Requisitos de fábrica inteligente: una guía completa
Amber Biela-Weyenberg | Estratega de contenido | 16 de octubre de 2023
Las fábricas inteligentes utilizan una red de máquinas, dispositivos y tecnologías avanzadas para automatizar los procesos de fabricación y fomentar decisiones más inteligentes.
La gran mayoría de los encuestados en una encuesta de 2023 realizada a 1.350 fabricantes en 13 países por Rockwell Automation dijo que utilizan o planean utilizar tecnologías de fabricación inteligente, que incluyen el Internet of Things Industrial (IIoT), análisis de datos basado en IA, gemelos digitales y seguridad avanzada de la información, en los próximos uno a dos años. Entre sus objetivos: mejorar la calidad de los productos, reducir los costos, aumentar la rentabilidad y capacitar al personal.
Sin embargo, el doble de fabricantes que en la encuesta de 2022 afirmaron estar preocupados por quedarse atrás con respecto a sus competidores a la hora de adoptar las últimas tecnologías. Un tercio de los fabricantes encuestados afirma que la amplia gama de sistemas y plataformas entre los que elegir provoca una "parálisis tecnológica". Lo que sigue es una guía para ayudarlos a evitar tal parálisis en la construcción de sus fábricas inteligentes.
Conclusiones clave
- El cambio a una fábrica inteligente suele ser más fácil cuando los fabricantes logran que todos los empleados participen en las primeras fases del proceso.
- La creación de una fábrica inteligente requiere que los fabricantes inviertan en tecnologías como el Internet of Things Industrial, la analítica avanzada y la inteligencia artificial.
- A medida que las fábricas inteligentes digitalizan los procesos de producción, los empleados suelen requerir capacitación. Es posible que la empresa necesite contratar personal para cargos altamente cualificados, como el área de robótica e ingenieros gemelos digitales.
Explicación de los requisitos de la fábrica inteligente
Las fábricas inteligentes implican muchas tecnologías que deben integrarse entre sí, por lo que la planificación es esencial. Los fabricantes deben evaluar qué tecnologías utilizarán y desarrollar indicadores clave de rendimiento (KPI) para medir su impacto. Por ejemplo, para medir la eficacia de equipar una máquina con sensores que indiquen la necesidad de mantenimiento, pueden medir la efectividad general del equipo (OEE). Ese KPI tiene en cuenta la cantidad de tiempo que una máquina está disponible para la producción, la velocidad de su trabajo y la calidad de su producción. El seguimiento de la eficacia general de la mano de obra (OLE), o la utilización, el rendimiento y la calidad generales de la mano de obra de un fabricante, cuantifica el valor de añadir robots a una línea de producción.
Mientras tanto, los fabricantes tendrán que capacitar a los empleados o contratar a nuevas personas. Por ejemplo, las fábricas inteligentes generan cantidades ingentes de datos, recogidos de los sensores de innumerables máquinas y dispositivos. ELos empleados deben saber cómo configurar y mantener estos sensores -incluido el software que los controla- y utilizar la información que generan para mejorar la OEE, OLE, el uso de la capacidad, la rentabilidad y mucho más.
9 Requisitos de la fábrica inteligente
1 Participación de las partes interesadas en todos los niveles
Los directivos de la industria manufacturera deben contar con la aprobación de los directores de fábrica y los profesionales de TI antes de desarrollar una fábrica inteligente o introducir tecnologías y procesos "inteligentes" en una fábrica ya existente. Los comentarios de los trabajadores en la planta de la fábrica también son aconsejables. Por ejemplo, un operario de máquina puede sugerir qué métricas seguir en una línea de producción o cómo reconfigurar la línea para aumentar el rendimiento. Los fabricantes necesitan la cooperación de todos los empleados para probar nuevas tecnologías y equipos antes de utilizarlos en las operaciones cotidianas. En cada etapa de su iniciativa de fábrica inteligente, deben recabar el apoyo de las partes interesadas lo antes posible para facilitar la transición.
