Industria Conectada y Fabrica Inteligente

Industry 4.0

La Industria Conectada implica la utilización de diferentes tendencias tecnológicas, principalmente digitales, para ofrecer soluciones a los desafíos futuros, como una mayor productividad y eficiencia, una toma de decisiones mejor y más rápida, personalización masiva de nuevos productos, mayor transparencia y menor costo.

El concepto de Industria 4.0 apareció por primera vez en un artículo publicado en noviembre de 2011 por el gobierno alemán que resultó de una iniciativa sobre la estrategia de alta tecnología para 2020.

 

«La Cuarta Revolución Industrial todavía está en su estado naciente. Pero con el rápido ritmo de cambio y la interrupción de los negocios y la sociedad, el momento de unirse es ahora «. Gary Coleman, asesor de industria global y cliente senior, Deloitte Consulting

Principales beneficios

Aumenta la productividad

El aumento de la productividad es el núcleo de toda revolución industrial.

Durante la primera revolución industrial, la producción industrial aumentó del 22% entre 1830 y 1860 al 42% entre 1860 y 1880, principalmente debido al acero barato.

Durante la segunda revolución industrial, entre 1880 y 1900, debido a la producción en masa, la producción industrial mundial aumentó al 67%.

La tendencia se hace más evidente durante la 3a revolución industrial, también llamada revolución informática, con el aumento de la automatización.

Del mismo modo, la cuarta revolución industrial, principalmente gracias a las tecnologías digitales, promete mejorar la productividad en la industria alemana del 15 al 35% en los próximos años.

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Incremento máximo de productividad esperado en Alemania debido a la Industria Conectada (fuente: Ruessmann M. et al, BCG 2015)

Personalización masiva

Si observamos la evolución del enfoque de producción, es posible identificar 4 fases diferentes:

  • Personalización de bajo volumen: involucró los primeros procesos rudimentarios para fabricar productos de otros materiales como madera, arcilla y metales.;
  • estandarización de bajo volumen: la razón principal fue la necesidad de piezas intercambiables debido a la primera revolución industrial;
  • estandarización de alto volumen: Henry Ford fue el catalizador. Con la electricidad y los transportadores, la producción en masa se hizo realidad; 
  • Personalización masiva: el sistema de producción de Toyota hizo posible la personalización masiva.

La Industria Conectada promete subir de nivel la personalización en masa a la personalización en masa. La fabricación aditiva, por ejemplo, es la tecnología más prometedora en esta dirección.

Mejor calidad, menor costo

La calidad y el costo son métricas clave para aumentar la competitividad en el mercado.

En palabras simples, la calidad se logra al reducir la variabilidad del proceso, lo que significa mejorar las capacidades del proceso. Se han desarrollado diferentes herramientas y técnicas en los últimos años. Industry 4.0 integrará estas técnicas, generando sinergias perfectas.

¿Qué pasa con el costo? Las industrias manufactureras encontraron beneficios de la globalización al reducir los costos de mano de obra para mover instalaciones en países de bajos salarios. Sin embargo, hay una forma más conveniente. El costo de las nuevas tecnologías se reduce año tras año, haciendo que el uso de robots autónomos o la impresión 3D sea más competitivo que la deslocalización.

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Reducción máxima de costos de producción prevista en Alemania debido a la Industria Conectada (Schroeder C, THE FRIEDRICH-EBERT-STIFTUNG, 2016)

Accialini Training & Consulting brinda formación y consultoría para respaldar la transición a la Fábrica Inteligente:

 

«una instalación de fabricación optimizada que puede facilitar el lanzamiento de nuevos productos dependiendo de la dinámica del mercado, es lo suficientemente escalable para satisfacer la variación de la demanda de productos existentes, es capaz de producir productos terminados al menor costo, tiene máquinas inteligentes, sensores y robots que se integran perfectamente con el sistema de información arquitectura para permitir un alto nivel de automatización en el procesamiento de transacciones y tiene análisis en tiempo real que ayuda a minimizar el tiempo de inactividad y mejorar la eficiencia». Padhi N, Setting up a Smart Factory (Industry 4.0) – A Practical Approach, Nov, 2018

Las tecnologías clave

Los robots eventualmente interactuarán entre sí y trabajarán de manera segura al lado de los humanos y aprenderán de ellos. Estos robots costarán menos y tienen una mayor gama de capacidades que los utilizados en la fabricación actual.

