Ejemplos reales de lo “que es y no es Industria4.0”

 

A modo de continuidad del artículo anterior titulado “QUE ES Y QUE NO ES INDUSTRIA4.0”, 

expongo varios ejemplos que son los que me estoy encontrando más habitualmente en las diferentes jornadas que asisto y en donde me “quieren vender” nuevas y vanguardistas soluciones que pertenecen a la 4ª revolución industrial.

En cada uno de ellos, aplicaré mi guía sobre las 8 características que NO deben cumplir parcialmente o al menos las fundamentales (en negrita) para que acepte que me están presentando una herramienta del s.XXI, una implantación que me ayudará a transformar mi planta en una “Smart Factory”,

·         Característica nº1: nueva reléase o versión de un software comercial

·         Característica nº2: modelo de negocio convencional

·         Característica nº3: no se basa verdaderamente en tecnologías internet

·         Característica nº4: no hay rasgo de ninguna tecnología emergente

·         Característica nº5: no se integra totalmente a otras plataformas sw de la planta

·         Característica nº6: no tiene ninguna base sobre técnicas avanzadas de gestión

·         Característica nº7: no está focalizada a nivel “shop floor”

·         Característica nº8: no se desarrolló en ámbitos de I+D+I

 Plataformas ERP de última generación

Hablo de memoria, pues no se trata de explicar a modo cronológico cuando surgieron

las diferentes herramientas informáticas con las que cuenta una empresa, pero creo que el concepto de ERP-Enterprise Resources Planning es de los años 70-80 y en los ´90 cuando empezó su “boom” en la gran mayoría de sectores industriales.

En un principio, muy ligado a temas contables, control financiero, fiscal y laboral (confección de nóminas, etc.) y seguidamente se fueron extendiendo mediante módulos, más o menos integrados, a otras actividades de la empresa como la actividad de ventas, la producción, almacenamiento de productos, distribución y transporte, etc.

Fue un hecho ciertamente innovador pues se creó el concepto de un paquete software a modo de plataforma informática que integrase las decenas de softwares “satélites” que tenía la empresa en cada uno de sus departamentos. Sofwares específicos que resolvían las necesidades de sus usuarios pero que carecían de integración alguna con necesidades de otros departamentos, consiguiendo con ello una visión completa de lo que es una empresa en sí.

Desde entonces, ha llovido un poco, hay paquetes ERPs muy consolidados que integran módulos de captura de datos de planta mediante sistemas SCADA, gestión de almacenes mediante tecnologías RFid por ejemplo, programación de la producción a capacidad infinita, control y gestión de inventarios, etc.

No soy especialista en ERPs pero sinceramente aun no me he encontrado ningún proyecto, y menos en una pyme con sus limitaciones en cuanto a inversiones en softwares, donde mediante la implementación de un paquete ERP, den un salto disruptivo en lo que a la fábrica se refiere. El impacto que sucede tiene más que ver con las actividades de soporte (Cadena de Valor de Porter) y estratégicas, pero no es tan notable en las primarias.

 

 No por todo ello, mi apreciación implica que no exista un fabricante que esté trabajando en una disruptiva evolución de este tipo de soluciones; pero si fuese así, es altamente probable que tal producto ya no pertenezca al concepto ERP, modelo empresarial del siglo pasado que tan buenos resultados ha dado pero que es de difícil encaje suponer su  vigencia para las fabricas autosuficientes e inteligentes que están por venir.

Los ERPs parece que están evolucionado a soluciones que no simplemente gestionarán la empresa como “un todo”, sino a modo de eslabón perfectamente integrado a la Cadena de suministro del mercado donde actúa (red de proveedores-intermediarios y consumidores-usuarios).

La Industria4.0, gracias a la futura sensorica IoT, cloud y BigData, dará paso a plataformas SCIs (Cadenas de Suministro inteligentes) de manera que todo el aprovisionamiento+fabricación+distribución estará conectada a tiempo real incluso al consumidor final.

