Retos del diseño de maquinaria industrial y de herramientas de maquinado
Muchos fabricantes de maquinaria maquina ria industrial se enfrentan a un número de requisitos cada vez mayor, como la demanda de diseños de herramientas de maquinado más flexibles que se adapten rápidamente a nuevos productos, además de máquinas que puedan integrarse con facilidad en las plantas existentes. Además, el aumento de la competencia global, la demanda del mercado y los requisitos de cumplimiento de las normativas obligan a las empresas del sector de la maquinaria industrial, que prestan servicio a varios sectores, a innovar y optimizar sus productos continuamente. El mercado no solo espera la máxima productividad a diario, sino a lo largo de los años. Asimismo, con la incorporación de Industria 4.0, ahora existe el reto de llevar a cabo la fabricación con máquinas descentralizadas y autónomas que se comunican entre sí y los productos que están fabricando, por lo que se puede optimizar la producción. Esto añade un nivel completamente nuevo de requisitos de integración tecnológica. Fomentar la innovación en los procesos que van de la planificación a la producción puede resultar complejo. Los ingenieros mecánicos deberán garantizar una mayor seguridad en el desarrollo de las máquinas, reduciendo el tiempo de entrada en productivo gracias a un diseño y a una puesta en funcionamiento virtuales, lo que implica una mejora en la validación anticipada, tiempos de puesta en funcionamiento más cortos y una productividad más inmediata. Innovación mecánica rápida
Hasta ahora, las máquinas han sido puramente mecánicas. Pero, sin duda alguna, esto ha cambiado. Las máquinas tienen que ser más inteligentes y la tecnología es un factor determinante. Las demandas deman das de los clientes de una mayor personalización también están obligando a los fabricantes a utilizar una amplia variedad de soluciones, como componentes electrónicos y software, para atender estos requisitos más complejos. La necesidad de máquinas complejas multifuncionales ejerce presión en los fabricantes y en sus esfuerzos de mejorar la productividad y la flexibilidad globales. Gracias a la innovación mecánica rápida puede definir y gestionar de un modo más eficaz los requisitos complejos e interrelacionados que se necesitan para estas máquinas en las primeras etapas de la fase de diseño conceptual, integrar el desarrollo de componentes electrónicos y de software con los demás sistemas de máquinas y poner en funcionamiento y validar virtualmente la máquina antes de entregarla al cliente. Gestión de procesos de ingeniería
Para construir máquinas más inteligentes, las empresas afrontan la complejidad cada vez mayor en sus procesos de diseño y fabricación. Estos procesos están pasando de la configuración bajo pedido (CTO) a la ingeniería bajo pedido (ETO). Para poder controlar y gestionar el proceso de principio a fin, los fabricantes necesitan mayor visibilidad visibilid ad de los cambios que podrían afectar a la calidad y al coste de la máquina, así como al plazo de entrega a los clientes. La solución de ingenier ía
mecánica proporciona una visión integrada de cómo las decisiones de diseño y fabricación pueden afectar al programa final para máquinas. La integración de aspectos clave como los requisitos, la configuración y la gestión de cambios y proyectos mejora la calidad, la velocidad y la productividad generales a la vez que se reducen los riesgos y los costes de entrega. Además, la implementación de Software proporciona el catalizador para maquinaria industrial, que acelera la implantación en los clientes y la productividad de la solución gracias a un conjunto de componentes de configuración del sector y a las guías de las prácticas recomendadas. integrado y puesta en funcionamiento de las máquinas
Con la reducción de tiempo en el desarrollo de las máquinas y el hecho de que los ingenieros de automatización son normalmente la parte clave para probar el funcionamiento de la máquina, la capacidad de visualizar virtualmente las secuencias de programación puede contribuir a que los proyectos se entreguen de forma puntual al cliente. El modelado de las secuencias de funcionamiento de la máquina, la asociación de las señales de automatización con el comportamiento físico de la máquina, la comunicación de los perfiles de CAM y los comportamientos de transmisión, y el soporte de la programación de la transmisión permiten que los fabricantes de máquinas validen de forma más eficaz el diseño y el funcionamiento de la máquina virtualmente, antes de que exista la máquina física. En la actualidad
En general se observa que, aquí en Alemania, el sector de la ingeniería mecánica está bien preparado para Industria 4.0 y que ya ha superado una primera fase. Se dispone ya de muchas tecnologías que se pueden aplicar para soluciones novedosas. A su vez, un gran número de empresas ha establecido procesos en red o procesos autorreguladores y aplican soluciones de automatización basadas en IT. Pero en lo relativo a Industria 4.0 no se puede generalizar. En mi opinión, para las empresas del mercado se perfilan dos líneas principales de actuación de diferente calado: por un lado, la introducción y puesta en práctica de Industria 4.0 con los elementos centrales de digitalización y conexión en red dentro de la propia organización se considera un gran reto, que abarca desde la mejora de los procesos de producción a hasta la conexión en red más allá de los límites de la empresa o del país. En este contexto hay que aclarar, entre otras, cuestiones relativas al intercambio seguro de datos y al marco legal. Y es que, sin un intercambio libre de datos, Industria 4.0 no tiene razón de ser. A esto se añade que, naturalmente, hay que crear la infraestructura necesaria para la conexión en red digital . Para todo esto, cada empresa tiene que desarrollar su propia estrategia teniendo en cuenta no solo los procesos y el aspecto técnico, sino también el aspecto humano y el organizativo. Y otra tarea que no hay que olvidar es la de enlazar hábilmente tecnologías y soluciones ya existentes.
