Industria 4.0

Habilitar la fábrica del futuro

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A medida que la demanda de fabricación más inteligente, segura y eficiente continúa aumentando, la automatización avanzada está respondiendo al llamado, transformando la fábrica del mañana y generando un alto nivel de consistencia y confiabilidad en los productos. La demanda ha estimulado un cambio cultural entre los fabricantes que conlleva la adopción acelerada de nuevas tecnologías, y la pandemia por COVID-19 apresuró este cambio.

Desde sensores inteligentes hasta dispositivos periféricos inteligentes e infraestructura en la nube, el impacto que ha tenido el Internet industrial de las cosas (IIoT) en la industria de la fabricación no puede subestimarse. IIoT, también conocido como Industria 4.0, permite procesos más inteligentes, predictivos y proactivos que conducen a eficiencias generales mejoradas. 

A continuación, presentamos un examen más detallado a las tecnologías de fabricación inteligente que están revolucionando el futuro de las fábricas para mejor.

 

Co-bots

En este momento, llegamos a un punto en el que, como sociedad, tenemos menos miedo de que los robots o la automatización “eliminen” trabajos humanos porque nos hemos dado cuenta de los inmensos beneficios que se pueden obtener. En general, se acepta que los robots que trabajan en conjunto con los humanos, los robots colaborativos (co-bots), tienen un gran potencial para mantener a los trabajadores seguros y felices. 

Reasignar tareas tediosas o repetitivas a un robot puede cambiar la posición promedio de fabricación a una que esté más basada en decisiones que orientada a tareas, como en el pasado. Los seres humanos pueden asumir proyectos que requieran juicios o creatividad, dejando el trabajo pesado o menos atractivo a la robótica, mejorando así la seguridad y reduciendo las lesiones. 

 Además, si bien estos robots son máquinas muy complejas, a menudo no se requiere un título en computación para aprender a reprogramarlos para que realicen más de una tarea. Ahora es común ver más robots de "propósito general" con visión por computadora que pueden adaptarse a diferentes entornos y ser reprogramados rápidamente para cumplir más de una función.

 Actualmente, muchas empresas líderes están automatizando procesos, y esperamos que eso llegue a muchas más empresas en un futuro próximo. Tesla es un ejemplo de una fábrica que realmente está adoptando la automatización y optimizando sus procesos. Apple contrató para el reciclaje de sus iPhones a una fábrica donde los robots efectivamente desmontan los teléfonos retirados. Pueden reciclar algunas de las piezas y recuperar algunos de los metales preciosos del interior, con robots que realizan el ensamblaje inverso y mantienen a los trabajadores a salvo de los metales pesados y el trabajo repetitivo.

 

En general, esto está mejorando la moral, reduciendo el estrés y aumentando la satisfacción laboral entre los trabajadores, algo que es muy importante en un momento en que la mano de obra es extremadamente escasa: las vacantes en la industria manufacturera son más del doble que el año pasado, según el Departamento de Trabajo de Estados Unidos. Los trabajadores humanos asistidos por robots se mantienen de esta forma más seguros, con menos lesiones, accidentes y lesiones por estrés repetitivo.

 

La robótica como servicio

La automatización es un igualador; y la tendencia de rápido crecimiento que está impulsando el uso de robots en fábricas más pequeñas es la robótica como servicio (RaaS). De hecho, el mercado global de RaaS se valoró en $12.6 mil millones en 2020 y se espera que supere los $41.3 mil millones para 2028, según un informe reciente publicado por Coherent Market Insights.

 Al igual que el software como servicio (SaaS), los fabricantes que utilizan RaaS obtienen los beneficios de la automatización de procesos robóticos alquilando dispositivos robóticos y accediendo a un servicio de suscripción basado en la nube en lugar de comprar el equipo. Con RaaS, los fabricantes pueden evitar pagar por un equipo costoso, manejar el mantenimiento y otros dolores de cabeza de ser los propietarios totales. Los fabricantes pueden simplemente ponerse en contacto con una empresa que suministra RaaS y pedirles que configuren toda la automatización a una fracción del precio de la compra y propiedad de sus propios dispositivos robóticos.

 Son muy pocas las cosas que no se pueden automatizar en este punto, y normalmente es una cuestión de si el costo de automatizar será prohibitivo para hacer la automatización (en la mayoría de los casos, no lo es). A medida que estos costos continúen disminuyendo, habrá un resurgimiento de la fabricación en Europa Occidental y en América del Norte; de modo que esperamos que se produzca mucha más fabricación regional en los próximos cinco a diez años. La automatización es en gran medida un igualador: la máquina robótica tiene costos de funcionamiento sin importar dónde se encuentre, pero no está pagando costos de mano de obra humana por esos procesos repetitivos.

 Otra de las tendencias de RaaS actual es el "gemelo digital", en el que se recrea una fábrica o centro de producción en un entorno virtual usando las especificaciones de productos exactos, o en algunos casos, se hace que el sistema dicte los productos que se deben usar. Los usuarios pueden fingir que están fabricando un artículo en un entorno digital y aprender formas de optimizar la ubicación de las máquinas y mejorar el flujo de materiales.

 Los gemelos digitales también pueden alertar a los operadores y gerentes de fábrica cuando un motor va a comenzar a desgastarse, o cuando deben esperar mantenimiento. Ejecutar los gemelos digitales puede resolver muchos problemas antes de que sucedan. Y en este punto, ese servicio es algo que puede llevar a un proveedor de RaaS y decir: "esto es lo que estoy tratando de hacer", y el proveedor creará el gemelo digital para usted y lo ayudará a descubrir los procesos necesarios para lograr sus objetivos.

