La industria 4.0

La industria nacional es consciente de la importancia e implicancia de la llegada de la Industria 4.0, el internet de las cosas (IOT), la fabricación digital, el machine learning y el Smart Factory. Estas tecnologías se aplicarán en las compañías de manufactura y de servicios, tomando en cuenta y consideración que los clientes son cada vez más exigentes y que las organizaciones requieren procesos más agiles y eficientes, para mantenerse en el tiempo. En tal sentido, la industria debe incluir estas nuevas tecnologías, así como desarrollar las capacidades y habilidades en sus colaboradores, lo cual las mantendrán vigentes en los mercados.

La 1ra revolución industrial la podemos ubicar a partir de 1786 cuando el ingeniero británico James Watt aplicá su máquina de vapor a la industria y al transporte en Inglaterra. Paralelamente, con el invento del telar mecánico se desarrolló la industria textil. La materia prima fundamental fue el hierro y la fuente de energía el carbón, muy utilizado en los ferrocarriles y en los barcos de vapor. Otros inventos que se realizaron en esta época fueron la calefacción a gas, el acueducto moderno, el alcantarillado y la máquina de coser. Todos estos inventos trajeron el reemplazo de la fuerza bruta, que ahora lo desarrolla la máquina reemplazando a las bestias, y al hombre.

La 2da revolución se desarrolló cuando al fabricar vehículos el Sr Henry Ford cambio los paradigmas al implementar y desarrollar la producción en serie, y establecer las líneas de producción.

La 3ra revolución la podemos ubicar a finales de la 2da guerra mundial. Por esta época la aviación y la astronáutica recibieron un gran impulso, de igual manera se comenzó a trabajar en el empleo de la energía atómica, la electrónica y la cibernética. En el campo de la biología aparecieron los antibióticos. Se desarrollaron los medios de comunicación (radio, televisión, cine, informática), y los medios de transporte.

La 4ta revolución es la que llamamos ahora industria 4.0 la que se desarrolló con un rasgo característico de ésta época lo constituye la llamada “automatización industrial” o “imperio de las máquinas programadas”, controladas por medio de los computadores. De hecho, hoy se habla de la “empresa informatizada”. El influjo de la informática podemos ubicarlo de partir de 1950. Sus características más importantes son: recurso clave, el conocimiento; economía dominante, los servicios; tecnologías sobresalientes, la informática, la telemática y la robótica. La robótica se basa en máquinas con mecanismos hidráulicos neumáticos y electromotrices, conectada a un computador en el cual se programan las tareas que debe realizar. Esta combinación del robot y el computador ha desplazado, en gran parte, la presencia del ser humano en la fábrica.

La industria 4.0 en la región Arequipa empezó a desarrollarse después de que en el año 1992 se dejó el proteccionismo a la industria por parte del gobierno central, “obligando” a las industrias a mejorar sus procesos, incluir tecnologías para la automatización, a invertir y capacitar al personal de las. Se empezó a utilizar los PLC´s, en un inicio los compactos; en este punto de quiebre las empresas crearon equipos de trabajadores para desarrollar proyectos para automatizar y mejorar las líneas de producción, reemplazando los motores de CC por motores de CA, que serían controlados por variadores de velocidad y arrancadores de estado sólido, que se conectaban a los PLC´s. También empezaron a utilizar microcontroladores para el controlar el consumo de agua y luz en los distintos ambientes desarrollando tarjetas de control en válvulas y
servoválvulas, como control de interruptores horarios y detectores de proximidad.

Se implementaron redes de comunicación serial entre transmisores y actuadores para que el PLC pudiera controlar el empaque final, o llenado de las bolsas con pesos exactos lo que posteriormente decanto en que las empresas empezaran a utilizar redes de PLC´S con protocolos propietarios como el PROFIBUS, DEVICENET, MODBUS RTU, PROFINET, etc.

Estas automatizaciones parciales, la adquisición de nuevas máquinas automatizadas y líneas de producción con protocolos distintos a los que ya estaban implantados, generó la necesidad de automatizar la planta, con lo que se implementó los SCADA´s de múltiples protocolos, y posteriormente se unificó los protocolos a TCP/IP, O encapsulamiento TCP/IP. Los sistemas SCADA cuentan con na estructura básica que parte de sus controladores lógicos programables (PLC) o unidades de terminal remotas (RTU), es decir, de microordenadores que se comunican con múltiples objetos, ya sean máquinas, dispositivos, sensores o HMI Interfaces hombre máquina.)

Esta automatización dio pie a tener SFC; el control de planta o Shop Floor Control (SFC) gestiona los diferentes procesos de producción y montaje. Aunque este término aparece en algunas compañías comerciales, es un término de producción. El SFC se encuentra generalmente dentro del sistema ERP en forma de módulo.

Estas redes de comunicación entre los equipos, dispositivos, sensores, etc., se clasifican en 3 grandes grupos: Nivel de dispositivos, Nivel de Control, y Nivel de Información y Supervisión.

