La Industria 4.0 y su función en la mejora de la productividad en las operaciones  ​ ​​

Las operaciones de producción han cambiado radicalmente en los últimos cuatro siglos: el conocimiento y la tecnología han sido objeto de una notable evolución y transformación. Entender cómo y por qué ocurrió puede ayudar a comprender lo que ocurrirá en el futuro de las operaciones de producción.

De la industria 1.0 a la industria 4.0

Industria 1.0

Todo empezó en el siglo XVIII con la Revolución Industrial. La conversión del trabajo manual o hecho a mano a la producción basada en los equipos marcó el inicio de la Industria 1.0. Aunque la energía de vapor ya era conocida, su utilización como fuente de energía fue un descubrimiento disruptivo en aquella época. Como resultado, algunos desarrollos tecnológicos prosperaron en ese periodo, como las locomotoras de vapor, el telar mecánico y los barcos a vapor. El resultado fue un aumento de la productividad que condujo al crecimiento de la producción en serie y de las fábricas.

Industria 2.0

El desarrollo de la electricidad y del motor de combustión interna fueron los hitos que desencadenaron la 2ª Revolución Industrial a finales del siglo XIX y principios del XX. También se desarrollaron nuevos materiales, como el acero y el hormigón, muy utilizados en la construcción. Henry Ford desempeñó una función importante en la definición de un estándar de productividad para la industria automovilística que se creó en este periodo. Además, la productividad de la industria química ha aumentado, resultando en unos costes de producción aún más bajos.

Industria 3.0

A finales del siglo XX, se inició la Revolución Digital, también conocida como Industria 3.0, caracterizada por el desarrollo de los ordenadores, los controles programables por memoria e Internet. La introducción de estas tecnologías permitió utilizar la automatización en los procesos de producción, que empezaron a realizarse sin intervención humana. En las plantas se utilizaban a menudo robots que actuaban en secuencias programadas sin la intervención humana. Además, la utilización generalizada de Internet fue responsable de la creación de nuevos modelos de negocio, como el e-commerce.

Industria 4.0

Industria 4.0 hace referencia a la 4ª Revolución Industrial y es el periodo actual de desarrollo tecnológico. Es una revolución digital caracterizada por la integración de tecnologías avanzadas de la información y comunicación, como la inteligencia artificial, machine learning, la Internet de las Cosas (IoT) y la robótica. Esta revolución es el próximo paso en la automatización de la producción, ya que crea «plantas inteligentes» altamente automatizadas, impulsadas por los datos y totalmente conectadas a las cadenas de suministro. La implementación de un enfoque estructurado, ágil y colaborativo ha aumentado significativamente la eficiencia y la productividad en las operaciones de producción.

¿Desafíos y riesgos de la Industria 4.0

Existe un enorme potencial en las herramientas y sistemas de la Industria 4.0, sobre todo porque eliminan las tareas sin valor añadido, permitiendo a los equipos dedicar tiempo al trabajo creativo y a los procesos con valor añadido. Sin embargo, esta revolución también supone varios riesgos y desafíos que deben considerar los equipos de gestión de las empresas y los gobiernos:

Elevado coste de implementación de las nuevas tecnologías

Para ser competitivas en un entorno de producción de Industria 4.0, las empresas deben renovar a fondo las máquinas, los ordenadores y los equipos tecnológicos, lo que puede suponer un desafío para las empresas más pequeñas y/o para los países menos desarrollados.

Seguridad y ciberataques

La interconexión entre diferentes sistemas, dispositivos y equipos aumenta la posibilidad de potenciales fallos de seguridad que podrían provocar la utilización inapropiada de datos personales sensibles, daños en los equipos o interferencias en las operaciones. Por tanto, tener una política de privacidad detallada y analizar los potenciales riesgos de ciberseguridad deben ser los fundamentos de cualquier estrategia de digitalización adoptada por las empresas de servicios o de producción.

Desplazamiento de puestos de trabajo y recualificación

La automatización de muchas tareas puede conducir a la eliminación de puestos de trabajo y a la necesidad de formar a los trabajadores en nuevas competencias y adaptarlos a nuevas funciones. Será necesaria una inversión significativa para desarrollar competencias informáticas y tecnológicas para las nuevas funciones.

La función de KAIZEN™ en la Industria 4.0

Estos desafíos deben considerarse al analizar el potencial de la Industria 4.0 para mejorar la eficiencia, la flexibilidad y la productividad de las operaciones. Un enfoque KAIZEN™ de la Industria 4.0 puede ayudar a mitigar estos riesgos y aprovechar todo el potencial de esta revolución definiendo un plan de transformación digital que garantice los resultados, el progreso y la sostenibilidad. Para ello, es esencial:

1. Definir objetivos estratégicos: hay que empezar siempre por los objetivos a medio y largo plazo de la empresa. Debe existir un proceso sólido para la definición y el despliegue de estos.

