Con el impacto de la revolución 4.0 en todos los sectores económicos, la tecnología está permitiendo que la manufactura pueda optimizar sus procesos y mejore los procesos en los sistemas de la industria tradicional.
Por eso, la fabricación inteligente o smart manufacturing busca crear entornos de producción altamente automatizados y conectados que puedan adaptarse rápidamente a las demandas del mercado y optimizar el uso de recursos.
Según un informe realizado por Mordor Intelligence que analiza la aplicabilidad de la tecnología en la automatización de las fábricas inteligentes, estima que cerca de $354.60 mil millones de dólares en 2024 será el tamaño del mercado de fábricas inteligentes y se espera que alcance los $564.38 mil millones de dólares en 2029, con crecimiento anual del 9,74 % durante el período previsto (2024-2029). La región con mayor crecimiento es Asia Pacifico.
En una encuesta conjunta de Deloitte y MAPI sobre la importancia de las smart factories señala que el 86 % de los fabricantes estadounidenses considera que “las smart factories serán el principal impulsor de la competitividad en cinco años”, y el 83 % de los encuestados cree que las fábricas inteligentes transformarán la forma en que los productos son hecho.
¿Qué es el Smart Manufacturing?
La fabricación inteligente o smart manufacturing en inglés, es un enfoque de la producción industrial que utiliza tecnologías avanzadas como el Internet de las cosas (IoT), la inteligencia artificial (IA), la robótica, la analítica de datos y la computación en la nube para mejorar la eficiencia y la calidad de los procesos de fabricación.
La fabricación inteligente busca crear entornos de producción altamente automatizados y conectados que puedan adaptarse rápidamente a las demandas del mercado y optimizar el uso de recursos.
Características clave del Smart Manufacturing
Conectividad, automatización y tecnología avanzada son algunas de las características que les permiten a las empresas adoptar estrategias de fabricación más ágiles, eficientes y competitivas. Estos procesos le han permitido adaptarse mejor y satisfacer las demandas cada vez más exigentes de los clientes.
- Conectividad: Los dispositivos, máquinas y sistemas están interconectados a través del Internet de las cosas (IoT), lo que permite la comunicación y el intercambio de datos en tiempo real.
- Automatización: Se emplea la automatización en múltiples aspectos de la producción, desde la fabricación y el ensamblaje hasta el control de calidad y la gestión de inventario, con el objetivo de reducir la intervención humana y aumentar la eficiencia.
- Tecnologías avanzadas: Se utilizan tecnologías como la inteligencia artificial (IA), la analítica de datos, la realidad aumentada (AR), la fabricación aditiva (impresión 3D) y la robótica para optimizar los procesos de fabricación y mejorar la toma de decisiones.
- Cadena de suministro: Se utiliza la analítica de datos y la planificación avanzada para optimizar la cadena de suministro, desde la adquisición de materias primas hasta la entrega de productos terminados, minimizando los costos y reduciendo los tiempos de entrega.
- Sostenibilidad: Se prioriza la calidad del producto y se implementan prácticas sostenibles, como la optimización de la energía y el uso eficiente de los recursos, para reducir el impacto ambiental y mejorar la reputación de la marca.
Proceso de Smart Manufacturing
Para conseguir un proceso de Smart Manufacturing óptimo se requiere no solo de saber implementar tecnologías de avanzada, sino que implica la recopilación, análisis y utilización de datos en tiempo real para optimizar los procesos de fabricación, mejorar la eficiencia y la calidad.
Por ejemplo, se requiere recopilar datos en tiempo real de diferentes fuentes, como sensores en maquinaria, dispositivos IoT, sistemas de control de calidad y sistemas de gestión de la cadena de suministro. Esos datos pueden incluir información sobre el rendimiento de la maquinaria, la calidad de los productos, el inventario de materias primas y el estado de los pedidos.
