¿Qué es la Industria 4.0, el Internet Industrial de las Cosas (IoT)?

¿Qué es la Industria 4.0, la cuarta revolución industrial?

Gracias a los avances de la informática, las comunicaciones móviles y la robótica, las tecnologías digitales se utilizan cada vez más en las empresas de todo el mundo.

En los últimos años se ha hablado mucho en los medios de comunicación de la llamada transformación «Industria 4.0». Sin embargo, muchos empresarios no saben realmente lo que es. Más allá del concepto, debe saber que la transición a la Industria 4.0 podría impulsar su productividad, reducir significativamente sus costes y mejorar en gran medida la calidad de sus productos.

En su esencia, la Industria 4.0 consiste en supervisar y controlar sus máquinas y equipos en tiempo real mediante la instalación de sensores en cada etapa del proceso de producción.

Básicamente, la tecnología le permite vigilar su producción en cada etapa del proceso, lo que puede mejorar la calidad de sus productos. También le ayuda a reducir -o incluso eliminar- el tiempo de inactividad, ya que los datos de sus equipos le alertan de la necesidad de mantenimiento de la máquina y le avisan de las averías inminentes.

¿Son la Industria 4.0 y la robótica avanzada una misma cosa?

En las fábricas, la robótica y la digitalización son una combinación ganadora, pero son dos cosas diferentes. Encontramos cada vez más ejemplos de la industria conectada.

Los robots son muy útiles para los trabajos de precisión repetitivos. Las tecnologías de la Industria 4.0 recopilan datos del proceso y pueden, por ejemplo, conectar los robots entre sí o con otras partes del proceso de producción.

A menudo oímos en los medios de comunicación que todos seremos sustituidos por robots dentro de cinco años. Eso no va a suceder. Sin embargo, la tecnología sigue avanzando y, aunque las empresas aún tienen tiempo para adaptarse, no deberían esperar demasiado o podrían perder el tren.

¿De dónde viene el nombre «Industria 4.0»?

La industria 4.0 es el último desarrollo en el sector manufacturero. En los últimos 250 años, varias revoluciones industriales han transformado la forma en que se fabrican los bienes.

Al igual que la mecanización, la electrificación, la automatización y la globalización que la precedieron, esta «cuarta revolución industrial» promete tener un impacto notable en la forma en que producimos y vendemos bienes.

• c. 1780, Industria 1.0, mecanización: Producción industrial utilizando máquinas de agua y vapor. Se remonta a la explotación del carbón y al desarrollo de la máquina de vapor por James Watt en 1769. Esto transformó radicalmente el proceso de fabricación. De hecho, la artesanía fue sustituida por la producción mecánica, y las fábricas ocuparon el lugar de los talleres artesanales… En las fábricas, la revolución correspondió a la utilización de la máquina de vapor para accionar las máquinas, lo que permitió aumentar el ritmo de producción. Esto llevó a una mayor producción y dio vida a productos en pequeñas series.
• c. 1870, Industria 2.0, electricidad: Producción en masa gracias a las líneas de montaje. La segunda fue provocada por el uso del petróleo y la electricidad a finales del siglo XIX. Esto hizo posible la modernización de los medios de producción. Las industrias automovilística y química se aprovecharon de ello. A partir de entonces, las máquinas de producción ya no eran «de vapor» sino «eléctricas». En este periodo se introdujo el taylorismo y el trabajo en cadena, haciendo productivos a los trabajadores no cualificados. Estamos hablando de la producción en masa de productos idénticos.
• c. 1970, Industria 3.0, automatización: Automatización a través de la electrónica y la informática. Luego, a mediados del siglo XX se produjo una tercera revolución con la llegada de la electrónica, las telecomunicaciones y la informática. Estas diferentes disciplinas permitieron la introducción de una importante automatización que alivió a los trabajadores de las tareas más difíciles. Este fue el comienzo de la robótica, las herramientas de producción flexibles y la producción a gran escala. Además, algunos sitúan esta tercera revolución un poco más tarde, a principios del siglo XXI. Se basaría en la transición energética (energías renovables, edificios productores de energía y capacidades de almacenamiento de energía) y en las tecnologías digitales. De hecho, habría marcado el fin de la explotación de los combustibles fósiles (carbón, petróleo, etc.) y la llegada de la energía limpia (sol, aire, agua). Por último, una de las características importantes de esta tercera revolución es la noción de movilidad (de bienes y personas).
• c. 1980, Industria 3.5, globalización: Transferencia de la producción a países de bajo costo mediante la reducción de los costos de comunicación y contenedorización
• Hoy, Industria 4.0, digitalización: Introducción de las tecnologías digitales. Hoy en día, ya no es posible que un medio de producción produzca (o más bien reproduzca) un producto miles de veces. Hemos entrado en la era de la personalización de los productos. El consumidor quiere un producto totalmente personalizado que no se parezca al de al lado. La Industria 4.0 apuesta por satisfacer esta demanda de productos únicos y personalizados al mismo coste, a pesar de los bajos volúmenes de producción que conlleva. Por eso, uno de los retos de esta 4ª revolución industrial es conseguir conectar las necesidades del cliente con las instalaciones de producción. Esta conexión no puede realizarse sin la contribución de las nuevas tecnologías, que tendrán que ser explotadas en esta «nueva fábrica»…