Por otro lado, la ingeniería mecánica tiene que dirigir la mirada a su propia cartera de productos y aquí sería conveniente continuar desarrollando soluciones ya existentes para hacerlas compatibles con Industria 4.0. Pero también la innovación de productos y el establecimiento de nuevos modelos de negocio a través de la digitalización y conexión en red de productos y producción son un escenario totalmente realista.
¿qué importancia tiene Industria 4.0? De la digitalización se derivan diferentes posibilidades. El primer aspecto, y el más obvio, consiste en digitalizar procesos ya existentes con el objetivo de diseñarlos con mayor eficiencia y, así, generar ventajas adicionales para nuestros clientes. Esto ya lo ya llevado a la práctica en muchas áreas. Un ejemplo es el centro de logística en Wolfertschwenden, puesto en funcionamiento el año pasado con el fin de garantizar el aprovisionamiento de piezas en Europa tanto para los clientes como para otros continentes. Una novísima técnica de almacenamiento, una potente tecnología informática y modernas estructuras logísticas engranan perfectamente permitiendo así un desarrollo fluido de los procesos y un máximo de eficiencia, transparencia y rendimiento. Otro concepto clave es el de “fabricación digital”, es d ecir, la integración de la visualización y el control de nuestros procesos de producción. También para esto se precisan tecnologías de producción basadas en software inteligente y eficiente y, sobre todo, conectadas en red, puesto que solo con sistemas informáticos no es posible llegar a Industria 4.0. Las ventajas son claras: seguimiento de los pedidos en tiempo real, una base de datos actualizada, optimización de los tiempos de producción y, en consecuencia, también el cumplimiento de los plazos de entrega así como la posibilidad de reaccionar rápidamente a la demanda del mercado. Los principales frenos a la industria 4.0 son la falta de profesionales cualificados que lideren y la adopción de medidas de ciberseguridad
IIoT, Big Data Analytics, Robótica, IA, Blockchain, impresión 3D... abren un abanico infinito de posibilidades para los Responsables de Fábrica aunque El marketing sigue estando lejos de la realidad, es muy llamativo hablar de todos estos cambios, pero a la hora de la verdad, no es tan fácil adaptarlos a la fábrica. El reto cultural de la Industria 4 : En la industria de gran consumo la digitalización conecta personas y procesos favoreciendo la co-creación y colaboración transversal. Las personas y su gestión son cada vez más el elemento diferenciador en nuestras empresas y es el verdadero valor que la evolución 4.0 nos permite, no se trata de eliminar puestos, sino de crear otros nuevos más motivadores para quien los ocupa.
