Tecnología de vanguardia Industria 4.0: Innovaciones y aplicaciones del mundo real

¿Qué es la tecnología de la Industria 4.0?

La Industria 4.0, también conocida como la Cuarta Revolución Industrial, se trata de hacer los negocios más inteligentes y automatizados. Mientras la Tercera Revolución Industrial se centró en cambiar procesos mecánicos y analógicos a digitales, la Cuarta se enfoca en profundizar el impacto de nuestras tecnologías digitales haciendo que nuestras máquinas sean más autónomas, capaces de "hablar" entre sí y considerar cantidades masivas de datos de formas que los humanos simplemente no pueden, todo en nombre de la eficiencia y el crecimiento. La tecnología de la Industria 4.0 representa un cambio fundamental en cómo 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 impactando la tecnología de la Industria 4.0 a la industria manufacturera?

En la fabricación, la Industria 4.0 tiene repercusiones generalizadas. Se usa para aprovechar la eficiencia operativa, refinar la previsión de demanda, romper silos de datos, realizar mantenimiento predictivo, ofrecer a los trabajadores mejoras en seguridad y capacitación virtual, y más. La Industria 4.0, como parte del concepto más amplio de transformación digital, abarca la fabricación desde la planificación hasta la entrega, con soluciones para análisis profundos, sensores de datos en piso de planta, almacenes inteligentes, cambios simulados, y seguimiento de productos y activos.

Para los fabricantes, las tecnologías de la Industria 4.0 ayudan a cerrar la brecha entre procesos que antes eran separados hacia una visión más transparente y visible en toda la organización, con abundantes insights accionables.

10 tecnologías reales de la Industria 4.0 con ejemplos

A continuación, las principales tecnologías de transformación digital surgidas de la Industria 4.0. Seleccione cualquiera para ir a una sección específica:

1. Big Data y Analítica
2. Robots Autónomos
3. Simulación / Gemelos Digitales
4. Integración de Sistemas Horizontal y Vertical
5. IIoT Industrial (IIoT)
6. Tecnología de Ciberseguridad
7. La Nube (Cloud)
8. Fabricación Aditiva
9. Inteligencia Artificial
10. Realidad Aumentada

1. Big Data y Analítica

Big Data es exactamente lo que suena: cantidades masivas de datos. Montañas de estadísticas y números tan grandes que humanos y equipos podrían pasar años filtrándolos manualmente y aún no derivar mucho valor real. Con las máquinas al mando, es otra historia. Usando las capacidades de computación avanzada de hoy, esos enormes flujos de datos puros pueden transformarse en insights precisos y accionables que impulsan la toma de decisiones para líderes manufactureros. Las fuentes de datos pueden incluir desde sensores IoT en pisos de fábrica y sistemas de iluminación hasta datos de ventas o factores de cadena de suministro como el clima y el entorno político.

El Big Data sustenta gran parte de la otra tecnología de la Industria 4.0. Cuantos más datos se usan, mayor el nivel de efectividad.

Ejemplo de Big Data y Analítica en fabricación

Imagine esto: Hay un piso de planta en Wisconsin que tiene un pequeño sensor (un sensor IoT industrial que cubriremos en profundidad pronto) conectado a cada máquina de esa fábrica. Ese sensor registra y analiza información constantemente tanto en el sitio del sensor como en la Nube (que también cubriremos). Todos los datos de este pequeño sensor IoT, incluyendo información como cuánto se ha usado la máquina, se recopilan y alimentan a un algoritmo de machine learning.

Los datos de máquina recopilados pueden analizarse para predecir defectos de calidad y extender la vida útil de herramientas.

Ese algoritmo escupe resultados sobre el programa de mantenimiento de ese equipo. Dice: "Es probable que la correa de esta máquina se rompa en 2-3 semanas". Con eso en mente, el mantenimiento se programa en horas "muertas" dentro de una semana y la máquina mantiene la efectividad operativa durante todas las horas laborales. Eso se llama "mantenimiento predictivo" y no funcionaría en absoluto sin Big Data. El Big Data ayuda 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 inteligentemente sin necesidad de un operador humano. Realizan tareas repetitivas de forma rápida y precisa, incluso si son complejas, requiriendo poco o ningún tiempo de inactividad excepto para mantenimiento.

Ejemplo de robots autónomos en fabricación

Los robots autónomos se usan en fabricación para sostener y mover objetos pesados en una línea de producción. Esto ayuda a prevenir lesiones humanas en soldadura, ensamblaje y paletización. También pueden ayudar en la preparación de pedidos a nivel de almacén porque tienen la capacidad de analizar y elegir rápidamente la ruta más eficiente para recoger artículos, incluso para múltiples pedidos. También pueden usarse para producción continua, porque no necesariamente necesitan descansos.

3. Simulación / Gemelos Digitales

Un gemelo digital, a pesar de sonar como algo sacado de una película de ciencia ficción, es la tecnología 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 para sistemas de gemelos digitales son enormemente amplios.

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

Ejemplo de Simulación / Gemelos Digitales en fabricación

Usando sensores IoT industriales, una empresa manufacturera puede "ver" todo su piso de planta en espacio virtual. Pueden ver la ubicación de cada activo, su tiempo de actividad y necesidades de mantenimiento (incluso las que aún no han surgido). Incluso pueden "mirar" dentro de máquinas que sería peligroso o costoso abrir en la vida real.

Usando este gemelo digital y machine learning, los líderes manufactureros pueden predecir tareas de mantenimiento y encontrar momentos para utilizar mejor el equipo y reducir cuellos de botella. Pueden capacitar empleados a distancia segura antes de presentarlos a las máquinas no simuladas en el piso y probar ideas para cambios operativos antes de gastar dinero, tiempo y energía implementándolos.