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Disminución de costos de robots industriales (1995-2015) (fuente: Dyer J, 2018)

Los sistemas basados en realidad aumentada admiten una variedad de servicios, como seleccionar piezas en un almacén y enviar instrucciones de reparación a través de dispositivos móviles. Estos sistemas están actualmente en pañales, pero en el futuro las compañías harán un uso mucho más amplio de la realidad aumentada para proporcionar a los trabajadores información en tiempo real para mejorar la toma de decisiones y los procedimientos de trabajo.

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Gafas AR enviadas para 2022*

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Usuarios de AR para 2020*

*Fuentes: NewGenApps, Investigación IDC aumentada, Goldman Sachs

Las empresas acaban de comenzar a adoptar la fabricación aditiva, que utilizan principalmente para crear prototipos y producir componentes individuales. Con la Industria Conectada, los métodos aditivos se utilizarán ampliamente para producir lotes pequeños de productos personalizados que ofrecen ventajas de construcción, como un diseño complejo y liviano.

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Time saving in Fixturing (source: Stratasys)

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Cost saving in Fixturing (source: Stratasys)

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3D Printing Market by 2021 (source: Barnatt, 2014)

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Market value 2013 - 2021 (source: Barnatt, 2014)

La simulación se utilizará más ampliamente en las operaciones de la planta para aprovechar los datos en tiempo real y reflejar el mundo físico en un modelo virtual, que puede incluir máquinas, productos y humanos. Esto permitirá a los operadores probar y optimizar la configuración de la máquina para el próximo producto en línea en el mundo virtual antes del cambio físico, reduciendo así el tiempo de configuración de la máquina y aumentando la calidad.

«Con los modelos de simulación, podemos visualizar explícitamente cómo una operación existente podría funcionar bajo entradas variadas y cómo una operación nueva o propuesta podría comportarse bajo entradas iguales o diferentes, analizar el flujo de material y optimizar el diseño de la planta. Hoy la simulación puede usarse para soporte de decisiones con gestión de la cadena de suministro, análisis de flujo de trabajo y rendimiento, diseño de diseño de instalaciones, uso y asignación de recursos, gestión de recursos y cambio de procesos «(Kokareva VV et al, 2015)

Internet of Things (IoT) es la red de dispositivos físicos, vehículos, electrodomésticos y otros elementos integrados con electrónica, software, sensores, actuadores y conectividad que permite que estas cosas se conecten, recopilen e intercambien datos.

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Impacto de la oportunidad de IoT para 2025 (The Economist, 2016)

Con la Industria Conectada, las compañías, departamentos, funciones y capacidades se volverán mucho más coherentes, a medida que las redes universales de integración de datos entre compañías evolucionen y permitan cadenas de valor verdaderamente automatizadas.

Más emprendimientos relacionados con la producción requerirán un mayor intercambio de datos entre sitios y límites de la compañía. Como resultado, los datos y la funcionalidad de la máquina se implementarán cada vez más en la nube, permitiendo más servicios basados en datos para los sistemas de producción.

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Costo más de 3 años de cambio de Microsoft Office a Google App por Telegraph Media Group (fuente: Barnatt, 2010)

Se puede recopilar una gran cantidad de datos con la digitalización de productos y servicios. Esta cantidad de datos se puede analizar para predecir las tendencias del mercado, mejorar un proceso de fabricación y evaluar el rendimiento de la cadena de suministro. Inteligencia artificial: es la ciencia de hacer que las máquinas hagan cosas que requerirían la inteligencia de las personas para hacer eso. Uno de los objetivos más importantes de los sistemas de IA es reproducir la toma de decisiones humanas, pero más rápidamente.

Entre los albores de la civilización y 2003, solo creamos cinco exabytes; ahora estamos creando esa cantidad cada dos días. Para 2020, se pronostica que esa cifra se situará en 53 zetabytes (53 billones de gigabytes), un aumento de 50 veces «. – Hal Varian, economista jefe de Google.

