INTERNET DE LAS COSAS COMO BASE DE LA INDUSTRIA 4.0

Finalmente, la industria está dando un paso más en su constante camino hacia la consecución de la excelencia operativa, un paso hacia una nueva revolución, concretamente hacia la revolución 4.0 o lo que ya se conoce cómo industria 4.0, la cual se podría definir como un ecosistema de producción avanzado, automatizado e interconectado gracias a un mix de tecnologías que se apoyan en sistemas ciberfísicos (mecanismos controlados o monitoreados por algoritmos basados en computación y conectados mediante internet)

Resulta interesante recordar que las tres primeras revoluciones se produjeron a partir de la mecanización, la electricidad y la informática y en todos los casos, los beneficios surgieron después del hecho, mientras que con la cuarta revolución tenemos la oportunidad de guiar de manera proactiva la forma en que transformar nuestro entorno operativo.

Por ejemplo, una visión extendida de la Industria 4.0 es que, en el futuro, las empresas industriales construirán redes globales para conectar sus máquinas, fábricas y almacenes con sistemas ciberfísicos, que se conectarán y controlarán unos a otros de forma inteligente al compartir la información que se va desencadenando en cada acción.

Estos sistemas ciberfísicos adoptarán la forma de fábricas, máquinas, almacenes y cadenas de suministro inteligentes. Evidentemente, en el centro de esta visión esta la fábrica inteligente, que alterará la forma en que se realiza la producción. La fábrica no solo dispondrá de máquinas inteligentes, sino que también existirán los productos inteligentes. Los productos que se ensamblen también tendrán inteligencia incorporada para que puedan identificarse y ubicarse en todo momento durante todo el proceso de fabricación. La miniaturización de las etiquetas RFID permitirá a los productos ser inteligentes y saber qué son, cuándo se fabricaron, cuál es su estado actual y los pasos necesarios para alcanzar su estado deseado.

Esto requerirá que los productos conozcan su propia historia y los procesos futuros requeridos para transformarlos en el producto final. Este conocimiento del proceso de fabricación industrial estará integrado en los productos y esto les permitirá proporcionar un enrutamiento alternativo en el proceso de producción.

¿Cuál es la clave de la revolución 4.0?

Todos hemos oído hablar de las nuevas tecnologías disruptivas como Blockchain, fabricación aditiva (impresión 3D), Data Analytics, robots autónomos (adaptativos), infraestructura cibernética, simulación, etc. Todas ellas tienen cabida en la industria 4.0 pero sin duda la clave está en la IOT (Internet de las cosas) o mejor dicho en el IIOT (Internet industrial de las cosas).

La IIOT proporciona una mejor visibilidad y conocimiento de las operaciones y los activos de la empresa mediante la integración de sensores de máquina, middleware (lógica de intercambio de información entre aplicaciones), software y sistemas de computación y almacenamiento en la nube.

Por lo tanto, proporciona un método para transformar los procesos operativos de la empresa mediante el uso reiterado de los resultados obtenidos tras el procesamiento de grandes conjuntos de datos.

Los previsibles beneficios vienen dados a través del aumento de la eficiencia operativa, sobre todo en términos de reducción de tiempos de inactividad no planificada. Este punto es el origen del mantenimiento predictivo o mantenimiento 4.0

La gestión del Supply Chain

Cabe destacar que las tecnologías y técnicas utilizadas actualmente en los procesos industriales, como por ejemplo los sensores, dispositivos de recogida de datos para controlar las operaciones, colaboración de máquina a máquina (M2M), etc ya existían y se empleaban desde hace algún tiempo. Cosa que puede hacer creer que la denominación “revolución 4.0” es algo exagerada, pues las tecnologías centrales del IIOT no son nuevas. No obstante, el gran cambio está en que la escala de operación e integración de la información es muy diferente.

Por ejemplo, con Big Data en sistemas IIoT, se pueden analizar grandes flujos de datos, alojados en la nube a velocidad de cable, de forma on-line y utilizando métodos analíticos avanzados. Estos análisis masivos pueden recopilar información y estadísticas más fiables que los muestreos que se vienen realizando hasta la fecha, enriqueciendo la información proporcionada a los algoritmos responsables de gestionar los distintos procesos productivos y obteniendo resultados más precisos y eficientes respecto a las tecnologías hasta ahora utilizadas.

¿Por qué ahora ha llegado su momento?

La clave es que ahora los sistemas pueden admitir una amplia instrumentación, monitoreo y análisis de grandes volúmenes de datos en tiempo real, y todo esto conjugado con una caída en los costes de computación, de conectividad con ancho de banda, de almacenamiento en la nube y de sensorización de equipos.

En resumen, ahora es posible monitorizar e integrar la información de máquinas industriales a gran escala.

El abanico de posibilidades que abre la IIOT es amplísimo, solo tenemos observar los procesos que nos rodean, identificar las herramientas disponibles y conjugarlas con las soluciones que ofrece la Industria 4.0

Un claro ejemplo de dicho potencial es el Lean Manufacturing, recordemos que este es una conceptualización del sistema de producción de Toyota ideada por Taichii Ohno. Concretamente, es un enfoque de producción multifacético que comprende una variedad de prácticas industriales, dirigido a identificar procesos de valor agregado desde el punto de vista del cliente y permitir el flujo de estos procesos al ritmo que marca el cliente.

En la siguiente figura se muestra una posible vinculación de las diferentes Herramientas utilizadas comúnmente en el Lean Manufacturing junto a las tecnologías de la denominada industria 4.0

Para facilitar el entendimiento sobre dicho potencial, se plantean dos posibles ejemplos; el primero propone una reducción del WIP o “trabajo en proceso”, teniendo como objetivo la reducción de costes de inventario de materia prima y de procesamiento. El segundo, expone como mejorar la eficiencia General de los Equipos (OEE) mediante la inclusión del IIOT en el Total Productive Maintenance (TPM).

  1. Es posible reducir el WIP mediante el análisis de datos, para ello será necesario disponer de sensores en todas las máquinas, Comunicación M2M, IIoT y Data Analytics de manera que a medida que se realiza la comunicación M2M por medio de sensores, cada máquina detecta el estado de disponibilidad de la siguiente y decide iniciar, detener o modificar el tiempo de ciclo de la producción para que no exceda la capacidad del área del buffer intermedio.
  2. Las mejoras obtenidas en el OEE mediante la aplicación del TPM vendrán dadas por la reducción de las pérdidas de tiempo por inactividad de máquina. Estas pérdidas principalmente se deben a las actividades relacionadas con la configuración de máquina o bien por las averías o incidencias que se producen en estas. Buena parte de las averías de máquina pueden evitarse mediante el mantenimiento predictivo y la planificación de paradas en periodos no productivos para la sustitución de las partes defectuosas.

Por lo tanto, es posible complementar el TPM con un mantenimiento predictivo y predecir posibles fallas, disponiendo de sensores que capturen la vibración, el ruido, el calor, etc de las máquinas para poder así analizar tanto los datos del comportamiento individual de una máquina como el comportamiento del conjunto de una instalación productiva.

Por otra parte, durante las actividades de mantenimiento, la realidad aumentada se puede utilizar para guiar a los operadores en las actividades de mantenimiento disponiendo entre otras cosas de la identificación de los equipos, mostrando toda la información necesaria para la reparación en una pantalla en tiempo real, permitiendo la entrada de datos, operaciones y visualización a distancia.

Aplicación del Internet de las cosas

Esquema de ejemplo de la aplicación del IIOT en un proceso productivo