Análisis en profundidad

Industria 4.0: qué es y ejemplos concretos de smart manufacturing

Gracias a la digitalización del sector manufacturero, la cadena de valor se está renovando profundamente, la forma de trabajar está cambiando, y la naturaleza de las organizaciones también está cambiando. Para las empresas, aprovechar los incentivos se convierte en una oportunidad estratégica para innovar

28 Nov 2022

Redacción InnovaciónDigital360

industria 4.0

¿Qué es la Industria 4.0? ¿Qué significa Industria 4.0? La Industria 4.0 indica ese proceso de digitalización del sector manufacturero que, al renovar la cadena de valor, cambia la forma de trabajar pero también la naturaleza de las organizaciones. El nivel de innovación es tal que hoy el sinónimo de Industria 4.0 es smart manufacturing, donde el sufijo «smart» se convierte en el denominador común de una gestión integrada de la información, asociada al uso de la tecnología digital.

De los robots a la Industria 4.0 avanzada

Desde los robots con capacidad de autoaprendizaje hasta la adopción generalizada de tecnología de sensores avanzada (capaz de mejorar la capacidad de supervisión y control de toda la cadena de suministro), junto con la potencia de procesamiento y unas conexiones cada vez más fiables y seguras; desde la utilización de impresoras 3D hasta la programación de última generación que introduce métodos de simulación y aplicaciones sin precedentes de la realidad aumentada, la tecnología digital promueve la integración y la cooperación dentro de las empresas y entre ellas, elevando a la enésima potencia la calidad de los flujos de información y el tiempo de comercialización de los negocios.

La smart manufacturing y la cadena de suministro inteligente, de hecho, son parte del paradigma de la internet de las cosas (IOT) que está aportando más eficiencia e inteligencia a muchos sectores y áreas de negocio.

Cómo optimizar los procesos con la industria 4.0

Optimizar los procesos aportando eficiencia y mayor visibilidad a cada eslabón de la cadena de suministro garantiza una comunicación multidireccional en todos los procesos de fabricación. Los datos, perfectamente sistematizados y registrados desde el proveedor hasta el consumidor, proporcionan a las empresas una nueva capacidad de análisis predictivo, asegurando una amplia base de información para mejorar los productos y servicios, apoyando mejor las decisiones.

No existe la Industria 4.0 sin la gestión de Big Data y el smart business apoyada por una analytics cada vez más personalizada y favorable para el negocio. Pero ese sufijo 4.0 también supone una innovación respecto a las formas de utilizar los recursos tecnológicos que, gracias a las distintas fórmulas de la Nube, cambia los enfoques y las estrategias de desarrollo.

A través de las modalidades as a Service y pay per use, las empresas pueden elegir la mejor innovación tecnológica respetando las restricciones presupuestarias cada vez más estrictas, transformando las inversiones iniciales (Capex) en costes recurrentes (Opex).

Ejemplos de Industria 4.0

Servair

Servair es un actor internacional de servicios aéreos que, para automatizar la recepción de mercancías y vehículos, ha adoptado un modelo de Industria 4.0. El proveedor tecnológico puso en marcha un sistema que, combinando plataformas Cloud, paradigmas SaaS y un enfoque altamente móvil, ha permitido racionalizar las operaciones y aumentar la seguridad aeroportuaria, no solo optimizando el consumo y los costos, sino también reduciendo el número de naves que circulan y la huella de carbono.

Aldes

Otro caso de excelencia de la Industria 4.0 es Aldes, una empresa especializada en sistemas de climatización y calidad del aire. Aldes ha integrado una nueva inteligencia de sistema que, al hacer que los dispositivos estén conectados y comunicados con el sistema central y con los dispositivos de los clientes finales, permite gestionar la información en tiempo real.

De esta forma se garantiza un acceso en tiempo real de los datos recogidos, lo que explotando el paradigma Cloud, evita cargar los sistemas, terciarizando la complejidad. Todo ello con una mejor trazabilidad de los datos que permita asegurar el control y la calidad de los procesos.

Sesderma

En el caso de España, se puede nombrar a la farmacéutica Sesderma, que supo poner a su público (y a los gustos del mismo) en el centro de los procesos de fabricación. Como los clientes de hoy en día exigen nuevos servicios y formas distintas de acceder a ellos, las empresas deben esmerarse en generar una nueva y mejor experiencia de consumo para dichos clientes.