“Tenemos software y herramientas muy potentes, pero no gente disponible para llevarlas”, reconoció Leandro Pereyra, director de proyecto de motor eléctrico de la fábrica de Seat y Audi Hungaria (Barcelona). En el caso de Seat, la solución ha sido promover un máster conjunto con la Universidad Politécnica de Barcelona sobre fábrica digital, con el que formar a los futuros profesionales Alexandre Biau, director de la fábrica de Danone en Tres Cantos (Madrid), explicó cómo el grupo ha incluido esta planta dentro de su programa "Ideal Factory" para que sirva de piloto en la conversión a la Industria 4.0. "Esta fábrica es la más eficaz a nivel coste del grupo en Europa, pero ahora se busca ir más allá de la eficacia de coste". Para ello han definido cuatro ejes: robotización colaborativa, automatización de flujos inteligentes, análisis de datos para conseguir una mayor eficacia productiva, junto a otros aspectos como la eficiencia energética y el ahorro de agua y otros recursos naturales. “De momento, solo utilizamos robots en tareas automatizadas, de poco valor añadido, y a veces peligrosas”, prosiguió el director de la fábrica, Alexandre Biau, quien recomendó empezar poco a poco con la implantación de estos avances. “Los primeros que utilizamos fueron en el laboratorio, y de ahí pasamos a otras zonas de la fábrica, como el mantenimiento o la recogida de pruebas en el proceso”. Se debe tener claro, no obstante, que el robot es una prolongación del pr ofesional, y no un sustitutivo. El marketing y la novedad de estas máquinas también han contribuido a dar alas a la idea de que los empleados ya no serán necesarios, pero al menos por ahora, esa meta sigue estando lejos. “Nuestros primeros robots sirvieron para apilar las fibras de carbono que utilizamos”, ilustró el director de implementación SAP de Carbures, Rafael Repiso , “pero cometimos el error de sustituir al operario. Y hay cosas que la máquina no puede ni sabe hacer. Del robot queremos su fuerza y movimiento; del profesional, su cerebro”. Entre otras razones, continuó el director del departamento de ingeniería mecánica de la Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales, Antonio Vizán, porque son los propios profesionales los que rápidamente aprovechan el tirón de la robótica: “En seguida sugieren destinos nuevos para optimizar los procesos. Al fin y al cabo son ellos los que saben cómo mejorar sus tareas”. Oriol Fortiá, ingeniero de ventas en AEtech declaró “Llegará el momento en el que sea la propia máquina la que pida al humano una tarea u otra. Quizá pasemos a convertirnos en personas colaborativas, pero hasta entonces es el profesional el que debe manejar todos estos avances”.
Los desafíos para la industria 4.0
El rumbo de la humanidad y de las compañías dependerá, en gran parte, de la conexión a internet. Entonces, ¿cómo se preparan las organizaciones para operar este nuevo “modelo de negocio 4.0” que transformará la forma de producción de mercancías? A través de la manufactura 4.0, las firmas buscan establecer un modelo de fabricación inteligente que usará datos en tiempo real para mejorar las operaciones, también en tiempo real, de los diferentes actores de la cadena de suministro, así como capitalizar al momento la información generada por máquinas, empleados y proveedores. Esto permitirá tomar decisiones correctas y dar respuestas oportunas, confiables y que atiendan las necesidades de producción que el mercado demande. Por otra parte, la consultora Select señala que la robotización de la industria 4.0 es posible y se caracterizará por combinar cuatro elementos: el incremento de los volúmenes de información, poder de cómputo y conectividad; las capacidades de analítica e inteligencia de negocios; las nuevas formas de interacción hombremáquina, como las interfaces de realidad aumentada, así como las mejoras en la transferencia de instrucciones digitales al mundo físico con la impresión 3D y la robótica. Para hacer frente a los retos que se vislumbran en la cuarta revolución industrial, es indispensable establecer una plataforma de TI en el piso de manufactura y una estrategia de colaboración para que los socios de negocio capitalicen los datos generados por las líneas de producción, centros de distribución y la demanda en el punto de venta. Además, tecnologías como Big Data y Cloud hacen realidad las iniciativas de IoT en la industria. Si bien es necesaria la automatización de las fábricas, se requiere información de diferentes áreas de la organización y eslabones de la cadena de suministro, por lo que cada dato debe ser procesado y enviado bajo reglas de limpieza, calidad, integración, seguridad y enmascaramiento, para compartirlos de manera on premise o en la nube, así como crear y suministrar datos maestros en el momento preciso en que se necesiten. La transformación digital y la automatización de procesos en la industria 4.0 son una realidad, así que la mejor forma de afrontar este escenario es habilitar plataformas tecnológicas que proporcionen datos confiables, oportunos y relevantes para transformar la forma en que opera el piso de manufactura y desarrollar productos fuera de nuestra imaginación.
