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Adopción de tecnologías de consumo en el sector industrial: retos y oportunidades

Tradicionalmente ha existido una línea muy clara entre las diferentes áreas de aplicación de los productos electrónicos, debido sobre todo a que cada sector tiene sus propios requisitos y sus propios criterios. Además de las presiones comerciales, cambian factores como la seguridad y las homologaciones, y ello conduce al desarrollo y la implementación de diferentes tecnologías y soluciones en diferentes mercados. En la actualidad esa línea es cada vez más borrosa. Se está consolidando una tendencia hacia la adopción de tecnologías procedentes de su entorno natural que se aplican en otros mercados. Entre ellas destacan innovaciones centradas en el consumidor como las pantallas táctiles y la conectividad inalámbrica, que se han adoptado de manera generalizada en los productos industriales, ofreciendo así una oportunidad y un reto a los fabricantes OEM. ¿Qué implicaciones conlleva este cambio y cómo deberían afrontar la nueva realidad los ingenieros de diseño?

Mercados de consumo en rápida evolución

El mercado industrial tiende a evolucionar con mucha más lentitud que su homólogo de consumo, en buena parte debido a su aversión al riesgo. Por ejemplo, se espera que los productos industriales trabajen en un rango de temperatura de -40°C hasta unos 85°C o 100°C, mientras que para los productos de consumo generalmente solo se exige que funcionen entre 0°C y 70°C, o en ocasiones 85°C. Los productos deben ser fiables, especialmente en entornos adversos, y los proveedores deberían contar con las certificaciones de calidad apropiadas, como ISO9001. Las tecnologías de consumo pueden ser más innovadores sin las cargas impuestas por otros sectores. Esto es contagioso porque los clientes de los mercados industriales se muestran cada vez más atraídos por la innovación en los sistemas que solicitan y compran. Los clientes son muy conscientes de la diferencia de coste que puede existir entre los componentes destinados a los sectores industrial y de consumo. El precio de venta más elevado de muchos productos diseñados para el sector industrial refleja la necesidad de diseñar en conformidad a estándares más exigentes desde el punto de vista de las condiciones de funcionamiento, la fiabilidad y la seguridad. Por otra parte, los productos industriales pueden aprovechar a menudo muy bien unas tecnologías que se encuentran un paso por detrás de lo más avanzado en tecnología de consumo, con lo cual se obtiene lo mejor de ambos mundos: se accede a la innovación, pero solo cuando los costes han empezado a disminuir. Con independencia de la microdinámica, la tendencia hacia la adopción de tecnologías de consumo en el sector industrial ejerce una presión a la baja de los precios para los fabricantes OEM. El Internet de las Cosas Industrial (Industrial Internet of Things, (IIoT) también hace que los clientes sean más sensibles al coste ya que pueden instalar centenares de dispositivo, no solo uno o dos. Esta macrodinámica se suma a una importante oportunidad de lograr la solución correcta.

Tecnologías demandadas por los productos industriales

Si bien no todas las tendencias que se observan en el sector de consumo son transferibles a los entornos industriales, muchas de ellas pueden aportar un importante valor añadido. Puede que aún no se pueda decir “hola Siri” a una máquina, pero al aplicar otras tecnologías de rápido desarrollo, como la conectividad inalámbrica, y funciones como las pantallas táctiles, los productos industriales pueden aportar una mejor manejabilidad, mayores prestaciones y mayor funcionalidad. La adopción del concepto Industria 4.0, o “fábricas inteligentes”, también está impulsando el creciente uso de la computación y las tecnologías TI, que también pueden proceder de productos de consumo. Por ejemplo, si se compara con un iPad, puede ser difícil sentirse satisfecho con un anticuado interface de usuario en un sistema de automatización industrial que cuesta millones de euros. Los clientes industriales desean una pantalla táctil que estén a la altura o superen a las tablets que utilizan sus hijos en la escuela o en casa. Las comunicaciones constituyen otra área en la cual las tecnologías de consumo están ganando terreno. Esto es válido tanto para productos finales en el ámbito de las comunicaciones (bien sean por satélite, por cable o inalámbricas) y para estándares inalámbricos aptos para el mercado de consumo. Por ejemplo, Bluetooth se desarrolló inicialmente como tecnología de sustitución del cable para teléfonos móviles, con un ambicioso objetivo para el precio de 5 dólares por chip en sus primeros años. Hoy en día se puede comprar un sistema en chip (System on Chip, SoC) completo incluyendo Bluetooth, un microcontrolador y otras funciones por una cantidad mucho menor, incluso en pequeños pedidos.