En el caso de Sesderma, se pasó del proceso “artesanal” a la digitalización plena al observar que la gente buscaba productos personalizados. El meollo de la cuestión es poner a los consumidores en el centro de la estrategia y preguntarse qué es lo que desean: Sesderma vio que estos eran tecnológicos y querían poseer la máxima cantidad posible de información sobre los productos, así como también adquirirlos en el momento y customizarlos.

Por ello, la compañía debía ser flexible y ágil. Esto es algo que, en el sector bancario, realiza BBVA a través de diferentes startups que customizan la experiencia de uso de las aplicaciones y servicios.

SEAT

Dentro del rubro automotriz está el caso de SEAT (Sociedad Española de Automóviles de Turismo). De hecho, en 2018 el Financial Times la reconocía como líder europeo de transformación digital. Esto es por implementar hace años técnicas de fabricación que la hacen más eficiente y flexible al incluir elementos de inteligencia artificial, realidad virtual, robots colaborativos y datos masivos en su planta ubicada en el municipio catalán de Martorell.

También trabaja en un laboratorio de biomecánica donde desarrolla estaciones de trabajo más ergonómicas. Allí es posible prevenir lastimaduras causadas por el trabajo en la línea de producción (y mejorar la rehabilitación en caso de que las haya) con cámaras que procesan en tres dimensiones las características óseas y musculares de los obreros.

Incluso han implementado un proyecto piloto para recibir componentes mediante drones llegados desde el centro logístico hacia la planta de fabricación, lo que posibilita tener las piezas en solamente 15 minutos (en lugar de los 90 que se demora en llevarlas el camión).

Datos de España y la Industria 4.0

Según una importante consultora, apenas poco más del 30% de las empresas españolas ya están en la plenitud de la digitalización y de la producción “inteligente”. Esto significa que en ese país aún hay aproximadamente 130 mil compañías que todavía deben dar ese salto tecnológico. Dicho impulso representaría ganancias para el tejido productivo español de más de 550 millones de euros.

Hacia mediados de 2020, España contaba con un índice de 160 robots trabajando en la industria por cada 10 mil obreros de manufactura, lo cual está por debajo de varios países europeos (y muy por debajo de potencias tecnológicas como Japón, Alemania o Corea del Sur). Aunque puntualmente, las tecnologías de seguridad 4.0 (como la biométrica, la encriptación o la red privada virtual) están implementadas en casi todo el sector industrial, a diferencia de la mayoría de las demás.

Estrategias de smart manufacturing: son disruptivas

Tanto si hablamos de Industria 4.0 como de smart manufacturing es importante que las empresas entiendan cuántas oportunidades hay en el diseño, la construcción y la puesta en producción de tecnologías integradas capaces de responder de forma escalable y flexible a las necesidades del negocio sin sobrecargar el departamento de TI. En este camino de la innovación, el papel de los socios tecnológicos es fundamental. 

Cómo implantar la Industria 4.0: los modelos flexibles

Una de las claves del éxito de la Industria 4.0 y la smart manufacturing es la posibilidad de elegir modelos de implantación flexibles para innovaciones extremadamente disruptivas. Abandonar el concepto de propiedad de la tecnología, con el objetivo de obtener la mejor calidad de los servicios que la tecnología debe garantizar, es parte de una visión estratégica de la innovación a largo plazo que permite obtener importantes diferenciales competitivos.

La perspectiva de la Industria 4.0

En el mundo industrial, la difusión del IoT e Industrial IoT permite reorganizar y revisar radicalmente la producción de forma integrada con el diseño, la organización del trabajo, el control del producto, la comercialización y las ventas, la relación con el cliente y el mantenimiento posterior.

Todos estos componentes pueden gestionarse en tiempo real aprovechando la inteligencia del entorno (por ejemplo, la de la automatización de edificios y el Facility Management) conectada con la inteligencia que anima a los propios productos.

La Industria 4.0 cambia por completo la planificación del ciclo de vida y la forma en que la empresa gestiona los productos, los sigue y los controla, incluso cuando los procesos de producción tienen lugar en varias empresas diferentes, en contextos diferentes, con socios diferentes y en zonas geográficas diferentes.

La smart manufacturing y la Industria 4.0 tienen su base en la conexión y la integración y permiten tener una visión general de todas las fases del ciclo de vida del producto, incluso cuando sale de la empresa de producción y entra en el circuito de distribución para entrar en los hogares o las fábricas de los clientes.

