Industria 4.0: impacto y retos

El término Industria 4.0 se utilizó por primera vez en 2011 en Alemania. Durante el evento Hannover Messe, se presentó junto con el gobierno local, universidades, centros de investigación y empresas tecnológicas, lo que sería la Cuarta Revolución Industrial.

En aquel momento, se propusieron cambios radicales en el modelo industrial, con lo que se desarrollaría los campos de la automatización y el control de datos. Aunque estos cambios eran futuristas, no sobrepasaban los límites de la realidad. El gran objetivo propuesto era descentralizar el control de los procesos y hacer proliferar la idea de dispositivos inteligentes interconectados para facilitar toda la cadena de producción y la logística de las fábricas.

Del mismo modo que la llegada de Internet y la revolución digital cambiaron los negocios, este nuevo modelo industrial también llegó e inmediatamente tuvo un impacto positivo en la industria. Pero, ¿qué significa realmente este término?

¿Qué es la Industria 4.0?

Cada una de las tres revoluciones industriales (anteriores) conlleva características especiales y destacadas. Es necesario comprender toda la trayectoria histórica y el desarrollo de la industria – desde sus inicios hasta la producción en masa y las cadenas de montaje, seguidas de la llegada de la tecnología de la información – para entender cómo el mercado tecnológico se ha vuelto tan competitivo.

Hoy, ese mercado es el centro del desarrollo económico. Retrocedamos en el tiempo para comprender cómo ha evolucionado la complejidad industrial hasta la era 4.0.

Industria 1.0

La Primera Revolución Industrial se produjo en el siglo XVIII, cuando tuvo inicio el desarrollo del sistema capitalista a partir de la aceleración productiva. La gran novedad fue el descubrimiento del uso del carbón como fuente de energía. De esta forma, las máquinas empezaron a moverse a través de la combustión y el vapor.

Casi 100 años después, la Industria 1.0 cambió con la creación de nuevos medios de transporte, como la locomotora y el barco de vapor. Al facilitarse el transporte de materias primas, personas y la distribución de mercancías, surgió una forma alternativa de trabajar más allá del trabajo manual y los procedimientos artesanales.

Industria 2.0

En esta etapa, el principal desarrollo fue el descubrimiento de la electricidad y la primera cadena de montaje, concebida por Henry Ford. Se desarrolló la idea de la producción en masa. Es decir, más agilidad en la producción, por un coste mucho menor.

También formaron parte de la Segunda Revolución Industrial (siglo XIX) el uso del motor de explosión, la invención del telégrafo y las nuevas teorías de escala de producción por etapas. Estos cambios también alteraron los hábitos de consumo, ya que los bienes se hicieron más accesibles (tanto a nivel de precio como de disponibilidad).

Industria 3.0

Ya a mediados de la década de 1970 comenzó la Tercera Revolución Industrial, que tuvo como hito principal los primeros sistemas de automatización del sector. Es decir, ordenadores, centros de mecanizado e inserción de componentes empezaron a auxiliar y optimizar las secuencias programadas a través de “robots informatizados”.

También conocida como Revolución Científico-Técnica, benefició y proporcionó avances considerables, principalmente en los campos de la Informática, la Robótica, las Telecomunicaciones, la Biotecnología y la Nanotecnología. Comenzó a considerar la demanda en favor de la producción, cada vez más compleja y sofisticada. Este modelo descentralizó y permitió el desarrollo y la integración simultáneos de varios ámbitos. Se inició la Globalización.

Industria 4.0

Una era de interacción entre lo digital y lo real (físico, digital y biológico), con inversiones en tecnología punta para conectar todo y a todos. Se busca aplicar todos estos sistemas para desarrollar fábricas y procesos de producción inteligentes. Estos últimos tendrán la capacidad de controlarse y supervisarse a sí mismos.

Esta red de conexiones entre dispositivos, personas y sistemas de información ha suscitado debates en torno al término Internet de las Cosas (IoT). Una oportunidad para crear relaciones sin precedentes, en las que un sistema se comunica con otro de forma eficiente y transparente.

Los principios de la Industria 4.0

Pero, al final, ¿qué predice la Cuarta Revolución Industrial? Es muy importante entender cuáles son los principios que se deben adoptar para que tu empresa pueda adaptarse y comenzar a emplear estos atributos, con el fin de mantenerse al día con la evolución en la industria.

