Industria 4.0 al Descubierto: Historia, Beneficios y Tecnologías Clave

Actualizado el 25 de febrero de 2021

 

Guía del fabricante para la Cuarta Revolución Industrial:

• ¿Qué es la Industria 4.0?
• Por qué la Industria 4.0 Importa
• Qué Impulsa el Movimiento hacia la Industria 4.0
• La Evolución de la Manufactura
• Cómo Implementar con Éxito Soluciones de Industria 4.0
• Beneficios de la Industria 4.0
• Desafíos de la Industria 4.0
• Tecnologías de la Industria 4.0

¿Qué es la Industria 4.0?

La Industria 4.0, también conocida como la Cuarta Revolución Industrial o 4IR, es un término que abarca la forma en que las computadoras, los datos y la automatización están evolucionando y convergiendo para cambiar la manera en que ocurre el trabajo, y en particular, la manufactura.

Basándose en la tercera revolución industrial que incluyó la creación de la PC e internet, la Industria 4.0 lleva la tecnología a la siguiente evolución al difuminar las líneas entre los mundos digital y físico. Elementos como automatización, IA, IoT y más se están volviendo cada vez más prevalentes. Mientras que las revoluciones industriales del pasado eran esencialmente sobre el avance de la tecnología, la Industria 4.0 se trata más de la evolución de la tecnología y su impacto en la vida cotidiana.

Por qué la Industria 4.0 Importa

Mientras que los cambios industriales y el avance tecnológico del pasado podrían caracterizarse por crear problemas tanto como resolverlos, la Industria 4.0 se trata de tomar lo que existe y mejorarlo. Así, aunque tecnología como la computación a gran escala y la adquisición de datos no es nueva, aplicar la capa 4.0 de computación en la nube significa que datos que antes se retenían en silos ahora pueden compartirse a través de muchos niveles de una organización y alrededor del mundo.

Alejándose de la manufactura tradicional, la Industria 4.0 puede reducir la tensión de muchos de los desafíos que la industria enfrenta actualmente, incluyendo competir en un mercado global con su volatilidad concomitante, acortar ciclos de producción de productos cada vez más complejos, permitiendo la capacidad de revisar y analizar datos, resultando en insights valiosos. Las tendencias que cambian ya no son preocupantes ya que las empresas pueden participar en correcciones de rumbo con máxima flexibilidad y costo mínimo, y el mantenimiento predictivo crea más eficiencia y una línea de fondo más sólida.

Dado que la Industria 4.0 no se trata solo de avanzar la tecnología sino de evolucionarla, los indicadores económicos se centran en la innovación, en lugar de la creación. Una empresa puede innovar y crear un nuevo modelo de negocio —desde la idea inicial hasta la implementación— en un ciclo mucho más rápido que en el pasado.

En lugar de eliminar la necesidad de interacción humana, como lo hicieron algunos aspectos de revoluciones industriales anteriores, la Industria 4.0 está innovando en tecnología para poner al cliente primero. Tiempo de comercialización más rápido, producción bajo demanda y niveles de personalización más fáciles aseguran la satisfacción del cliente en un nivel completamente nuevo. Incluso las personas que trabajarán con máquinas mejoradas por IoT o robótica y automatización encontrarán su situación mejorada, ya que las tareas repetitivas y simples se eliminarán a favor de trabajar en resolución de problemas o innovación.

Qué Impulsa el Movimiento hacia la Industria 4.0

Hay un par de necesidades que impulsan a los fabricantes a adoptar la Industria 4.0.

Primero, y más valioso, está el cliente. Sus deseos y necesidades cambian constantemente, al igual que su demanda de producto más pronto, más barato y usando menos recursos que en el pasado. Además, la personalización es el nombre del juego, lo cual era costoso e ineficiente en evoluciones tecnológicas anteriores pero que, con la Industria 4.0, puede convertirse en la norma. La impresión 3D, por ejemplo, puede permitir producción de tiradas cortas, respuesta rápida en un artículo altamente personalizado, a un costo marginalmente mayor que una producción completa.

Luego están los datos mismos: la capacidad de adquirir y analizar las cantidades de datos históricos que los fabricantes producen constantemente es inteligencia usable para permitir planificación de demanda, producción y mantenimiento. Aumentar la eficiencia y productividad, mientras se garantiza una alta calidad del producto final, es todo bueno para la salud de un fabricante.