En el nivel de dispositivos, se encuentran los actuadores, sensores, HMI´s, transmisores y equipos compactos de programación directa. En el nivel de control están los PLC´s modulares, sistemas de comunicación principal, SCADA´s, o similares. En el nivel de información están los servidores de la empresa, el ERP, software de soporte para reportes, medición de resultados (indicadores), etc.

Con la inclusión del IOT (Internet de las cosas) and machine learning, en el mundo industrial ha establecido la industria 4.0 que actualmente estamos, y nos debería trasladar a la industria 4.0 en todos los sectores.

La actual Industria 3.0 es la que conocemos todos, fábricas que diseñan productos como respuesta a un estudio de mercado y para los que instalan líneas de producción que demandan una inversión inicial, para luego adquirir insumos e iniciar la producción, que logra competitividad a una mayor escala, lo que implica mantener un stock de estos bienes, y su posterior distribución y venta. Todo esto hace imposible la personalización de nuestros productos, pues ésta es costosa dentro de la actual estructura.

En contraposición, la Industria 4.0, implica una línea de producción muy flexible, tan flexible que casi toda la producción podría ser personalizada y aun así no perdería competitividad. Esto sólo es posible con la tecnología de fabricación digital que permite que la producción individual de productos también sea competitiva, siendo que el concepto de “economías de escala” empiece a rendirse ante el reinado del mercado que cada vez, con mayor tenacidad busca productos personalizados. Básicamente la fabricación digital se circunscribe a cinco equipos de producción: i) computadora con software de diseño 3D; ii) cortadora laser, iii) escáner 3D, iv) impresora 3D y v) ruteadora CNC. Con estos equipos, cualquier persona, no importando
su edad, ni conocimientos previos, puede llevar a la realidad cualquier idea que tenga, en minutos, es decir
adquirir el producto que demande, personalizado y no el que esté a la venta.

La Industria 4.0 no es ciencia ficción, ya es una realidad, basta con ver la gran cantidad de páginas web vinculadas a la llamada CULTURA MAKER, o cultura de “hágalo usted mismo”, hace no más de 15 años esto no era posible, y aún KODAK, AGFA, FUJI entre otras se encargaban del proceso, hoy las líneas fotográficas de estas empresas son historia, sucumbieron ante la cultura maker.

Este tipo de equipamiento se encuentran en diferentes empresas e instituciones en nuestro país en el caso de
SENATI que forma profesionales especializados, cuenta con las tecnologías y equipamiento de última generación; por ejemplo plantas multivariables y multiprocesos, las cuales son capaces de ser flexibles para su cambio de parámetros de acuerdo a la necesidad sin tener que cambiar de equipos al igual que hizo FABLAB del MIT, brazo robótico para programación y aplicación, utilización de software de última generación de aplicación práctica.

Independiente a tener una infraestructura con equipos que sean capaz de programarse para adaptarse a esta nueva industria 4.0 es necesario que se tenga las siguientes tecnologías:

El Internet de las cosas (IoT) es un componente clave de las fábricas inteligentes. Las máquinas en la planta de producción están equipadas con sensores que cuentan con una dirección IP, lo que les permite conectarse con otros dispositivos habilitados para la web. Esta conectividad facilita la recopilación, el análisis y el intercambio de grandes cantidades de datos valiosos.

La computación en la nube es la base de cualquier estrategia de la Industria 4.0. La plena realización de la fabricación inteligente exige conectividad e integración de ingeniería, cadena de suministro, producción, servicio, ventas y distribución. Además, la gran cantidad de datos que se almacenan y analizan pueden procesarse de forma más eficiente y rentable con la nube.

La IA y el machine learning permiten a las empresas manufactureras aprovechar al máximo la cantidad de información que se genera no sólo en las plantas de producción, sino también en sus unidades de negocios e, incluso, con sus socios y terceros. La IA y machine learning pueden generar conocimientos que proporcionan visibilidad, previsibilidad y automatización de las operaciones y procesos de negocio. Por ejemplo: Las máquinas industriales son propensas a sufrir averías durante el proceso de producción. El uso de datos recopilados a partir de estos activos puede ayudar a las empresas a realizar un mantenimiento predictivo basado en algoritmos de machine learning, lo que aumenta el tiempo de actividad y la eficiencia.

A manera de conclusión la Industria 4.0 es una realidad que viene afectando a la sociedad en forma tecnológica, económica, cultural y social, para el cual los diferentes sectores, como la industria y las instituciones de educación especializada, deben ir potenciando no solo las capacidades tecnológicas y de equipamiento, sino las competencias y habilidades del personal, a fin de poder afrontar con éxito este nuevo entorno competitivo y mundial.

“La clave para tener éxito en los negocios es saber en qué dirección va el mundo y procurar llegar ahí antes”.
Bill Gates

Mag. Ing. José Martín Trujillo Lizárraga
Jefe Académico 2 zonal Arequipa, Puno; Jefe CFP Arequipa SENATI

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