Es de esperar en la próxima década, un “boom” de plataformas SCMs capaces de conectarse a cualquier dispositivo “móvil” (ligado a recursos de transporte, productos en “movimiento”…) sabiendo en online información de qué-cuanto-donde está el producto a consumir.

Herramientas CADx

Las herramientas CAD-CAM-CAE han evolucionado muchísimo, a principios de los ´90 eran simples representaciones 2D (planos) y actualmente generan maquetas virtuales 3D que no solo tienen información geométrica sino también de materiales, etc.

Existe un enorme y consolidado mercado consumidor, miles de empresas industriales que diseñan y fabrican todo tipo de productos mecánicos, eléctricos, hidráulicos, etc. Grandes oficinas técnicas consumidoras de todo tipo de licencias CADx que ofrecen sus fabricantes.

Por ello, tales fabricantes han ido evolucionando sus soluciones, añadiendo todo tipo de funcionalidades para reducir tiempos de diseño geométrico, eliminar errores, automatizar tareas, etc.

Pero, las herramientas CADx son claramente tecnologías de la I3.0. La pregunta es: seguirán presentes en la Industria4.0?

Es altamente probable que si pues serán los ingenieros, proyectistas y delineantes quienes sigan siendo los creativos y diseñadores de los productos. Pero veremos hacia donde evolucionan ya que tales productos serán producidos en fábricas inteligentes y seguramente esto influirá en el diseño.

Mi opinión es que la evolución de las futuras herramientas CADx será hacia una mayor  integración de la etapa de Diseño-Desarrollo Producto con la de Fabricación, ya lo estamos comprobando con conceptos y tecnologías como la Impresión 3D y el Rapid Manufacturing. De manera que podamos realizar cambios de diseño (debido a detectar cambios de la Demanda) casi instantáneamente y que éstos se transfieran a la producción lo más rápidamente posible.

Plataformas PLM

Product Lifecycle Management, un concepto ciertamente ambicioso de esta última década que pretende gestionar en una única plataforma informática, todo el ciclo de vida del producto: desde que se crea y diseña, pasando por fase de prototipos, primeras pre series, fabricación y mantenimiento-servicio postventa.

Las soluciones que hoy hay en el mercado por fabricantes como Dassault o Siemens, apuntan buenas maneras en la I4.0.

Pero, “si uno rasca un poquito” en las implantaciones que algunas empresas afirman que tienen en funcionamiento, nos daremos cuenta que el concepto PLM se ha reducido a prácticamente funcionalidades PDM (Product Data Management), es decir, todo lo que tiene que ver con la gestión de datos de producto.

Por ejemplo…si una empresa afirma que dispone de una plataforma PLM, debería tener integrado en la solución todo el proceso de fabricación de sus productos de manera que exista total trazabilidad de lote de fabricación, ruta de fabricación, materias primas y componentes asociados, etc. Por tanto, la plataforma PLM debería estar integrada al sistema MRP (planificación de los materiales), al sistema Scada/Mes e incluso al sistema FCS (secuenciador y programador de la producción) si la fábrica dispone de este tipo de herramienta.

De la misma manera la plataforma PLM debería estar integrada con la solución que gestiona la actividad de mantenimiento mediante ordenador, sistemas conocidos con las siglas GMAO.

Evidentemente la integración no pasa por tener miles de tablas ligadas pero sí que implicaría el que las bases_de_datos de cada uno de estos sistemas, compartan cierta información con la plataforma PLM.

Pues sino es así, de que trazabilidad dispone verdaderamente el PLM? Solo de las etapas de diseño y desarrollo producto…Es como si la fabricación y mantenimiento, fuesen “black boxes” para el PLM.

Y si aceptamos, ya que por definición así lo es, que una plataforma PLM debería integrar todos estos sistemas…yo sinceramente aún no he estado en una empresa que posea tal nivel de integración “vanguardista”. Por eso considero que el concepto PLM, integrador de las actividades “core” de la fábrica, pertenece a pleno derecho a la Industria4.0 (siempre y cuando NO cumpla en gran medida las 8 características).