En resumen, existió la máquina de vapor, la máquina eléctrica, el robot industrial y ahora… el sistema ciberconectado.

¿Por qué la Industria 4.0 es importante para mi negocio?

Los recientes avances tecnológicos han hecho que las tecnologías digitales sean más asequibles, fáciles de usar y robustas que nunca. Ahora es más fácil y económico para las empresas de todos los tamaños invertir en estas tecnologías.

Además, varios estudios, incluido uno realizado por BDC, indican que las ganancias de productividad logradas a través de las tecnologías 4.0 eventualmente crearán una ventaja tan significativa que las empresas que no han hecho el cambio tendrán dificultades para competir con otras.

¿Cómo funciona la Industria 4.0?

Seis principios clave

1. La fábrica está virtualizada para poder simular y supervisar en 3D los productos, los procesos y el entorno de producción.
2. Los sistemas son interoperables, tienen la capacidad de comunicarse e interactuar entre sí.
3. Las decisiones están descentralizadas, lo que significa que los sistemas ciberfísicos pueden tomar decisiones de forma autónoma.
4. El análisis y la toma de decisiones se realizan en tiempo real, gracias a la comunicación permanente e instantánea.
5. Está orientado a los servicios: mejora del mantenimiento y nuevas ofertas de servicios.
6. Es modular: se adapta rápidamente a las demandas cambiantes.

¿Cuáles son las principales aplicaciones de la Industria 4.0?

Las aplicaciones de la Industria 4.0 son extremadamente variadas en términos de costo y complejidad. Estos son algunos ejemplos de aplicaciones comunes que podrían ser de interés para su negocio.