2 Plan de implementación con KPI
Cuando se realiza la transición de una fábrica convencional a una fábrica inteligente, un enfoque por fases hace que el proceso sea más manejable y evita tiempos de inactividad. Los fabricantes pueden dar prioridad a las áreas con mayor retorno de la inversión, como una línea de producción de alto valor. Deben establecer al menos un KPI para cada etapa de la modernización para hacer un seguimiento del progreso. Por ejemplo, una fase de la implementación de la fábrica inteligente implica la instalación de máquinas conectadas a Internet con sensores y la incorporación de robots en los procesos de producción. En esta etapa, los fabricantes pueden medir el rendimiento para realizar un seguimiento del progreso hacia la aceleración de la producción. En una etapa posterior, la medición del tiempo de inactividad de la máquina puede medir la precisión de las predicciones basadas en IA sobre la necesidad de mantenimiento de la máquina y la eficiencia del equipo de producción en la respuesta.
3 Sensores y otras tecnologías industriales de Internet of Things
Uno de los primeros pasos de la implementación implica al equipo informático, que debe configurar y proteger las redes que transportan datos entre máquinas, objetos y software. Los sistemas 5G se están convirtiendo en la red elegida por muchas fábricas inteligentes, dada su mayor capacidad y baja latencia. Máquinas, robots y otros "objetos" conectados a la red y equipados con sensores comparten datos con los responsables de la fábrica o informan sobre los procesos automatizados. Por ejemplo, un ingeniero informático podría programar una máquina de fábrica para que se apague automáticamente si sus sensores registran una temperatura determinada, a fin de evitar daños y perjuicios a los empleados. Los directivos también podrían utilizar los datos generados por las máquinas de la fábrica para realizar un seguimiento de la OEE e identificar mejoras en las máquinas y los procesos relacionados. Y podrían utilizar datos de IIoT para medir el uso de energía y las emisiones de carbono resultantes en toda la planta de la fábrica con el fin de alcanzar objetivos de sostenibilidad y cumplir con las normativas emergentes en materia de presentación de informes.
4. Gestión de big data
Las fábricas inteligentes recopilan cantidades ingentes de datos, o big data, durante cada fase de la producción procedentes de máquinas, dispositivos, robots y las aplicaciones que gestionan la fabricación, la gestión de proyectos y otros procesos administrativos. Todos estos datos deben almacenarse, procesarse y gestionarse en un almacén de datos y, a continuación, introducirse en sistemas analíticos para que los ejecutivos, directivos y supervisores de fabricación puedan acceder a ellos fácilmente.
5 Análisis avanzado, con tecnología de IA y aprendizaje automático
Inteligencia artificial y su subconjunto aprendizaje automático (ML) correlacionan, interpretan y aprenden constantemente de los flujos constantes de datos que ingieren para ayudar a las empresas a tomar mejores decisiones. En el contexto de la fabricación, estas tecnologías se incorporan al software empresarial utilizado para informar sobre el desarrollo de productos, prever la demanda, predecir las averías de los equipos de la fábrica, identificar el potencial de defectos de los productos, reducir los residuos, optimizar las rutas de transporte, etc. Los robots y máquinas de una fábrica inteligente, por ejemplo, podrían aumentar automáticamente la producción de un artículo concreto si un análisis basado en IA o ML predice un aumento de la demanda de los consumidores. El sistema inteligente revisa los datos del resultado y aprende de ellos para tomar mejores decisiones en el futuro.
6 Sistemas empresariales y de fábrica conectados
Las empresas que combinan datos de las máquinas de la planta con datos de fabricación, cadena de suministro, finanzas, ventas, RR. HH y otras aplicaciones empresariales en un sistema de planificación de recursos empresariales (ERP) son más capaces de resolver problemas que las que no lo hacen. Supongamos que un envío de piezas de un proveedor se está retrasando. Los sistemas interconectados de una fábrica inteligente pueden reunir datos sobre gestión de la cadena de suministro, inventarios y pedidos de clientes para revelar si el retraso afectará a la capacidad del fabricante para cumplir los pedidos a tiempo y la necesidad de obtener piezas de otro proveedor o local.