 

Edge Computing

La fábrica del futuro albergará una gran cantidad de sensores, que luego recopilarán una inmensa cantidad de datos. El gasto de comunicar esos datos a la nube es más lento y más costoso que procesarlos más cerca de la fuente; en el borde.

 Por ejemplo, un sistema de monitoreo de temperatura continuo en el borde puede analizar los datos que está procesando y enviar una alerta o notificación cuando haya un nivel de temperatura fuera de lo normal. Esto permite un análisis de datos mucho más rápido y, en última instancia, una acción más rápida, porque no está esperando que los datos se envíen a la nube.

 Las nuevas opciones de conectividad, como las redes de área amplia de largo alcance (LoRaWAN), permiten que la informática de borde avance a un ritmo mucho más rápido en la industria manufacturera, lo que la convierte en una opción de conectividad eficaz y eficiente para el análisis de datos en las fábricas.

 

 

Inteligencia artificial

La comunicación de máquina a máquina a través de la conectividad inalámbrica ahora puede comunicarse con computadoras periféricas para proporcionar análisis de procesos. Con el aprendizaje automático, se pueden realizar cambios a través de una programación mínima, lo que permite a las fábricas realizar ajustes continuos en sus procesos y continuar aumentando la eficiencia.

 Las aplicaciones de inteligencia artificial (IA) pueden desbloquear el verdadero potencial de IoT y las aplicaciones de borde en la fabricación y en la fábrica. Con el análisis en tiempo real, los sensores conectados, el mantenimiento predictivo, la automatización de la cadena de suministro y otros avances en los procesos, la industria manufacturera está siendo impulsada rápidamente hacia una nueva era.

 Digi-Key también está aprovechando esta tecnología para equiparse con la automatización de la selección de componentes electrónicos más grande del mundo y también acelerar sus velocidades de envío exclusivas.

 

La futura fábrica de Digi-Key

La nueva instalación de distribución de vanguardia de Digi-Key, la nueva expansión del centro de distribución de productos (PDCe), es un excelente ejemplo de una fábrica del futuro. Estará en pleno funcionamiento a finales de 2021, y es una de las instalaciones de distribución más grandes del mundo, con 1 millón de pies cuadrados. El PDCe albergará todas las operaciones de cumplimiento de pedidos de Digi-Key, incluida la selección, el embalaje y el envío, así como la recepción del producto y el almacenamiento en palés de desbordamiento.

 La tecnología incorporada de esta instalación permitirá a Digi-Key estar a la vanguardia de la distribución en los próximos años. El PDCe albergará 27 millas de cinta transportadora automatizada de alta velocidad que permitirá que el cerebro de la operación, el sistema de recuperación de almacenamiento de pedidos u OSR, reciba automáticamente el producto y prepare los pedidos para empaquetar. El OSR admite un pedido de cumplimiento de mercancías a persona utilizando 1,000 lanzaderas automáticas que pueden moverse por todo el OSR y almacenar hasta 2.7 millones de piezas únicas.

 Este sistema inteligente y automatizado permitirá seleccionar, empaquetar y enviar los pedidos mucho más rápido, y eliminará el desperdicio de envases con pedidos que se enviarán en varias cajas. También liberará a los trabajadores del almacén para que asuman nuevas responsabilidades en el almacén, además de aumentar su seguridad y eliminar una cantidad significativa de trabajo manual.

 La instalación contará con muchas otras innovaciones, incluido un robot recolector de basura que vaciará más de 400 botes de basura ubicados en toda la instalación. Es importante tener en cuenta que el robot y los sistemas automatizados no eliminarán ningún trabajo, sino que solo brindarán oportunidades para que la fuerza laboral actual aplique o amplíe sus habilidades en otras áreas del almacén.

 

¿Qué está por venir?

Un área que tiene un gran potencial es la reubicación de trabajos de fabricación y, por lo tanto, hacerla más local y flexible. En los próximos 5 a 10 años, el número creciente de robots y otras tecnologías podría hacer de la personalización masiva y los tamaños de lote de uno y de la fabricación regionalizada una realidad. En lugar de dedicarse a fabricar un millón de unidades de un solo artículo, puede que la fábrica se dedique a crear artículos que se ajusten exactamente a las necesidades del cliente.

 Por ejemplo, un cliente podría subir una foto o un modelo 3D de sí mismo a una fábrica local a través de la nube, que un robot podría usar para fabricar una camiseta completa que se ajuste a sus medidas exactas. Luego, la camisa puede llegar al cliente en solo uno o dos días porque no tiene que viajar muy lejos, una mejora significativa en el modelo actual de producción en masa, donde los pedidos a menudo se envían al extranjero antes de llegar al cliente.

 Esto ayudaría a eliminar algunos de los aspectos derrochadores de la fabricación en toda la cadena de suministro: recursos desperdiciados, rutas de envío largas y devoluciones, haciendo que todo el proceso sea más individualizado y menos intensivo en recursos. Incluso los edificios gigantes de las fábricas podrían desaparecer en un futuro cercano a medida que las fábricas se vuelven más pequeñas, más flexibles y localizadas, con robots aprendiendo y adaptándose a medida que avanzan.

 Nuestro lugar en la intersección de la robótica y la inteligencia artificial es la invención de la rueda. Lo que sucederá en el transcurso de los próximos diez años será muy significativo: la fabricación, tal como la conocemos, será completamente diferente, gracias, en gran parte, a la transformación digital de la industria, que beneficiará a todos, desde los empleados hasta los clientes y el medio ambiente.

 

 

Autor: Robbie Paul, director, Desarrollo de negocios de IoT para Digi-Key Electronics

Robbie Paul es director de desarrollo comercial de IoT para Digi-Key Electronics, que recientemente produjo una serie de videos llamada Factory Tomorrow que puede ver aquí.

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