La fabricación digital; el futuro de la industria 4.0

En las últimas décadas, la fabricación digital se ha perfilado como una de las tecnologías más revolucionarias que busca transformar diversos ámbitos en el mundo de la manufactura. Así, muchas empresas trabajan a diario para incorporarla en sus diversas áreas de negocio y así sumarse en el tren de la innovación disruptiva. Pero, en realidad ¿qué significa este concepto? y ¿cómo las organizaciones la han aprovechado para su beneficio?


La Fabricación Digital ofrece soluciones de innovación y transición a nuevos modelos de negocio y fuentes de ingresos.

En efecto, la fabricación digital es un proceso de diseño y modelado que se ejecuta en ordenadores a través de softwares asistidos como CAD y CEM, los cuales son enlazadas a máquinas de impresión 3D que permiten la fabricación de múltiples productos desde una aguja, un mueble, un dron hasta una casa.

Por esta razón, las industrias ven en la fabricación digital una oportunidad para llevar a cabo la producción a menor coste y a menor tiempo. Con esta nueva tecnología se puede crear un entorno conectado, en red y completamente integrado, además, permite utilizar análisis de datos en tiempo real para optimizar todo el proceso de fabricación y obtener rendimientos productivos que van del 10% hasta el 100%.

Beneficios de la fabricación digital

Si las empresas no comprenden los cambios y oportunidades que trae consigo la Industria 4.0 corren el riesgo de desaparecer en el mercado. Parte de esta revolución está marcada por la aparición de la fabricación digital, la cual integra las nuevas tecnologías como la robótica, la analítica, la inteligencia artificial, las tecnologías cognitivas, la nanotecnología, el Internet of Things (IoT), entre otros.

Según la firma de servicios de auditoría Deloitte, los esfuerzos de las empresas para implementar fábricas digitales han generado un aumento promedio del 10% en su producción, el 11% en la utilización de la capacidad de la fábrica y el 12% en su productividad laboral.

“Implementar las fábricas inteligentes en las empresas permitirá triplicar la tasa de productividad laboral hasta 2030, en comparación con las bajas tasas de 2007-2018”, expone la firma.

Así es como la fabricación digital busca reducir el ciclo de desarrollo de productos desde la idea hasta el prototipo y crear nuevos diseños de forma rápida y económica. Este proceso también les permite a las empresas flexibilizar su producción y cambiar diseños y productos a disposición del cliente. Con ello, abren oportunidades para el desarrollo local, accediendo a herramientas de diseño que antes sólo podían disponer las grandes firmas.

Por ejemplo, OpenDesk es un sitio web que ofrece diseños de muebles a partir de la impresión 3D, los cuales pueden ser fabricados localmente en cualquier lugar del mundo. Por su parte, Shapeways es una empresa Holandadese con sede en Nueva York que les ofrece a los usuarios la posibilidad de imprimir en 3D sus diseños creativos y personalizados.

México fue el primer país en introducir la fabricación digital y aditiva en Latinoamérica. Los sectores de interés fueron el automotriz, aeronáutico, médico, electrodoméstico, etc. En otros países como Argentina, que la impresión 3D cuenta con gran aceptación y desarrollo, han creado nuevos centros de Impresión 3D y Fabricación Digital para posicionar el desarrollo e implementación de estas nuevas tecnologías. Poco a poco, también se unen otros países como Colombia y Chile quienes han incorporado estos procesos en diferentes áreas de la industria.

El personal empresaria y su rol en la transformación digital


El equipo de trabajo de una empresa será indispensable para impulsar el éxito de la Industria 4.0.

En última instancia, el equipo de trabajo de una empresa es esencial para impulsar el éxito de la Industria 4.0. Antes de incorporar cualquier tecnología de fabricación digital, los empresarios se deben enfocar en resolver falencias que puedan llevar a una producción más eficiente y con un tiempo de comercialización más rápido. Luego, establecer objetivos que lleven a un crecimiento como resultado de la implementación de dichas tecnologías medibles para el ROI (Return On Investment).

Un empresario visionario que comprenda el concepto de fabricación digital hará que estos programas sigan avanzando. La junta administrativa también debe participar e informarse sobre los beneficios y escuchar a los trabajadores sobre sus tareas, problemas y expectativas. Esto, sin duda, marcará la diferencia.