Finalmente, la capacidad de aprovechar la computación en la nube y la conectividad significa que las restricciones del mercado global son virtualmente nulas. La distancia y las diferentes zonas horarias ya no son un problema cuando los trabajadores en todos los niveles pueden acceder a los datos que necesitan, desde el abastecimiento de la cadena de suministro hasta la producción y el envío, en tiempo real, mostrados de formas que son materiales para cualquier usuario dado.

La Evolución de la Manufactura: Breve Historia de las Revoluciones Industriales

La manufactura ha cambiado sustancialmente desde sus humildes comienzos. Ha habido cuatro avances tecnológicos mayores que se alinean con cada una de las cuatro Revoluciones Industriales.

La Primera Revolución Industrial

Fue cuando la manufactura se volcó hacia herramientas y maquinaria. La tecnología popular de esta era —que ocurrió desde finales de 1700 hasta principios de 1800— incluía el telar mecánico, la cardadora, la mula hiladora y la jenny hiladora. El agua se usaba para alimentar equipos como el telar mecánico, y esta tendencia progresó hacia su contraparte de alta potencia, el vapor. Las máquinas de vapor se volvieron populares para una variedad de casos de uso durante este tiempo. Esto contrasta con el trabajo manual humano y animal que se usaba antes de esta Revolución.

La Segunda Revolución Industrial

Desde finales de 1800 hasta principios de 1900, la Segunda Revolución Industrial marcó un período de rápidos avances tecnológicos que llevaron a una mayor industrialización y estandarización debido a la necesidad de piezas intercambiables para apoyar tal crecimiento. Fue cuando la línea de producción tal como la conocimos entró en existencia. Tecnología popular y avances mayores incluyeron energía eléctrica, teléfonos, acero y el primer barco moderno.

La Tercera Revolución Industrial

La Tercera Revolución Industrial a veces se llama la Revolución Digital gracias a la rápida adopción de electrónica digital. Microprocesadores, PCs, teléfonos celulares e internet fueron tecnologías mayores durante la Tercera Revolución Industrial que ocurrió en la última parte del siglo XX. Esto marcó el comienzo de la Era de la Información.

La Cuarta Revolución Industrial

La automatización es el gran diferenciador en la Cuarta Revolución Industrial (Industria 4.0). La comunicación máquina a máquina y la tecnología IoT han resultado en fábricas inteligentes, sensores inteligentes, mantenimiento predictivo usando datos de máquinas y aprendizaje automático, y manufactura aditiva, todo proveniente de la Cuarta Revolución Industrial. Este período elimina a los humanos del ciclo donde sea aplicable. Muchos expertos consideran que este es nuestro lugar actual en la historia.

La Quinta Revolución Industrial

Algunos expertos creen que ahora estamos al otro lado de la Industria 4.0 y en cambio estamos en el umbral de la Quinta Revolución Industrial (Industria 5.0). Aunque persisten desacuerdos, la 5IR otorga gran importancia a la inteligencia humana. Es durante esta Revolución Industrial que humanos y máquinas deben trabajar juntos para lograr el progreso. Un ejemplo de lo que podría considerarse tecnología 5IR incipiente es Neuralink de Elon Musk o los Paneles de Operador de MachineMetrics, que superponen contexto humano con datos de máquina para un análisis ML mejor y más preciso.

Cómo Implementar con Éxito Soluciones de Industria 4.0

Hay tres formas clave para asegurar que la implementación de la Industria 4.0 —y en particular la integración de IoT en la planta de producción— en su entorno de manufactura transcurra sin demasiada dificultad:

