Industria 4.0

la tendencia actual de automatización e intercambio de datos en cuanto a las tecnologías de fabricación, por cierto incluye a los sistemas ciberfísicos involucrados, así como al Internet de las cosas y a la computación en la nube

Industria 4.0 y su cuasi-sinónimo Cuarta Revolución Industrial, son expresiones que denominan una hipotética cuarta mega etapa de la evolución técnico-económica de la humanidad, contando a partir de la Primera Revolución Industrial. Esta cuarta etapa habría comenzado recientemente y su desarrollo estaría proyectado hacia la tercera década del siglo XXI. La inteligencia artificial es señalada como elemento central de esta transformación, íntimamente relacionada a la acumulación creciente de grandes cantidades de datos (“big data”), el uso de algoritmos para procesarlos, y la interconexión masiva de sistemas y dispositivos digitales.

Esta cuarta etapa que aún no podemos caracterizar completamente, correspondería a una nueva manera de organizar los medios de producción. El objetivo que así pretendería alcanzarse es la puesta en marcha de un gran número de «fábricas inteligentes» (en inglés: «smart factories») capaces de una mayor adaptabilidad a las necesidades y a los procesos de producción, así como a una asignación más eficiente de los recursos, abriendo así la vía a una nueva revolución industrial o Revolución industrial 4.0.[1]

Industria 4.0 es un concepto nuevo, que también recibe otras denominaciones o subdenominaciones tales como:[2]​ « Ciberusina »,[3]​ « Ciberfábrica »,[4]​ « Usina digital », « Industria digital »,[5]​ « Fabricación avanzada »,[6][7]​ « Futurprod »,[8]​ « Integrated Industry »,[9]​ « Smart-Industries »,[10][11][12]​ « Intelligent Manufacturing System ».[13][14][15]

Este concepto de Industria 4.0 que aquí se presenta no es una realidad ya consolidada y experimentada, sino un nuevo hito en el desarrollo industrial que podría marcar importantes cambios sociales en los próximos años, haciendo un uso intensivo de Internet y de las tecnologías punta, con el fin primordial de desarrollar plantas industriales y generadores de energía más inteligentes y más respetuosos con el medio ambiente, y con cadenas de producción mucho mejor comunicadas entre sí y con los mercados de oferta y demanda.[1]

Orígenes de la etapa 4Editar

Este concepto de Industria 4.0 expresa la idea de que el mundo se encuentra en los prolegómenos de lo que podría llamarse Cuarta Revolución Industrial (o sea, en una fecha próxima a un hito importante en el desarrollo industrial, que justifique decir que se ha iniciado una nueva fase o una nueva etapa).[16]​ Después del desarrollo de la máquina de vapor y de la mecanización (segunda mitad del siglo XVIII), después del desarrollo de la electricidad con fines domésticos e industriales (fin del siglo XIX), y después de la automatización (siglo XX), la nueva etapa (cuarta etapa) de la transformación industrial muy posiblemente estará sustentada en la llamada fábrica inteligente, caracterizada por la interconexión de máquinas y de sistemas en el propio emplazamiento de producción, y caracterizada por un fluido intercambio de información con el exterior (con el nivel de oferta y demanda de los mercados, y/o con los clientes, y/o los competidores, y/o con otras fábricas inteligentes, etc).[17]

Este concepto de nueva estructuración industrial o Industria 4.0, fue manejado por primera vez en la Feria de Hannover (salón de la tecnología industrial) en el año 2011.[18]​ Y en la misma feria pero en el año 2013, un pormenorizado informe detallando este concepto y sus implicaciones, también fue presentado y defendido por un selecto grupo de trabajo e investigación.[19][20]

La evolución de los ámbitos del consumo, su creciente demanda de consumo y la continua búsqueda de innovación, son elementos esenciales en el modelo de negocio industrial llamado 4.0, guiado en herramientas tecnológicas y digitales. La Revolución Industrial 4.0 ha sido el eje principal para lograr una implementación tecnológica en este sector. Se basa en la tecnología IoT, Big Data, robótica, IA, entre otros más, permite que los procesos seas más óptimos y eficientes para impulsar una mayor productividad.