Casos de éxito en el uso de fabricación digital

Según Deloitte, los casos para usar iniciativas de fabricación
digital incluyen:

• Mantenimiento preventivo para evitar fallas costosas en maquinaria
• Detección de calidad para monitorear y probar equipos y productos en tiempo real con análisis visual
• Eficiencia predictiva para evitar costosos retrasos
• Monitoreo de temperatura para realizar los ajustes necesarios en
herramientas de corte para temperaturas más altas
• Optimización de los puestos de trabajo en beneficio de toda la línea
de producción
• Transporte inteligente para automatizar el movimiento del material
• Colaboración de ingeniería y gemelos digitales para la creación rápida de
prototipos, configuración de celda de producción virtual y modelado
de productos digitales.
• Seguimiento de activos en tiempo real
• La capacidad de ajustar la producción para satisfacer las
necesidades cambiantes de los clientes y los pedidos urgentes

Siemens, un ejemplo clave de la fabricación digital

 

Sarah Black-Smith - Head of factory operations at Siemens’ award-winning factory in Congleton
 La experta estará presente en el evento Digital Manufacturing Week que se desarrollará en línea del 9 al 13 de noviembre de 2020.

Siemens es una compañía multinacional nacida en Berlín, Alemania en el año 1847 por los empresarios Werner von Siemens y Johann Georg Halske. Sus líneas de negocios son las telecomunicaciones, el transporte, la iluminación, medicina, financiamiento, equipos eléctricos, motores, automatización, entre otros más.

Desde el 2010, la empresa ha direccionado sus diversas áreas y procesos hacia la innovación disruptiva, con lo cual han podido digitalizar su propia planta de producción en Amberg. Durante 10 años de implementación, la empresa logró que su fabricación evolucionara de un 25% digital y automatizado a un 75%. Así, su productividad aumentó asombrosamente a un 1.400%.

Según Alastair Orchard, vicepresidente de Siemens Digital Industries Software, antes de alinear estas operaciones hacia la fabricación digital, la planta sólo podía fabricar cinco productos en 12 meses. Sin embargo, con esta implementación la fábrica está en condiciones de fabricar 1.300 hasta 9.000 productos diferentes en ese mismo periodo.

En lugar de centrarse solo en optimizar la producción en estaciones de trabajo individuales, la fábrica digital de Siemens adopta una visión amplia para optimizar todo el proceso de fabricación.

¿Cómo se desarrolla?

“Una máquina en la fábrica sólo puede perforar agujeros, mientras que un robot inteligente puede hacer esto y varias cosas al mismo tiempo, así como perforar agujeros, soldar, realizar algunos procesos de ensamblaje, seleccionar y colocar componentes eléctricos, probar componentes, entre otros más. Cuando se incia el trabajo por día, el gemelo digital determina la forma más eficiente de operar toda la fábrica y elaborar cada producto en función de todas las tareas. Con ello, se pueden realizar productos idénticos utilizando diferentes combinaciones de celdas de trabajo de acuerdo con la carga de trabajo diaria”, cuenta Orchard.

En efecto, con la utilización de esta tecnología la empresa logró que los defectos disminuyeran y, por ende, la velocidad: “ así, los defectos cayeron de 150 unidades por millón a sólo nueve”, acota Orchard.

Parte del éxito en la calidad de la producción

Esta mejora en la calidad inicial se produjo a expensas de la velocidad. La empresa realizó una radiografía a cada producto con el fin de identificar los componentes faltantes y los defectos de soldadura.

“Esto fue una parte crítica del proceso que, sin duda, se realizó de forma muy lenta y cuidadosa. Estábamos tratando de hacer algo cada segundo. Los rayos X consumían una cantidad considerable de tiempo. Realmente, fue un cuello de botella enorme”, confiesa.

No obstante, la empresa no estaba dispuesta a bajar la calidad de sus productos, por lo cual el equipo de trabajo decidió seleccionar los componentes que se debían someter a la revisión a través de rayos x. Siemens usó el análisis de datos para observar los 30 millones de conjuntos de datos que la fábrica tenía años anteriores de piezas radiografiadas.

Análisis preventivo

Por su parte, la compañía también analizó alrededor de 200 factores que le permitirían conocer a profundidad el estado de la calidad de los procesos, entre ellos el proveedor, las máquinas utilizadas, los operadores involucrados, la temperatura, la humedad, la información de mantenimiento de las máquinas y otras más. “Pudimos implementar un algoritmo de aprendizaje automático y predecir en función de todos los valores recopilados si habría o no problemas de calidad”, dijo Orchard.