7. Ciberseguridad
Dado que las fábricas inteligentes conectan multitud de equipos, dispositivos y aplicaciones, a veces en una sola red, las vulnerabilidades de un solo sistema pueden exponer al fabricante a una brecha de seguridad debilitante. Los tipos de ataques incluyen malware (el ransomware es una amenaza particular), robo de información personal identificable y propiedad intelectual valiosa, y denegación de servicio. Se deben vigilar los parches de los sistemas, las contraseñas complejas y la formación de los usuarios sobre cómo evitar el phishing y otras técnicas de ingeniería social, todo ello reforzado con los sistemas de seguridad más avanzados. Es una de las razones por las que los fabricantes están recurriendo a la informática en la nube para sus aplicaciones de back-office, gestionadas por proveedores que aplican los últimos parches de seguridad, herramientas y técnicas integradas en cada capa de la pila, incluido el software empresarial, los servidores y otro hardware.
8 Profesionales con las habilidades adecuadas
Un rápido vistazo a los puestos vacantes de fábrica inteligente anunciados en LinkedIn revela los siguientes títulos: director de sistemas de fabricación inteligentes, director sénior de análisis e información estratégica, coordinador de equipos de robots, líder de transformación digital y especialista en vehículos autónomos. Aunque los fabricantes siguen necesitando muchos soldadores, maquinistas, jefes de fábrica y operarios de línea de producción, la profesión se está volviendo claramente más técnica, lo que exige a las empresas que actualicen a su personal y contraten a nuevos talentos. Por ejemplo, puede ser relativamente fácil capacitar a un director de fábrica para que se convierta en director de una fábrica inteligente, pero un puesto como el de ingeniero de gemelos digitales requiere competencias más especializadas que la mayoría de los empleadores tendrán que buscar en otra parte.
9 Supervisión rigurosa
Aunque la automatización es una de las grandes ventajas de las fábricas inteligentes (mejora de la productividad y la seguridad y reducción de los costes y los errores humanos), los directivos y supervisores altamente cualificados siguen siendo cruciales. Por ejemplo, los robots realizan muchas tareas de las fábricas inteligentes, pero los profesionales de la robótica tienen que programarlos y mantenerlos. Los algoritmos de aprendizaje automático pueden analizar una enorme cantidad de datos de productos para calibrar la demanda de los consumidores, descubrir fallas e informar sobre formas de mejorar los diseños de los productos, pero eso es solo un conjunto de datos que los gestores de diseño de productos de sangre caliente tienen en cuenta.
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Oracle Smart Manufacturing es un portafolio de aplicaciones basadas en la nube, muchas de ellas imbuidas de IA, para gestionar el Internet de las Cosas, el mantenimiento de equipos, el control de calidad, la planificación de la cadena de suministro y la analítica empresarial. Entre sus muchas ventajas, ayuda a los fabricantes a supervisar el rendimiento de la producción, ajustar los programas de producción, mejorar la calidad de los productos y evitar costosos tiempos de inactividad.
Requisitos de la fábrica inteligente
¿Qué hace que una fábrica sea una fábrica inteligente?
A diferencia de una fábrica convencional, las fábricas inteligentes conectan en red máquinas, dispositivos y aplicaciones -en muchos casos aprovechando la IA y el aprendizaje automático- para recopilar y analizar datos, automatizar procesos y mejorar la toma de decisiones..
¿Qué tecnologías utiliza una fábrica inteligente?
Las fábricas inteligentes generalmente incluyen alguna combinación de las siguientes tecnologías: el Internet Industrial de las Cosas (IIoT), el análisis avanzado de datos, la IA y el aprendizaje automático, los gemelos digitales, los robots/cobots, las impresoras 3D, las redes inalámbricas 4G/5G, las aplicaciones basadas en la nube, los dispositivos de computación de borde y la seguridad avanzada de la información.
¿Cómo cambian de trabajo las fábricas inteligentes?
Aunque siguen empleando a muchos trabajadores de líneas de producción y supervisión, la automatización está sustituyendo algunos puestos de trabajo y exigiendo más conocimientos técnicos para otros. Hay una gran demanda de especialistas en robótica, gestión de datos, ciencia de los datos, ingeniería de software, IA/ML, gestión de proyectos y administración de redes/sistemas, con énfasis en el pensamiento crítico y la resolución de problemas.