Con los datos recopilados a través de técnicas de Inteligencia Artificial, aprendizaje automático y análisis de datos se analiza la información con el fin de identificar patrones, tendencias y oportunidades de mejora. Además, se pueden detectar anomalías en el rendimiento de la maquinaria, la optimización de los procesos de producción y la identificación de oportunidades para reducir costos.
También se busca una mejor automatización y control de procesos. Para ello, se utilizan sistemas de control automatizado para supervisar y controlar los procesos de fabricación en tiempo real. Al mismo tiempo, se pueden implementar sistemas de seguimiento y trazabilidad que permiten rastrear el movimiento de los productos a lo largo de la cadena de producción y distribución.
Tecnologías que componen los procesos de Smart Manufacturing
Internet de las Cosas (IoT)
Permite la conectividad de dispositivos, sensores y equipos industriales para recopilar datos en tiempo real sobre el rendimiento de la maquinaria, la calidad de los productos, la temperatura, la humedad, entre otros parámetros relevantes.
Inteligencia Artificial (IA) y Aprendizaje Automático
La IA y el aprendizaje automático se utilizan para analizar grandes volúmenes de datos generados por el IoT y tomar decisiones autónomas, predecir fallos en los equipos, optimizar procesos y mejorar la toma de decisiones.
Analítica de Datos
El uso de algoritmos y herramientas de análisis para identificar patrones, tendencias y oportunidades de mejora en los procesos de fabricación.
Robótica
Los robots industriales se utilizan para realizar tareas repetitivas, peligrosas o de alta precisión en la línea de producción, aumentando la eficiencia, la precisión y la seguridad en los procesos de fabricación.
Realidad Aumentada (AR) y Realidad Virtual (VR)
Se utilizan para ofrecer capacitación a los empleados, simular procesos de fabricación y proporcionar asistencia en tiempo real durante la realización de tareas complejas.
Computación en la Nube
Proporciona almacenamiento y capacidad de procesamiento escalables para gestionar grandes volúmenes de datos, facilitar la colaboración y permitir el acceso remoto a la información y los sistemas de fabricación.
Gemelos Digitales
Los gemelos digitales son modelos virtuales en tiempo real de productos, procesos y sistemas de fabricación que permiten simular y optimizar el rendimiento antes de implementar cambios en el mundo real.
Ventajas del Smart Manufacturing
El Smart Manufacturing ofrece una serie de ventajas significativas para las empresas que adoptan esta metodología.
- Optimización de los recursos
La optimización de procesos, la reducción de desperdicios y la gestión eficiente de los recursos ayudan a reducir los costos de producción y mejorar la rentabilidad de la empresa. A través de la producción just-in-time se busca producir lo necesario, en el momento justo y en la cantidad precisa para satisfacer la demanda del cliente. Esto reduce el exceso de inventario y minimiza el desperdicio de recursos, como materias primas y espacio de almacenamiento.
- Mantenimiento predictivo
La monitorización en tiempo real y el análisis de datos permiten identificar y corregir problemas de calidad de forma proactiva, lo que resulta en una reducción de los defectos y una mejora general de la calidad del producto. Este monitoreo también permite identificar áreas de desperdicio y tomar medidas para reducir el consumo de energía.
- Reducción de procesos de mano de obra
Este proceso permite la automatización de tareas repetitivas, se puede liberar a los trabajadores para que se enfoquen en actividades más estratégicas y creativas. Además, la formación y capacitación continua del personal puede mejorar su eficiencia y productividad en el uso de los recursos disponibles.
En este proceso los robots pueden ser útiles, no solo para realizar tareas físicas como ensamblar componentes o mover materiales, sino que también pueden llevar a cabo tareas como la inspección visual o el control de calidad.
- Aumento de la productividad
Los sistemas de gestión de la producción, como los sistemas de planificación de recursos empresariales (ERP) y los sistemas de ejecución de la fabricación (MES), automatizan y coordinan la planificación, programación y supervisión de la producción, reduciendo la necesidad de intervención manual.
La tecnología de montaje automatizado, como la línea de ensamblaje modular y los sistemas de ensamblaje flexible, permite la producción de una amplia variedad de productos con mínima intervención humana.
