El concepto de Industria 4.0 ya es, a día de hoy, de sobra conocido tanto en el ámbito industrial como en el de las tecnologías de la información y las comunicaciones. Se ha hablado largo y tendido sobre esta cuarta revolución industrial en la que nos encontramos inmersos, los beneficios que supone de cara a la eficiencia y competitividad de las empresas y sobre qué tecnologías son clave a la hora de realizar la transición desde la etapa anterior. Sin embargo, esta transición -que es esencial para el futuro de las empresas independientemente de su tamaño y sector- no es inmediata, sino que debe seguir un proceso que siente las bases económicas y tecnológicas que sustenten las inversiones y cambios que están por llegar.
Para comprender bien este proceso evolutivo, en este post os hablaremos de las motivaciones (o drivers) que han llevado a plantear esta nueva revolución tecnológica, los principales retos que actualmente se deben afrontar y nuestras recomendaciones para comenzar a implementar la estrategia de Industria 4.0 en las organizaciones.
La democratización de la tecnología, la casilla de salida
Como punto de partida, los avances tecnológicos que se vienen produciendo desde hace años han dotado a los sistemas electrónicos de mayor capacidad de almacenamiento de información, procesado y comunicaciones. Al mismo tiempo, su coste, tamaño y consumo energético se ha reducido, lo que ha permitido que aparezcan en el mercado nuevos sensores y actuadores que permiten traspasar la barrera entre el mundo físico y el digital. Estos avances son la base de lo que hoy en día se conoce como sistemas ciberfísicos (Cyber-Physical Systems – CPS), que no son más que sistemas que aúnan capacidades de cálculo, comunicaciones y la capacidad de influir en un proceso físico. De la unión de este tipo de sistemas con el auge de Internet como red universal, así como del potencial de crecimiento que otorga el uso de protocolos como IPv6, es de donde se desprende la idea del Internet de las Cosas (Internet of Things – IoT). Esta idea defiende que, mediante el uso de las TIC, cualquier objeto puede ser conectado a Internet y estar dotado de una inteligencia que incremente sus funcionalidades y mejore su impacto en la vida de los usuarios a través de la relación con otros objetos conectados.
Figura 1: Drivers de la transformación de la industria hacia Industria 4.0
La forma en la que las personas se relacionan con los medios digitales ha evolucionado mucho. Tecnologías como la impresión 3D, la realidad aumentada o la realidad virtual se han posicionado, junto con el IoT, como la base de un estrechamiento de la interacción entre lo digital y lo real, difuminando la barrera entre ambos. Esta reducción de barreras es un indicio claro de que nos encontramos ante un punto de inflexión en lo que se refiere a las tecnologías. Una vez que la tecnología se integra en el día a día de las personas, es cuando puede alcanzar su máximo valor y potencial.
“The most profound technologies are those that disappear. They weave themselves into the fabric of everyday life until they are indistinguishable from it.”
— Mark Weiser, The Computer for the 21st Century
TIC e industria: retos actuales
A pesar de todo el recorrido tecnológico que hemos dejado atrás, aún quedan retos por resolver para que la aplicación de las TIC en el ámbito industrial pueda ofrecer los resultados que se esperan de ellas. Por una parte, el volumen y la velocidad de generación de datos en la industria son muy superiores a los que se producen en otros ámbitos, por lo que es necesario que la gestión y procesado de esta información se realice de forma eficiente y eficaz, apoyándose en tecnologías Big Data. Como soporte a estas tecnologías, el uso de infraestructura Cloud ha de ir de la mano, tanto para facilitar el despliegue ágil de servicios como para permitir que el uso de recursos se adapte a la demanda de los diferentes escenarios, ajustándose a la carga y evitando el sobredimensionamiento; es decir, optimizando los recursos necesarios y sus costes asociados).
Uno de los principales retos técnicos que muchas industrias se encuentran a la hora de aprovechar los datos que generan sus procesos productivos y empresariales está relacionado con la falta de interoperabilidad. La gran fragmentación que existe en cuanto a estándares, sistemas y plataformas hace muy complicado analizar automática y sistemáticamente información de valor que relacione datos procedentes de entornos diferentes (por ejemplo: producción y ventas). De la misma forma, la existencia de sistemas cerrados, muy optimizados para un caso de uso concreto, dificulta a veces la necesidad de innovación que tienen las empresas. Ambos motivos dan lugar a lo que ya se conoce como “silos de información”: entornos aislados dentro de las propias empresas entre los cuales no es sencillo el intercambio de información. Eliminar estas restricciones es uno de los hitos iniciales que acelerarán la implantación de sistemas que generen realmente valor a partir de los datos.
