Fábricas inteligentes: Revolucionando la fabricación para la Industria 4.0

La fabricación ha evolucionado continuamente. Muchos de los cambios de la industria fueron incrementales y, a veces, renuentes.

Hoy, las fábricas digitales transforman la fabricación de formas que nadie podía imaginar. En el centro de esta disrupción están las plataformas avanzadas de datos de máquinas que hacen realidad el IIoT en la planta.

A continuación, analizamos cómo funcionan las fábricas digitales, cómo están transformando la fabricación y cómo puede iniciar su transformación digital.

¿Qué es una fábrica digital?

Una fábrica digital —también llamada fábrica inteligente— utiliza tecnología para compartir información digitalmente en toda la operación, incluidos datos de materiales, personas y máquinas. La fabricación digital se basa en un sistema integrado que consiste en tecnologías de simulación, equipos conectados y herramientas de colaboración.

No existe una única tecnología que convierta una fábrica analógica en una inteligente. Sin embargo, hay muchas tecnologías y rasgos comunes que comparten las fábricas digitales, y los fabricantes que combinan múltiples tecnologías son los que más probablemente se consideren “fábricas digitales”.

Las fábricas digitales son el resultado de una estrategia de transformación digital para permitir el uso de datos de personas, equipos y sistemas para identificar y priorizar iniciativas de mejora continua. Tecnologías que podría encontrar en una fábrica inteligente incluyen:

Internet Industrial de las Cosas (IIoT)

Consiste en pequeños sensores y otro hardware conectados que se comunican entre sí. Pueden usarse para gestión de activos, reducción de energía mediante HVAC e iluminación inteligentes, recopilación de datos de máquinas y más.

Big Data

Cuando los dispositivos IIoT recopilan datos, deben ir a algún lugar. Big Data se refiere simplemente a estos enormes almacenes de información de los que los fabricantes pueden extraer, así como a las formas de ordenar y gestionar esta información para su uso con otras herramientas y software de analítica. ¿Interesado en saber más? Lea nuestro artículo completo sobre “Industrial DataOps”.

Analítica predictiva y Machine Learning

El machine learning y la analítica predictiva son críticos para una fábrica inteligente. Los datos pueden combinarse para alimentar modelos de machine learning que ofrecen insights para la toma de decisiones a partir de conjuntos de información demasiado complejos para que los humanos extraigan valor. Pueden usarse para predecir la demanda, realizar mantenimiento predictivo y prescriptivo en máquinas, detectar oportunidades en el mercado y más.

Automatización

En una fábrica inteligente, las máquinas conectadas brindan la oportunidad de que los humanos salgan del bucle y la automatización entre en juego. En muchos casos, las máquinas pueden manejar tareas más rápido y con mayor precisión que sus contrapartes humanas. La automatización industrial libera a estos humanos para enfocarse en otras tareas cognitivas complejas que se adaptan mejor a las mentes humanas que a las de las máquinas (al menos por hoy).

Algunas fábricas digitales llevan la automatización al siguiente nivel con técnicas de fabricación “lights-out”, eliminando a los humanos del proceso de fabricación por completo. Este tipo de fábrica inteligente significa la capacidad de arrancar la fábrica, apagar las luces e irse con la certeza de que la fábrica seguirá produciendo, incluso 24 horas al día, sin intervención humana.

Tecnología Cloud y Edge Computing

La tecnología cloud permite a las fábricas digitales almacenar y analizar vastas cantidades de datos usando equipos seguros compartidos con otros, accesibles a través de la web. La nube brinda a los fabricantes máquinas más rápidas y potentes y mayores capacidades de almacenamiento (con mayores protecciones) de lo que suele ser factible comprar y mantener internamente.

El edge computing toma los datos que provienen de la planta de la fábrica inteligente y los procesa cerca, eliminando el tiempo de espera que puede llevar subirlos a la nube, analizarlos y redistribuir la información a la planta. El edge computing permite analítica en tiempo real y toma de decisiones ultra-rápida usando datos, y es perfecto para mecanismos de seguridad, mantenimiento predictivo y tareas computacionales igualmente sensibles al tiempo.

¿Qué más tienen en común las fábricas digitales?

