Avanzar en las fábricas con la automatización

Eric Wendt, director de automatización de Digi-Key Electronics

Nuestro mundo se encuentra en medio de un avance significativo en la forma de fabricar y producir bienes. Este período de transformación se conoce como la cuarta revolución industrial o Industria 4.0. La Industria 4.0 reconoce una tendencia hacia la automatización y el intercambio de datos en las tecnologías y prácticas de fabricación que incluye la inteligencia artificial (IA), la computación de borde y la conectividad.

Si bien las tendencias que analizaremos aquí son muy progresistas y futuristas, muchas empresas sencillamente aún no han llegado a ese punto. Reconocemos que las organizaciones se encuentran en una variedad de etapas diferentes a lo largo de este viaje de transformación, pero al igual que todo el mundo se subió a bordo de la revolución industrial original (maquinaria de vapor), la segunda revolución «tecnológica» (ferrocarril y telégrafo), y la tercera revolución (digital), esperamos que con el tiempo, muchas de estas tendencias emergentes en esta revolución industrial se convertirán en algo común.

Ver doble

Para satisfacer la creciente demanda mundial y sortear los desafíos de la cadena de suministro, los fabricantes deben pensar en el futuro. Una forma nueva y rentable de hacerlo es creando un gemelo digital, que es una representación virtual en tiempo real de un sistema o proceso físico que sirve de contrapartida digital para la simulación, la integración, las pruebas y el mantenimiento. Los gemelos digitales permiten realizar simulaciones detalladas de hardware que influyen en todo, desde los procesos de fabricación hasta la disposición completa de las plantas de producción.

Al construir virtualmente una máquina, una línea de producción o un almacén, una empresa no gasta dinero en piezas o equipos, y el gemelo digital puede validar que va a funcionar antes de hacer esas inversiones. El gemelo digital puede confirmar cómo construirla, y una vez que la fábrica esté construida físicamente, el gemelo digital puede utilizarse para trabajar en la eficiencia y el mantenimiento predictivo.

Por ejemplo, en el almacén de Digi-Key, podemos utilizar nuestro gemelo digital para ver cuántas estaciones de empaquetado deberían estar funcionando cuando las estaciones de recogida están en marcha, y dependiendo del volumen de pedidos, determinar si esas estaciones necesitan más o menos personal. El gemelo digital también puede ayudarnos a identificar cuántos pedidos se pueden gestionar en función de los distintos niveles de personal para determinar cuál es el óptimo.

Otra ventaja es el mantenimiento predictivo y la mejora de los procesos. Con una simulación virtual de la instalación de fabricación exacta, las organizaciones pueden ajustar las cosas digitalmente y ver cómo se arreglan, o identificar los problemas y puntos débiles. Todos los componentes de una fábrica tienen una vida útil, y después de cierto tiempo, los motores y las piezas comienzan inevitablemente a tambalearse y a perder fiabilidad eléctrica. Con un gemelo digital que ejecuta plataformas de mantenimiento predictivo, el sistema puede proporcionar alertas para decir: «Oye, este motor ha estado funcionando durante X número de horas. Estamos empezando a ver que vibra tanto. Y sabemos que una vez que vibre tanto; dentro de tres semanas, un día y dos horas, ese motor va a fallar». Así, el tiempo de inactividad se puede programar de forma proactiva para sustituir el motor en lugar de tener un fallo inesperado que haga caer todo el sistema.

La ejecución de un gemelo digital permite a las organizaciones ver el futuro en el mundo virtual antes de ponerlo en el mundo real. El gemelo digital también puede acelerar y ejecutar, por ejemplo, una semana de pruebas en una hora, por lo que tiene un enorme potencial.