2. Analizar las cadenas de valor: analizar la situación actual de las principales cadenas de valor de la empresa e identificar la necesidad de transformación (las personas, los procesos, la tecnología, el modelo de negocio) para alcanzar los objetivos estratégicos.

3. Diseñar la visión futura: definir el plan de transformación que incluya la transformación cultural como parte integrante de la transformación digital necesaria para implementar la visión futura y alcanzar los objetivos estratégicos.

4. Identificar claramente las inversiones y los beneficios: las inversiones en transformación digital son elevadas. Es esencial cuantificar el impacto de las soluciones para analizar el retorno esperado y tomar decisiones según el caso de negocio.

Cuáles son las tecnologías que dan soporte a la Industria 4.0

La tendencia actual de automatización e intercambio de datos en las operaciones de producción se basa en varias tecnologías que pueden utilizarse en varios sectores industriales, incluso la producción, el transporte, la sanidad y los servicios. Todas estas tecnologías impulsan una mayor eficiencia y productividad, al contribuir a un proceso de toma de decisiones más rápido.

Reunimos un listado de las principales tecnologías que soportan la Industria 4.0:

Inteligencia Artificial (IA)

La IA se refiere a la capacidad de los sistemas informáticos para actuar en tareas que suelen exigir inteligencia humana (por ejemplo, aprender, solucionar problemas y tomar decisiones). En las operaciones de producción, la IA se utiliza a menudo para predecir fallos en los equipos, adaptar los planes de mantenimiento en consecuencia, realizar inspecciones de control de calidad y gestionar los problemas de la cadena de suministro.

Internet de las Cosas

El IoT se basa en utilizar Internet para interconectar dispositivos físicos (como sensores y actuadores). Esta tecnología se utiliza para la supervisión en tiempo real recopilando y transmitiendo datos de los equipos y las máquinas.

Cloud computing

Cloud computing se refiere a la utilización de Internet para prestar servicios informáticos y de almacenamiento. Esto permite analizar grandes cantidades de datos, que pueden utilizarse para reducir el tiempo de toma de decisiones.

Big data y analítica

Big data y analítica son herramientas para analizar grandes volúmenes de datos obtenidos de diferentes equipos, dispositivos y sensores. Ayudan a identificar tendencias y patrones en los datos, proporcionando un mejor insights sobre una situación o problema concretos. En las operaciones de producción, suelen utilizarse para identificar correlaciones entre variables que afectan a un proceso de producción, por ejemplo.

Realidad aumentada (AR), realidad virtual (VR) y realidad mixta (MR)

AR, VR, y MR son un conjunto de tecnologías que hacen referencia a la combinación de entornos reales y virtuales y a las interacciones hombre-máquina generadas por la tecnología informática. Se utilizan en sectores industriales para mejorar la formación y la visualización de los procesos de producción o mantenimiento. Puede tener un gran impacto en el aumento del número de trabajadores y contribuir significativamente a la realización de tareas manuales a distancia.

Fabricación aditiva (impresión 3D)

La fabricación aditiva es el proceso de producir objetos en 3D construyéndolos capa a capa a partir de un archivo digital. Esta tecnología se extenderá ampliamente en los niveles de diseño de productos para desarrollar prototipos o, en el nivel de ejecución, para crear piezas personalizadas sin tener grandes volúmenes de inventario.

Cómo pueden la Industria 4.0 y la digitalización mejorar la capacidad de respuesta y la eficiencia de la producción

Las transformaciones sociales y económicas mundiales seguirán afectando profundamente a las operaciones de producción. Como explicamos hasta ahora, la Industria 4.0 y los procesos de digitalización desempeñarán una función esencial en la mejora de la eficiencia, el aumento de la productividad y la reducción de los leadtime.

Una de las formas más relevantes en que estas tecnologías pueden impulsar el Rendimiento de las operaciones es mejorando la comunicación y la colaboración. Es posible aumentar significativamente la capacidad de respuesta utilizando la comunicación en tiempo real y teniendo experiencias fluidas en la cooperación entre los equipos, las personas y los sistemas.

La producción será cada vez más autónoma, reduciendo el número de tareas realizadas manualmente. Será posible predecir mejor los fallos, reaccionar ante imprevistos y adoptar métodos de producción más flexibles. Esto tendrá un impacto significativo en la calidad, la productividad y la eficiencia.

Dado que las tecnologías de la Industria 4.0 permiten recopilar y analizar grandes volúmenes de datos de los procesos de producción, el impacto positivo que tendrá en el proceso de toma de decisiones es evidente. Al utilizar datos en tiempo real para definir patrones y obtener conclusiones precisas, los Gestores estarán más capacitados para identificar las causas profundas y tomar decisiones informadas que mejoren la eficiencia general de los procesos de producción.

Los procedimientos de mantenimiento son fundamentales para la eficacia de las operaciones de producción, ya que reducen las paradas de los equipos y las microparadas de los trabajadores. Como cada vez hay más máquinas totalmente monitorizadas, es posible predecir con exactitud cuándo necesitarán mantenimiento, lo que permite planificar mejor la carga de los equipos y reducir las paradas.