Interoperabilidad

Es la capacidad de interactuar en todo momento. Es decir, se implementan dispositivos inteligentes en cada etapa de la producción, para que sea posible gestionar y realizar el mantenimiento de forma ágil, práctica y segura. Existe comunicación entre las personas y los sistemas ciberfísicos mediante la Internet de las Cosas, que a su vez está asociada a la computación en nube.

Virtualización

Este principio permite a las organizaciones inteligentes crear las llamadas “copias virtuales” de sus sistemas (en nubes) para monitorizar los procesos en plena actividad.

De este modo, los equipos estarán preparados para comprobar actualizaciones, realizar pruebas con softwares más desarrollados y probar configuraciones, antes incluso de empezar a ejecutar sus tareas.

Todo ello estando protegidos contra malware y dotados de sensores con tecnologías como Bluetooth, RFID (radiofrecuencia) o cualquier otra que permita acciones remotas. Sólo hay que coordinarlo con smartphones en cualquier momento y lugar, reduciendo así los costes totales de la operación.

Descentralización

La Industria 4.0 propone que no sea necesaria la interferencia de las personas para que las máquinas funcionen. Tampoco será necesario esperar al final de la cadena de producción para identificar errores y realizar mejoras.

Los sistemas ciberfísicos serán capaces de evaluar pequeños fallos o defectos a lo largo de la cadena de montaje y tomar decisiones de forma autónoma, corrigiendo lo que sea necesario. La industria podrá utilizar la inteligencia artificial a partir del funcionamiento en módulos independientes, perfeccionando los procesos.

La información se “transmitirá” en tiempo real, otro de sus principios fundamentales.

En tiempo real

La tecnología punta, sumada a la posibilidad de virtualización utilizada en la Industria 4.0, permite prácticas integradas y análisis descentralizados en tiempo real. Todas las características de esta revolución unidas para potenciar y optimizar la producción final.

Este conocimiento general también se aplica a las buenas prácticas de la Estrategia de Mantenimiento. El acceso a información exacta y precisa ayuda a crear planes eficaces para alcanzar el éxito en el mercado financiero, así como mantenerse al día de las tendencias de la bolsa, los tipos, los indicadores económicos y toda la información relevante para la empresa.

Modularidad

Toda esta optimización también permite diseñar las actividades de la línea de producción en módulos. Pueden conectarse y desconectarse, de forma independiente, sin necesidad de parar la producción.

La ventaja es que la industria puede fabricar diferentes productos en secuencia, facilitando su proceso de montaje final. Siempre teniendo en cuenta la demanda y la personalización necesaria para alcanzar y complacer al público objetivo.

Para entender mejor este punto, pensemos en una fábrica de coches. Hoy en día, se divide en módulos, y no en la línea de producción, en la que se entregaban miles de unidades idénticas. La división se produce de una manera específica, para producir una “familia de coches”, y cada división tiene características específicas. Los beneficios se potencian.

Orientación

Siguiendo el concepto de Internet of Services – orientado a los servicios –, los Técnicos y Jefes de Mantenimiento podrán reorganizar los departamentos, haciéndolos más eficientes, es decir, con capacidad para alcanzar los objetivos de producción en favor de las metas trazadas.

Estos principios, junto con el soporte tecnológico adecuado, aumentarán la eficiencia de la producción y proporcionarán más calidad. Este es un factor primordial propuesto en esta nueva fase de la Revolución Industrial.

Pilares de la Industria 4.0

Para poner en práctica los principios de interoperabilidad, virtualización, descentralización, tiempo real, modularidad y orientación, es necesario disponer de tecnologías de conectividad. Son las encargadas de posibilitar los procesos inteligentes y se sustentan en 3 pilares importantes: Internet de las Cosas, Big Data y Seguridad.

Internet de las Cosas (IoT)

Por si no estás familiarizado con el término, representa todo tipo de máquinas, aparatos o equipos que están disponibles y permanentemente conectados a internet. Disponen de dispositivos electrónicos que permiten la recogida, intercambio de datos e informaciones para análisis y control. Estas informaciones son esenciales para contabilizar los Indicadores de Rendimiento de Mantenimiento.

Los sistemas que operan a través de Internet de las Cosas tienen sensores y/o actuadores espaciales ciberfísicos. Como consecuencia, es posible ampliar y facilitar la interacción entre los dispositivos tecnológicos y las personas.