Ahora, la empresa sólo hace uso de los rayos X cuando el algoritmo de aprendizaje indica que existe una probabilidad de error en el producto.

“Hemos eliminado el cuello de botella. Podemos hacer funcionar la fábrica a toda velocidad y radiografiar solo los pocos elementos que podrían ocasionar problemas. Pudimos equilibrar calidad y productividad”, agregó Orchard.


Los gemelos digitales juegan un papel importante en las fábricas digitales

Gemelo digital: la solución de SIEMENS para mejorar sus procesos productivos.

Los Gemelos Digitales se presentan como una tecnología habilitadora para la Industria 4.0, la cual supone un punto de disrupción en la simulación y análisis de procesos industriales. Ofrecen rapidez en la implementación, máxima seguridad, se adapta a la maquinaria aunque no sea reciente. Es una solución tecnológica que puede adaptarse a cualquier empresa sin que por ello pierda el control de sus procesos o de sus servicios.

Por tanto, empresas como Siemens que utilizan plataformas de fábricas inteligentes, un gemelo digital puede ser de gran ayuda para cumplir con las especificaciones de sus clientes. Por eso, la empresa está impulsando las iniciativas de fabricación digital con todos sus proveedores.

“Cada proveedor nos muestra un modelo digital funcional de una máquina. Así podemos verlo haciendo su trabajo, además de predecir el par,
el uso de energía y los intervalos de mantenimiento”, asegura el vicepresidente de la compañía.

En efecto, la empresa adquiere el gemelo digital de una máquina nueva en un lapso aproximado de un mes antes de obtener la máquina real. Luego de adquirir la máquina, la fábrica solo necesita 40 minutos para comenzar la producción completa.

Desafíos de la fabricación digital

Como se ha mencionado anteriormente, la fabricación digital trae consigo innumerables ventajas y beneficios. Sin embargo, el 49% de los fabricantes estadounidenses se abstienen de implementarla, así lo expone Deloitte, quien asegura que: “si estas empresas hicieran un análisis de datos, la información puede tener meses de atraso”.

Hay razones para esta apatía. Muchos empresarios les cuesta cambiar sus propios paradigmas operativos; temen que sus procesos presenten errores que detengan o afecten sus líneas de producción. También, se preocupan por las amenazas cibernéticas.

Es cierto que, en sus inicios, la implementación de una fábrica digital se presentaba como un gran desafío para las empresas. Sin embargo, esa implantación se fue modificando luego de varios años de ensayos, despejando así dudas en el camino para los nuevos en esta industria.

A favor de la fabricación en los últimos tiempos

• El precio de las plataformas digitales ahora son más económicos
– Los softwares son más accesible, incluso para empresas pequeñas
• La tecnología de fábrica digital se integra más fácilmente entre los proveedores y clientes

Estrategia inteligente para evaluar el riesgo, según Deloitte:

• Evaluar todas las nuevas tecnologías digitales basadas en la
seguridad humana.
• Al conectar la fábrica y sus activos a la red de comunicaciones más
amplia, implemente un plan de mitigación de riesgos ágil y en constante actualización.
• Evite fallas de un solo punto, segmentando la línea de producción y
teniendo más de un canal de red.
• Cree políticas estándar para la recuperación de riesgos y desastres
en todos los proveedores que proporcionan equipos conectados.
• Considere un enfoque de seguridad por capas para fortalecer la
resiliencia.

Semana de la fabricación digital 2020

La Revista The Manufacturer reconoce el valor que promete la fabricación digital en el mundo de la manufactura, por eso continúa posicionando este concepto en el festival internacional más grande de Europa; Digital Manufacturing Week, el cual llega a su quinta versión y se llevará a cabo vía online del 9 al 13 de noviembre de 2020.

Con este festival integral, fabricantes y proveedores de soluciones tecnológicas podrán identificar las oportunidades y soluciones que traen consigo la industria 4-0 e incluso 5.0.

Contará con la participación de 10,000 líderes de la industria, 175 expositores de vanguardia, y 225 sesiones de conocimiento diferentes.

Entre estos expositores, se contará con la presencia de Juergen Maier, ex director ejecutivo de Siemens UK&I y Sarah Black-Smith, jefa de operaciones de Siemens en Congleton, Inglaterra. Ambos hablarán sobre el aprovechamiento de las tecnologías de fabricación digital para el beneficio de las empresas y fabricantes.

Para obtener más información sobre este festival, visite el sitio web de Digital Manufacturing Week .