Diferencias de ConceptosEditar

Aunque desde una perspectiva pragmática los conceptos "Cuarta Revolución Industrial" e "Industria 4.0" tienden a significar lo mismo y ser cuasi-sinónimos, desde lo académico y en estricto rigor conceptual existen diferencias [21][22]​.

La "Cuarta Revolución Industrial" se refiere a un fenómeno tecnológico, social, económico, político y cultural que se ha venido gestando desde la Revolución Industrial[23]​ originada en Europa el siglo XVIII y que dio origen a una sociedad urbanizada e industrializada, aportando las herramientas para la consolidación de la Modernidad" . Como consecuencia del proceso de Industrialización emergió la denominada Segunda Revolución Industrial [24]​ cuyos principales cambios estuvieron determinados por la aparición de nuevos sistemas de transporte y la diversificación en uso de combustibles, lo que a su vez desencadeno un proceso de industrialización ya no solo en la Europa occidental y Estados Unidos, sino a nivel global en un fenómeno que se conoce como "La Primera Globalización"[25]​. Con la llegada de la informática y el uso de nuevas tecnologías, especialmente los combustibles limpios se identificó una siguiente etapa de la Industrialización denominada "Tercera Revolución Industrial" [26]​ fundada sobre el desarrollo de energías renovables y nuevas tecnologías de información y comunicación. Es en este contexto y con la aparición de un cúmulo de nuevas tecnologías aplicadas a la Industrial, como la Inteligencia Artificial y el Internet de las Cosas fue posible que diversos autores perfilaran una nueva evolución del desarrollo industrial que se ha denominado: "Cuarta Revolución Industrial" [21][27]​.

Por su parte la Industrial 4.0 se refiere de forma particular a la implementación práctica, sistemática, intencional y funcional, de los principios de la "Cuarta Revolución Industrial" en las industrias contemporáneas, a través de procesos de producción, gestión y administración de los recursos, buscando mayores niveles de eficiencia, automatización, virtualización, instantáneidad y Modularización [14][27]​.

ProtagonistasEditar

 
Klaus Schwab durante el Foro Económico Mundial de 2008.

El concepto "cuarta Revolución industrial" fue propuesto y acuñado por Klaus Schwab[21], quien es uno de los fundadores del Foro Económico Mundial y se dio en el contexto de la edición del FEM 2016.

“Esta cuarta etapa está marcada por avances tecnológicos emergentes en una serie de campos, incluyendo robótica, inteligencia artificial, cadena de bloques, nanotecnología, computación cuántica, biotecnología, internet de las cosas, impresión 3D, y vehículos autónomos.” Klaus Schwab [28]

La llamada Industria 4.0 es uno de los proyectos clave de la estrategia relativa a las tecnologías punta del gobierno alemán, que promueve la revolución digital de las industrias.[29]

En Francia, las sociedades como Oracle, Dassault Systèmes, EADS, Astrium… están muy implicadas en el desarrollo de la Industria 4.0.[30]

En Estados Unidos, el proyecto "Smart Manufacturing Leadership Coalition (SMLC)"[31]​ se orienta también a las modalidades de la fabricación industrial del futuro.[32]​ Además e independientemente, corresponde señalar que General Electric trabaja desde hace unos años en un proyecto titulado Industrial Internet,[33]​ el que busca asociar y complementar los avances tecnológicos, y entre ellos:

A nivel de investigación y desarrollo Japón es uno de los países que mayores avances ha mostrado para la promoción e implementación de la Cuarta Revolución industrial, promoviendo el desarrollo de tecnologías emergentes y la materialización de muchas de ellas en diversos contextos, no solo industriales sino también sociales y económicos. Los principales esfuerzos están enfocados en movilidad autónoma y urbana, medicina de precisión y política de datos. [34]

