Tecnologías emergentes de la industria 4.0 con ejemplos del mundo real

¿Qué es la tecnología Industria 4.0?

La Industria 4.0, también conocida como la Cuarta Revolución Industrial, se trata de hacer que los negocios sean más inteligentes y automatizados. Mientras que la Tercera Revolución Industrial se centró en cambiar los procesos mecánicos y analógicos a procesos digitales, la Cuarta Revolución Industrial se centra en profundizar el impacto de nuestras tecnologías digitales al hacer que nuestras máquinas sean más autosuficientes, capaces de "hablar" entre sí y de considerar cantidades masivas de datos en formas que los humanos simplemente no pueden, todo en nombre de la eficiencia y el crecimiento. La tecnología Industria 4.0 representa un cambio fundamental en la forma en que operan las empresas, tan fundamental como el cambio de la energía de vapor a la electricidad en la Segunda Revolución Industrial.

¿Quiere saber más? Lea nuestra guía completa sobre Industria 4.0.

¿Cómo está afectando la tecnología Industria 4.0 a la industria manufacturera?

En la fabricación, la Industria 4.0 tiene amplias repercusiones. Se utiliza para aprovechar la eficiencia operativa, perfeccionar la previsión de la demanda, desglosar los silos de datos, participar en el mantenimiento predictivo, ofrecer a los trabajadores mejoras en la seguridad y la formación virtual, y mucho más. Industria 4.0, como parte de un concepto más amplio denominado transformación digital, abarca la fabricación desde la planificación hasta la entrega, con soluciones para análisis profundos, sensores de datos de planta, almacenes inteligentes, cambios simulados, además de seguimiento de productos y activos.

Para los fabricantes, las tecnologías de la Industria 4.0 ayudan a cerrar la brecha entre lo que alguna vez fueron procesos separados a una vista más transparente y visible en toda la organización, con muchos conocimientos prácticos.

10 tecnologías de la industria 4.0 del mundo real con ejemplos

A continuación se presentan las principales tecnologías de transformación digital provocadas por la Industria 4.0. Siéntete libre de seleccionar cualquiera de ellos para saltar a una sección en particular:

1. Grandes datos y análisis
2. Robots Autónomos
3. Simulación/gemelos digitales
4. Sistemas Horizontales y Verticales
5. IoT industrial (IIoT)
6. Tecnología de ciberseguridad
7. La nube
8. Fabricación aditiva
9. Inteligencia Artificial
10. Realidad Aumentada

1. Big Data y análisis

Big Data es exactamente lo que parece:grandes cantidades de datos. Montañas de estadísticas y números tan grandes que los humanos y los equipos podrían pasar años examinándolos manualmente y aún así no obtener mucho valor real. Con las máquinas en el asiento del conductor, es una historia completamente diferente. Usando las capacidades informáticas avanzadas de hoy, esos enormes flujos de datos puros y sin adulterar se pueden transformar en información precisa y procesable que puede impulsar la toma de decisiones para los líderes de fabricación. Las fuentes de datos pueden incluir todo, desde sensores IoT en plantas de fábrica y sistemas de iluminación hasta datos de ventas o factores relacionados con la cadena de suministro, como el clima y el clima político.

Big data sustenta gran parte de la otra tecnología de Industria 4.0. Cuantos más datos se utilicen, mayor será el nivel de eficacia.

Ejemplo de Big Data y análisis en la fabricación

Imagínese esto:hay un taller en algún lugar de Wisconsin que tiene un pequeño sensor (un sensor de IoT industrial que cubriremos con mayor profundidad momentáneamente) conectado a todas y cada una de las máquinas en esa fábrica. Ese sensor está constantemente registrando y analizando información tanto en el sitio del sensor como en la nube (que también cubriremos). Todos los datos de este pequeño sensor IoT, incluida información como cuánto se ha utilizado la máquina, se recopilan y se introducen en un algoritmo de aprendizaje automático.

Los datos de la máquina recopilados se pueden analizar para predecir defectos de calidad y prolongar la vida útil de la herramienta.

Ese algoritmo, o fórmula, arroja resultados con respecto al programa de mantenimiento de ese equipo. Dice:"Es probable que la correa de esta máquina se rompa en 2 o 3 semanas". Con eso en mente, el mantenimiento se programa en horas de descanso dentro de una semana y la máquina mantiene la eficacia operativa durante todas las horas de trabajo. Eso se llama "mantenimiento predictivo" y no funcionaría en absoluto sin big data. Los grandes datos ayudan a esta fábrica a cuidar sus activos, reducir costos y limitar el riesgo de tiempo de inactividad.

2. Robots Autónomos

Los robots autónomos son máquinas autosuficientes que pueden gestionar sus tareas de forma inteligente sin necesidad de un operador humano. Realizan tareas repetitivas de forma rápida y precisa, incluso si son complejas, y requieren poco o ningún tiempo de inactividad, excepto para el mantenimiento.

