Competencia global exacerbada, hábitos de consumo en constante cambio, plazos cada vez más cortos… En tal contexto, el sector industrial no ha tenido más remedio que hacer evolucionar sus métodos de producción a favor de las tecnologías digitales. Así, llevamos una década hablando de Industria 4.0. Bajo el efecto del avance de las tecnologías de la información, las comunicaciones móviles y la robótica, las múltiples oportunidades abren tantas posibilidades como desafíos plantean.
Entre los desafíos de competitividad, de agilidad, de productividad y las tecnologías inteligentes, ¿cuál será la fábrica del futuro? ¡Descifrado inmediato!
I/ ¿Qué es la industria 4.0?
1/Concepto y origen de la “industria 4.0”
Concepto que vio la luz por primera vez en el Salón de la Tecnología Industrial de Hannover en 2011; hablamos de industria 4.0 para referirnos a las tres primeras revoluciones industriales.
La primera tuvo lugar en el siglo XVIII tras la invención de las máquinas de vapor, que permitían la producción mecanizada. La llegada de la red eléctrica permitió que surgiera la segunda revolución industrial a finales del siglo XVIII. Finalmente, la automatización de la producción en el siglo XX condujo a la tercera revolución.
La idea detrás de la Industria 4.0 es convertir la tendencia de la globalización en beneficio de las industrias europeas, alentando a las fábricas a equiparse con las últimas herramientas tecnológicas, todas conectadas en la red a través de Internet y la Nube.
En la nueva fábrica, la idea es poner la fábrica al servicio del operador, y ya no el operador al servicio de la fábrica. Dado que las personas son el factor central de este plan, se hace todo lo posible para mejorar la ergonomía, la productividad y la seguridad de cada puesto. La evolución de los métodos de producción, fue llevando al operario a tener que realizar cada vez más procedimientos, el objetivo de la fábrica ultraconectada es desmaterializar todas estas fases para que las personas se centren en las tareas de alto valor agregado. Para ello, cada máquina estará conectada y se comunicará con la red, y la información será transversalizada para ser distribuida entre los diferentes servicios. La información se transmitirá de manera fluida y eficaz desde el cliente, desde su orden de compra, pasando por todas las etapas de fabricación, hasta el envío del producto terminado.
2/ Los componentes de la industria 4.0: ¿de qué hablamos?
La industria 4.0 se refiere a la convergencia de tecnologías digitales y técnicas de producción industrial. Más que una revolución, es una evolución de los equipos existentes que se mejoran y se colocan en el corazón de una red, dentro de la cual se comparte toda la información. Así, las nuevas tecnologías permiten acompañar este cambio.
-El Internet de las Cosas (IOT, por sus siglas en inglés «Internet Of Things») y su dimensión inteligente constituyen una fuerza innovadora: surgimiento de nuevos productos como servicios, transformación de un modelo de negocio y nuevas perspectivas de mercado.
-La fabricación aditiva o impresión 3D es un proceso de fabricación rápido y evolutivo. Lejos de los estándares tradicionales, se adapta perfectamente a la producción de pequeñas series para las que se muestra muy competitivo. También permite la producción de piezas complejas al reducir el número de pasos intermedios. Ya se trate de un prototipo, una pieza a medida, o un elemento de personalización, la impresión 3D acelera el diseño y asegura la producción.
–El COBOT (contracción de Colaborativo y Robot): un avance notorio para los colaboradores de la industria 4.0, este robot industrial fácil de programar asume el papel de asistente-operador, generalmente reemplazando el brazo humano para realizar tareas simples y repetitivas. Para la empresa, el COBOT mejora la precisión, la eficacia, la seguridad en los puestos de trabajo… y la productividad.
- La realidad aumentada (AR, por sus siglas en inglés «Augmented Reality») consiste en superponer contenido virtual 3D sobre la realidad. Al mostrar la información esencial en la producción, el proceso permite que el operador visualice el desarrollo de un procedimiento en tiempo real y lo lleve a cabo rápido y bien. Verdadera sinergia entre terreno y digital, la realidad aumentada es una verdadera ventaja para mejorar la calidad y la productividad, al tiempo que asegura los procesos.
- La simulación de los procesos, mediante software de análisis, permite identificar las mejores opciones para la producción o el mantenimiento de las máquinas y, por tanto, la optimización de los activos.
- La maqueta digital o gemelo digital permite hacer varias pruebas antes de realizar el primer prototipo de un producto o la primera puesta en producción de una línea industrial… una forma iterativa de ahorrar tiempo en los diferentes diseños de una pieza, y facilitar la puesta en marcha de un proceso antes de la producción.
- Los sistemas ciberfísicos (CPS, por sus siglas en inglés «Cyber-physical system») tienen como objetivo agregar funcionalidades adicionales a los elementos físicos con el fin de controlar y administrar los procesos. Son elementos clave en la cadena de información.