Bases, principios y tecnologías de la industria 4.0Editar

 
Procesamiento masivo de Datos - Ciencia de Datos y Big Data

La Industria 4.0 no se reduce exclusivamente a unos aspectos específicos, pues en si mismo representa un cambio de paradigma social y tecnologíco, que por lo tanto termina impactando en múltiples aspectos de la vida humana, enfatizando y acentuando la idea de una creciente y adecuada digitalización y coordinación cooperativa en todas las unidades productivas de la economía.[16]

Bases Conceptuales: [35][36][21]Editar

Las bases conceptuales en las que se apoya esta nueva revolución industrial, entre otras están soportadas en [35][36][27]​:

(1) Tecnologías autónomas

(2) Sistemas ciberfísicos

(3) Cultura maker (Cultura Hágalo usted mismo)

(4) Tecnologías de Información y Comunicación (TIC) [21]

Aunque la cuarta revolución industrial hereda de las etapas anteriores muchos principios y tecnologías[37]​, a medida que evoluciona y se consolida, es posible identificar sus propios indicadores. Al respecto el investigador y académico colombiano de la Universidad de Antioquia, Gabriel Levy B[38]​, relacionó y caracterizó las dimensiones y tecnologías asociadas a la Industria 4.0, identificando que existe consenso en diversos grupos académicos, respecto de algunos principios rectores:[27]​.

"Los pilares y desarrollos tecnológicos principales que soportan la denominada Cuarta Revolución Industrial, preceden de los desarrollos tecnológicos heredados de la Tercera Revolución Industrial, pero al ser aplicados de forma sistemática en el contexto de una sociedad de la información y el conocimiento, tienen la capacidad de transformar significativamente la industria, aunque sus alcances no se limitan sólo al contexto industrial o empresarial, ya que impactan en muchos otros aspectos sociales y de la vida cotidiana, constituyéndose una revolución humana a partir de la digitalización de la información[27]​.

Principios: [27]Editar

Instantaneidad: "Seguimiento y análisis de datos en tiempo real, garantizando efectividad y asertividad en la toma de decisiones, es decir, que conozcan todas las etapas del proceso y el momento en que se producen". [27][39]

Virtualización: "Monitorización remota y virtual de los procesos de producción con el fin de evitar posibles fallos y hacer la red de la producción más eficiente y predecible". [27][39]

Descentralización en la toma de decisiones: "Sistemas cyber-físicos toman decisiones basadas en el análisis de datos, sin depender de la acción exterior, tornando la decisión más segura y precisa". [27][39]

Modularización: "El sistema se divide en módulos, o sea, en diferentes partes. Por lo tanto, una máquina producirá de acuerdo con la demanda, ya que sólo utilizará los recursos necesarios para realizar cada tarea". [27][39]

Tecnologías Asociadas a la Cuarta Revolución Industrial:[27] [22][40]Editar

  1. Inteligencia Artificial: "Modelos de cómputo capaces de realizar actividades propias de los seres humanos con base en dos de sus características primordiales: el razonamiento y la conducta". [41]
  2. Ciencia de Datos y BigData "Se refiere al conjunto de datos tan grandes y complejos que precisan de aplicaciones informáticas no tradicionales de procesamiento de datos para tratarlos adecuadamente" .[42]
  3. Internet de las Cosas (IoT) "Referido a la interconexión entre la red de los objetos físicos, entornos, vehículos y máquinas a través de dispositivos electrónicos que permite la recogida y el intercambio de informaciones". [43]
  4. Computación en la nube "Uso de software, aplicaciones, servicios y datos compartidos entre diferentes ubicaciones y sistemas alojados de forma remota". [44]
  5. Realidad Aumentada "Conjunto de tecnologías que permiten que un usuario visualice una parte de la realidad a través de un dispositivo tecnológico con información gráfica añadida". [45]
  6. Nanotecnología "Manipulación de la materia a escala nanométrica, para la fabricación de productos a microescala con al menos una dimensión del tamaño de entre 1 a 100 nanómetros". [46]
  7. Manufactura aditiva "La impresión 3D es un grupo de tecnologías de fabricación por adición donde un objeto tridimensional es creado mediante la superposición de capas sucesivas de material". [39]
  8. Robótica autónoma "Robotica capas de trabajar sin un supervisor humano y a su vez automatizar otros robots para que sean también automáticos". [47]
  9. Simulación virtual computarizada "Mediante la interfaz de  una computadora, los expertos pueden realizar diferentes diseños, simulaciones y análisis estáticos, dinámicos, de fluidos, térmicos, electromagnéticos y acústicos". [39]
  10. Cadenas de bloques seguros (Blockchain) "Información contenida en un bloque solo puede ser editada modificando todos los bloques posteriores, creando progresivamente un sistema de seguridad imposible de copiado o reproducción" [27] [48]