Ejemplo de Robots Autónomos en Manufactura

Los robots autónomos se utilizan en la fabricación para sujetar y mover artículos pesados ​​en una línea de producción. Esto ayuda a prevenir lesiones humanas por soldadura, ensamblaje y paletización. Los robots autónomos también pueden ayudar con la selección de pedidos a nivel de almacén porque tienen la capacidad de analizar y elegir rápidamente la ruta más eficiente para seleccionar artículos, incluso para pedidos múltiples. También se pueden usar para producción continua, porque no necesariamente necesitan descansos.

3. Simulación / Gemelos digitales

Un gemelo digital, a pesar de que suena como algo sacado de una película de ciencia ficción, es la tecnología muy auténtica detrás de la creación de una simulación de un objeto, concepto o área del mundo real dentro de un espacio digital. Puede incluir una representación 3D de todos los activos físicos, sistemas operativos y estructuras dentro de una instalación completa. Los casos de uso de los sistemas de gemelos digitales son muy amplios.

Un gemelo digital de una máquina CNC, una especie de modelo 3D con "esteroides".

Ejemplo de simulación/gemelos digitales en fabricación

Al utilizar sensores IoT industriales, una empresa de fabricación puede "ver" toda su planta de producción en un espacio virtual. Pueden ver la ubicación de cada activo, su tiempo de actividad y las necesidades de mantenimiento (incluso aquellas que aún no han surgido). Incluso pueden "mirar" dentro de máquinas que serían peligrosas o costosas de abrir en la vida real.

Con este gemelo digital y el aprendizaje automático, los líderes de fabricación pueden predecir las tareas de mantenimiento y encontrar momentos para utilizar mejor el equipo para reducir los cuellos de botella. Pueden capacitar a los empleados a una distancia segura antes de presentarles las máquinas no simuladas en el piso y probar ideas para cambios operativos antes de gastar dinero, tiempo y energía en implementarlos.

4. Integración de sistemas horizontales y verticales

La integración horizontal y vertical se ha denominado la "columna vertebral de la Industria 4.0". La premisa de la integración de sistemas horizontales y verticales es la conectividad y la visibilidad. Esto podría significar dentro de una sola organización o fuera de ella con socios de la industria. Las máquinas y las empresas se comunican y comparten datos constantemente, lo que ayuda a lograr oportunidades de análisis más profundas, mayor transparencia y mayor eficiencia para todos.

Ejemplo de integración de sistemas horizontales y verticales en la fabricación

Si una empresa tiene varias instalaciones de producción dentro de ella, la integración horizontal puede garantizar un intercambio fluido sobre problemas de datos, como niveles de inventario y retrasos. La integración vertical en la fabricación puede incluir la eliminación de los silos interdepartamentales para que toda la organización funcione como una unidad, desde I+D hasta adquisiciones, y fabricación hasta ventas y más. Todos comparten datos, todos se benefician y todos operan dinámicamente.

5. IoT industrial (IIoT)

IoT industrial se refiere al despliegue de pequeños sensores, a veces con capacidades informáticas, que recopilan y monitorean datos en tiempo real en todas las empresas. Los sensores de IoT se pueden implementar junto con básicamente cualquier cosa, desde luces hasta HVAC (calefacción, ventilación, aire acondicionado) y maquinaria de planta de fábrica. Industrial IoT es una tecnología fundamental de Industry 4.0. Los beneficios de los equipos conectados son tremendos, ya que brinda información para una mejor toma de decisiones en muchos niveles de la organización.

Una operación industrial completamente conectada aprovecha la tecnología Industria 4.0, incluido IoT, para obtener una visión más profunda del rendimiento.

Ejemplo de IoT industrial (IIoT) en la fabricación

Ya hemos discutido el papel de Industrial IoT en el mantenimiento predictivo. Otro ejemplo de IIoT en la fabricación consiste en romper los cuellos de botella e impulsar aumentos masivos en el rendimiento de producción. Si cada máquina en un piso de producción tiene un dispositivo IoT conectado que monitorea la eficiencia de producción, el uso, el tiempo de actividad, etc., entonces estos datos se pueden usar junto con un algoritmo de aprendizaje automático. Esto determina qué pieza de maquinaria representa el cuello de botella de mayor prioridad y cómo solucionarlo. ¿La máquina necesita una actualización? ¿Simplemente necesita ser utilizado en más momentos durante el día?

La plataforma MachineMetrics IIoT

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6. Tecnología de ciberseguridad

No puede tener mucha tecnología involucrada en todos los niveles de su negocio sin algún tipo de protección para mantener a los piratas informáticos y otros agentes nefastos fuera de sus sistemas. La tecnología de ciberseguridad es cualquier cosa que protege sus sistemas digitales de vectores de ataque internos y externos. La ciberseguridad moderna involucra tecnología como blockchain o inteligencia artificial y puede proteger nuevas tecnologías como dispositivos IoT industriales.