El Big DATA Industrial, cuestión ineludible para la Industria 4.0, es una potente tecnología de análisis de datos en tiempo real, que permite monitorizar con mucha precisión la producción y la calidad para tomar las mejores decisiones más rápidamente. Su evolución hacia los “Smart data” con la generalización de la inteligencia artificial debería contribuir a un avance significativo en el mantenimiento predictivo.
3/ ¿Qué aplicaciones para la industria 4.0?
Las aplicaciones de la industria 4.0 sirven para simplificar los procesos de aprovisionamiento, fabricación y producción, al mismo tiempo que se reducen los costes, en un contexto complejo. Desde la estrategia paperless de la empresa hasta la introducción del internet industrial de las cosas, están muy diversificadas, pero todas convergen hacia el incremento de la productividad.
Inicialmente, pensamos en la desmaterialización global de los documentos de la empresa, que lógicamente forma parte de la estrategia de digitalización industrial. Asociada a una solución de gestión electrónica de documentos (GED) o de gestión de contenido empresarial (ECM, por su siglas en inglés «Enterprise Content Management») para almacenarlos y compartirlos, permite más transparencia, menos errores y un trabajo colaborativo: los ahorros en tiempo y dinero son significativos.
Internet, cuando se combina con las nuevas tecnologías, también juega un papel importante en la industria 4.0. Internet industrial de las cosas, una variante del IOT, implica la captura de datos en tiempo real para la monitorización de las máquinas. Así, determinados procesos de control, ellos mismos dotados de Inteligencia Artificial, confieren a las máquinas dotadas de ella funcionalidades para el autoanálisis de sus datos: necesidad de mantenimiento, evaluación de la calidad de las piezas en producción, notificación de posibles averías… Por ello, la capacidad de respuesta y la toma de decisiones estratégicas son mejores.
¡Podemos ir aún más lejos involucrando a socios, clientes y proveedores! De hecho, la integración de redes informáticas como una extranet, un intercambio electrónico de datos (EDI, por sus siglas en inglés «Electronic Data Interchange») o incluso una plataforma web transaccional, permite una comunicación óptima y constituye una verdadera sinergia con las tecnologías 4.0. Por ejemplo, como parte del control de uso, los productos conectados a sensores emiten un alerta que se envía directamente al cliente en caso de mal funcionamiento o necesidad de mantenimiento.
La lista de posibilidades aún es larga. Lo que conviene recordar es que todas las aplicaciones inherentes a la Industria 4.0 se basan en la captura y análisis de datos en tiempo real, combinados con Inteligencia Artificial y nuevas tecnologías. Al final, se simplifican los procesos, se mejora la predicción y se optimiza la cadena de producción de la A a la Z.
II/ Retos y perspectivas de la fábrica del futuro
1/ ¿Por qué la industria 4.0 es fundamental para mi empresa?
El gran reto de la evolución digital de la empresa hacia la Industria 4.0 está ligado a la noción de continuidad digital. Como tal, se trata de poder explotar los datos de un producto en tiempo real, durante su ciclo de vida. Un requisito que supone preservar la cadena de valor desde el diseño hasta el mantenimiento una vez que llega al cliente, mediante el control de los flujos de datos crecientes, independientemente de la complejidad del producto. La manera de hacerlo: disponer de la información adecuada, en el momento adecuado, para tomar decisiones fácticas y pertinentes. Beneficiarse de un acceso a la información fluido y compartido por todos ¡representa el mínimo vital para lograrlo!
De hecho, al integrar los flujos de comunicación y fomentar el trabajo colaborativo, la empresa tiene notorias ventajas sinérgicas para adaptarse al mercado y a las necesidades de los clientes. Se trata precisamente de poder pilotar la producción en modo “ágil, flexible y reactivo” para acelerar el diseño, ser más eficientes en la producción y mejorar la calidad. De este modo, los filones valiosos se identifican más fácilmente y las nuevas perspectivas comerciales se explotan mucho mejor.
También hay que tener en cuenta que es el desarrollo continuo de las nuevas tecnologías lo que permite esta continuidad digital… y la impone al mismo tiempo. De hecho, ha llevado a soluciones tan potentes como fáciles de usar y, sobre todo, ¡cada vez más económicas! Tanto es así que hoy en día, la ventaja competitiva que ofrecen es tal que su uso podría llegar a ser “inevitable”, por razones obvias de competitividad, productividad y… ¡rentabilidad! Para no quedarse atrás, la transición a la industria 4.0 es esencial.
La gama de soluciones CAD, CAM y PDM de TopSolid
2/ ¿Cómo funciona el sistema de producción de la fábrica del futuro?
El círculo virtuoso del funcionamiento de la fábrica 4.0 implica la recopilación y el análisis de datos en tiempo real, la preservación y explotación de los conocimientos, la seguridad de los procesos y la inteligencia artificial al servicio de la producción.
El reto reside en la capacidad de adaptarse rápidamente a las nuevas formas de consumir, es decir, pedidos de personalización y piezas únicas a menor coste, por lo tanto, la fábrica del futuro deberá situar al consumidor en el centro de su transformación digital.
