La automatización de las fábricas se implantó por primera vez en la cadena de montaje de Ford y ha evolucionado con la innovación tecnológica hasta convertirse en la norma de los robots. Los objetivos de aumentar la producción basada en el ser humano han avanzado más allá de la fuerza y el tiempo de funcionamiento para incluir ahora la calidad, la productividad del equipo y la eficiencia de la fábrica. El creciente interés por el medio ambiente y la justicia social ha llevado a más empresas a gestionar las operaciones con la sostenibilidad y la equidad social como prioridades clave. Y los negocios basados en la hiperpersonalización se están expandiendo con la fabricación aditiva, combinada con un ecosistema integrado de tienda, cadena de suministro, fábrica y distribución.
Los primeros en adoptarla están cosechando los beneficios de una mayor producción, un alto rendimiento y una reducción de los residuos, lo que se traduce en un aumento de los beneficios. Todo esto es posible gracias a la Cuarta Revolución Industrial, o Industria 4.0, una oleada de innovaciones tecnológicas y de ingeniería de sistemas que está empezando a remodelar las economías mundiales. Estas tecnologías incluyen los sensores que lo controlan todo, el centro de datos informático que procesa el lago de datos y los controles para las sofisticadas máquinas que doblan, sueldan, transportan e imprimen los productos del futuro.
Fabricación Inteligente
Las fábricas inteligentes optimizan la fabricación, utilizando capacidades digitales que proporcionan innumerables soluciones para un posible problema de ingeniería determinado. En la industria de los semiconductores, los datos y la analítica proporcionan un alto rendimiento. Los semiconductores están hechos de miles de millones de transistores, y esa complejidad va en aumento. Si a esto le sumamos un proceso de fabricación cada vez más complejo, los riesgos de fallo son muy elevados. Las mejoras en la calidad producen mayores rendimientos, lo que conduce a mayores márgenes. Un análisis de errores más rápido y otras eficiencias de producción pueden lograrse mediante el análisis de datos.
Las semiconductor factories , cuestan, imagino que lo sabéis por eso de los PERTES, miles de millones de dólares, gran parte de ellos en equipos. El análisis predictivo puede ahorrar tiempo de mantenimiento no planificado. Y la supervisión del estado de los equipos y la calibración automática pueden aumentar la fiabilidad y ayudar a reducir los costes de instalación, configuración y mantenimiento.
La fábrica se extiende ahora hasta el escaparate virtual, con empresas que utilizan la analítica para crear experiencias de cliente hiperpersonalizadas. La fabricación ‘a medida’, pero de verdad, puede ser un fuerte elemento diferenciador para los fabricantes de nicho o globales y puede impulsar el crecimiento inclusivo. La gestión predictiva de la cadena de suministro es aún más importante debido a las interrupciones actuales y la visibilidad limitada.
Para que todo esto funcione se necesitan datos, y muchos. Una fábrica inteligente puede generar más de 5 petabytes (PB) a la semana y todos esos datos deben ser transmitidos, almacenados y analizados, lo que ha dado lugar a la aparición de edge data centers industriales.
El ámbito original del software de análisis era procedimental y algorítmico, siguiendo estrategias concebidas por ingenieros de software. El número de puntos de datos se ha ampliado exponencialmente hasta el punto de que el enfoque procedimental se rompe. La llegada del aprendizaje automático permite ahora a las fábricas analizar patrones en conjuntos de datos muy grandes, que se adaptan bien al tipo de análisis de datos masivos habitual en la Industria 4.0.
La nueva infraestructura de la fábrica
La automatización de las fábricas de automóviles tuvo un gran auge en los años 70 y sigue impulsando la innovación. Mientras que la Industria 4.0 es como el director de una orquesta de fábrica, la propia fábrica debe sufrir cambios para que el concierto llegue a su máximo crescendo.
Los robots y los sensores estarán conectados a una red de comunicación inalámbrica de alta velocidad. La tecnología celular 5G es la principal para este fin, aunque existen sólidas soluciones Wi-Fi 7. También se habla de que será necesaria la 6G para manejar los volúmenes de datos y resolver las vulnerabilidades de seguridad. Estas tecnologías requieren un acceso limpio hacia la cobertura de red y así obtener la máxima velocidad y el mayor ancho de banda, lo que impone nuevos requisitos al diseño de las fábricas para evitar las zonas ‘ciegas’. Y claro, ya existen estrategias para implementar las redes de comunicaciones globales y de fábrica.
Cada dispositivo, o ‘cosa’ relacionada con la fabricación, requerirá una estandarización, como la capacidad de descubrimiento y la autoconciencia, y deberá ser capaz de defenderse de forma autónoma. Su modelo de generación y consumo de datos debe ajustarse a la arquitectura del sistema. Y tendrá que ser capaz de autoconfigurarse a cualquier sistema al que se conecte. Toda esta comunicación inalámbrica se consigue con emisiones electromagnéticas, y los sensores, robots y otros equipos de fabricación deben ser tolerantes al ruido.
Innovaciones en semiconductores
Detrás de toda esta funcionalidad se encuentran los semiconductores que crean, transmiten y procesan los datos. Esto requiere una instalación de computación dedicada para proporcionar la fiabilidad en tiempo real que necesita la instalación.
La visión artificial se considera esencial para la Industria 4.0 a la hora de observar los enormes detalles de las operaciones de la fábrica. La electrónica digitaliza la acción, y el procesamiento de la visión crea información sobre lo que está sucediendo.
Luego, tenemos los chips de radiofrecuencia de alta velocidad, que permiten que los protocolos 5G transmitan hasta 20 Gbps. Por último, tenemos los algoritmos de inteligencia artificial, que se implementaron por primera vez en los centros de datos y requerían chips de cálculo muy grandes para procesar los grandes conjuntos de datos. Ahora, disponemos de Machine Learning de muy bajo consumo en sensores para el análisis de datos localizados con el fin de reducir la cantidad de datos que deben transmitirse.
Como podéis ver en este rápido repaso, la Industria 4.0 está trayendo cambios realmente disruptivos, convirtiendo los espacios industriales en entornos inteligentes y conectados. La fabricación ha cambiado para siempre. La fábrica inteligente es más que una iniciativa de calidad, una impresora 3D, sensores electrónicos o analítica: es todo eso, optimizado en conjunto, para el rendimiento, la producción y la creación y mejora de la comunidad.
No está lejos que el metaverso permita el siguiente reino de oportunidades. Planificar una transición puede ser una decisión difícil debido a los costes de inversión y a los cambios generalizados que son necesarios. Pero la vieja máxima sigue siendo válida: comer o ser comido. O se rompe, o se rompe. Y ya se sabe, el que da primero…