Ejemplo de tecnología de ciberseguridad en la fabricación

Con sistemas digitales e inteligentes implementados, los fabricantes sin suficiente seguridad cibernética están expuestos a la amenaza de propiedad intelectual robada, equipos de fabricación requisados ​​por saboteadores para crear productos defectuosos, ransomware, robo de identidad y más. Sin embargo, los fabricantes pueden mitigar las amenazas a la seguridad mediante la creación de un plan en caso de que experimenten una infracción, así como habilitar medidas protectoras de ciberseguridad que protejan sus datos y equipos, incluidos sus sistemas IoT.

7. La Nube

La Nube es un término nebuloso que se refiere a un amplio número de sistemas conectados en Internet. Por lo general, significa un servidor ubicado fuera del sitio de su negocio. La "nube" se puede usar para software y datos que se almacenan en algún lugar de Internet (por ejemplo, el servidor de otra persona) en lugar de en una máquina local.

En una arquitectura IoT completa, los fabricantes pueden aprovechar tanto la nube como el perímetro para ofrecer una toma de decisiones rápida con gran poder de procesamiento y escalabilidad.

Ejemplo de la nube en la fabricación

La Nube ofrece muchos beneficios a los fabricantes. Puede almacenar grandes cantidades de datos de sensores de forma segura con redundancias ya implementadas. Puede almacenar datos de clientes de forma segura. Se puede usar para computación. Las tareas de computación intensiva, como el modelado de riesgos mediante el aprendizaje automático, se pueden realizar en la nube para reducir los costos generales de la maquinaria de alta potencia. En los últimos años, también se ha utilizado para la "fabricación en la nube", que puede referirse a software o fabricación distribuida real en ubicaciones geográficas dispares.

8. Fabricación aditiva

La fabricación aditiva significa crear elementos capa por capa, agregando material nuevo en lugar de sustraerlo. Esto se compara con la antigua forma de fabricación (fabricación sustractiva), que cubre tareas como cortar y tallar madera, etc.

Ejemplo de fabricación aditiva en la industria manufacturera

La impresión 3D es una forma de fabricación aditiva. Los principales adoptantes incluyen a Adidas, que imprime zapatos en 3D, cuyos diseños se crearon en base a grandes datos.

9. Inteligencia artificial y aprendizaje automático

La inteligencia artificial y el aprendizaje automático se refieren a máquinas que utilizan algoritmos para procesar datos y llegar a conclusiones que no fueron programadas por desarrolladores humanos. Estas máquinas aprenden de los datos para generar predicciones cada vez más precisas.

Ejemplo de Inteligencia Artificial en Manufactura

La inteligencia artificial y el aprendizaje automático se utilizan ampliamente en la fabricación para la previsión de la demanda y el mantenimiento predictivo. Debido a que la IA puede considerar grandes conjuntos de datos de sensores y otras fuentes, es un candidato perfecto para anticipar situaciones volátiles, complejas y dinámicas casi en tiempo real de una manera que los humanos no pueden. La IA funciona bien para pronosticar y predecir los cambios del mercado para los fabricantes.

10. Realidad Aumentada

La realidad aumentada incluye información sensorial adicional, generalmente visual, superpuesta al mundo real. Los ejemplos comunes incluyen Google Glass y el juego Pokémon Go.

Ejemplo de Realidad Aumentada en Manufactura

En la fabricación, la realidad aumentada se puede utilizar tanto para la formación como para el mantenimiento de los trabajadores. Los nuevos empleados pueden aprender a usar maquinaria que podría ser peligrosa en un entorno seguro y virtualizado antes de ingresar a la planta de producción. AR también puede ser beneficioso durante las tareas de mantenimiento al ofrecer información sobre herramientas, manuales de reparación y otras anotaciones para que sean fácilmente visibles en el sitio, dentro del campo de visión del técnico. La realidad aumentada también permite a los técnicos ver dentro maquinaria peligrosa y complicada antes de que la abran, para que sepan exactamente lo que están buscando y qué hacer antes de empezar.

Métricas de máquina está acelerando las transformaciones de la fábrica digital al proporcionar una plataforma de IoT industrial intuitiva y flexible para recopilar y transformar fácilmente los datos de cualquier equipo de fabricación en aplicaciones potentes y procesables.

En este momento, cientos de fabricantes han conectado miles de máquinas a MachineMetrics en fábricas globales para reducir el tiempo de inactividad de las máquinas, optimizar la capacidad e impulsar un mayor rendimiento y rentabilidad para sus operaciones de fabricación.