¡Pero no de cualquier manera! Es cuestión de mirar hacia adelante y avanzar poco a poco, no siendo inofensiva la gestión del cambio.
No obstante, a largo plazo, el funcionamiento óptimo de la industria 4.0 debería seguir la siguiente lógica:
- Uso de las tecnologías de la información y la comunicación que permiten que todos los sistemas de la fábrica, y entre fábricas, interactúen constantemente, de modo que la información se procese en un muy corto plazo.
- En materia de mecanizado, implantación de sistemas inteligentes con capacidad de autoevaluación y autocorrección. El objetivo es asegurar y flexibilizar la producción, pero también maximizar la eficiencia, gracias a la reducción de los costes energéticos y de la mano de obra.
- Para el colaborador, trabajo apoyado con la ayuda de la robótica, refuerzo de la especialización de su puesto y habilidades requeridas para el uso de máquinas para garantizar la calidad del servicio a los consumidores.
Una aberración hace una década, pero hoy, las fábricas interconectadas e inteligentes son cada vez más democráticas. Además, ¿quién rechazaría un modo de funcionamiento fiable, que apoya a los operadores en sus tareas diarias, facilita los análisis y proyecciones, hace posible responder a una solicitud compleja, con rapidez y a menor coste, al mismo tiempo que promueve la productividad?
Además, en el marco de la industria 4.0, la planta de producción debe evolucionar hacia una noción de «empresa inteligente», tan flexible que sea capaz de transformarse constantemente, incorporando a clientes y colaboradores, explotar su cadena de valor en todo momento y llevar a cabo procesos de innovación de forma perpetua… ¡Una actitud inteligente en la que se combinan movimiento perpetuo y tiempo real!
III/ ¿Cómo se integra TopSolid en la industria 4.0?
Aunque el concepto de «industria 4.0» apareció hace solo unos años, TOPSOLID no esperó a la cuarta revolución industrial para formar parte de esta lógica de fábrica del futuro.
TOPSOLID lleva años ofreciendo una cadena digital totalmente integrada a través de su software CAO, CAM y ERP y, por lo tanto, ofrece una interconectividad total desde el diseño hasta la producción, pasando por los sistemas digitales externos, como las plataformas de clientes y proveedores. Una actuación que implica funciones inteligentes de centralización, análisis y restitución de datos, que permiten tomar decisiones rápidas y precisas… En otras palabras, ¡un ERP en buena y debida forma!
De esta forma, TopSolid’Erp, el software de gestión industrial más completo del mercado, se posiciona como el socio del rendimiento industrial que permite afrontar los retos de optimización de la productividad y competitividad relacionados con la industria 4.0. Además, los beneficios de las funcionalidades de los sistemas de ejecución de fabricación (MES, por sus siglas en inglés «Manufacturing Execution System») integradas de forma nativa son notables:
- Fiabilidad de los plazos de entrega
- Gestión electrónica de documentos
- Trazabilidad
- Gestión del ciclo de vida antes, durante y después de la producción gracias a la cadena digital CAD/CAM/ERP
- Interconectividad en tiempo real con los sistemas internos y externos de la empresa
- Adquisición, restitución llave en mano y análisis de datos con la Business Intelligence para una mejor gestión de la empresa y una toma de decisiones de forma ágil y proactiva.
- Trazabilidad, adquisición y migración de datos: se beneficia de las mejores ventajas del ERP para optimizar la productividad y competitividad de su industria 4.0.
- Visión global del modelo de negocio y organización óptima de los servicios
El software TopSolid’Erp ha sido diseñado para la industria 4.0, hasta el más mínimo detalle y, sobre todo, ofrece una cadena digital ininterrumpida… ¡un paso más hacia la fábrica del futuro!
IV/ TOPSOLID continúa su evolución hacia el CAD-CAM-PDM-ERP del futuro, lo que implica:
- Un diseño inteligente: además de los modelos 3D ya bien recuperados a nivel geométrico, la recuperación de información de mecanizado (PMI, por sus siglas en inglés “Product Manufacturing Information”) y tolerancias, así como la consideración de operaciones de fresado y torneado.
- Más automatización: cálculos predictivos: cálculos de vibraciones, deformación de piezas a causa del embridado; gestión refinada de la vida útil de las herramientas (con condiciones de corte calculadas); familias de piezas análogas (adaptándose a la producción en serie personalizada); generación automática de gamas; gestión de todo el flujo del proceso de fabricación, desde la primera importación 3D hasta la pieza mecanizada.
- La simulación numérica: optimización de programas CNC (Control Numérico Computarizado) para aumentar la productividad y la seguridad.
- Más fiabilidad y trazabilidad en los procesos de cotización y control de las piezas.
- El uso de la Nube: recopilar el BigData de la empresa, exportar cálculos codiciosos, actualizar el software permanentemente.
- Situar a las personas en el centro de la 4ª revolución industrial: apoyar el cambio, implementar formaciones homologadas para el beneficio mutuo de las empresas y de sus colaboradores.