Otras características de la Industria 4.0Editar

 
BNCL - Laboratorio de Digitalización (Panorama Área de Digitalización)

Desde la digitalización hacia la automatización de las fábricasEditar

La Industria 4.0 implica la completa digitalización de las cadenas de valor a través de la integración de tecnologías de procesamiento de datos, software inteligente y sensores; desde los proveedores hasta los clientes, para así poder predecir, controlar, planear, y producir, de forma inteligente, lo que genera mayor valor a toda la cadena.[49]

El objetivo del concepto "Industria 4.0" es el de computarizar el mundo de la fábrica. Esto supone la integración técnica de los sistemas ciberfísicos (SCF) en las actividades de producción y logística, así como el uso de Internet en los procesos industriales.

Lo anterior implica un buen grado de automatización y de digitalización de usinas y fábricas. Recurriendo a Internet y a los sistemas ciber-físicos, o sea, recurriendo a redes virtuales con posibilidades de controlar objetos físicos, se pueden ir modernizando las plantas fabriles hasta transformarlas en fábricas inteligentes caracterizadas por una intercomunicación continua e instantánea entre las diferentes estaciones de trabajo que componen las propias cadenas de producción, de aprovisionamiento, y de empaque y despacho. La utilización de captores aporta a las máquinas y herramientas de la planta, una capacidad de autodiagnóstico de situación que permite un control a distancia, asegurando su eventual retiro de servicio como su mejor integración en el sistema productivo global.[50]

Flexibilidad de una fábrica y personalización de la producciónEditar

En un entorno fabril de industria 4.0, las herramientas y máquinas de una fábrica, en conjunto con elementos tales como depósitos y existencias de materias primas y de productos semielaborados, asegura enlaces y comunicaciones a través de una red interna de ella misma ligada al exterior, introduciendo gran flexibilidad en el proceso productivo y gran adaptabilidad a situaciones fortuitas, todo lo que puede contribuir al aumento y mejora de la producción.

Las particulares necesidades y conveniencias de consumidores finales o clientes, así como de intermediarios, proveedores y asociados, que de alguna manera se encuentren relacionados o involucrados con el proceso productivo en sí, y/o con sus insumos, y/o con sus productos, pueden ser mejor contempladas a través de algún grado de personalización o de adaptación, por ejemplo modificando algunas características de los productos a ellos destinados, y/o asegurando ciertas fechas de entrega o ciertos plazos de entrega, etc.[51]

Por lo tanto, así será muy posible manejar una producción a gran escala, con productos personalizados según necesidades particulares, y a la vez sin mantener stocks exageradamente voluminosos, asegurando buena satisfacción a la mayor cantidad de clientes posible.[52]

Nuevas herramientas logísticasEditar

El sistema de la Industria 4.0 es capaz de generar un flujo regular de información, muy superior al que podría disponerse si se usaran esquemas, estrategias logísticas, y modos de producción más tradicionales. Además, estas informaciones pueden ser intercambiadas muy rápidamente, tanto internamente (por comunicación directa o a través de una Intranet) como externamente (por comunicación a través de Internet), lo que abre interesantes posibilidades con los actores logísticos externos al propio lugar o emplazamiento de la producción, en el sentido que fácilmente podría permitir adaptaciones a situaciones cambiantes, tanto a nivel interno de la planta industrial o cadena de producción, como a nivel general.[53]