El mayor avance tecnológico que ha hecho realidad los gemelos digitales es la computación de borde, que permite computar todo a gran velocidad. A medida que la potencia de cálculo aumente de forma generalizada, estas prácticas se harán más comunes. En estos momentos, el coste de los sistemas para ejecutar la computación de borde es bastante caro y, por tanto, inalcanzable para muchas organizaciones. Pero la ventaja de poder prever las necesidades de personal y saber cuándo hay que sustituir los sistemas es muy valiosa para los operarios de las fábricas. Se ahorra tiempo, y en lugar de tener que programar el mantenimiento, saben realmente cuándo va a fallar el sistema y pueden evitarlo, acortando los plazos de inactividad de la línea.

El uso de la computación de borde y de los gemelos digitales también está creando más puestos de trabajo bien pagados y centrados en la tecnología, como las funciones de tecnología de la información (TI), los analistas de datos y otros. Con la incorporación de los robots colaborativos en las fábricas, pueden asumir más funciones tediosas y monótonas y liberar al personal que antes realizaba esos trabajos para que asuma puestos más valiosos dentro de la organización.

El show debe continuar

Ya sea por problemas con la maquinaria, escasez de componentes u otros problemas potenciales, las paradas de fabricación ya no son una opción. Las fábricas de hoy en día deben lograr una visibilidad de todo el sistema mediante el uso de complejos sensores y hardware diseñados para capturar, supervisar y ofrecer información clave antes de que lleguen los problemas.

El mayor problema al que se enfrentan las instalaciones hoy en día es, literalmente, el déficit de un millón de personas en cuanto a empleados cualificados que se necesitan en el ámbito de la automatización, y esto sólo va a empeorar. Por tanto, el reto es encontrar los procesos que deben automatizarse para poder trabajar con el mismo número de personas, pero creciendo. La automatización es escalable: cuando se automatiza algo, normalmente se puede hacer con menos gente o no tener que añadir gente a medida que se crece.

La pandemia ha fomentado esta tendencia, ya que las empresas se han dado cuenta rápidamente de que probablemente nunca podrán contratar suficientes trabajadores para satisfacer la demanda, por lo que el reto se ha convertido en averiguar qué se puede automatizar para ahorrar dinero, ya que el hecho de utilizar un robot para sustituir a una persona no soluciona necesariamente nada ni sustituye la necesidad de esa persona.

También hay una gran necesidad de integradores de sistemas que ayuden a los fabricantes a determinar qué puede automatizarse y cómo puede funcionar todo a la perfección. Los estudiantes deberían aprender sobre la automatización y averiguar cómo conseguir trabajo como integradores, ya que estarán preparados para el trabajo futuro.

Pensar más allá

Los pioneros en el mundo de la fabricación siempre están pensando en el futuro y creando prototipos del futuro de las tecnologías en toda la planta. De cara al futuro, habrá muchas tendencias a corto plazo que harán que la Industria 4.0 pase de ser una idea a una realidad. Desde los robots colaborativos que pueden realizar múltiples tareas hasta el momento en que la inteligencia artificial y la robótica se fusionen, creo sinceramente que esto será más grande que la invención de la rueda.

La demanda de integradores de sistemas no cesará, y seguirá habiendo un mayor impulso a la fabricación localizada. No se trata de una tendencia estadounidense, sino mundial: todo el mundo quiere que su fabricación se realice más cerca de donde va el producto. Y con una fabricación más localizada, las organizaciones pueden ofrecer más fácilmente productos personalizados, diseños únicos y lotes de menor tamaño.

A medida que avanzamos hacia un futuro más automatizado, Digi-Key se compromete a tener lo que usted necesita para la próxima revolución de su negocio. Con más de 70.000 piezas específicas de automatización en stock y 150.000 productos de automatización y control disponibles, Digi-Key tiene casi todo lo que pueda necesitar para la automatización, porque somos sus expertos en automatización.

Eric Wendt es el director de automatización de Digi-Key Electronics. Digi-Key es el líder y el innovador continuo en la distribución de alto servicio de componentes electrónicos y productos de automatización en todo el mundo, proporcionando más de 13,4 millones de componentes de más de 2.300 fabricantes de marcas de calidad.