Las tecnologías de Industria 4.0

En la Industria 4.0 se usan muchas de las nuevas tecnologías que surgieron alrededor de la masificación de Internet y de los dispositivos móviles, y, también, de ciencias como la de materiales y la nanotecnología.

En esta publicación presento una muy breve reseña de las más utilizadas, al menos hasta ahora, haciendo una descripción de la tecnología y los potenciales beneficios que podría aportar a la productividad de empresa.

Son las siguientes:

Internet industrial de las cosas (IIoT – Industrial Internet of Things).

Esta es la tecnología base, alrededor de la cual se estructura todo el concepto de Industria 4,0.

Consiste en la conexión de máquinas, equipos, sistemas y materiales a Internet, para lo cual necesitan ser “digitalizados”. Es decir que de alguna forma deben instrumentarse y ser provistos de un elemento que convierta una información física en una señal digital, y que ésta pueda ser transmitida a la red, donde otros entes (máquinas, software, etc.), harán uso de ella.

 

Cloud Computing:

Esta tecnología provee almacenamiento virtual, es decir espacios de memoria digital, en servidores externos a la empresa, de uso compartido y de acceso multiusuario, con lo que se espera baje sustancialmente el costo de almacenamiento, actualmente en servidores locales de cada empresa. Hoy día el nivel de accesibilidad es óptimo y la seguridad es muy buena, comparable a la que se obtiene con un servidor local propio.

Conceptualmente elimina “desperdicios”, por ejemplo: esperar a la información, generar información excesiva, crear información innecesaria, etc. Además, es flexible, se “alquila” sólo el espacio necesario para guardar lo disponible, aumentando o reduciéndose, de acuerdo a la necesidad del momento. Con cloud computing uno puede operar en el “punto de uso”, que es el concepto LEAN de mayor eficiencia de disponibilidad de una pieza, en este caso información.

 

Fabricación aditiva o Impresión 3D:

La impresión 3D es un grupo de tecnologías de fabricación por adición, donde un objeto tridimensional es creado mediante la superposición de capas sucesivas de material.

Esta tecnología está en pleno desarrollo, aunque es sorprendente lo que ha demostrado hasta ahora.

He visto imprimir piezas plásticas, piezas cerámicas, piezas metálicas utilizando metal en polvo (pulvimetalurgia), a veces en combinación con soldadura laser, hasta construir casas con una impresora vectorial que depositaba cantidades pequeñas de concreto con suma precisión.

Actualmente hay un gran número de tecnologías en competencia para la impresión 3D; sus principales diferencias se encuentran en la forma en la que se aplican las diferentes capas para crear la pieza. Algunos métodos usan fundido o ablandamiento del material para producir las capas, por ejemplo el Sinterizado de Láser Selectivo (SLS) o el  Modelado por Deposición Fundida (FDM), mientras que otros depositan materiales líquidos que son curados con diferentes técnicas. En el caso de Manufactura de Objetos Laminados (LOM), delgadas capas son cortadas para ser moldeadas y unidas juntas.

Desde el punto de vista de la eficiencia, esta tecnología sobresale por dos razones:

  1. Cero desperdicio de material. Esta tecnología sólo utiliza el material estrictamente necesario, prácticamente sin desperdicios. La pieza resultante contiene todo el material consumido y no hay sobrantes en forma de virutas o recortes. En los métodos clásicos de fabricación de piezas, se remueve material que se desecha, por ejemplo, al perforar un agujero en una pieza metálica se desperdicia el material qué sale como recorte o viruta del perforado. Si bien, hay métodos de fabricación con muy poco desperdicio, como el sinterizado o la inyección de plástico, se requieren sofisticados moldes que en definitiva no agregan valor a la pieza, sólo agregan costo.
  2. Excelente flexibilidad. Por su concepción esta tecnología es ideal para trabajar en el buscado “flujo de 1 pieza”. Al carecer de moldes o herramentales específicos de una determinada pieza, su “tiempo de cambio de modelo” es cercano a cero, y puede fabricar “la pieza necesaria en el momento necesario” (mantra del 1 piece flow).

 

Realidad Aumentada:

Esta tecnología enriquece la realidad con el aporte digital de información superpuesta en el campo de visión.

Al igual que en el famoso juego “Pokemon Go” para celulares, se puede ver información virtual montada sobre una imagen real.

Esta tecnología tiene un enorme potencial de uso en la industria. Actualmente hay aplicaciones para:

  • realizar controles, mediciones o un control visual, sobre las piezas en proceso, disminuyendo, e incluso eliminando el tiempo que se consume en los controles clásicos de calidad.
  • Simulación de procesos de fabricación, superponiendo sobre las máquinas y dispositivos reales, las piezas, operaciones y movimientos, creados virtualmente, del método a evaluar, minimizando costos y agilizando el trayecto hacia el proceso optimizado final.
  • Con el uso de anteojos (del tipo Google glass) o máscaras transparentes, es posible superponer información sobre lo que está viendo la persona. Por ejemplo, en un almacén disponer de toda la información relativa a un código de barras que la persona observa en una caja, o en una manufactura compleja y variada, disponer de una guía de armado y especificaciones que se muestran montadas sobre las piezas que está ajustando el operario.

