La industria 4.0, es un concepto que une las tecnologías que dieron paso a la tercera revolución industrial (procesos de automatización y nuevas tecnologías de producción) con las tecnologías propias de la era de la información, como el almacenamiento, procesamiento y transmisión masiva de datos. Aquí se muestran algunos de los bloques que integran la Industria 4.0:
Internet de las cosas (IoT) y smart grids
La ley que Gordon Moore enunció en 1965 dice que aproximadamente cada dos años se duplicaría el número de transistores en un circuito integrado, bajando los precios en proporción. Aunque el propio Moore aclaró que su ley dejaría de tener validez entre 2015 y 2020, ha sido razonablemente correcta hasta hoy.
El abaratamiento de la potencia de computación hace que cada vez más dispositivos (cosas) dispongan de procesadores para captar datos y comunicarse con su entorno a través de internet, lo que posibilita el desarrollo de redes inteligentes (smart grids). Con una previsión de 70 billones de aparatos conectados a la red en 2020, nos podemos hacer a la idea de lo que está por venir.
Infraestructura, comunicaciones y cloud
Transmitir, almacenar y gestionar tantos datos supondrá un esfuerzo de proceso y capacidad que exigirá desarrollar nuevos paradigmas y modelos de centros de datos y sistemas de comunicación. Veremos emerger una nube con capacidades renovadas y mayor dimensión. La seguridad, disponibilidad y calidad de servicio se volverán fundamentales en este nuevo entorno.
El crecimiento de la infraestructura de comunicaciones facilitará el compartir información y decisiones de modo que podremos sincronizar diferentes procesos productivos de punta a punta, que no necesariamente sean de la misma titularidad. Redes de fábricas trabajando juntas para satisfacer una demanda cada vez más hambrienta de productos personalizados.
Este tráfico incesante de datos de ida y regreso generará sin duda importantes retos en ciber seguridad.
Big data, Analytics y Cognitive computing
La ingente cantidad de datos capturados en tiempo real sobre la operación generará un enorme torrente de información (big data) que podrá ser modelizada a través de analítica avanzada y empleada para la mejora de los propios procesos, dando pie a niveles de mejora desconocidos hasta hoy, mucho más allá de las redes neuronales o la lógica difusa.
La combinación de distintos talentos (expertos en mejora de procesos con científicos que manejan datos) llevará la productividad a nuevos límites. Los datos serán el alimento de las máquinas que, programadas inicialmente por un ser humano experto, tendrán la capacidad de resolver problemas complejos y multivariables para operar y optimizar la instalación productiva de manera completamente autónoma.
Nuevos materiales, múltiples usos
La ciencia de materiales avanza sin detenerse desde la década de los 60. La primera generación de estos materiales (espumas con memoria, fibra de carbono, nano materiales, recubrimientos ópticos…) ya son de uso común. Conforme se crean nuevos, los más antiguos se hacen accesibles a todo tipo de público y para todas las aplicaciones. Un fabricante automotriz japonés acaba de desarrollar una tejedora de fibra de carbono que puede tejer objetos tridimensionales sin costura.
La tecnología para fabricar baterías, por ejemplo, ha experimentado drásticas mejoras en rendimiento a lo largo de la última década como resultado de las innovaciones de la ciencia de materiales. Los avances en química y ciencias de materiales permitirán incrementos interanuales de entre 8 y 9% en la densidad energética de las baterías.
Otros materiales recientes como los nanotubos de carbono, tienen una de las resistencias a la tracción más altas de cualquier material y sirven como los mejores conductores tanto de calor como de electricidad.
Robots colaborativos
Los robots industriales se utilizaban para realizar tareas que requerían fuerza excepcional y precisión, como mover artículos pesados, soldadura y transporte de material. Demandaban una inversión inicial fuerte y capacidades de programación, además, normalmente se encontraban anclados al piso y enjaulados, como medida de seguridad para los humanos que trabajaban en sus alrededores. El uso de robots industriales estaba limitado a la manufactura a gran escala.
La ecuación era simple: robots caros y mano de obra barata favorecían al ser humano como activo en la industria. La ecuación está cambiando a toda velocidad. El salario mínimo en el área de Shenzhen al sur de China, ha subido 64% en los últimos cuatro años.
Impresión 3D
La manufactura aditiva, mejor conocida como impresión 3D, engloba al menos siete tecnologías de fabricación que crean objetos por adición de capas de materiales en lugar de otras técnicas (llenado, vaciado…). La impresión 3D se inventó hace más de 30 años, pero se desarrolló lentamente y hasta hace apenas tres años empezó su auge exponencial.
Aunque se empleó principalmente en etapas de prototipado hoy se está expandiendo a otras fases en el proceso de manufactura. El desarrollo de moldes es una de las etapas que consumen más tiempo y costo del proceso de producción en el sector automotriz y obliga a los fabricantes a producir grandes series para amortizarlos. Por el contrario, la inversión inicial para desarrollar y producir piezas en 3D es mínima, porque no es necesario desarrollar costosos moldes y porque los costos de los equipos y materiales de impresión decrecen con rapidez y hacen esta tecnología cada día más competitiva.
Logística flexible
Al igual que Toyota revolucionó los sistemas de producción masivos, la personalización extrema será el nuevo mantra industrial. Las fábricas van a explotar su complejidad (para deleite de las áreas comerciales y de marketing), que no se puede abordar con los paradigmas tradicionales de fabricación.
Se requerirá, entre otras cosas, una «logística flexible» dentro de la planta que permita cambios rápidos en función de las necesidades de la demanda. La robótica móvil, la impresión 3D en línea (o desacoplada a través de un supermercado) o los módulos flexibles de producción, capaces de reconocerse entre sí gracias a sistemas ciberfísicos o CPS (ciber-physical systems), serán parte esencial del nuevo escenario fabril.
Esta 4ta revolución industrial a traído un enfoque diferentes a las técnicas de fabricación que busca optimizar al máximo posible tanto los costes como la productividad de una empresa. Todavía existen muchos retos para asegurar una transición sin problemas que veremos cómo evolucionan durante los próximos años como uno de los avances más prometedores.
