Pese a que son muchos los lineamientos y las tecnologías con los que las empresas pueden mejorar su desempeño y seguridad energética, como la norma ISO 50001 y tecnologías de Smart Manufacturing como el Internet de las cosas (IoT), todavía existe un significativo rezago a la hora de aplicarlos en casos particulares, dependiendo de las características y los objetivos de cada una de dichas empresas.
Sobre este punto, una investigación de la Universidad del Valle plantea hacer una revisión de las diferentes herramientas al alcance para brindar criterios a las empresas y que así estén mejor informadas a la hora de tomar decisiones relacionadas con la demanda de energía eléctrica.
El Smart Manufacturing y su uso en el área de la energía eléctrica
La importancia del uso eficiente de la energía eléctrica, derivado de los procesos internos en empresas a nivel industrial, ha dado paso a una serie de herramientas y lineamientos con el fin de contribuir a un mejor rendimiento en esta materia.
Algunos de ellos provienen de ordenanzas y recomendaciones a nivel estatal y de referencia en temas de energía, como la norma ISO 50001, y otros son resultado de los adelantos tecnológicos que se están viviendo actualmente en el mundo, como la irrupción del IoT, la Industria 4.0 o el ‘Smart Manufacturing’.
Sin embargo, la disponibilidad de estas fuentes de información no se traduce, en sí misma, en prácticas correctas para la totalidad de las empresas que las requieren, debido a que no existe un marco de referencia que contribuya a determinar cuáles de dichas recomendaciones y herramientas se ajustan a sus necesidades, además de cómo poder utilizarlas para cada caso.
Conocedora de las demandas en esta área, gracias a su experiencia de más de 20 años en proyectos orientados a la automatización y el mejoramiento de los procesos productivos dentro del sector industrial, la ingeniera electrónica Lina María Alvarado se propuso tomar referentes conceptuales y herramientas propias del “Smart Manufacturing” y analizar la utilidad de su integración en el área de la energía eléctrica, aplicada a casos de la vida real.
La investigación, que se da en el marco del Doctorado en Ingeniería con Énfasis en Ingeniería Eléctrica y Electrónica, cuenta con la dirección del profesor e investigador Eduardo Caicedo Bravo y la codirección del profesor e investigador Wilfredo Alfonso Morales, busca proponer un marco de referencia, además de un método de planificación e implementación, de manera que las empresas que lo requieran puedan nutrirse de sus hallazgos y ponerlos en práctica en sus procesos.
El concepto tras el Smart Manufacturing
“El ‘Smart Manufacturing’ es como un paraguas bastante amplio, que abarca tecnologías y disciplinas que apoyan la producción inteligente”, explica la investigadora Lina María Alvarado, y añade que dentro de este concepto se encuentran dispositivos y herramientas que nacen del trabajo conjunto entre el mundo físico y el digital, tales como la Industria 4.0 y 5.0, el IoT y el Internet industrial de las cosas (IIoT, por sus siglas en inglés).
Dichas herramientas buscan incrementar la eficiencia de los procesos productivos, para que sean más rápidos, flexibles y ajustados a las necesidades de los usuarios, así como más eficaces en términos de uso de la energía y de las materias primas involucradas en tales procesos.
Para la investigadora, el uso de este tipo de herramientas ha empezado a verse a nivel nacional, originando conexiones que buscan evidenciar sus beneficios. “Hay empresas locales que han desarrollado dispositivos que hacen captura de la información y, a través de IoT y sus protocolos, la llevan a servicios en la nube para tratar de que el consumidor comprenda sus funciones”.
Sin embargo, este no es el caso para todas las empresas, ya que en muchos de estos casos se trata de empresas con un fuerte músculo financiero y equipos de ingeniería constituidos que pueden acceder a procesos de consultoría, una ventaja con la que no cuentan empresas de menor tamaño, que también podrían beneficiarse de la reducción en el consumo energético que significa utilizar las herramientas propias del ‘Smart Manufacturing’, en la medida en que puede aportar a su competitividad y sostenibilidad.
Brindar la posibilidad de que cualquier empresa, sin importar los recursos económicos u operativos con que cuenta, tenga a la mano la información detallada para la comprensión de los beneficios tras estas tecnologías es la contribución de la investigación doctoral.
La investigación y método de planificación e implementación
Para realizar el estado del arte, la investigadora se valió de su experiencia en el sector productivo, para enriquecer los resultados obtenidos con el hallazgo de investigaciones realizadas desde la academia. Además de artículos en revistas especializadas, la investigadora tuvo en cuenta informes sectoriales de entidades referentes en asuntos de energía tales como la Agencia Internacional de las Energías Renovables (IRENA, por sus siglas en inglés), la Agencia Internacional de Energía (IEA, por sus siglas en inglés), institutos locales como el Ministerio de Minas y Energía, el Plan Nacional Energético, y entidades de políticas públicas como el Banco Interamericano de Desarrollo (BID) y el Foro Económico Mundial.