El sistema RFID, por ejemplo, puede ser usado como un efectivo sistema de trazabilidad al interior del emplazamiento fabril (o cadena productiva), así como también a nivel del mundo en su totalidad. De lo anterior se puede deducir la importancia que tiene el uso de un sistema logístico capaz de un muy rápido intercambio de información entre la empresa o cadena productora y el conjunto de sus prestatarios o contrapartes (el proceso en cuestión es eminentemente de tiempo real y no de procesamiento en diferido o procesamiento por lotes).

Herramientas de simulaciónEditar

La colecta de datos generados por los diferentes elementos de la cadena de producción, permite igualmente producir una réplica virtual de la totalidad o de parte de esa cadena, lo que también posibilita generar simulaciones de procedimientos o de test, así como también permite que futuros obreros o técnicos se familiaricen con las herramientas y los elementos de trabajo que tienen a su disposición, así como con las circunstancias excepcionales o los procedimientos complejos que podrían sucederse.[54]

Toda esta información acumulada también podría permitir a no especialistas solucionar por sí solos algunos inconvenientes que podrían sucederse, y/o informar mejor a distancia a técnicos de mayor nivel sobre lo que han observado como irregularidad, para así responder mejor y más rápidamente a cualquier suceso fuera de la rutina.[55]​ Por otra parte la realidad aumentada permite a los empleados de una fábrica obtener información en tiempo real que les permite mejorar la toma de decisiones y los procedimientos de trabajo.[56]

Una fábrica que economiza energía y materias primasEditar

 
Usando OPC-UA (OPC Unified Architecture) como middleware a través de un sensor conectado a Internet. La comunicación sin interrupciones desde el sensor a Internet, es un requisito indispensable para el caso de la Industria 4.0

Ya no basta con gestionar razonablemente bien las materias primas involucradas o producidas, ya que además se busca la optimización del uso energético y/o de la producción energética. Asimismo, ya no alcanza con manejar estos factores en tiempo diferido, pues se necesita tomar las decisiones en tiempo real.

La Industria 4.0 también pretende dar respuestas a las problemáticas actuales relacionadas al ahorro de energía como así también a la gestión de recursos naturales y humanos. Con un sistema organizado sobre la base de una red de comunicaciones y de intercambio instantáneo y permanente de información, se estará mucho mejor preparado para hacer que esta gestión sea mejor y mucho más eficaz, en correspondencia con las necesidades y disponibilidades de cada elemento del sistema, permitiendo mejoras y ganancias para la productividad así como en la economía de los recursos.[57]

Impedimentos para avanzar en la implementación de la Industria 4.0Editar

Los mayores impedimentos que se mencionan para avanzar en el despliegue de la Industria 4.0 son:

  • Falta de profesionales calificados. Las fábricas son más dependientes de este tipo de profesionales.
  • Mayores requisitos de ciberseguridad requeridos por este tipo de tecnología, ya que, aunque permite las fábricas sean más eficientes, dicha tecnología las hace también más vulnerables. Siendo altamente automatizadas, las fábricas controladas por algoritmos informáticos son más propensas a ser víctimas de sabotaje informático o fuga de información hacia la competencia.
  • Falta de infraestructuras de comunicación: muchas de estas tecnologías requieren acceso a Internet de banda ancha e incluso una baja latencia de conexión. En muchos casos, no es rentable para empresas de telecomunicaciones llevar fibra óptica a muchos polígonos industriales donde sólo hay un pequeño grupo de industrias.[58]

Véase tambiénEditar

Producción en Cadena

Revolución Industrial

Segunda Revolución Industrial

Tercera Revolución Industrial

Industria de Servicios

Tecnologías de la Información y la Comunicación

ReferenciasEditar

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Enlaces externosEditar