La tecnología de fabricación inteligente está transformando la producción en masa.

La fabricación inteligente (SM), el uso de tecnologías avanzadas y altamente integradas en los procesos de fabricación, está revolucionando la forma en que operan las empresas. Las tecnologías en evolución y un mercado cada vez más globalizado y digitalizado han llevado a los fabricantes a adoptar tecnologías de fabricación inteligente para mantener la competitividad y la rentabilidad.

Una aplicación innovadora del Internet Industrial de las Cosas (IIoT), los sistemas de SM se basan en el uso de sensores de alta tecnología para recopilar datos vitales de rendimiento y estado de los activos críticos de una organización.

La fabricación inteligente, como parte de la transformación digital de la Industria 4.0, despliega una combinación de tecnologías emergentes y herramientas de diagnóstico (por ejemplo, aplicaciones de inteligencia artificial (IA), Internet de las cosas (IoT), robótica y realidad aumentada, entre otras) para optimizar planificación de recursos empresariales (ERP), lo que hace que las empresas sean más ágiles y adaptables. 

Este artículo explorará las tecnologías clave asociadas con los sistemas de fabricación inteligente, los beneficios de adoptar procesos de SM y las formas en que SM está transformando la industria manufacturera.

La fabricación inteligente (SM) es un proceso sofisticado, que depende de una red de nuevas tecnologías que trabajan en colaboración para optimizar todo el ecosistema de producción.

Las herramientas clave de SM incluyen las siguientes:

Internet industrial de las cosas (IIoT)

El IIoT es una red de maquinaria, herramientas y sensores interconectados que se comunican entre sí y con la nube para recopilar y compartir datos. Los activos conectados al IIoT ayudan a las instalaciones de fabricación industrial a gestionar y mantener el equipamiento utilizando la computación en la nube y facilitando la comunicación entre la maquinaria habilitada. Estas características utilizan datos de varias máquinas simultáneamente, automatizan procesos y proporcionan a los fabricantes análisis más sofisticados.

En las fábricas inteligentes, los dispositivos IIoT se utilizan para mejorar la visión artificial, rastrear los niveles de inventario y analizar datos para optimizar el proceso de producción en masa. 

No solo permite que los activos inteligentes conectados a Internet comuniquen y compartan datos de diagnóstico, lo que habilita comparaciones instantáneas de sistemas y activos, sino que también ayuda a los equipos a tomar decisiones más informadas sobre toda la operación de producción.

Inteligencia Artificial (IA)

Uno de los beneficios más significativos de la tecnología de IA en la fabricación inteligente es su capacidad para realizar análisis de datos en tiempo real de manera eficiente. Con dispositivos y sensores de IoT que recopilan datos de máquinas, equipamiento y líneas de ensamblaje, los algoritmos impulsados por IA pueden procesar y analizar rápidamente las entradas para identificar patrones y tendencias, ayudando a los fabricantes a comprender el rendimiento de los procesos de producción.

Las empresas también pueden utilizar sistemas de IA para identificar anomalías y defectos en el equipamiento. Los algoritmos machine learning y redes neuronales, por ejemplo, pueden ayudar a identificar patrones en los datos y tomar decisiones basadas en ellos, lo que permite a los fabricantes detectar problemas de control de calidad en las primeras etapas del proceso de producción.

Además, utilizar soluciones de IA como parte de programas de mantenimiento inteligente puede ayudar a los fabricantes a:

• Implementar mantenimiento predictivo
• Optimización de la gestión de la cadena de suministro
• Identificar los riesgos de seguridad en el lugar de trabajo

Robótica

La automatización robótica de procesos (RPA) ha sido un controlador clave de la fabricación inteligente, con robots que asumen tareas repetitivas y/o peligrosas como el ensamblaje, la soldadura y la manipulación de materiales. La tecnología robótica puede realizar tareas repetitivas más rápido y con un grado mucho mayor de exactitud y precisión que los trabajadores humanos, lo que mejora la calidad del producto y reduce los defectos. 

La robótica también es extremadamente versátil y puede programarse para realizar una amplia gama de tareas, lo que la hace ideal para procesos de fabricación que requieren alta flexibilidad y adaptabilidad. En una planta de Phillips en los Países Bajos, por ejemplo, los robots están fabricando las afeitadoras eléctricas de la marca. Y una planta japonesa de Fanuc utiliza robots industriales para fabricar robots industriales, lo que reduce los requisitos de personal a solo cuatro supervisores por turno.