• Elimina el papel : escanea los documentos de tu negocio (instrucciones de trabajo, formularios, órdenes de compra, albaranes, especificaciones de productos, etc.) para ahorrar tiempo y dinero y reducir los errores causados por datos erróneos u obsoletos.
• Monitorea y controla máquinas y equipos en tiempo real: instala sensores inalámbricos en sus máquinas y equipos para monitorear la producción y recopilar datos en tiempo real. Esto le permitirá realizar un seguimiento preciso de su producción, identificar y corregir problemas y tomar decisiones estratégicas más informadas. Esto se llama internet industrial de las cosas.
• Introducir procesos inteligentes: utiliza máquinas que puedan analizar sus propios datos para predecir cuándo necesitan ser atendidos; algunos incluso pueden hacer una cita con un técnico. Las tecnologías de control avanzadas evalúan la calidad en tiempo real durante la producción e intervienen cuando los defectos necesitan ser corregidos.
• Optimiza los procesos: explora los datos utilizando un software de análisis avanzado para identificar los mejores escenarios de producción y mantenimiento, y utilícelos para mejorar la producción y hacer un uso óptimo de sus activos.
• Experimenta con la impresión 3D: utilice impresoras 3D para producir rápidamente prototipos, fabricar formas complejas y crear productos altamente personalizados según las especificaciones de sus clientes.
• Conecta tus productos a Internet: equipa tus productos con sensores para supervisar su uso. Úsalo para que tus clientes sepan cuándo es el momento de hacer mantenimiento y para hacerles saber si hay algún problema. También puedes usar productos inteligentes para agregar servicios basados en el uso, para pasar a un modelo de negocio de producto como servicio o para desarrollar productos nuevos e innovadores.
• Integra redes informáticas: utilice Internet para conectarte con sus clientes, proveedores y socios comerciales. Puede hacerlo mediante una extranet o un sistema de intercambio electrónico de datos (EDI) para el comercio entre empresas y un sitio web transaccional para el comercio de consumidores.

Ejemplos de Tecnologías de la Industria 4.0

La Industria 4.0 se basa en nueve pilares tecnológicos. Estas innovaciones tienden un puente entre el mundo físico y el digital y hacen posibles los sistemas inteligentes y autónomos. Las empresas y las cadenas de suministro ya utilizan algunas de estas tecnologías avanzadas, pero todo el potencial de la Industria 4.0 cobra vida cuando se utilizan conjuntamente.

Big Data y análisis de IA

En la Industria 4.0, los Big Data se recogen de una amplia gama de fuentes, desde los equipos de la fábrica y los dispositivos del Internet de las Cosas (IoT), hasta los sistemas ERP y CRM, pasando por las aplicaciones meteorológicas y de tráfico. Los análisis basados en la inteligencia artificial (IA) y el aprendizaje automático se aplican a los datos en tiempo real y se aprovechan para mejorar la toma de decisiones y la automatización en todas las áreas de la gestión de la cadena de suministro: planificación de la cadena de suministro, gestión logística, fabricación, I+D e ingeniería, gestión de activos empresariales (EAM) y compras.

Integración horizontal y vertical

La columna vertebral de la Industria 4.0 es la integración horizontal y vertical. Con la integración horizontal, los procesos están estrechamente integrados en el «nivel de campo»: en la planta de producción, en múltiples instalaciones de producción y en toda la cadena de suministro. Con la integración vertical, todas las capas de una organización están vinculadas entre sí, y los datos fluyen libremente desde la planta de producción a la planta superior y de vuelta a la planta inferior. En otras palabras, la producción está estrechamente integrada con procesos empresariales como I+D, control de calidad, ventas y marketing, y otros departamentos, y los silos de datos y conocimientos son cosa del pasado.

Programación en la nube

La computación en la nube es el «gran habilitador» de la Industria 4.0 y la transformación digital. La tecnología actual de la nube va mucho más allá de la velocidad, la escalabilidad, el almacenamiento y la eficiencia de costes. Proporciona la base de la mayoría de las tecnologías avanzadas -desde la IA y el aprendizaje automático hasta el Internet de las cosas- y da a las empresas los medios para innovar. Los datos que alimentan las tecnologías de la Industria 4.0 residen en la nube, y los sistemas ciberfísicos que constituyen el núcleo de la Industria 4.0 utilizan la nube para comunicarse y coordinarse.

Realidad aumentada (RA)

La realidad aumentada, que superpone contenidos digitales a un entorno real, es un concepto central de la Industria 4.0. Con un sistema de RA, los empleados utilizan gafas inteligentes o dispositivos móviles para visualizar datos del IoT en tiempo real, piezas digitalizadas, instrucciones de reparación o ensamblaje, contenidos de formación, etc., cuando miran un objeto físico, como un equipo o un producto. La RA es todavía incipiente, pero tiene importantes implicaciones para el mantenimiento, el servicio y la garantía de calidad, así como para la formación y la seguridad de los técnicos.