Uno de los objetivos de la investigación es, en adelante, crear un mapa que sirviera como representación gráfica orientativa de la totalidad de herramientas disponibles, de manera que las empresas puedan disponer de ellas según sus necesidades.
“Hay muchas herramientas digitales disponibles, pero mi propuesta se centra en apoyarse en Smart Manufacturing y toma de decisiones basadas en datos”, explica Alvarado, y añade que una de las ventajas de esta herramienta es que permite, a su vez, el uso de Inteligencia Artificial, Machine Learning y modelamiento de la información, para entender mejor el comportamiento de los datos obtenidos.
Para esto, la investigadora realizó un mapeo que buscó determinar el alcance de las herramientas propias del Smart Manufacturing, debido a que existen herramientas tradicionales para la gestión de la energía cuyos trámites requieren de mucho tiempo, como la norma ISO 50001, centrada en procedimientos y procesos, gestión operativa, documental y registros que en algunos casos pueden llegar a ser manuales. Dicha herramienta resulta útil para la toma de decisiones a mediano y largo plazo.
Por el contrario, con el uso de las herramientas comprendidas dentro del ‘Smart Manufacturing’, los tiempos son mucho menores. “Las decisiones son mucho más cercanas al tiempo real; los ciclos de acción, análisis y respuesta pueden darse en cuestión de minutos. Lo que se automatiza está en diferentes niveles“, cuenta la investigadora.
Su trabajo consistió en considerar las herramientas disponibles y establecerlas en un mapa, compuesto por niveles jerárquicos en las organizaciones, y cuya ubicación también dependía de si las decisiones a tomar estaban cercanas al tiempo real o si se trataba de decisiones de mediano y largo plazo, además de si requerían que el nivel de conectividad en las organizaciones tuviera que ser integrado o pudiera presentarse de manera aislada.
Otra de las contribuciones de la búsqueda de información realizada por la investigadora Alvarado tuvo que ver con la recopilación de modelos de madurez frente a Smart Manufacturing para evaluar a las empresas para identificar la capacidad que tienen de apropiarse de dichas herramientas.
“Se quiere identificar alguna forma de evaluar qué tan listas están las empresas para usar estas tecnologías propias de la Industria 4.0 en su planta o en sus procesos, apropiada al contexto colombiano”, cuenta la investigadora.
Dicha necesidad provino de la complejidad de las herramientas involucradas en el mapa preliminar, ya que hacen necesarios procesos de instalación, configuración, métodos de almacenamiento apropiados de los datos generados y la correlación que puede existir entre unos y otros.
“No es como ‘plug and play’, sino como ‘plug and pray’”, dice la investigadora, para ejemplificar la dificultad de realizar estos procesos sin conocer a profundidad sus características.
“Hace falta que las personas y las organizaciones comprendan sus procesos, y la idea es que estas herramientas los ayuden. En este sentido va el método de planificación e implementación. Porque, para que un proceso de transformación digital sea exitoso, primero hay que transformar la visión de las personas, transformar la comprensión de los procesos y alinear el uso de la tecnología con los objetivos organizacionales. De lo contrario, no funciona. Por eso hay tantos procesos tecnológicos fallidos al interior de las empresas, y por eso muchas veces estas son renuentes a invertir. Porque no les queda claro cómo van a retornar la inversión, y la razón por la que no les queda claro es porque no han terminado de entender cómo los van a ayudar estas herramientas”, opina la investigadora.
Resultados preliminares e impacto en la región
La investigación está en una fase de evaluación, que permite evidenciar el borrador de un mapa de herramientas preliminar para orientar en el uso de herramientas. Con respecto al modelo de madurez enfocado en las empresas, la investigadora Lina María Alvarado se encuentra trabajando en generar los enlaces necesarios, dado que aspira a realizar esta investigación con procesos e información real del sector productivo en lugar de simulaciones digitales, lo que ha implicado un desafío en términos de tiempos. Una vez que estén completos tanto el mapa de herramientas como el modelo de madurez, se espera validar la información y metodología con un caso de estudio.
A futuro, la investigadora Alvarado espera que este tipo de metodologías pueda impactar positivamente al sector productivo: “Se espera que pueda ayudar a que las empresas tomen mejores decisiones. Que tengan más criterios para elegir qué les sirve y cómo tomar mejores decisiones relacionadas con su gasto energético”, concluye.
Si le interesa contactar al estudiante de maestría o conocer más sobre la investigación, escriba a la Oficina de Comunicaciones Facultad de Ingeniería: comunicaingenieria@correounivalle.edu.co