Con el aumento de la conectividad y el uso de protocolos de comunicaciones estándar que llegan a la Industria Conectada, la necesidad de proteger los sistemas industriales críticos y las líneas de fabricación de las amenazas de seguridad cibernética aumenta dramáticamente. Como resultado, las comunicaciones seguras y confiables, así como la gestión sofisticada de identidad y acceso de máquinas y usuarios son esenciales.

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ingresos estimados de ciberataques en 2016 (fuente: World Economic Forum)

Como podemos ayudarte?

El programa de capacitación se ha desarrollado para cubrir los siguientes temas clave:

Para comprender las razones que condujeron a la Industria Conectada, es fundamental comprender las revoluciones anteriores. La primera revolución industrial (1760-1850) comenzó en Gran Bretaña, y muchas de las innovaciones tecnológicas fueron de origen británico. La Segunda Revolución Industrial (1870-1914) fue un período de rápido desarrollo industrial, principalmente en Gran Bretaña, Alemania y Estados Unidos, pero también en Francia, Italia y Japón. La tercera revolución industrial comenzó en la década de 1960. Por lo general, se llama la computadora o la revolución digital porque fue catalizada por el desarrollo de semiconductores, la informática de mainframe (1960), la informática personal (1970 y 80) e Internet (1990).

¿Qué pasa con la cuarta revolución industrial??

En este módulo, se proporcionará un resumen de cada revolución industrial, teniendo en cuenta 4 aspectos diferentes:

  • El contexto historico;
  • Tecnología científica;
  • Enfoque de producción;
  • Impacto socioeconómico.

A diferencia de las revoluciones industriales anteriores, la cuarta revolución industrial no se caracteriza por uno o dos inventos o tecnologías, sino por un conjunto de tecnologías digitales ya conocidas que están surgiendo en todas las áreas de nuestra sociedad.

Este módulo tiene como objetivo describir en detalle algunas de las tecnologías clave de la Industria Conectada. Debido a la naturaleza amplia y extensa del tema, se ha elegido dividir la descripción de estas tecnologías en 3 partes.

Más específicamente, la parte 1 se centra en las siguientes tecnologías:

  • Fabricación avanzada, que incluye robots autónomos (AGV y cobots), interfaz hombre-máquina (HMI) e inteligencia artificial
  • Realidad Aumentada
  • Realidad Virtual

El profesional aprenderá en detalle la esencia de cada tecnología y cómo aplicarlas en un entorno industrial real. De hecho, para cada tecnología, se informan varios ejemplos.

Este módulo tiene como objetivo describir en detalle 3 de las tecnologías clave de Industry 4.0. Debido a la naturaleza amplia y extensa del tema, se ha elegido dividir la descripción de estas tecnologías en 3 partes.

Más específicamente, la parte 2 se centra en las siguientes tecnologías:

  • Fabricación aditiva: después de una descripción rápida de su historia, se presentarán todas las tecnologías aditivas;
  • Simulación: la discusión se centrará principalmente en las aplicaciones de proceso, como la simulación de eventos discretos;
  • Integración horizontales y verticales de sistemas informaticos: la sección se centrará en los beneficios, así como en la cartera de sistemas informáticos comúnmente adoptada por organizaciones medianas / grandes.

El profesional aprenderá en detalle la esencia de cada tecnología y cómo aplicarlas en un entorno industrial real. De hecho, para cada tecnología, se informan varios ejemplos.

La parte 3 se enfoca en las siguientes tecnologías:

  • Internet of Things, se describe como la red de dispositivos que contienen componentes electrónicos, software, actuadores y conectividad que permite que estas cosas se conecten, interactúen e intercambien datos;
  • Cloud Computing es donde se accede a través de Internet desde cualquier tipo de dispositivo informático a aplicaciones de software, almacenamiento de datos, potencia de procesamiento e incluso inteligencia artificial;
  • Cyber-security, la protección de los dispositivos digitales y sus canales de comunicación para mantenerlos estables, confiables y razonablemente a salvo del peligro o la amenaza;
  • Big Data Analytics, que se refiere al método de análisis predictivos que se utilizan para extraer valor de una cantidad masiva de datos.

El profesional aprenderá en detalle la esencia de cada tecnología y cómo aplicarlas en un entorno industrial real. De hecho, para cada tecnología, se informan varios ejemplos.