El otro gran riesgo de la implantación masiva de sistemas TIC en la industria es el de la seguridad. Los sistemas de control industrial más tradicionales no están conectados al exterior, por lo que se limita el tipo y posibilidad de ataque a los mismos (aunque no se elimina completamente, como han demostrado casos como el de Stuxnet). La Industria 4.0 promueve una mayor apertura de los sistemas empresariales al exterior, por lo que se abren nuevos escenarios de potenciales ataques ante los que se debe estar adecuadamente preparado.
Figura 2: Implicaciones del cambio hacia la fabricación inteligente
Apoyado en esta sólida base tecnológica, y con los principales riesgos identificados y en proceso de ser resueltos, la Industria 4.0 implica un cambio en el paradigma en la fabricación en el que las TIC juegan un papel fundamental. La Industria 4.0 supondrá un cambio de foco en el que los datos cobrarán una relevancia mucho mayor de la que ya tienen, mediante la integración de los CPS en la fabricación y en la logística y el uso de la Internet de las Cosas y los Servicios en los procesos industriales. El nuevo escenario competitivo exige mayor agilidad a las empresas: la flexibilidad en la producción (series cortas) y el dinamismo (fabricación bajo pedido y envío digital) se han convertido en elementos claves en un entorno de competencia global. Es necesario tomar conciencia de que la transición hacia la Industria 4.0 es un proceso fundamentalmente de cambio, que tendrá implicaciones no sólo a corto plazo en la organización del trabajo o en la eficiencia de los procesos productivos, sino que traerá nuevas formas de crear valor y nuevos modelos de negocio a medio y largo plazo.
Figura 3: Líneas principales de actuación para la implementación de la estrategia Industria 4.0
Recomendaciones previas para implementar una estrategia industrial ‘4.0’
Para alcanzar estos objetivos, a continuación apuntamos las principales líneas de actuación para implementar la estrategia de Industria 4.0 en una organización:
1. La integración horizontal, mediante un mayor intercambio de información entre los integrantes de la cadena de valor que permita agilizar procesos, mejorar los controles de calidad y adaptarse de forma más ágil a los cambios en las demandas del mercado.
2. La integración vertical dentro de la propia empresa, que haga que la información fluya entre los diferentes niveles de la pirámide de automatización. De esta forma, se podrá sacar un mejor partido de los datos disponibles de forma global, lo que se traducirá en una toma de decisiones más informada y con mejores resultados.
3. La ingeniería integral involucrando todas las etapas del ciclo de vida del producto, desde su diseño, pasando por su fabricación, almacenamiento y distribución, hasta su puesta en venta, uso por parte del cliente final y finalmente su descarte o reciclaje.
4. El factor humano, como parte fundamental del proceso de cambio. Dado que la transición hacia la Industria 4.0 va a cambiar de forma radical los puestos de trabajo y los perfiles de competencias, es necesario poner en práctica planes de formación y reciclaje que aseguren que en todo momento los trabajadores se adaptan a las necesidades de su entorno laboral, comparten los objetivos estratégicos del negocio y se sienten como beneficiarios de las evoluciones puestas en marcha.
Figura 4: Etapas de la evolución hacia la Industria 4.0. Fuente: Industrial Internet of Things: Unleashing the Potential of Connected Products and Services, World Economic Forum 2015
Una buena estrategia de transformación industrial debe basarse en cambios pequeños e incrementales, de forma que cada uno de ellos pueda ser validado cuantitativamente y, en cierta medida, genere un beneficio o una reducción de costes que financie el siguiente paso en dicha estrategia.
A corto plazo, la aplicación de tecnologías de la información y las comunicaciones en el ámbito industrial permitirá aprovechar mejor la gran cantidad de datos que se generan en los procesos productivos. Este mejor aprovechamiento de los datos no hará más que dar soporte a la toma de decisiones empresariales, incrementando la eficiencia en las operaciones mediante un mayor aprovechamiento de los recursos, reduciendo los costes de operación u optimizando la productividad mediante la reducción de tiempos de parada o fallos imprevistos.
En una siguiente etapa de transformación, y apoyado por una mejorada infraestructura de gestión de la información, se puede plantear la creación de nuevos productos y servicios digitalizados. Dependiendo del foco y el tipo de empresa, será posible plantear esquemas de pago por uso, servicios software o, como mínimo, monetización de la información conseguida en la etapa anterior.
Más a largo plazo, todas las evoluciones planteadas generarán un ecosistema empresarial más conectado, en el que la interacción entre proveedores, clientes y usuarios finales será estrecha y ágil. En este escenario, se podrá realmente alcanzar el objetivo básico de la Industria 4.0, es decir, llevar a la industria productiva actual hacia una industria traccionada completamente por la demanda, con un nivel de desperdicios cercano a cero y con una producción casi unitaria, personalizada y just-in-time.
Autores: David Chaves Diéguez, director de Sistemas Inteligentes en Red (INetS), Daniel García Coego, responsable técnico IoT y CPS en el área de Sistemas Inteligentes en Red (INetS) y José Manuel Dorado Pardo, gestor de transferencia tecnológica de Gradiant