• Sin papel: Como los procesos están digitalizados, no hay necesidad de papel en una fábrica digital. Todo se almacena en la nube o localmente, en formato digital.
• Stack conectado: Como se mencionó, se trata menos de tener una tecnología u otra, y más de tener un sistema de tecnologías integradas. Esto puede incluir datos de PLC de la planta, fusionados con datos ERP, MES y SCADA, etc. Este intercambio de información entre máquinas permite una toma de decisiones rápida, basada en datos y liderada por máquinas en todos los niveles del proceso de fabricación.
• Métricas en tiempo real: Para operar con la eficiencia esperada de una fábrica digital, los fabricantes deben tener acceso a métricas en tiempo real que les permitan ajustar sobre la marcha para asegurar que los objetivos de producción y otras iniciativas de la empresa continúen cumpliéndose —sin sorpresas.
• Analítica de Big Data: Tener toneladas de datos no sirve de nada a menos que se procesen y analicen. Este tipo de análisis ayuda a las fábricas digitales a tomar decisiones más informadas basadas en los números, permitiéndoles detectar tendencias, oportunidades, problemas y áreas para aumentar la eficiencia.

¿Cómo funciona una fábrica digital?

Una fábrica digital utiliza tecnología avanzada para automatizar las operaciones de fabricación y todas las prácticas empresariales dentro de una organización. Mediante conectividad, una fábrica inteligente recopila y analiza datos en tiempo real de los activos de máquinas.

Estos datos se usan con una plataforma avanzada de datos de máquinas basada en la nube para mejora de procesos y automatización, desarrollo de nuevas estrategias de mantenimiento y proporcionar a operadores y gerentes los insights necesarios.

Los sistemas heredados también se vinculan en este camino. Este proceso incluye el uso de APIs y otras herramientas para conectar software heredado en un intercambio de datos bidireccional y en tiempo real. Los datos generados por máquinas conectadas están disponibles para uso del software.

Se utilizan dispositivos para modernizar equipos y máquinas analógicas de modo que los datos de cualquier generación de equipo y cualquier OEM queden incluidos. Esta conexión integral de activos de máquinas, software empresarial y otros sistemas críticos significa que toda la empresa y todos sus procesos operan bajo una única versión de la verdad.

La analítica impulsada por IA y algoritmos avanzados de machine learning crean visibilidad completa sobre el proceso de producción y la cadena de suministro y brindan la oportunidad de automatizar y mejorar el rendimiento de la producción.

Cómo las fábricas digitales están transformando la fabricación

Las fábricas digitales sitúan la analítica avanzada en el edge, conectando activos físicos a recursos digitales. Esto permite automatización y mejora de procesos a una escala imposible usando recopilación y análisis manual de datos.

Las fábricas digitales también extienden el poder de las plataformas de datos de máquinas a otro software empresarial como la gestión de la cadena de suministro. Esta extensión es especialmente útil para la cadena de suministro, donde se logra visibilidad completa de los procesos de producción también a lo largo de la cadena.

Como todos pueden acceder a los mismos datos en una fábrica inteligente, todas las prácticas empresariales se centran en fabricar productos con el menor costo, mayor calidad y menor desperdicio. Los resultados se ven de inmediato, y hay insights avanzados de ventas y marketing disponibles para productos nuevos y existentes.

Estas mejoras y ahorros impulsan la re-evaluación de otros procesos empresariales. Por ejemplo, la tecnología IIoT aumenta significativamente la eficiencia, productividad y utilización de equipos, y muchas empresas pueden re-evaluar su estrategia de Capex y modificar sus modelos de costos gracias a la capacidad desbloqueada.

¿Cuáles son los beneficios de una fábrica digital?

Uno de los beneficios más obvios es un gran impulso a la eficiencia. Al eliminar procesos de toma de decisiones humanos ineficientes que son lentos, sesgados o incorrectos, una fábrica inteligente puede producir más con menos.

La fabricación digital abre oportunidades para más empleos nuevos y mejor pagados que muchos encuentran más atractivos y gratificantes. Estos empleos mejor pagados también atraen talento joven y nuevo al sector con nuevos insights y conceptos para mejorar la planta.