4. Integración de Sistemas Horizontal y Vertical

La integración horizontal y vertical ha sido llamada la "columna vertebral de la Industria 4.0". La premisa es la conectividad y visibilidad. Esto puede significar dentro de una sola organización o fuera de ella con socios de la industria. Máquinas y empresas se comunican y comparten datos constantemente, ayudando a lograr oportunidades de análisis más profundas, mayor transparencia y mayor eficiencia para todos.

Ejemplo de Integración Horizontal y Vertical en fabricación

Si una empresa tiene múltiples instalaciones de producción, la integración horizontal puede asegurar el intercambio fluido de datos sobre problemas como niveles de inventario y retrasos. La integración vertical en fabricación puede incluir romper silos interdepartamentales para que toda la organización funcione como una unidad —desde I+D hasta compras, fabricación, ventas y más allá. Todos comparten datos, todos se benefician y todos operan dinámicamente.

5. IIoT Industrial (IIoT)

El IIoT industrial se refiere al despliegue de pequeños sensores, a veces con capacidades de computación, que recopilan y monitorean datos en tiempo real en toda la empresa. Los sensores IoT pueden desplegarse junto con prácticamente cualquier cosa, desde luces hasta HVAC (calefacción, ventilación, aire acondicionado) hasta maquinaria de piso de fábrica. El IIoT industrial es una tecnología fundamental de la Industria 4.0. Los beneficios de los equipos conectados son tremendas, ya que proporcionan insights para una mejor toma de decisiones en muchos niveles de la organización.

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

Ejemplo de IIoT Industrial en fabricación

Ya discutimos el papel del IIoT en mantenimiento predictivo. Otro ejemplo implica romper cuellos de botella y impulsar aumentos masivos en el rendimiento productivo. Si cada máquina en un piso de producción tiene un dispositivo IoT conectado que monitorea eficiencia de producción, uso, tiempo de actividad, etc., estos datos pueden usarse junto con un algoritmo de machine learning. Esto determina qué pieza de maquinaria representa el cuello de botella de mayor prioridad y cómo solucionarlo. ¿Necesita la máquina una actualización? ¿Simplemente necesita utilizarse en más momentos del día?

La plataforma IIoT de MachineMetrics

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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 hackers y otros agentes nefastos fuera de sus sistemas. La tecnología de ciberseguridad es cualquier cosa que proteja 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 fabricación

Con sistemas inteligentes y digitalizados, los fabricantes sin ciberseguridad suficiente están expuestos a robo de propiedad intelectual, equipos de fabricación secuestrados por saboteadores para crear productos defectuosos, ransomware, robo de identidad y más. Sin embargo, los fabricantes pueden mitigar amenazas creando un plan en caso de brecha, así como habilitando medidas de ciberseguridad que protejan sus datos y equipos, incluyendo sus sistemas IoT.

7. La Nube (The Cloud)

La Nube es un término nebuloso que se refiere a una amplia cantidad de sistemas conectados en internet. Generalmente, significa un servidor ubicado fuera de su negocio. La "Nube" puede usarse para software y datos almacenados en algún lugar de internet (ej. 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 edge para ofrecer toma de decisiones rápida con poder de procesamiento profundo y escalabilidad.

Ejemplo de La Nube en fabricación

La Nube ofrece muchos beneficios a los fabricantes. Puede almacenar grandes cantidades de datos de sensores de forma segura con redundancias ya en lugar. Puede almacenar datos de clientes de forma segura. Puede usarse para computación. Tareas computacionalmente intensivas como modelado de riesgos usando machine learning pueden hacerse en la Nube para reducir costos de infraestructura de maquinaria de alta potencia. En años recientes, también se ha usado para "fabricación en la nube" que puede referirse a software o verdadera fabricación distribuida en ubicaciones geográficas dispares.

8. Fabricación Aditiva

La fabricación aditiva significa crear artículos capa por capa, añadiendo nuevo material en lugar de restarlo. Esto se compara con la forma antigua 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. Adoptantes principales incluyen Adidas, que imprime en 3D zapatos, cuyos diseños se crearon basándose en Big Data.

9. Inteligencia Artificial y Machine Learning

La inteligencia artificial y el machine learning 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 fabricación

La IA y el machine learning se usan ampliamente en fabricación para previsión de demanda y mantenimiento predictivo. Porque la IA puede considerar vastos arrays de datos de sensores y otras fuentes, es un candidato perfecto para anticipar situaciones volátiles, complejas y dinámicas en tiempo casi real de formas que los humanos no pueden. La IA funciona bien para prever y predecir cambios de mercado para fabricantes.

10. Realidad Aumentada

La realidad aumentada incluye entrada sensorial extra, generalmente visual, superpuesta al mundo real. Ejemplos comunes incluyen Google Glass y el juego Pokémon Go.

Ejemplo de Realidad Aumentada en fabricación

En fabricación, la realidad aumentada puede usarse para capacitación de trabajadores y mantenimiento por igual. Nuevos empleados pueden aprender a usar maquinaria que podría ser peligrosa en un entorno virtualizado seguro antes de entrar al piso de fábrica. La RA también puede ser beneficiosa durante tareas de mantenimiento al ofrecer indicaciones, manuales de reparación y otras notaciones fácilmente visibles in situ, dentro del campo de visión del técnico. La realidad aumentada también permite a los técnicos ver dentro de maquinaria peligrosa y complicada antes de abrirla, para saber exactamente qué buscan y qué hacer antes de empezar.

MachineMetrics acelera las transformaciones de fábrica digital proporcionando una plataforma IIoT industrial intuitiva y flexible para recopilar y transformar fácilmente datos de cualquier equipo de fabricación en aplicaciones potentes y accionables.

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