1. Asegúrese de no quedarse atascado con la regla 20/60/20 de gestión del cambio. Aquí, el 20% de su fuerza laboral está firmemente a bordo con sus planes, el 60% va junto pero es escéptico y el 20% no está contento. Si bien la aceptación del 100% en cualquier plan de gestión del cambio no es probable en el mejor de los casos, ese último 20%, cuando se trata de integrar IIoT industrial, puede ser difícil de ignorar. Una forma de mejorar el 60% es reconocer a quienes son reacios al cambio y ver si puede profundizar en el porqué, y entrar en alguna discusión sobre ese panorama más amplio. Incluir a la gente puede ayudar a que sientan que tienen un interés en los cambios. Además, invertir en capacitación es la mejor manera de compensar la incomodidad a largo plazo. Si la gente entiende el POR QUÉ y el CÓMO, estarán más felices de acompañar el viaje.
2. Cambie al mantenimiento proactivo. Antes de la Industria 4.0 y la falta de conectividad de máquinas, big data y análisis basados en la nube, el mantenimiento era por defecto reactivo. Había alguna capacidad de planificar mantenimiento gracias a patrones históricos pero, en general, el estilo estándar era esperar a la falla antes de arreglar un problema. Con un análisis de datos sólido, los fabricantes pueden aprovechar la Industria 4.0 no solo para predecir patrones y tendencias para programar mantenimiento y tiempos de producción eficientes, sino también alcanzar una etapa de detección autónoma, autocorrección o reparación por máquinas.
3. Comparta sus datos pero protéjalos también. Una de las grandes ventajas de la Industria 4.0 es la capacidad de compartir datos en tiempo real, incluso con proveedores externos. Si pueden ver cómo se ve su demanda, pueden pronosticar mejor para proveerle adecuadamente. Con ese intercambio viene la necesidad de asegurar que sus datos estén seguros. La ciberseguridad es un pilar central en la Industria 4.0, con almacenamiento de datos en la nube, gestión y conectividad inalámbrica. Configurar eso desde el principio asegurará que no tenga un problema posterior que requiera una solución adaptada.

Beneficios de la Industria 4.0

Eficiencia y Productividad Mejoradas

Cuando saca al humano del ciclo, también elimina ineficiencias e inexactitudes humanas. Con una mejor asignación de recursos basada en números, se necesitan menos recursos para mantener niveles óptimos de productividad. El tiempo de inactividad se vuelve menos frecuente cuando los datos y el aprendizaje automático se unen para mantenimiento predictivo y prescriptivo, manteniendo las máquinas en óptimas condiciones sin sacrificar espacio de almacén para un exceso de repuestos innecesarios o participar en tiempos de inactividad programados regularmente.

Agilidad Mejorada

Cuando las decisiones se basan en números que también pueden cambiarse a voluntad para ver escenarios alternativos, los fabricantes cosechan las recompensas de un enorme impulso en agilidad. Con números que respaldan decisiones, es posible girar rápidamente a medida que surgen oportunidades, incluso abriendo oportunidades para tiradas de producción únicas si los suministros para la demanda pronosticada ya se han cumplido.

Más Dinero

Esto proviene de una variedad de factores. La mayor eficiencia y productividad significan salidas maximizadas. Los datos de sensores usados para mantenimiento predictivo reducen el tiempo de inactividad y el desperdicio. Una mejor planificación de recursos significa menos gastos generales para materiales iniciales, espacio de almacén (que también puede optimizarse usando ML), y costos operativos totales más bajos con mayor potencial de ingresos.

Desafíos de la Industria 4.0

Pools deDatos Dispares y Abrumadores

A menudo, los fabricantes se ven inundados con más datos de los que pueden usar razonablemente. La utilidad de estos datos se agota por la falta de talento interno (o servicio externo) que entienda cómo limpiar y organizar los datos —los datos correctos— para responder preguntas de negocio. Muchos fabricantes entraron en la Industria 4.0 esperando que las soluciones de datos fueran plug-and-play y que todas funcionaran armoniosamente juntas. Especialmente los primeros adoptantes a menudo se han sentido tristes al descubrir que sus datos estaban en una variedad de formatos diferentes que no trabajaban juntos y no había un botón de un clic que reuniera todos los datos para responder cualquier pregunta que tuvieran en ese momento. Los motores de normalización de datos y entornos ML de bajo código ahora resuelven algunos de estos problemas, convirtiendo la ciencia de datos ciudadana en un beneficio para empresas que la usan y permiten, pero muchos fabricantes aún tienen almacenes de datos llenos de información sin forma de usarla.