Sistemas SCADA y MES

SCADA-Supevisory Control and Data Adquisition

MES-Manufacturing Execution Systems

De la misma manera, fue en los años ´90 cuando iniciaron su protagonismo y introdujeron un importante avance en la planta, incorporando sistemas que ayudaron a un mejor management de los procesos.

Un SCADA es un software que permite controlar y supervisar procesos industriales a distancia. Captura los datos a tiempo real a partir de los dispositivos de campo (sensores y actuadores), y controla el proceso automáticamente. Provee de toda esta información que se genera en el proceso productivo (en su gran mayoría mediante lecturas de los PLCs), a nivel de supervisión, control calidad, control de producción, etc. y permite su gestión e intervención.

Los sistemas MES se implementaron posteriormente, digamos que es una capa superior al SCADA, pasando de gestión de datos a información/knowhow de la planta. Suelen estar integrados al ERP de la compañía, por tanto, se integran a otras áreas fuera de la producción como el mantenimiento y el seguimiento de inventario. 

Todos estos sistemas SCADA/MES son claramente tecnologías de la I3.0 pero es evidente que formarán parte de la Industria4.0, eso sí, van a evolucionar de manera exponencial a sistemas que tecnológicamente poco tendrán que ver con el presente.

Las actuales soluciones que a uno le intentan vender, en no más de una década parecerán como ahora vemos los primeros teléfonos móviles: artefactos de 1/2 kg que tenían funciones básicas y eran exclusivos para gente “afortunada” con mucho dinero,

Y no exagero con ello, se intuye rápidamente si uno mira la velocidad con que se está desarrollando todo tipo de nuevas tecnologías como IoT, M2M, sistemas ciberfísicos, visión artificial (Video and Image Analytics), sistemas cognitivos, Machine learning, Natural language processing, etc.

En definitiva, el uso masivo de dispositivos y sensores inteligentes, capaces de analizar el entorno e interpretar el contexto (patrones de comportamiento), actuando de forma autónoma y proactiva.

Sistemas MRP-I/II y FCS/APS

FCS-Finite Capacity scheduling

APS-Advanced planning & scheduling

Con este tipo de tecnologías, nos encontramos con la misma reflexión de las plataformas PLM.

Los sistemas MRP se desarrollaron en la década de los ´80 (MRP-I) y fueron evolucionando a MRP-II, de manera que consiguieran planificar la producción teniendo en cuenta los recursos finitos de la planta.

De la misma manera, dado el complejo problema de secuenciar la producción por ejemplo en factorías tipo “gran taller”, ya en el 2000 se desarrollaron sistemas FCS (Finite Capacity Schedulling) que empezaron a sustituir la actividad manual del encargado, jefe de área, etc. que programaban las OFs (órdenes de fabricación generadas por los MRPs) dada su experiencia.

Todos estos sistemas MRP son tecnologías de la I3.0, y los sistemas FCS/APS si se tratan de manera aislada, podíamos decir que son tecnologías de la I3.5.

Ahora bien, si se implementan de una manera integrada a plataformas PLM o/y SCI, bajo metodologías de Advanced Manufacturing, sí que son sistemas que van a pertenecer claramente a la INDUSTRIA4.0 (siempre y cuando NO cumplan en gran medida las 8 características).

Advanced Manufacturing: el conjunto de técnicas y tecnologías que convierten materias primas en productos, comprendiendo desde el diseño del producto, el aprovisionamiento de materias primas, y la secuencia de las operaciones a través de los cuales se fabricará el producto; incluyendo además, los procesos de tecnología que complementen la cadena productiva. Tecnologías que permitan una mayor velocidad y precisión de proceso, nuevas metodologías para procesar materiales, técnicas que reducen los tiempos de desarrollo de productos, así como la automatización de procesos productivos.