La Fábrica Inteligente es una instalación de fabricación optimizada y altamente flexible. El objetivo es facilitar el lanzamiento de nuevos productos dependiendo de la dinámica del mercado, es lo suficientemente escalable para satisfacer la variación de la demanda de productos existentes, es capaz de producir productos terminados al menor costo, tiene máquinas inteligentes, sensores y robots que se integran perfectamente con la arquitectura del sistema de información para permite un alto nivel de automatización en el procesamiento de transacciones y tiene análisis en tiempo real que ayudan a minimizar el tiempo de inactividad y mejorar la eficiencia.

A pesar de la amplia gama de tecnologías explotadas en una fábrica inteligente, su columna vertebral está hecha de habilidades humanas.

No está mal decir que una fábrica inteligente está hecha por y para los trabajadores.

Este módulo tiene como objetivo presentar al profesional los beneficios y riesgos asociados con la fábrica inteligente.

Este módulo tiene como objetivo presentar al profesional un enfoque práctico para implementar una fábrica inteligente. El módulo está dividido en 3 partes principales:

  • La primera parte se centra en la implementación del mundo físico, incluidas las infraestructuras, los sistemas de producción reconfigurables y el diseño de fábrica;
  • La segunda parte se centra en la implementación del mundo virtual, incluidas las infraestructuras de TI y las herramientas principales, como la simulación multifísica;
  • La tercera parte se centra en la implementación de un Digital Twin, que es una copia digital de la fábrica real basada en un sistema ciberfísico.

La ola disruptiva de la 4ta Revolución Industrial impactará en nuestras vidas en proporciones que son casi imposibles de imaginar. Sin embargo, es importante reconocer el impacto potencial que traerá esta Revolución para enfrentar futuros cambios y desafíos globales.

Vivimos en un entorno acelerado, donde las tecnologías digitales están cambiando nuestro enfoque no solo hacia el trabajo, sino también hacia la vida. Por lo tanto, comprender las implicaciones y los métodos para enfrentar nuevos desafíos ya no es una opción.

Este módulo tiene como objetivo proporcionar al profesional una amplia comprensión de los impactos de la cuarta revolución industrial en nuestras vidas. De hecho, la Industria 4.0 tendrá un impacto en todos los aspectos de nuestra vida cotidiana:

  • Crecimiento económico y productividad: el impacto será positivo o negativo?
  • Negocios: cómo nuestras formas de hacer negocios?
  • Industria: cómo las nuevas tecnologías modificarán las fábricas?
  • Infraestructura: cómo se verán afectadas nuestras ciudades?
  • Seguridad global: ¿estaremos menos o más seguros??
  • Sociedad: ¿va a progresar o no?

En módulos anteriores, presentamos las razones principales y las tecnologías clave que conducen a la llamada cuarta revolución industrial. También discutimos y cómo nos beneficiaremos de su utilización. Además, el profesional también tuvo la oportunidad de aprender qué es una fábrica inteligente y cuáles son los principales impactos en las personas.

En este módulo, el profesional aprende cuáles son los requisitos principales y qué habilidades necesita desarrollar una organización para enfrentar la transformación con las herramientas adecuadas.

Las empresas deben establecer 6 pilares digitales para respaldar y beneficiarse de las oportunidades que ofrecen las tecnologías de la Industria Conectada. En este curso, los 6 pilares se describirán en detalle:

  • Desarrollar una cultura de alto rendimiento;
  • Construir capacidades digitales relevantes;
  • Facilitar la colaboración.;
  • Administrar datos como un activo valioso;
  • Permita una infraestructura y arquitectura de TI ágil;
  • Garantizar la ciberseguridad.

Descargue nuestro folleto

Clase virtual

Frontal

El objetivo principal del Walk Through es identificar oportunidades ocultas y definir una Hoja de ruta estratégica de Industria Conectada, donde se describan en detalle las posibles soluciones para mejorar la capacidad, las capacidades, el rendimiento y reducir costos

Nuestro enfoque está estructurado de la siguiente manera:

El primer paso es proporcionar una visión general preliminar de lo que significa Industria Conectada. Incluye una explicación de las 9 tecnologías clave, los principales beneficios, los impactos y los principales desafíos a enfrentar.   

Implica visitar su taller. Dependiendo del tamaño, el recorrido puede durar desde medio día hasta 3 días.  