Big Data

Los datos recogidos a través de Internet de las Cosas y sus respectivos sensores necesitan ser analizados y procesados. Sin embargo, al tratarse de un volumen exponencial, la gestión manual se hace imposible. Así, esta pasa a ser la función de la tecnología Big Data, que aplicada a la Industria 4.0 gestionará la información en base a las 6Cs:

• Conexión a la red industrial para captar los datos emitidos, mediante sensores y PLCs (controladores lógicos programables, del inglés Programmable Logic Controller);
• Ciber, que es el modelo de memoria utilizado por las máquinas durante el procesamiento de estos datos;
• Cloud, para almacenar la información en servidores virtuales (computación en nube);
• Contenido generado por el análisis de estos mismos datos, con el objetivo de producir informaciones relevantes y de calidad para la empresa.
• Comunidad para intercomunicar y compartir esta información (equipos internos), ayudando en el proceso de creación de estrategias de optimización y desarrollo;
• Personalización para que la fabricación sea ajustable, flexible y práctica; garantizando la personalización y los valores dentro de las normas establecidas (para el público objetivo).

Siguiendo este flujo es posible extraer información de todo el proceso para poder realizar ajustes (cuando sea necesario), garantizando el control de la producción.

Seguridad

Para que la Cuarta Revolución Industrial prospere, es necesario garantizar la seguridad de estos Sistemas de Información. Es necesario evitar fallos de transmisión y comunicación entre los propios equipos (máquinas). Pequeñas interrupciones en este tipo de sistemas pueden causar problemas de producción. Los archivos (Big Data) con toda la información deben ser protegidos, ya que son nada más y nada menos que todo el conocimiento (know-how) de la empresa.

Beneficios

Aunque la Industria 4.0 aún no es una realidad (y sí un concepto en desarrollo), es necesario destacar algunos puntos que la impulsan. Hay un avance exponencial en la capacidad informática, así como en la cantidad de información digitalizada (Big Data) gracias a las nuevas estrategias de innovación. Estamos más cerca de lo imaginado y los beneficios asociados son varios:

Aumento de la productividad

La eficiencia que propone este modelo de automatización y optimización de procesos conlleva un aumento de la productividad. En consecuencia, se reducen los costes, disminuyen los fallos y aumenta la velocidad de producción. Lo interesante es que todo esto puede ocurrir, sin perder el control, por ejemplo, de la Gestión del Mantenimiento.

En este caso concreto, es necesario (e importante) elegir una de las Estrategias de Mantenimiento, ya sea preventivo o predictivo, para minimizar los riesgos de averías y equipos dañados. Parar la producción para corregir o sustituir algunos equipos no es el escenario ideal.

Esto no es muy costoso, teniendo en cuenta Internet de las Cosas y Big Data, ambos facilitadores de estos procesos de monitorización y predicción. Controlar en tiempo real desde la inteligencia artificial se convierte en el escenario ideal. Es más, se puede relacionar con el mantenimiento predictivo más avanzado en cuanto al sistema de evaluación.

Mejora de las condiciones de trabajo

A pesar de basarse en las tecnologías, no se dejan de lado los aspectos humanos, sociales y medioambientales. Son incluso esenciales, ya que se pretende trabajar de forma sostenible.

Los empleados también son fundamentales en la Industria 4.0. Se propone facilitar las actividades rutinarias, para que no se conviertan en estresantes y/o peligrosas. La exigencia de seguridad, como uno de los pilares, también contribuirá a la reducción de los accidentes laborales.

Productos y servicios personalizados

Al igual que las estrategias de marketing digital pretenden captar la atención de su público objetivo, la Industria 4.0 no escapa a este punto. Se sabe que las personas son cada vez más conscientes y exigentes. No sólo existe el deseo de un producto, sino el de un bien mayor y su responsabilidad social para con el planeta.

Cada vez es más necesario responder a los retos de la sostenibilidad, así como a los de la personalización para el cliente. Adaptar y reposicionar conceptos, valores, visiones y la propia marca en el escenario actual. Ofrecer colores, modelos, funcionalidades, confort o lo que esté relacionado con el producto y/o servicio. ¡Despertar el interés!

Nada mejor que la personalización para responder a las expectativas. Ganar ventaja competitiva en el mercado actual es extremadamente relevante para el desarrollo del negocio.

