Las economías de todo el mundo experimentaron un gran auge tras cosechar los beneficios de la tercera revolución industrial, en la que los robots sustituyeron a los humanos que realizaban tareas repetitivas, sin cometer errores ni realizar esfuerzos. Sin embargo, estos robots sin operadores humanos eran inútiles, y los humanos querían dar a estos robots “un cerebro propio”.
Con los constantes cambios en el comportamiento de los consumidores y los mercados, hoy en día la gente se siente más atraída por productos únicos y más complejos. Esto obligó a la industria a adaptarse a un enfoque más descentralizado, en el que se sustituyen los métodos de fabricación convencionales por sistemas más inteligentes, automatizados y conectados de forma digital.
Todos estos motivos dieron pie a las semillas de la Industria 4.0. La cuarta revolución industrial supone la era de la aplicación de los robots de fabricación inteligentes. Son autosuficientes y autocorrectivos por naturaleza. Las fábricas inteligentes que albergan este tipo de robots tienen el objetivo de autorregularse para maximizar la eficiencia y reducir el costo de todo el proceso por completo. La fabricación digital es la base de estas fábricas inteligentes, y este artículo la analiza.
¿Qué es la fabricación digital y hacia dónde apunta?
La fabricación digital es una tecnología novedosa que puede crear diseños y manufacturar productos con una velocidad y eficiencia inimaginables. Con el progreso a nivel mundial de tecnologías como la IA y el aprendizaje automático, la Industria 4.0 no es un sueño lejano. La inteligencia dejará de ser un rasgo humano cuando los robots autónomos que trabajan en las fábricas inteligentes tomen decisiones inteligentes en todo momento. Los dispositivos IoT generan terabytes de datos cada minuto en todo el mundo. Estos datos, también llamados “oro” moderno, podrían hacer que las tecnologías autónomas sean más sólidas que nunca.
Los gigantes del mercado invertirían mucho en estas tecnologías, tanto en los países en desarrollo como en los desarrollados, lo que sin duda actuaría como un bálsamo para las cicatrices que la COVID-19 dejó en la economía mundial.
Incluso con estas tecnologías en la mano, la estructura actual de las tecnologías de la información y las comunicaciones (TIC) no está preparada para respaldar la implementación completa de la fabricación digital. El primer reto sería desarrollar un proceso de estandarización para asegurar la implementación exitosa de la visión estratégica de la Industria 4.0.
Entender la fabricación digital
La fabricación digital se refiere al uso de sistemas informáticos para simular, fabricar y analizar el proceso completo de manufactura, la gestión de la cadena de suministro hasta la prestación de servicios, mediante la vinculación de todos los bits y piezas para formar un sistema robusto y digital vinculado.
La fabricación digital se utiliza en varios sectores manufactureros. En el sector automotriz, los fabricantes de equipos originales (OEM) pueden simular de forma digital todos los procesos, como las herramientas, el mecanizado, la secuencia de montaje y la disposición de la fábrica, mientras el equipo de diseño trabaja en los modelos. La fabricabilidad de estos diseños se puede analizar con precisión y el OEM puede hacer comentarios al respecto, lo que ahorra a la empresa mucho tiempo y recursos.
Todo esto es posible gracias a la evolución de los sistemas autónomos basados en datos y las herramientas de aprendizaje automático. Las organizaciones buscan conectar dispositivos de IoT, recopilar métricas críticas, visualizar datos en tiempo real, analizar resultados y optimizar los procesos de fabricación. La fabricación digital permite a los fabricantes eliminar los cuellos de botella, reducir el inventario, mejorar la calidad, acortar el tiempo de comercialización, cambiar con rapidez para satisfacer las necesidades de los clientes y ampliar el número de productos fabricados.
¿Qué es una fábrica inteligente? ¿Cómo utiliza la fabricación digital?
Una fábrica inteligente podría denominarse el producto final del proceso de digitalización. Se trata de una fábrica inteligente en la que todos y cada uno de los dispositivos son conscientes de su entorno y todo el ecosistema interactúa entre sí para obtener el resultado deseado. En general, las características de una fábrica inteligente son:
1. Análisis de la enorme cantidad de datos producidos por diversos sensores y medidores.
2. Los sistemas interconectados utilizan los datos en tiempo real para su consumo inmediato por otros nodos de la fábrica y también los analiza la pila de software de la empresa.
3. Fabricación personalizada para las necesidades de los distintos clientes. Mediante el uso de aplicaciones de software de simulación avanzadas, nuevos materiales y tecnologías como la impresión 3D, los fabricantes pueden crear de forma sencilla pequeños lotes de artículos especializados para clientes concretos. Mientras que la primera revolución industrial tenía que ver con la producción en masa, la Industria 4.0 tiene que ver con la personalización en masa.
4. Una cadena de suministro mejor y más transparente en la que se comparte la información pertinente con los diferentes nodos de esta cadena.
Tecnologías utilizadas en las fábricas inteligentes
Las fábricas inteligentes utilizan una variedad de tecnologías diferentes para optimizar los procesos de fabricación inteligentes.
Estas tecnologías incluyen:
1. IIoT (Internet Industrial de las Cosas): es un componente clave de las fábricas inteligentes. Las máquinas de la fábrica están equipadas con sensores que cuentan con una dirección IP que permite a estas conectarse con otros dispositivos habilitados para la web.
2. Computación en la nube: los enormes datos recopilados de los distintos nodos del proceso completo se almacenan, analizan y computan en la nube.
3. La IA y el aprendizaje automático: permiten a las empresas de fabricación aprovechar al máximo el volumen de información que se genera no solo en la planta de producción, sino en todas sus unidades de negocio, e incluso de socios y fuentes de terceros. La IA y el aprendizaje automático pueden crear conocimientos que proporcionen visibilidad, previsibilidad y automatización de las operaciones y los procesos comerciales.
4. Gemelos digitales: la transformación digital que ofrece la Industria 4.0 ha permitido a los fabricantes crear gemelos digitales que son réplicas virtuales de procesos, líneas de producción, fábricas y cadenas de suministro. Un gemelo digital se crea al extraer los datos de los sensores, dispositivos, PLC y otros objetos del IoT conectados a Internet. Los fabricantes pueden utilizar los gemelos digitales para ayudar a aumentar la productividad, mejorar los flujos de trabajo y diseñar productos nuevos al simular un proceso de producción.
Casos de uso que permite la fabricación digital
La fabricación digital, con sus numerosas ventajas, permite muchos casos de uso. Uno de los más populares es el mantenimiento predictivo en las industrias para evitar costosas interrupciones. Con los datos de los sensores en tiempo real del sistema y las integraciones de la inteligencia artificial/el aprendizaje automático, las industrias pueden llevar a cabo una supervisión en tiempo real del estado del sistema y eliminar cualquier tiempo de inactividad no deseado en el proceso. Además, la fabricación digital permite disponer de sensores y detectores de calidad para monitorear y probar equipos y productos en tiempo real con análisis visuales. Esto optimiza las estaciones de trabajo para beneficiar a toda la línea de producción y tener la capacidad de ajustar la producción para satisfacer las necesidades cambiantes de los clientes y los pedidos en caliente.