Quizás lo más significativo es que los fabricantes interesados en un enfoque SM pueden integrar la robótica con sensores IIoT y analytics de datos para crear un entorno de producción más flexible y receptivo.

Computación edge y en la nube 

La computación en la nube y la computación edge desempeñan un papel importante en el funcionamiento de las plantas de fabricación inteligentes. La computación en la nube ayuda a las organizaciones a gestionar la recopilación y el almacenamiento de datos de forma remota, eliminando la necesidad de software y hardware on premises y aumentando la visibilidad de los datos en la cadena de suministro. Con soluciones basadas en la nube, los fabricantes pueden aprovechar aplicaciones IIoT y otras tecnologías innovadoras (como la computación de edge) para monitorear datos de equipamiento en tiempo real y escalar sus operaciones con mayor facilidad.

La computación edge, por otro lado, es un paradigma de computación distribuida que acerca el cálculo y el almacenamiento de datos a las operaciones de fabricación, en lugar de almacenarlos en un centro de datos central en la nube. En el contexto de la fabricación inteligente, la computación edge despliega recursos y almacenamiento de datos en el extremo de la red, más cerca de los dispositivos y máquinas que generan los datos, lo que permite un procesamiento más rápido con mayores volúmenes de equipamiento.

La computación edge en la fabricación inteligente también ayuda a los fabricantes a hacer lo siguiente:

• Reduzca los requisitos de ancho de banda de la red, los problemas de latencia y los costos asociados con la transmisión de big data a larga distancia.
• Cerciórate de que los datos sensibles permanezcan dentro de su propia red, mejorando la seguridad y el cumplimiento normativo.
• Mejorar la confiabilidad y resiliencia operativa manteniendo los sistemas críticos en funcionamiento durante el tiempo de inactividad del centro de datos y/o interrupciones de la red.
• Optimice los flujos de trabajo analizando datos de múltiples fuentes (por ejemplo, niveles de inventario, rendimiento de la máquina y demanda de los clientes) para encontrar áreas de mejora y aumentar la interoperabilidad de los activos.

En conjunto, la computación edge y la computación en la nube permiten a las organizaciones utilizar software como servicio (SaaS), ampliando la accesibilidad de la tecnología a una gama más amplia de operaciones de fabricación.

En entornos de fabricación, donde los retrasos en la toma de decisiones pueden tener un impacto significativo en los resultados de producción, la computación en la nube y la computación edge ayudan a las empresas manufactureras a identificar y responder rápidamente a fallos en el equipamiento, defectos de calidad, cuellos de botella en la línea de producción, etc.

Blockchain

Blockchain es un libro de contabilidad compartido que ayuda a las empresas a registrar transacciones, rastrear activos y mejorar la ciberseguridad dentro de una red empresarial. En un sistema inteligente de ejecución de fabricación (MES), blockchain crea un registro inmutable de cada paso de la cadena de suministro, desde las materias primas hasta el producto terminado. Al utilizar blockchain para rastrear el movimiento de bienes y materiales, los fabricantes pueden garantizar que cada paso del proceso de producción sea transparente y seguro, lo que reduce el riesgo de fraude y mejora la responsabilidad.

Blockchain también se puede utilizar para mejorar la eficiencia de la cadena de suministro mediante la automatización de muchos de los procesos involucrados en el seguimiento y verificación de transacciones. Por ejemplo, una organización puede utilizar contratos inteligentes (contratos de ejecución automática con los términos del acuerdo escritos directamente en líneas de código) para Verify la autenticidad de los productos, rastrear los envíos y realizar pagos. Esto puede ayudar a reducir el tiempo y el costo asociados con los procesos manuales, al tiempo que mejora la precisión y reduce el riesgo de errores.

Los fabricantes también pueden emplear la tecnología blockchain para proteger la propiedad intelectual creando un registro de propiedad y mejorar las prácticas de sustentabilidad mediante el seguimiento del impacto ambiental de los procesos productivos.