Agilidad

Otro beneficio de la Cuarta Revolución Industrial es su capacidad de ser ágil, flexible y escalable. Las innovaciones en inteligencia artificial, robótica, Big Data y sistemas ciberfísicos son algunos ejemplos que facilitan el cálculo y la previsión de producción y compra.

Así es, será posible predecir con mayor agilidad y asertividad las variaciones estacionales de la demanda, aprovechando al máximo las oportunidades del mercado. También será posible hacer ajustes si la dinámica cambia, independientemente de las razones asociadas.

El impacto de la Industria 4.0

Es seguro que, como en las demás fases de la revolución, surgirán transformaciones e impactos. Depende de nosotros evaluar hasta qué punto pueden ser positivas, así como la mejor forma de prepararnos para que no sean cambios radicales y negativos.

Poco a poco, las industrias (y otros sectores económicos) deben modernizarse y seguir las tendencias del mercado. Esta es la principal (y mejor) estrategia para no quedar atrapado en medio de un “torbellino” de novedades.

La tendencia es que aumente el acceso a las tecnologías (cada vez más desarrolladas), tanto el acceso a los dispositivos cotidianos, como dentro de las empresas e industrias. De este modo, es muy probable que se produzca un impacto directo en el mercado laboral y en la oferta de mano de obra, ya que se requerirán competencias específicas.

La centralización de los datos acabará fusionándose con la información de los procesos, al igual que el espacio físico en el que puedan alojarse. Se convertirán en uno solo. Ese desarrollo creará poco a poco nuevas profesiones y especializaciones.

El papel humano dentro de las fábricas será cada vez menos manual, al tiempo que evolucionará hacia uno más tecnológico y estratégico. El conocimiento técnico de las TI (Tecnologías de la Información), como aprender a manejar y gestionar sistemas, dejará de ser un punto diferenciador para convertirse en un requisito previo básico. Una habilidad necesaria para poder ocupar los puestos de trabajo dentro de una empresa.

Este “cambio de roles” reducirá significativamente los puestos de trabajo manuales con tareas repetitivas. Por otra parte, se crearán otras formas y puestos de trabajo. Sin embargo, se necesitarán conocimientos técnicos para tratar con máquinas y sistemas inteligentes. 

La formación de ingenieros, técnicos y gestores será esencial para garantizar que el trabajo interno se ejecuta con precisión, asegurando así mano de obra cualificada para los nuevos empleos y servicios que surgirán.

Los retos de la Industria 4.0

La aplicación de los conceptos propuestos por la Industria 4.0 no es una tarea que se vaya a realizar de la noche a la mañana, ni será simple, fácil e instantánea. Se trata de un proceso de (re)evolución. Lo que no impide estar al tanto de las nuevas tecnologías, descubrimientos y posibilidades de actualización.

Ya nos hemos dado cuenta de que, tarde o temprano, la tecnología y la inteligencia artificial dominarán e impactarán no sólo en los sectores comerciales, sino también en las rutinas privadas (ya sea en el hogar o incluso en el trabajo).

Mantenerse informado y al día es la mejor manera de estar preparado para superar los retos que este modelo traerá consigo.

Bajo nivel de seguridad y estabilidad

Como se ha destacado anteriormente, la seguridad es uno de los pilares esenciales para que la Industria 4.0 prospere. Este puede ser uno de los obstáculos a superar. Será necesario instalar e integrar los sistemas para que todos estén conectados en red.

Hay que tener en cuenta que cada vez que se amplíe esta red, se producirán más intercambios de datos e información. Mientras estén protegidos y en “manos” de las personas adecuadas, no hay ningún problema. Pero hay que tomar precauciones para que la información sensible y confidencial no sea pirateada.

Esta es una gran preocupación de los profesionales de las distintas áreas de TI. Además, un fallo de la red también puede provocar la interrupción de la producción. Como todos los sistemas estarán interconectados, las pérdidas son casi seguras, al menos si no hay soluciones rápidas y eficaces para “volver a la normalidad”. Es esencial crear un entorno seguro y estable.

Falta de conocimiento

Pensar y planificar el futuro es necesario, pero no es sencillo. Aunque es de sentido común que los profesionales que quieran trabajar en este sector deben estar al día de las últimas tecnologías, necesitan tiempo para especializarse.

Esto puede ser (y será) un gran reto. Especializarse en un área antes de que exista es imposible. Es probable que el conocimiento vaya de la mano del desarrollo de las tecnologías que propone la Industria 4.0.