Durante el recorrido, se identificarán las oportunidades de la Industria 4.0. Por experiencia, cualquier taller esconde varias oportunidades donde las tecnologías de la Industria 4.0 se pueden usar sin una inversión masiva.

Se preparará un informe final. Significa que se definirá una Hoja de ruta de la Industria Conectada de acuerdo con las necesidades del cliente, se identificarán nuevas tecnologías potenciales para implementar y se estimarán los costos. Además, se describirán los beneficios y otras recomendaciones.

A medida que aumenta la competencia industrial, se hace más evidente que los niveles mejorados de producción, eficiencia y calidad solo se pueden lograr mediante el diseño de mejores sistemas de producción en lugar de simplemente ejercer un mayor control sobre los existentes. El diseño de un sistema de producción comprende un conjunto vinculado de actividades de amplio alcance e implica problemas comunes a una variedad de situaciones, independientemente de la tecnología y el proceso que se utilice.

Ya sea que necesite implementar una nueva celda de producción o mejorar un sistema existente, le brindamos el soporte adecuado. Implementar una célula de fabricación implica varios pasos:

El primer paso implica la definición de los requisitos del sistema de producción como, pero no limitado a:

  • Disponibilidad de espacio;
  • Variacion de producto;
  • Max rendimiento;
  • Disponibilidad de presupuesto;
  • Eficacia general del equipo.

En este sentido, el uso de un método adecuado y herramientas adecuadas se vuelve esencial para lograr el resultado esperado.

Se puede hacer un plan de proyecto una vez que los requisitos y límites básicos del proyecto están definidos y bien entendidos.

El tercer paso implica un análisis preliminar de la secuencia de fabricación y / o montaje. Esta fase es crítica, porque afecta a todos los pasos posteriores.

El cuarto paso es probablemente el que requiere más tiempo e implica una definición detallada del proceso general de fabricación y / o ensamblaje, que incluye, entre otros:

  • configurar y procesar el tiempo;
  • tipo y número de máquinas, accesorios, herramientas;
  • tipo y número de trabajadores;
  • tiempo estimado de movimiento entre diferentes estaciones;
  • solución de prevención de corrosión;
  • soluciones de elevación.

 

La simulación de eventos discretos es una herramienta muy poderosa que se utiliza para dimensionar y estimar indicadores clave. Un DES modela la operación de un sistema como una secuencia discreta de eventos en el tiempo. Cada evento ocurre en un instante particular en el tiempo y marca un cambio de estado en el sistema. Entre eventos consecutivos, no se supone que ocurra ningún cambio en el sistema; por lo tanto, el tiempo de simulación puede saltar directamente al tiempo de ocurrencia del próximo evento, que se llama progresión de tiempo del siguiente evento. Los indicadores típicos son:

  • rendimiento máximo
  • costo de producción
  • lead time
  • utilización de máquinas y trabajadores
  • productividad

 

Para reducir la pérdida de tiempo asociada con las ineficiencias dentro de la línea, se recomienda que todas las estaciones duren más o menos la misma cantidad de tiempo. Este paso se puede hacer mediante el uso de un DES o, de una manera más simple (pero menos precisa) mediante un archivo de Excel.

“La disposición idéntica implica la asignación de espacio y la disposición del equipo de tal manera que se minimicen los costos operativos generales” James Lundy

 

La simulación de procesos es un enfoque útil para analizar factores importantes como, pero no limitado a:

  • ergonomía
  • utilización del espacio
  • colisión
  • tamaño del accesorio

 

El evento Virtual Build consiste en un taller de 1 o 2 días en el que el equipo y las partes interesadas evalúan el concepto final explotando la capacidad de realidad virtual.

¿Estás buscando nuevas tecnologías para aumentar tus KPI? Tenemos una red de más de 100 empresas que ofrecen soluciones 4.0. Podemos apoyarlo en la selección de la tecnología que mejor se adapte a sus necesidades.

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Nicola es una ingeniero de fabricación con mucha experiencia, especialmente en engranajes. Adoptó ideas de los grandes temas de moda como Industria 4.0, big data y automatización y las convirtió en soluciones pragmáticas.

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Profundo conocimiento de la fabricación mecánica para la fabricación de engranajes y gran capacidad en la organización del trabajo y en la mejora continua de procesos.

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