Robótica industrial y sistemas de fabricación flexible

Que vamos a decir sobre la robótica y otros automatismos electromecánicos…han sido los verdaderos protagonistas de la 3ª revolución industrial, sin estos avances tecnológicos nos hubiésemos quedado aún en la 2ª revolución basada en la fabricación seriada y la división del trabajo que dio paso a la especialización.

La Industria4.0 contiene lo que ya se conoce como robótica colaborativa, dejando a los actuales robots industriales y las células valladas para evitar el acceso de operarios por error, como verdaderas reliquias del pasado.

Los robots que están por llegar, serán robots “más humanos”, compartiendo tareas con operarios y por tanto, compartiendo lugar de trabajo y un nivel de interacción nunca visto, y evidentemente sin que impacte en la seguridad laboral.

Y es en este contexto donde la robótica va a jugar un papel fundamental en la I4.0. Por tanto, soluciones avanzadas de programación offline, simulación de robots, visión por computador entre otras, forman parte de la I3.0 o quizás I3.5 pero para nada de la nueva revolución.

FMS-Flexible Manufacturing Systems

Por ejemplo, una línea de robots de soldadura por puntos (resistencia) que cada tiempo_ciclo avanza un siguiente producto a ensamblar y la computadora automáticamente reajusta los programas de los robots para soldar esa nueva geometría 3D en concreto.

Se trata de en esa única línea ensamblar diferentes productos y no tener que disponer de diferentes instalaciones en la fábrica dedicadas a cada uno de los productos o familias de productos que produces.

Las FMS empiezan a ser bastantes comunes en OEMs de la industria automoción como NISSAN o TOYOTA. Como veremos, para posicionarlas sobre la Industria4.0, debemos de enmarcarlas en las plataformas CIM que a continuación se describe.

Plataformas CIM

CIM-Computer Integrated Manufacturing

La manufactura integrada por computador es un concepto de fábrica que implica integrar todas las etapas del proceso de diseño y manufactura, es decir, las actividades desde el desarrollo del producto a su producción.

El concepto CIM, parte de que un computador ofrece la posibilidad de integrar las diferentes operaciones de diseño y manufactura en un único sistema operativo.

Veamos de que tecnologías en concreto, implica llegar a tener una plataforma CIM

1) El diseño del producto puede realizarse en el computador con diversos sistemas, como son el CAD, CAM, CAE. Cualquier sistema que tenga que ver con las primeras etapas de diseño, desarrollo y prototipaje de los productos.

2) La fabricación del producto implica un conjunto de tecnologías integradas entre ellas y con las previas del diseño (con las tecnologías CAD/CAM/CAE).

Tecnologías Hardware&Software que tienen que ver con las máquinas que manufacturarán el producto, como por ejemplo:

·         Sistemas flexibles de manufactura (FMS)

·         Equipos de ensamblaje automático

·         Líneas de transferencia y equipos de inspección

·         Vehículos guiados automáticamente (AGV, automatic guided vehicles)

·         Robots programados en offline

·         Controles para las máquinas herramientas como el CNC (Computer numerical control), el DNC (Distributed numerical control)

·         Controles para las máquinas automáticas como los PLCs (Programmable logic controllers)

·         Softwares de Gestión de almacenes (SGA)

3) La planificación y control de la producción nos referimos a sistemas MRP-I/II o más recientemente, sistemas FCS o también sistemas JIT (just in time,basados en metodologías Lean Manufacturing); éstos últimos habría entonces que dotarlos seguramente de sistemas Kanban.

Sistemas informáticos encargados de planificar y organizan las operaciones de manufactura, explorando mejores alternativas para la producción y los aprovisionamientos,

A día de hoy, en la Industria3.0, muchas factorías han logrado implementar plataformas CIM pero de manera parcial, es decir, no en todas las etapas desde el diseño a la manufactura.

Mi opinión es que si una fábrica llega a tener 100% implementado una plataforma CIM, con todo el arsenal de tecnologías integradas desde el diseño, la producción y planificación-control de la fabricación, SI que son soluciones que van a pertenecer claramente a la INDUSTRIA4.0 (siempre y cuando NO cumplan en gran medida las 8 características).