Internet industrial de las cosas (IIoT)

El Internet de las Cosas (IIoT) -más concretamente, el Internet Industrial de las Cosas- es tan fundamental para la Industria 4.0 que los dos términos se utilizan a menudo de forma intercambiable. La mayoría de las cosas físicas de la Industria 4.0 -dispositivos, robots, maquinaria, equipos, productos- utilizan sensores y etiquetas RFID para proporcionar datos en tiempo real sobre su estado, rendimiento o ubicación. Esta tecnología permite a las empresas gestionar cadenas de suministro más fluidas, diseñar y modificar rápidamente los productos, evitar el tiempo de inactividad de los equipos, estar al tanto de las preferencias de los consumidores, hacer un seguimiento de los productos y el inventario, y mucho más.

Fabricación aditiva/impresión 3D

La fabricación aditiva, o impresión 3D, es otra tecnología clave que impulsa la Industria 4.0. La impresión 3D se utilizó inicialmente como herramienta de prototipado rápido, pero ahora ofrece una gama más amplia de aplicaciones, desde la personalización en masa hasta la fabricación distribuida. Con la impresión 3D, por ejemplo, las piezas y los productos pueden almacenarse como archivos de diseño en inventarios virtuales e imprimirse bajo demanda en el punto de necesidad, reduciendo tanto las distancias de transporte como los costes.

Robots autónomos

Con la Industria 4.0, está surgiendo una nueva generación de robots autónomos. Programados para realizar tareas con una mínima intervención humana, los robots autónomos varían mucho en tamaño y función, desde drones que escanean el inventario hasta robots móviles autónomos para operaciones de recogida y colocación. Equipados con software de vanguardia, IA, sensores y visión artificial, estos robots son capaces de realizar tareas difíciles y delicadas, y pueden reconocer, analizar y actuar en función de la información que reciben de su entorno.

Simulación y gemelos digitales: Un gemelo digital es una simulación virtual de una máquina, un producto, un proceso o un sistema del mundo real basado en los datos de los sensores del IoT. Este componente central de la Industria 4.0 permite a las empresas comprender, analizar y mejorar el rendimiento y el mantenimiento de los sistemas y productos industriales. Un operador de activos, por ejemplo, puede utilizar un gemelo digital para identificar una pieza específica que funciona mal, predecir posibles problemas y mejorar el tiempo de actividad.

Ciberseguridad

Con el aumento de la conectividad y el uso de Big Data en la Industria 4.0, la ciberseguridad efectiva es primordial. Al implementar una arquitectura de confianza cero y tecnologías como el aprendizaje automático y el blockchain, las empresas pueden automatizar la detección, prevención y respuesta a las amenazas, y minimizar el riesgo de fugas de datos y retrasos en la producción en sus redes.

Beneficios y ventajas de la Industria 4.0

Productos inteligentes

Desarrolle productos conectados y autoconscientes que sean capaces de compartir información sobre su salud, ubicación, nivel de uso, condiciones de almacenamiento, etc. Los datos que comparten estos productos inteligentes pueden ayudarle a mejorar todo, desde la calidad del producto y el servicio al cliente hasta la logística y la I+D. También pueden anticiparse a las necesidades de servicio, recibir actualizaciones a distancia y abrir la puerta a nuevos modelos de negocio basados en los servicios.

Fábricas inteligentes

Gestione fábricas inteligentes: instalaciones altamente digitalizadas y en gran medida autónomas que aprovechan al máximo tecnologías avanzadas como el Big Data, la inteligencia artificial, la robótica, la analítica y el IoT. También denominadas Fábrica 4.0, estas plantas se autocorrigen, emplean procesos de fabricación inteligente 4.0 y hacen posible la entrega de productos personalizados de forma rentable y a escala.