¿Por qué digitalizar mi cadena de producción industrial?
La digitalización en las industrias trae grandes beneficios, sin duda el más importante es la automatización de procesos, la optimización de la cadena de suministro y la integración de sistemas.
Además, proporciona herramientas y tecnologías que aumentan la productividad de los trabajadores, la incorporación de software de diseño asistido por ordenador y herramientas de análisis de datos.
Desde un punto de vista más estratégico, la digitalización le brinda a las empresas la capacidad de adaptarse rápidamente a cambios en la demanda del mercado, variaciones en los requisitos de producción y personalización de productos.
En ese proceso se tiene acceso a herramientas y tecnologías avanzadas, como el Internet de las cosas (IoT), la inteligencia artificial (IA) y la fabricación aditiva (impresión 3D), que permiten desarrollar nuevos productos y servicios innovadores.
Cómo Implementar Smart Manufacturing
Para iniciar un proceso de implementación de Smart Manufacturing se debe crear todo un enfoque integral que involucre la integración de tecnologías avanzadas, la reorganización de procesos y la capacitación del personal. Estos son alguno de los paso a tener en cuenta en este proceso.
Pasos para alcanzar la Smart Manufacturing
- Realizar una evaluación exhaustiva de los procesos de fabricación actuales, identificando áreas de oportunidad, desafíos y posibles mejoras. A partir de ahí crear objetivos y prioridades para la implementación.
- Es fundamental desarrollar una estrategia clara y detallada para la implementación, estableciendo metas, plazos y asignación de recursos.
- En este proceso siempre se debe involucrar al equipo, comunicarle la importancia de la implementación de Smart Manufacturing a todas las áreas de la empresa y que todos entiendan el valor y estén comprometidos con el proceso.
- Un punto clave es identificar esas tecnologías específicas que se ajustan a las necesidades y objetivos. Hay que evaluar si se requiere de herramientas para los sistemas de automatización, IoT, IA, análisis de datos, fabricación aditiva, entre otras. Además, se debe evaluar los diferentes proveedores y soluciones que se ofrecen en el mercado.
- No siempre es necesario iniciar de nuevo o adquirir tecnologías nuevas. En algunos casos se pueden integrar los sistemas existentes y las nuevas tecnologías para crear una infraestructura de fabricación conectada e interoperable.
- En el proceso es fundamental realizar pilotos y pruebas para probar las nuevas tecnologías y procesos antes de implementarlos a gran escala. Esto permitirá identificar posibles problemas y realizar ajustes antes de una implementación completa.
- La implementación debe ser de manera gradual, comenzando con áreas específicas o proyectos piloto antes de expandirlo a toda la organización. Esto ayudará a minimizar los riesgos y gestionar mejor el cambio organizacional.
Futuro de la Smart Manufacturing: tendencias y perspectivas
El futuro de Smart Manufacturing promete una evolución constante impulsada por avances tecnológicos y cambios en las demandas del mercado. Sin embargo, se requiere de una mayor integración de tecnologías emergentes como la computación cuántica, la realidad aumentada (AR), la realidad virtual (VR) y la blockchain en los sistemas de Smart Manufacturing para mejorar la eficiencia y la seguridad.
Con la creciente interconexión de dispositivos y sistemas en Smart Manufacturing, la ciberseguridad se vuelve un factor importante. A futuro se espera un mayor enfoque en la protección de datos y sistemas contra amenazas cibernéticas.
También se proyecta que tecnologías de edge computing jueguen un papel importante en las Smart Manufacturing al permitir análisis de datos en tiempo real más cerca de la fuente de los datos, lo que reducirá la latencia y mejorará la capacidad de respuesta.
Finalmente, como en todos los sectores se debe contar con un enfoque de sostenibilidad que permita impulsar la adopción de prácticas de fabricación más ecológicas, como la optimización de recursos, la reducción de residuos y el uso de energías renovables.