Implicaciones para los diseñadores

Para los diseñadores electrónicos que trabajen en el mercado industrial esto significa que han de estar en condiciones de identificar las tecnologías de consumo adecuadas, evaluarlas y hallar la forma de integrarlas en sus propios diseños. Este proceso debe ser rápido y económico, y los productos resultantes deben cumplir los requisitos industriales en cuanto a seguridad, robustez y funcionamiento en entornos adversos. Pese a la oportunidad, algunos suministradores cautos de semiconductores se alejan de lo que perciben como nichos de mercado y se centran en el crecimiento, por lo que su catálogo de productos destinados a aplicaciones industriales es relativamente reducido. La consolidación en la industria de semiconductores significa que posiblemente no haya otros proveedores de silicio que llenen ese hueco, y ello hace que para los diseñadores de productos industriales resulte más complicado encontrar un chip estándar que cubra sus requisitos.

Los CI a medida llenan el hueco

En lugar de buscar dispositivos estándar, para los OEM puede ser más efectivo trabajar con un proveedor experimentado que pueda crear un CI a medida para su aplicación. Esto ofrece la ventaja de proporcionar la mayor parte de la funcionalidad integrada en un solo semiconductor homologado para aplicaciones industriales. El proveedor de ASIC a medida también debería estar en condiciones de ofrecer el software embebido apropiado y soporte especializado. Trabajar con un proveedor experto también pueden ser de ayuda cuando el OEM carece del nivel de especialización necesaria en diseño para integrar tecnologías de consumo en una aplicación industrial. Es posible que no se haya aplicado en generaciones anteriores, pero ahora es una clara necesidad para los planes de la compañía. La contratación de personal capaz de suplir esta falta de conocimientos puede ser un proceso lento y costoso, o simplemente imposible. Una alternativa eficaz consiste en trabajar con una compañía que cuente con esta experiencia y sea capaz de suministrar una solución que se adapte al modelo de negocio existente del OEM. Desde el punto de vista del coste, el Desarrollo de un ASIC a medida exige desde luego una inversión excepcional, pero esta se ve compensada por el menor coste total de la lista de materiales. Incluso para pedidos relativamente pequeños, los clientes suelen tener un período de amortización de 12 a 18 meses, tras el cual el ahorro comparado con los dispositivos estándar puede ser sustancial y la continuidad del suministro desde luego está garantizada. La Figura 2 muestra el ejemplo de un producto cuyos dispositivos estándar con una lista de materiales de 50 dólares son sustituidos por un chip a medida que cuesta 10 dólares, y con un coste único en ingeniería (NRE) de 2 millones de dólares. El gráfico supone unas ventas de 50.000 unidades al año e indica que el ahorro anual resultante es de 2 millones de dólares, lo cual significa que la inversión inicial se recupera al finalizar el primer año.

Oportunidades de diferenciación

La tendencia hacia la adopción de tecnologías de consumo no se debería considerar un problema ya que ofrece una mayor oportunidad de diferenciación. En concreto, llevar tecnologías bien probadas al campo del consumo y aplicarlas a productos industriales significa que los OEM puedan seguir a la cabeza de su sector, así como aprovechar la madurez de sus tecnologías en el mundo de consumo. Este enfoque puede implicar un fuerte descenso de los costes a medida que las tecnologías más consolidadas pasen a ser de uso común, lo cual también ayuda a mitigar el riesgo. Existe una valiosa “zona óptima” formada por tecnologías que se considerarán convencionales en los dispositivos de consumo pero que seguirán siendo nuevas e innovadoras en el mundo industrial con su lenta evolución. La seguridad es otro factor competitivo a tener en cuenta: ¿cómo pueden proteger su inversión las compañías en el desarrollo de un nuevo producto y la propiedad intelectual que este incorpore? Un chip a medida tiene una ventaja intrínseca ya que no se puede copiar fácilmente y ello significa que un diseño tampoco se puede reproducir fácilmente, de modo que el OEM puede estar seguro de que conservará su diferenciación.

Conclusión

En resumen, los diseñadores que trabajen en OEM industriales deberían prestar mucha atención a su uso de tecnologías de consumo en mercados industriales. No todo será aprovechable, desde luego, pero existen muchas formas de añadir nuevas funciones y capacidades para cubrir las expectativas de los clientes, aumentar la diferenciación y reducir costes. La realidad de la industria de semiconductores actual puede dificultar a un diseñador que encuentre los dispositivos estándar que necesita. Los semiconductores a medida pueden llenar este hueco y siempre se debería tener en cuenta como una opción al inicio de cada proyecto de diseño. Con la ayuda de un experto en el diseño de ASIC a medida, el aprovechamiento de la innovación en la tecnología de consumo constituye una clara oportunidad para los OEM industriales, y puede ser más sencillo y más económico de lo que esperan.

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