Activos inteligentes

Casi todos los activos físicos desplegados hoy en día tienen sensores incorporados que, cuando se conectan al IoT y al análisis, cambian las reglas del juego para la gestión de activos de la empresa. Con los activos inteligentes, los técnicos pueden supervisar el rendimiento de los activos en tiempo real, anticipar y prevenir el tiempo de inactividad, emplear un mantenimiento dinámico y predictivo, aprovechar los gemelos digitales e integrar estrechamente los activos y los procesos empresariales.

Personas capacitadas

No importa lo autónomos que sean sus sistemas, siempre necesitará personas. Déles poder con tecnologías como la IA y el acceso a los datos de los sensores en directo, para que sepan lo que está ocurriendo en el taller y estén preparados para tomar decisiones rápidas y gestionar los problemas que surjan. Los dispositivos portátiles y las aplicaciones de realidad aumentada también pueden ayudarles a resolver problemas, controlar su salud y mantener su seguridad.

Desventajas de la Industria 4.0

1. Desigualdad

Se trata de saber quién se beneficia de estas tecnologías y de los resultados que ayudan a producir. La realidad es que los mayores beneficiarios suelen ser los proveedores de capital intelectual y físico (accionistas, inversores e innovadores). La tecnología es una de las principales razones por las que los ingresos se han estancado, o incluso han disminuido, para la mayoría de la población de los países de renta alta. Sorprendente, ¿verdad? La demanda de trabajadores altamente cualificados ha aumentado, mientras que la demanda de trabajadores con menos estudios y menos cualificados ha disminuido y la parte intermedia empezará a agotarse. Así que esto también podría llevar a una posible pérdida de puestos de trabajo. Por no hablar de que para los países en vías de desarrollo existen retos tecnológicos y de infraestructuras, así como de competencias, que no son fáciles de superar.

2. Riesgo de ciberseguridad

Cuando todo está conectado, el riesgo de piratear los datos y manipularlos o utilizarlos con fines maliciosos es ahora más frecuente. No está tan contenido como antes. Cada vez es más frecuente escuchar la temida noticia de una nueva violación de la seguridad de los datos. Tan a menudo, de hecho, que ya no nos sorprende. Por no hablar de que pone en tela de juicio la propia naturaleza de la identidad y la privacidad, especialmente con el creciente uso de la analítica de datos y el aprendizaje automático.

3. Interrupciones en las industrias básicas

Esto ya lo vemos. Los taxis compiten con Uber y Lyft, la televisión y el cine tradicionales compiten con Netlfix y YouTube, la industria hotelera con AirBnB y cualquier tienda compite con Amazon. Esto tiene ramificaciones en el tipo de servicios que se ofrecen y el modelo a través del cual se ofrecen, así como los puestos de trabajo asociados a ellos.

4. Cuestiones éticas

Con la mejora de la IA, la ingeniería genética y el aumento de la automatización, hay nuevas preocupaciones éticas y cuestiones de moralidad que ya difieren mucho de un individuo a otro. Con el acceso a más datos sobre un individuo y un grupo de individuos, el riesgo de utilizarlos para el beneficio personal y la manipulación es aún mayor. Creo que todos recordamos el escándalo de datos de Cambridge Analytica a principios de 2018, cuando se reveló que Cambridge Analytica había recogido los datos personales de millones de perfiles de Facebook de personas sin su consentimiento y los había utilizado con fines de publicidad política. Además, este es solo un ejemplo de esos usos indebidos de datos que conocemos.

¿Cuál es la diferencia entre la Industria 4.0 y el Internet de las cosas (IoT)?

Tanto la Industria 4.0 como el Internet de las cosas tienen conceptos muy similares, en particular la conexión de una variedad de «cosas» entre sí a través de redes para que estas puedan hablar y responder entre sí de forma proactiva, sin necesidad de interacción humana.

Sin embargo, la principal diferencia es que la IO se centra en gran medida en la conexión de proyectos de consumo cotidianos, mientras que la Industria 4.0 se centra mucho más en el proceso de fabricación, creando fábricas inteligentes y dando lugar a productos inteligentes.