapa inicial. Según una investigación de Capgemini

, solo el 6 por ciento de los fabricantes son considerados "maestros digitales" que han alcanzado una etapa avanzada en la digitalización del proceso de producción. Aún así, el movimiento es real; Capgemini estima que el 76 por ciento de los fabricantes ya tienen una iniciativa de fábrica inteligente en proceso o en proceso de formulación. Lo que está claro es que Industry 4.0 y las tecnologías digitales avanzadas pronto se convertirán en la norma para la fabricación en todo el mundo. Aquellos que adoptan desde el principio tienen una mejor oportunidad de posicionarse favorablemente en el futuro.

Se realizaron algunas entrevistas de fuente para una versión previa de este artículo.

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