Escasez de Talento

Si bien hay muchas personas talentosas en el mundo, tipos específicos de talento están más demandados que nunca, y la oferta no parece mantenerse al día con la demanda. Los científicos de datos internos han sido un lujo en la última década, e incluso esas empresas que han contratado a uno a menudo encuentran que son un cuello de botella, porque están severamente sobrecargados. Los científicos de datos han tenido en gran medida una opción de "pon tu precio" en tiempos recientes debido a la extrema disparidad entre oferta y demanda. Los analistas de datos y entornos ML de bajo código han hecho que el proceso de implementar nuevos algoritmos sea mucho más rápido y simple, pero continúa habiendo una escasez de expertos en el campo de la ciencia de datos.

Reacción Adversa de la Cultura Empresarial

Las grandes transformaciones digitales pueden ser estresantes para los empleados. La falta de procedimientos de gestión del cambio ha dejado a muchas empresas en caos y a muchos empleados temiendo perder sus trabajos ante la IA o un robot (aunque esto no se alinea con la perspectiva de la Industria 5.0). Romper silos y requerir cooperación interdepartamental puede causar tensiones donde antes había competencia. La cultura empresarial debe evolucionar hacia un lugar abierto, innovador y colaborativo para que los beneficios de la Industria 4.0 se realicen plenamente, y la acción rápida basada en datos en lugar de largas deliberaciones finalmente gana en el entorno empresarial moderno.

Tecnologías de la Industria 4.0

¿Cuáles son las soluciones y tecnologías que llegan como parte de las innovaciones de la Industria 4.0? Tenemos un artículo completo sobre tecnologías 4IR, pero aquí hay un resumen rápido de las 10 principales:

Big Data y Analítica

Esta es la cantidad masiva de datos recopilados usando sensores, píxeles de seguimiento, encuestas y cualquier otra corriente de datos, dónde se almacenan estos datos y los medios a través de los cuales se analizan, como usando computación de borde y aprendizaje automático.

Robots Autónomos

Estos son robots que trabajan por su cuenta, sin intervención humana. Usando ML, estos robots pueden tomar decisiones y correcciones sobre la marcha para llevar a cabo las tareas para las que están programados.

Simulación / Gemelos Digitales

Esta es una versión digital de un sistema, como la planta de producción de una fábrica. A través del uso de sensores en equipos de manufactura y dispositivos digitales similares, las empresas pueden ver un "gemelo" virtual de un sistema que luego pueden usar para análisis, pruebas, etc.

Sistemas Horizontales y Verticales

Esto se refiere a la interconexión de cada aspecto de un sistema, tanto horizontal como verticalmente, como departamentos trabajando juntos a través de instalaciones, así como el intercambio e interacción de datos de máquinas entre diferentes niveles de jerarquía.

IoT Industrial (IIoT)

Este es cualquier dispositivo IoT usado en un entorno industrial, como un control HVAC inteligente o un sensor de máquina de manufactura. La Plataforma IIoT de MachineMetrics transforma los datos de su planta de producción de insights en acciones con aplicaciones potentes que reducen el tiempo de inactividad de máquinas, aumentan su rendimiento y maximizan la rentabilidad impulsada por su equipo de manufactura.

Tecnología de Ciberseguridad

La ciberseguridad es crítica en IR4 porque la afluencia de máquinas significa un mayor número de vulnerabilidades de seguridad que deben protegerse.

La Nube

Este es almacenamiento de información accesible fuera del sitio que generalmente se alcanza vía internet. No requiere hardware local y puede ser aprovechado por fabricantes para acceder a recursos informáticos bajo demanda sin tener que gestionar activamente esos recursos.

Manufactura Aditiva

Esta es manufactura que no quita material mediante corte, rectificado, etc., sino que agrega material para crear un objeto. La impresión 3D es el ejemplo más destacado.

Inteligencia Artificial

La IA se refiere a máquinas capaces de aprender y llegar a conclusiones por sí mismas basándose en la formación de conexiones usando datos de entrenamiento y oportunidades continuas de predicción.

Realidad Aumentada

La RA se refiere a la superposición de información en el mundo físico. Ejemplos notables incluyen filtros de Snapchat y Pokémon Go, pero existen muchos casos de uso en el mundo empresarial, especialmente en lo que respecta a capacitación y mantenimiento.