Una fábrica inteligente es también un caldo de cultivo para la innovación. La agilidad lograda con analítica en tiempo real significa que hay más espacio para experimentar, ser creativo, encontrar soluciones a nuevos problemas del mercado y probar ideas a escala sin gastar recursos innecesarios.

Las fábricas digitales incluso ven un aumento en la satisfacción del cliente, porque los costos pueden bajar, los tiempos de envío pueden reducirse, todo mientras la calidad y la consistencia suben.

Cómo implementar una fábrica digital

Aquí hay varias formas de iniciar su transformación digital e implementar un modelo operativo de fábrica digital:

Conectar

El primer paso es conectar los activos de máquinas. Las plataformas de datos de máquinas que usan tecnología IIoT permiten a las empresas conectar máquinas de diferentes OEMs y a través de diferentes generaciones del mismo OEM, incluyendo equipos digitales y analógicos heredados.

Evaluar la fabricación actual

Las empresas deben evaluar a fondo dónde están y el ritmo al que planean lograr una fábrica digital. ¿Los cambios serán incrementales o “todo en uno”? ¿Cómo se logrará la “adhesión”?

Estas preguntas deben responderse, y el rendimiento actual debe medirse como referencia para entender dónde está la empresa y cómo llegar a donde quiere ir.

Elegir el proveedor de solución adecuado

Muchas empresas inician un viaje digital hacia una fábrica inteligente con soluciones ad hoc. Pero esto puede causar problemas de interoperabilidad entre algunos dispositivos, plataformas y dispositivos edge.

Una plataforma integral de datos de máquinas impulsada por IA como MachineMetrics ofrece una oportunidad llave en mano para avanzar. Incluye analítica de plataforma, dispositivos edge y fuerte soporte al cliente en todo el sistema.

Crear una cultura de fábrica digital

A medida que los equipos de fábrica digital avanzan y el impacto de los datos de máquinas en tiempo real se hace evidente, crear una cultura digital es más manejable. En una cultura digital, la comunicación y la colaboración se basan en insights basados en datos. La mejora de procesos se vuelve más fácil de lograr y puede ser identificada por cualquier empleado con acceso a los datos.

Desafíos y soluciones en la implementación de fábricas digitales

Aquí hay algunos de los desafíos de implementar una fábrica digital y cómo superarlos:

Habilidades IT

Muchas empresas pequeñas y medianas carecen de conjuntos de habilidades IT avanzados, lo que aumenta el costo de implementación. Por ello, seleccione un proveedor de confianza con historial de servicio al cliente. Proveedores como MachineMetrics ofrecen un sistema con instalación intuitiva que puede estar operativo en minutos.

Falta de planificación

Es fácil iniciar una transformación digital a una fábrica inteligente sin comprender plenamente qué significa y qué se quiere que haga. La solución es involucrarse temprano y profundizar en los procesos para entender dónde está y qué proveedores se ajustan mejor a su organización.

Los ejecutivos pueden temer el costo

Muchas soluciones son costosas. Pero con la planificación y selección adecuadas, el proveedor correcto entregará un sistema que supera con creces las expectativas de ROI. Un programa piloto puede convertir rápidamente a escépticos ejecutivos en creyentes.

Software para fábrica digital

MachineMetrics apoya iniciativas de fábrica digital en cada nivel de implementación. Desde nuestros conectores de datos de alta velocidad que recopilan datos de máquinas directamente de la fuente a 1 kHz (1000x más rápido que el 1 Hz disponible en la mayoría de sensores industriales) hasta nuestro software de estandarización de datos que asegura que la información que recopila funcione bien junta y le dé resultados inmediatos.

Nuestras capacidades de cloud y edge computing soportan tanto analítica profunda y almacenamiento a largo plazo en la nube como análisis en tiempo real casi instantáneo para alimentar la toma de decisiones rápida en el edge.

Nuestros dashboards personalizables ofrecen múltiples vistas de sus datos y todos pueden acceder a la información que necesitan cuando la necesitan en un formato simple, codificado por colores. Para trabajadores de planta, ofrecemos tabletas directamente en la maquinaria para que puedan superponer contexto humano con los datos que recopilamos. Todo esto más seguridad de nivel industrial hace que nuestros clientes vean ROI en tan solo cinco días.