 

Robots autónomos:

Si bien la automatización y robótica son tecnologías de la 3ra Revolución Industrial, en Industria 4.0 el robot está concebido para operar en forma autónoma y tomar sus propias decisiones, por lo que se lo dota de un sistema de Inteligencia Artificial.

Estos robots deberían poder operar solos, por ejemplo, en una planta obscura, o mezclados con las personas en una planta híbrida. En ambos casos es importante la comunicación, entre robots y entre robot-persona, y, en el caso de la planta híbrida, es importante también el factor seguridad.

 

Inteligencia artificial:

Esta no es una tecnología nueva, hace ya varios años que viene desarrollándose. Pero actualmente convergen varias técnicas que permiten que todo ese avance se potencie y aporte soluciones innovadoras a la industria.

Las técnicas que confluyeron con los desarrollos de Inteligencia Artificial previos, son las de Big Data y la de Deep Knowledge.

La primera está relacionada con el manejo de una impresionante cantidad de datos dispersos y a veces hasta inconexos, y la aplicación de herramientas (Data mining) para obtener información de los mismos. Información que, por lo general, no se sabía que estaba oculta dentro de esa “montaña” de datos.

Deep knowledge o aprendizaje profundo, es una técnica recursiva de aprendizaje donde el sistema adquiere conocimiento a través de pruebas sucesivas, de prueba y error. Esta técnica es la base de los sistemas robóticos (bots) utilizados en los recientes chats de ayuda al usuario presentes en numerosas páginas web, donde el sistema aprende y se refina, con las repreguntas del usuario.

La combinación de estas técnicas ayuda a la industria, entre otras cosas, a:

  • acelerar su proceso de mejora continua, recurriendo a sistemas como SMART OEE.
  • optimizar el mantenimiento de quipos y máquinas, recurriendo al sistema predictivo.
  • optimizar la logística y stock de productos.

 

Interfase persona-máquina (HMI-Human machine interface)

Son todos los dispositivos a través de los cuales una persona puede obtener o entregar información a las máquinas.

En la época previa, la interfase era normalmente una pantalla de PC la cual estaba conectada al PLC del equipo.

Actualmente, y dado que, por la IIoT, las máquinas se conectan a Internet, es posible usar cualquiera de los dispositivos inteligentes actuales (PC, Tablet, Smart phone, etc.), o algunos más sofisticados como los lentes o cascos de realidad aumentada, como medio de comunicación.

 

Aplicaciones o Apps:

Estas son pequeños programas o software, enfocados en un tema, que satisfacen una necesidad puntual, y que se pueden operar desde cualquier dispositivo inteligente.

Por lo general, el programa principal está cargado en “la nube”, y se descarga al dispositivo (PC, tablet o celular) un programa de interface (HMI).

Como dije, cada App está enfocada en un tema específico, y actualmente hay varias para el mismo tema. Uno puede elegir la más apropiada a su necesidad y gusto. Al contar con varias Apps, uno cuenta con un juego de herramientas digitales en su dispositivo.

Actualmente la cantidad de Apps es impresionante, basta con entrar al Apple store, o a Google Play, para encontrar las más difundidas.

Para el uso empresarial o industrial, hay una serie de Apps muy interesantes que cubren temas como Recursos Humanos, gestión de la cadena de suministros, gestión de reuniones, gestión de videoconferencias, coordinación de tareas, gestión de clientes (CRM), gestión de Productividad, etc. En todos los casos la información puede ser compartida entre múltiples usuarios, y accesada desde cualquier dispositivo conectado a Internet.

Entre otras cosas, permiten, por ejemplo, que un directivo mantenga una reunión con su equipo en la que puedan verse sus rostros y compartir información gráfica, desde su tablet y a cientos de km de la sala de reuniones, o bien conocer en tiempo real, como está marchando la fabricación de un producto y saber si cumplirá la fecha de despacho, sin intemediarios y desde cualquier lugar del mundo. Tambien se pueden organizar capacitaciones mediante cursos grabados, que el personal puede tomar desde su celular en el momento más adecuado, y preguntar o responder cuestionarios de evaluación, optimizando los tiempos de parada dedicados a estas tareas. Asimismo otras Apps permiten al operario contar con acceso al depósito de documentos y obtener el manual o procedimiento que necesita en el momento sin cargar con carpetas.

 

Si querés conocer como estas tecnologías pueden ayudar a tu empresa y hacer un plan para incorporarlas, estamos a tu disposición para asesorarte, ayudarte y acompañarte en este proceso.

Autor: Eugenio O. Bolletti

Fotografía de: Google