La falta de cultura digital y los pocos incentivos en los centros de aprendizaje (escuelas y universidades) pueden ser un obstáculo. Incluso sin quererlo, acaban yendo a contracorriente de lo que se necesitará para estos nuevos puestos de trabajo.

Una solución viable a este reto es la formación continua dentro de las propias empresas y/o la colaboración con universidades y centros tecnológicos. Los empleados actuales o futuros estarán preparados para afrontar adecuadamente lo que sea necesario para el desempeño de la función.

Costes elevados

Se puede afirmar que la implementación, actualización y/o sustitución de equipos dentro de una empresa tiene costes, a menudo elevados, lo que hace que esta sea una de las barreras más comunes a la modernización e implementación de un nuevo modelo industrial.

Hay que tener en cuenta que la inversión se verá compensada por la mejora del rendimiento de la producción. En la misma línea, a medida que los servicios se popularizan, los costes que conllevan tienden a disminuir.

Adaptación a las tendencias

El futuro (en términos tecnológicos) es atractivo y desafiante. Conocer, adquirir y aprender a manejar las tendencias será un factor esencial para aceptar y adaptarse a las novedades que aportará la Industria 4.0.

¿Quieres ejemplos de estas tendencias? Las pruebas y simulaciones serán más exigentes. La gente ya no estará interesada en los antiguos (actuales) modelos de presentación, sólo en una pantalla de ordenador. ¿Por qué? Sencillo: la realidad aumentada, las impresoras 3D y los modelos tridimensionales proyectados en el aire son sólo algunos de los ejemplos más sencillos de esta evolución. Las empresas tendrán que adaptarse para ganar espacio y conquistar el mercado.

Impresoras 3D

Estas impresoras no sólo se utilizarán para demostraciones y simulaciones del modelo de negocio o de un producto concreto. Las impresoras 3D se convertirán en un equipo esencial y muy relevante a la hora de reducir costes.

La próxima vez que preveas la necesidad de sustituir una pieza industrial (por desgaste, por ejemplo), la solución será imprimir una completamente nueva. En un futuro próximo – que ya es una realidad en algunas empresas y universidades –, las personas tendrán acceso a estos equipos para crear y desarrollar modelos originales, así como habilidades tecnológicas y digitales.

Pero no sólo en el ámbito de las TI. ¿Te imaginas a un estudiante de medicina observando todas las cavidades del corazón? ¿O a un estudiante de botánica analizando al detalle el tallo y la raíz de una planta rara? Por ahora, este sigue siendo un reto que tenemos que superar.

Cobots

Lo mismo puede decirse de los cobots, una especie de robots industriales capaces de automatizarlo todo dentro de una empresa. La implementación de este tipo de tecnología tiene sus pros y sus contras.

Aunque trabajan junto con las personas para realizar pequeñas tareas manuales, los movimientos sensibles y flexibles que realizan los humanos pueden perderse. Pero también hay que tener en cuenta la precisión y agilidad de un robot.

Es cierto que algunas demandas del mercado dejarán de existir. Pero surgirán otras nuevas, por lo que los profesionales en activo tendrán que ponerse al día. Lo que sabemos de este tipo de tecnología es que su coste es mucho menor que el de automatizar y contactar con toda una empresa.

Conectividad

Este es un verdadero reto: integrar, conectar y hacer posible la implementación de los conceptos de la Industria 4.0, convirtiéndola en una realidad eficiente. Para ello será necesario crear e instalar sensores en cada uno de los equipos que recojan datos para la database. Todo ello a través de software, aplicaciones, plataformas e IoT.

Gemelo digital

El reto de la conectividad está directamente relacionado con el del “gemelo digital”. Sigue el razonamiento: recogeremos diversos tipos de informaciones y éstas se almacenarán virtualmente. Pero, ¿cuál es el siguiente paso? ¿Cómo analizaremos, decidiremos qué se utiliza y de qué manera?

Incluso con métricas e indicadores de rendimiento, hay que ir más allá. Hay que probar el producto final y entender si se está diseñando o no de la mejor manera posible. Tanto a nivel de productividad como de calidad final.

Ese es el papel (y el reto) del gemelo digital. La tecnología será capaz de crear y simular virtualmente el paso a paso desde la producción hasta su versión final. Además, esos prototipos no necesitarán ser físicos, lo que ayudará, y mucho, a encontrar y corregir errores de antemano.