En resumen, la Industria 4.0 y la digitalización darán lugar a procesos de producción más ágiles, productivos y eficientes. Permitirá la producción simultánea de productos personalizados y en serie, llevará la innovación y contribuirá a la competitividad de la industria.

Crear un plan de implementación para digitalizar las operaciones

Las herramientas de digitalización de las operaciones de producción aportan a las empresas un gran valor al proporcionar soluciones disruptivas que transforman sus procesos. Todavía, es esencial tener un plan de implementación de la industria 4.0 integrado con la visión estratégica y de transformación de procesos de la empresa. El enfoque KAIZEN™ empieza con un análisis integral de toda la cadena de valor. Este análisis conduce a un diseño personalizado de la solución y a un plan de implementación según un Plan KAIZEN™ de Transformación de Procesos y Personas y un Plan de Transformación Digital, ambos alineados para lograr los mismos objetivos. La implementación de la solución la ejecutan equipos formados por proveedores de tecnología y expertos en KAIZEN™, junto con los equipos internos de la empresa. De este modo se mejoran los conocimientos y la especialización internos de los equipos. La agilidad se garantiza mediante sesiones de trabajo intensivas en las que se involucra a todas las partes interesadas.

La evolución hacia la Industria 5.0

Tanto la Industria 4.0 como la Industria 5.0 se basan en la utilización de tecnologías avanzadas para impulsar la eficiencia, la productividad y la capacidad de respuesta de las operaciones. La Industria 5.0 se basa en los principios de la Industria 4.0 e incluye algunas herramientas más, como la computación cuántica (quantum computing) y la robótica avanzada (advanced robotics). Este conjunto de tecnologías tiene como objetivo crear un entorno de trabajo más ágil y flexible. Por esta razón, se considera una mejora de la Industria 4.0, ya que incluso abarca cuestiones sociales y éticas sobre la utilización extendida de la colaboración entre las personas y las máquinas y la computación con inteligencia artificial.

Aunque la Industria 5.0 está todavía en fase de desarrollo, éstas son algunas diferencias que pueden ayudar a distinguir la Industria 4.0 de la Industria 5.0:

• Los equipos y sistemas de la Industria 5.0 tendrán un sistema de toma de decisiones más descentralizado, lo que significa que no dependerán de una autoridad central.
• La Industria 5.0 tendrá un enfoque más centrado en el cliente, enfocándose en la producción bajo demanda y la personalización.
• La Industria 5.0 utilizará ampliamente machine learning, la analítica predictiva y la analítica avanzada para mejorar la eficiencia de los procesos y prevenir imprevistos.

Para implementar una transformación digital de la Industria 5.0, es esencial empezar por analizar la situación actual: qué procesos podrían beneficiarse de la automatización, qué sensores y dispositivos IoT podrían ser instalados para monitorizar la producción y cuáles son las necesidades en algoritmos de machine learning e inteligencia artificial. A continuación, se diseña una visión futura utilizando los principios KAIZEN™ y garantizando que se define la macroarquitectura de las soluciones. En este proceso de transformación, no hay que olvidar considerar la formación de los trabajadores para utilizar y mantener todas las nuevas tecnologías que se implementen.

¿Todavía tienes dudas sobre la Industria 4.0?

¿Qué es la automatización de procesos industriales?

La automatización de procesos industriales consiste en utilizar tecnología de control para supervisar los procesos industriales en tiempo real. Esto contribuye a mejorar la eficiencia y la precisión, además de reducir el tiempo de toma de decisiones.

¿Qué es una smart factory?

Una fábrica inteligente es una planta de producción cuyas operaciones se basan en tecnologías y herramientas de la Industria 4.0, como la analítica de datos, el Internet de las Cosas (IoT), la inteligencia artificial y la automatización.

¿Qué es la transformación digital?

La transformación digital consiste en utilizar tecnologías digitales para cambiar las operaciones de una empresa y proporcionar servicios o productos en todas las áreas de negocio. Su objetivo es transformar la forma en que una empresa opera y ofrece valor a sus clientes mediante la adopción de herramientas como big data y analítica, cloud computing, automatización o inteligencia artificial.

¿Qué es Internet de las Cosas?

Internet de las Cosas (IoT) define la conexión de dispositivos que no ordenadores tradicionales ni smartphones a Internet para enviar y recibir datos. Entre estos tipos de equipos se incluyen termostatos, electrodomésticos, automóviles y dispositivos médicos. Puede contribuir significativamente a la automatización de ciertas tareas, mejorando la eficiencia y la capacidad de respuesta.

¿Es lo mismo Industria 4.0 que IoT?

Estos dos conceptos están relacionados, pero no son lo mismo. IoT es una de las herramientas/tecnologías que pueden utilizarse en la Industria 4.0. Las empresas industriales utilizan IoT para interconectar y supervisar equipos a través de Internet y permite recopilar e intercambiar datos entre dispositivos conectados.