En las empresas, la Industria 4.0 debe implicar tres grandes ejes de desarrollo tecnológico y organizativo:

  1. Desarrollo que lleva a la integración vertical
  2. Una forma de organización basada en la integración horizontal
  3. La capacidad de gestionar todo el ciclo de vida de todo lo relacionado con la producción, es decir, los propios productos, las herramientas de producción inteligentes y los propios entornos de producción (plantas). Estos, a su vez, deben ser considerados como componentes inteligentes de la producción.

Industria 4.0: integración vertical

La integración vertical permite la gestión de todos los servicios de la fábrica digital. Ya no son pasivos, sino que se convierten en objetos «inteligentes» y activos y participan en el proceso de producción, transfiriendo información y manteniendo un vínculo informativo con la producción, incluso después de haber salido del ciclo de producción para entrar en el mundo de los clientes.

Industria 4.0 Integración horizontal; fabricación colaborativa

Con la integración horizontal, la cadena de valor se está redefiniendo mediante redes de fabricación colaborativas que se extienden por todo el territorio para conectar e integrar la información y los procesos de diferentes empresas en distintos contextos.

En Alemania, el plan alemán Industrie 4.0 buscó fomentar y favorecer precisamente esta forma de integración para mejorar las capacidades de fabricación de las empresas en cada contexto y en cada fase del mercado.

Las empresas manufactureras pueden aumentar la eficiencia, reducir los costos y crear nuevas formas de colaboración entre productores, proveedores y clientes y, dentro de las propias empresas, pueden activar el diálogo entre máquinas, sistemas, equipos y conectar plantas enteras, aunque estén física y lógicamente alejadas unas de otras. Para la fabricación colaborativa, será necesario pasar de una organización basada en silos, monolítica y vertical, a una visión integrada y abierta basada en la colaboración entre personas y entre sistemas inteligentes.

Componentes de la Industria 4.0

Existen algunos términos que es imprescindible entender si se quiere hablar de la nueva forma de fabricar productos y ofrecer servicios.

Big Data

Conjunto de informaciones (relativas a clientes, materias primas, funcionamiento de servicios y devenir de procesos) que, debido a su gran tamaño y complejidad, necesitan ser analizadas con aplicaciones informáticas especiales que sirven específicamente para procesar datos.

El concepto se acuñó en 1999 para hablar de la exploración visual de datos en tiempo real, pero enfocándose en analizar la información porque, aunque existan multiplicidad de datos, no todos tienen por qué servir de algo útil.

La evaluación de dichas cantidades de datos lleva actualmente a procesos de automatización, ya que no se las puede tratar de forma manual. El análisis de estos macrodatos mejora la eficiencia y el rendimiento, personaliza los servicios y permiten realizar un mantenimiento predictivo de los aparatos usados en la industria.

Simulación

Imitación a través de una computadora de la operación de un proceso o sistema de la realidad a lo largo del tiempo, lo que permite estudiar dicho proceso o sistema dentro de un ambiente controlado y repetible. La simulación virtual conlleva evitar posibles fallas en los distintos módulos en los que se divide el sistema de fabricación, además de aumentar la eficiencia de la red de producción.

Fabricación aditiva

Impresión tridimensional de objetos vinculados a los procesos, o directamente impresión de los objetos producidos. Es un método a través del cual se pueden hacer objetos sólidos compuestos por estratos sucesivos endurecidos de polímero líquido fotosensible que es golpeado por una luz ultravioleta, que lo convierten en capas acumuladas una encima de la otra. Así, se obtienen piezas bajo demanda según un modelo preciso en tres dimensiones previamente diseñado. Se contrapone a la fabricación sustractiva, que elimina material para obtener una pieza a partir de él

Ciberseguridad

Seguridad aplicada a la tecnología de la información, lo que incluye muchas técnicas y métodos usados para proteger a un sistema y al resto de los dispositivos presentes en su estructura. Funciona a través de equipos que protegen las redes de gestión industrial con “cortafuegos” (firewalls) y softwares que cuidan los accesos a servidores y nubes de una empresa.

Esta seguridad se basa en evitar ataques internos y externos hacia las industrias, aunque de forma integrada. Abarca desde el nivel de gestión de una planta hasta el nivel de campo. Se asegura de esta manera la accesibilidad y la confidencialidad, con métodos de autenticación y cifrado.

Cloud computing/Computación en la nube

Utilización de una red de servidores remotos conectados a internet para guardar, administrar y procesar información. No depende de un equipo físico instalado, sino que se accede a una estructura donde el software y el hardware se integran virtualmente.