Gemelos digitales

Los gemelos digitales se han convertido en un concepto cada vez más popular en el mundo de la fabricación inteligente. Un gemelo digital es una réplica virtual de un objeto o sistema físico que está equipado con sensores y conectado a Internet, lo que le permite recopilar datos y proporcionar insights de rendimiento en tiempo real. Los gemelos digitales se emplean para monitorizar y optimizar el rendimiento de procesos de fabricación, máquinas y equipamiento. 

Al recopilar datos de sensores del equipamiento, los gemelos digitales pueden detectar anomalías, identificar posibles problemas y proporcionar insight sobre cómo optimizar los procesos de producción. Los fabricantes también pueden usar gemelos digitales para simular escenarios y probar configuraciones antes de implementarlas y para facilitar el mantenimiento y el soporte remotos.

Impresión 3D

La impresión 3D, también conocida como fabricación aditiva, es una tecnología de rápido crecimiento que ha cambiado la forma en que las empresas diseñan, crean prototipos y producen productos. Las fábricas inteligentes utilizan principalmente la impresión 3D para fabricar piezas y componentes complejos de forma rápida y precisa.

Los procesos de fabricación tradicionales, como el moldeado por inyección, pueden verse limitados por la complejidad de la geometría de las piezas del prototipo y pueden requerir múltiples pasos y operaciones para su producción. Con la impresión 3D, los fabricantes pueden producir geometrías complejas en un solo paso, lo que reduce el tiempo y los costos de fabricación.

La impresión 3D también puede ayudar a las empresas a:

• Desarrolle productos y componentes personalizados mediante el uso de archivos de diseño digital.
• Construya y pruebe prototipos directamente en el taller.
• Habilite la fabricación bajo demanda para optimizar los procesos de gestión de inventario.

Análisis predictivo 

La fabricación inteligente depende en gran medida de las analytics para recopilar, procesar y analizar datos de diversas fuentes, incluidos sensores IIoT, sistemas de producción y sistemas de gestión de la cadena de suministro. Mediante técnicas avanzadas de análisis de datos, análisis predictivos pueden ayudar a identificar ineficiencias, cuellos de botella y problemas de calidad de forma proactiva.

El principal beneficio del análisis predictivos en el sector manufacturero es su capacidad para mejorar la detección de defectos, lo que permite a los fabricantes tomar medidas preventivas para evitar tiempo de inactividad y fallos en el equipamiento. El análisis predictivo también permite a las organizaciones optimizar los programas de mantenimiento para determinar el mejor momento para realizar el mantenimiento y las reparaciones.

Las soluciones de fabricación inteligente, como IBM® Maximo Application Suite, ofrecen una serie de beneficios en comparación con los enfoques de fabricación más tradicionales, incluidos los siguientes:

• Mayor eficiencia: la fabricación inteligente puede mejorar la eficiencia organizativa al optimizar los procesos de producción y facilitar las iniciativas de convergencia de datos. Al aprovechar las nuevas tecnologías, los fabricantes pueden minimizar los errores de producción, reducir los desechos, disminuir los costos y mejorar la eficacia del equipamiento.
• Mejora de la calidad del producto: la fabricación inteligente ayuda a las empresas a producir productos de mayor calidad al mejorar el control de los procesos y las pruebas de los productos. Mediante sensores de IIoT y analytics de datos, los fabricantes pueden monitorear y controlar el rendimiento de producción en tiempo real, identificando y corrigiendo problemas antes de que afecten la calidad del producto.
• Mayor flexibilidad: la fabricación inteligente mejora la flexibilidad de la producción al permitir que los fabricantes se adapten rápidamente a las cambiantes demandas del mercado y maximizar el beneficio de la forecasting. Al desplegar herramientas de robótica e IA, los fabricantes pueden reconfigurar rápidamente las líneas de producción a lo largo del ciclo de vida para adaptarse a los cambios en el diseño del producto o el volumen de producción, optimizando eficazmente la cadena de valor.

IBM Maximo Application Suite es un sistema integral de gestión de activos que ayuda a las organizaciones a optimizar el rendimiento de los activos, extender su vida útil y reducir el tiempo de inactividad. IBM Maximo ofrece a los usuarios una plataforma integrada impulsada por IA, basada en la nube, con capacidades de CMMS que generan analytics avanzados y ayudan a los responsables de mantenimiento a tomar decisiones más inteligentes y basadas en datos.