Se complementa con los macrodatos porque posibilita a muchas personas acceder a los mismos datos, a la vez que pueden compartir la información que ellos mismos producen y editan. Esto hace que se pueda trabajar de forma colectiva y colaborativa, uniendo así en un espacio virtual a todos los empleados y/o interesados de un mismo sector o proyecto.

Internet de las Cosas

Plataforma de objetos físicos (o grupos de objetos) equipados con sensores que están a su vez conectados en red a un aparato electrónico. Dichos sensores toman datos y actúan en función de los parámetros ambientales o de los hábitos del usuario que los utiliza.

Los artefactos con este internet propio poseen capacidad de procesamiento, software y otras tecnologías que les permiten conectarse e intercambiar información con otros dispositivos y sistemas a través de internet. Los dispositivos no necesitan estar conectados al internet público, sino a una red y ser direccionables por su cuenta.

Sistemas ciberfísicos y robótica

Sistemas controlados mediante aplicaciones informáticas, diseñados en la confluencia de los mundos físico y virtual. Los sensores actúan como puerta de entrada para los algoritmos de inteligencia artificial que se ejecutan en la nube. Dichos algoritmos realizan acciones empleando robots, que a su vez retroalimentan el sistema.

Así, se tornan difusas las barreras entre la realidad física y la virtual, creando un único espacio que amplifica e incluye muchas otras tecnologías como el internet de las cosas, los gemelos digitales, o la realidad aumentada.

El antiguo robot industrial solo repetía una labor asignada, pero hoy los robots son colaborativos y las personas pueden trabajar a su lado. También pueden estar conectados entre ellos y con otros elementos de la fábrica, hasta comprender el entorno y saber cuándo acelerar, ralentizar o parar.

Integración

Unificación entre los diferentes procesos y sectores de una fábrica para así intercambiar datos importantes más veloz y eficientemente. Así, aumenta la productividad, hay menores pérdidas, se optimizan recursos y se logra la transformación digital dentro de las industrias. Se conectan tecnologías físicas y digitales para que se puedan conocer, mediante el seguimiento y el análisis de datos, todas las fases del proceso y cuándo acontecen, facilitando la toma de decisiones.

Industria 4.0 y Big Data para la transformación de los servicios

Uno de los factores clave del fenómeno de la Industria 4.0 que también subyace en los procesos que conducen a la Empresa 4.0 es el de la Service Transformation. La virtualización y representación de los productos en datos permite a las empresas más innovadoras desarrollar modelos de negocio que ya no se basan en la venta de productos, sino en la venta de servicios.

En el escenario empresarial actual, el número de empresas que cambian su propuesta de valor a través de la migración de producto a servicio (sistemas producto-servicio) es cada vez mayor. Un proceso que también se define como «servitización» y que tiene como objetivo desarrollar nuevas formas de venta y construir una ventaja competitiva basada en los servicios.

Una verdadera oportunidad

Estamos en una Transformación Digital que se convierte en Service Transformation basada en el desarrollo de una estrategia en la que las empresas amplían su oferta de productos a través de la prestación de servicios avanzados. Estos pueden sustituir a la venta de los propios productos, o que son de apoyo al producto o que, partiendo del producto, pasan a dar soporte a los clientes y sus procesos.

Estamos en la transformación de los servicios de una oportunidad a una verdadera fuente de negocio, que contempla la ampliación del negocio de servicios como una de las principales palancas para garantizar la diferenciación de la oferta, desarrollar ventajas competitivas difíciles de imitar y nuevas fuentes de beneficio.

Y estamos en un contexto que pertenece al Big Data, al Data Analytics y, en definitiva, a la Data Driven Economy, donde las empresas no deben intervenir sobre los procesos para cambiar la oferta, sino crear un conjunto coherente y complejo de cambios en todo el modelo de negocio de la empresa.

Modelos de Service Transformation en la Data Driven Economy

La Service Transformation implica en realidad cuatro modelos de referencia diferentes:

  • Venta del producto al cliente con servicios accesorios: en este caso el cliente paga el producto y los servicios, que se venden como «accesorios» del propio producto. En la mayoría de los casos, los servicios ofrecidos están relacionados con la asistencia, el mantenimiento o, en general, el restablecimiento de la funcionalidad del producto;
  • Venta del producto al cliente con servicios estratégicos: en este caso, el cliente siempre paga por el producto y paga por tener servicios que ya no son sólo accesorios sino que permiten actuar en optimización del proceso entre pre y posventa. Los servicios, en este caso, van más allá de las áreas de aplicación del propio producto para contemplar y gestionar el contexto en el que se sitúa el producto.
  • No hay venta del producto, pero el cliente se beneficia de un servicio basado en el uso del producto. El modelo de negocio en este caso se basa en el pago de una cuota periódica (por ejemplo, mensual) que incluye el empleo del producto y los servicios relacionados con su asistencia y mantenimiento.
  • No hay venta del producto, pero el cliente se beneficia de un servicio en modo de pago por utilización. En este caso, el servicio no se basa en una tarifa, sino en la utilización real (consumo) del producto y en la consecución de una serie de parámetros de uso tanto de las características del producto como de los servicios relacionados con la asistencia y el mantenimiento del propio producto.

El papel de la nube en la Industria 4.0

La Industria 4.0 se caracteriza por la flexibilidad de la fabricación y la fusión y armonización de tecnologías clave para proporcionar la conectividad y la apertura necesarias para una nueva generación de fabricación. La orquestación de la producción en tiempo real tiene en cuenta la disponibilidad de todos los recursos implicados. En este escenario, la Nube es un factor habilitante y fundamental para completar rápidamente el proceso de transformación digital de las empresas, gracias a la orientación y el apoyo de actores tecnológicos especializados en particular en la System Integration.

Pero la relación entre la Nube y la Industria 4.0 ha necesitado tiempo para dar sus frutos, ahora permite a las empresas replantear todos sus procesos de digitalización con una mayor flexibilidad en todos los aspectos. Desde la capacidad de respuesta a las demandas del mercado, pasando por el control de los costos hasta la gestión real y completa del retorno de la inversión (ROI).

Inteligencia tecnológica omnipresente

El punto central de las empresas que operan integrando el Internet de las Cosas es la gestión automatizada de la información, asociada al uso generalizado de las tecnologías digitales. Una «inteligencia tecnológica», que ya no está vinculada únicamente a la maquinaria, sino que es omnipresente y omnipresente, y que es posible precisamente gracias a la nube. Por ello, no son necesarios nuevos niveles de supervisión y control, lo que permite a las empresas operar con mayor facilidad en el cumplimiento de los requisitos normativos y de control de calidad, al tiempo que se reducen los costos de explotación.

La Nube se convierte así en el tejido conectivo de la Industria 4.0, permite construir una estrategia de fabricación innovadora, más eficaz y eficiente, aprovechando los sensores, la inteligencia artificial y la robótica. La Nube es a todos los efectos un verdadero acelerador de la transformación digital en las empresas manufactureras que permite disponer de la potencia informática necesaria para identificar y explotar nuevas oportunidades de negocio.

Profesiones de la Industria 4.0

Los nuevos perfiles que necesita el mundo laboral se vinculan inherentemente con la digitalización informática, la flexibilidad para adaptarse a entornos cambiantes, la capacidad comunicacional y de tener empatía, la multidisciplinariedad, y el trabajo en red.

Habilidades STEM

Se buscan personas con habilidades técnicas vinculadas al área de STEM (siglas iniciales en inglés de ciencias, tecnología, ingeniería y matemáticas). De hecho, para 2025 (según el Foro Económico Mundial) casi la mitad de los trabajos estarán en manos de robots integrados al proceso productico, por lo que hacerse un lugar en el mercado laboral dependerá más que nunca de la adaptabilidad a los entornos digitales.

Los trabajos más mecanizados, con menos valor agregado y más peligrosos, serán soslayados en pro de aquellos que más ligados al manejo de las nuevas tecnologías informáticas y su aplicación (lo que dé mayor competitividad a las empresas y a sus procesos).

Los roles que se avecinan, o que directamente ya existen en la nueva industria, están estrechamente ligados a esta última. Por ejemplo, se observan empleos como:

Desarrollador de aplicaciones

Que pone en funcionamiento las aplicaciones para que las personas propias y ajenas a la empresa puedan estar vinculadas a ella.

Multitud de tipos de programadores informáticos

El perfil más buscado, por lo que muchos gobiernos implementan planes de acción para formarlos de cara al futuro inmediato.

Diseñador digital

Que reemplazan para entornos multimedia a los diseñadores gráficos y/o audiovisuales tradicionales.

Community manager

Manejo de redes sociales, algo vital para dar una buena imagen en el mundo de la comunicación bilateral y acercar la cultura de una organización a su público

Gerencia de comunicación digital

Una ramificación específica y adaptada a los nuevos tiempos del sector clásico de comunicaciones

Especialista en ciberseguridad

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