Los enfoques de fabricación inteligente están permitiendo a las empresas industriales afrontar los retos de la competencia mundial, la sostenibilidad, los atascos en la cadena de suministro y la escasez de mano de obra. 

El objetivo es ser más eficientes e impulsar la máxima utilización de sus fábricas. Los fabricantes están descubriendo que la digitalización es el nuevo ecualizador para alcanzar un nivel innovador de fabricación inteligente. En el pasado, la automatización se centraba en reducir costos. Pero hoy en día, la digitalización puede llevar los procesos de fabricación a un nivel completamente nuevo si se hace bien.

La base para lograr una mayor eficiencia operativa es la convergencia de la OT y la TI para descubrir información procesable. Utilizando la gran cantidad de datos generados por la tecnología de operaciones de fábrica (OT) a partir de sensores de borde y equipos inteligentes, la tecnología de la información (TI) puede almacenar, recuperar, procesar, analizar y recomendar acciones basadas en esos datos digitales.  

Los datos procesables conducen a procesos de fabricación de bucle cerrado que se optimizan continuamente y a una calidad del producto de bucle cerrado. En última instancia, contribuye a la creación de un gemelo digital completo del entorno de fabricación para maximizar el rendimiento.

La fusión de TI y OT proporciona información práctica

Este artículo se centra en la convergencia entre TI y OT, que es el paso inicial crucial para lograr una fabricación inteligente. Es útil empezar con las definiciones de OT e IT:  

• Tecnología operativa (OT) – Proporciona las capacidades que hacen funcionar una fábrica. Incluye todo el software que interviene en el funcionamiento del equipo físico, los controles y la tecnología que acciona las máquinas y los controladores lógicos programables (PLC). En otras palabras, ayuda a la fábrica a funcionar.
• Tecnología de la información (TI) – La tecnología de la informática de la organización almacena, procesa, analiza y actúa sobre los datos recogidos de las operaciones. Los supervisores y la dirección utilizan las TI para tomar decisiones, mientras que la tecnología operativa impulsa las acciones.

¿Cuál es la fuente de estos datos? La mayoría de las fábricas actuales son una mezcla de equipos antiguos y nuevos. Las máquinas inteligentes más recientes están diseñadas para compartir datos con una red, mientras que las más antiguas son islas de datos. Se añade una red de sensores a la fábrica para conectar esas islas y garantizar datos sólidos en todas las operaciones de fabricación, reuniendo los datos operativos para que los analice el departamento de TI. Estos sensores de borde pueden transmitir datos a toda una serie de mediciones para proporcionar una sensación sólida del rendimiento del equipo. Como resultado, en casi todas las fábricas de hoy en día, los datos son recogidos por diversas tecnologías de detección física, incluyendo controladores lógicos programables (PLC), sensores y medidores, dispositivos IoT, etc.  

Hoy en día, la OT y la TI interactúan más para lograr una mayor eficiencia operativa. Tradicionalmente, se trataba de dos áreas distintas. Pero la búsqueda de una mayor productividad operativa difumina los límites entre la gestión tradicional de la información en salas de servidores y edificios de oficinas y la gestión de las operaciones en la planta de producción, proporcionando datos esenciales para mejorar las operaciones en general.

La OT y la IT convergen cuando la tecnología de la información se capta mientras la fábrica está en funcionamiento, alimentando los sistemas de IT que optimizan digitalmente las decisiones empresariales, observando estos datos de los sensores de borde de las máquinas inteligentes. Ahora pueden entender mejor cómo funciona el equipo para tomar decisiones en tiempo real. Estas decisiones ayudan a optimizar y maximizar el rendimiento de las fábricas. En conjunto, ayudan a tomar decisiones críticas, descubriendo una parte específica de una máquina que puede estar fallando, agotándose o teniendo problemas que impiden la producción de la fábrica. 

Un ejemplo sencillo de una de las ventajas de la convergencia OT/IT es la supervisión de las tendencias operativas de los compresores de aire. Los expertos estiman que el 30 por ciento de la energía del aire comprimido se desperdicia en fugas, con el capital adicional necesario para hacer frente a la pérdida de capacidad. Analizando los datos de OT relativos a la compresión de aire, TI puede detectar rápidamente ineficiencias en el uso de energía debidas a componentes desgastados o con fugas, dirigiendo eficazmente los esfuerzos de mantenimiento para solucionarlas antes de que se conviertan en pérdidas significativas de energía. Mantener las fugas casi a cero es una ventaja efectiva de ahorro de costes para los fabricantes que utilizan cantidades sustanciales de aire comprimido.

La fabricación en bucle cerrado y la calidad ya son realizables

Una vez que todos los datos clave están disponibles de forma continua a partir de la convergencia OT/IT, se crea un bucle de retroalimentación conectado que refuerza la correlación entre el producto planificado y el producto construido y utilizado en un proceso continuo e iterativo. Ahora, la ingeniería de fabricación puede recibir retroalimentación oportuna para tomar mejores decisiones para otras actividades críticas de fabricación, tales como:

• Reprogramación del taller.
• Incorporar nuevas capacidades de asistencia.
• Prestar un servicio proactivo antes de que fallen los equipos.

Todo ello contribuye al objetivo de reducir a cero el tiempo de inactividad.

Con la convergencia OT/IT mejorando continuamente la fabricación, ahora es posible perseguir una calidad óptima del producto que incluya objetivos de sostenibilidad a largo plazo, como cero residuos. Como resultado, la calidad de ciclo cerrado garantiza una visibilidad completa de las métricas relacionadas con la calidad, desde la planificación hasta la entrega de la calidad del producto terminado. Los procesos de calidad de ciclo cerrado alcanzan una tasa media de conformidad del producto del 99%, con un rendimiento mayoritario que oscila entre el 97% y el 100%. Esto significa casi cero residuos sin comprometer el rendimiento o la sostenibilidad del producto. 

El gemelo digital de la producción

En última instancia, la convergencia OT/IT sienta las bases para implantar un sólido gemelo digital del entorno de fabricación. El gemelo digital es una réplica virtual y digital de los objetos físicos de toda una máquina, sistema de fabricación o planta de producción en un entorno digital. Mientras la fábrica está en funcionamiento, el gemelo digital proporciona una simulación físicamente precisa de las operaciones combinando los mundos virtual y físico para proporcionar nuevas perspectivas y eficiencias para la fabricación de productos mediante el análisis de datos y la IA.  

Más datos equivalen a un gemelo digital de mayor fidelidad. Y la convergencia de OT y TI proporciona los datos y la información necesarios en tiempo real para crear una versión digital completa de la fábrica. Como resultado, mientras la fábrica está en funcionamiento, el gemelo digital de toda la fábrica con cada máquina refleja esa actividad en una réplica, en formato digital. Todos esos datos operativos garantizan una fidelidad mucho mayor del gemelo digital y proporcionan información sobre las operaciones del mundo real. 

El gemelo digital integral es la base para mejorar la versión real mediante la simulación del modelo digital, cerrando así el bucle de las operaciones de fabricación y la calidad. Además, proporciona a los fabricantes un mecanismo para comprender lo que sucederá o podría suceder en el futuro. Como resultado, pueden utilizar con confianza el gemelo digital para optimizar las operaciones, predecir el mantenimiento, permitir una puesta en marcha más eficiente, mejores cambios y cambios más rápidos en la línea de producción. Todas ellas capacidades críticas para que las operaciones empresariales conduzcan su negocio de forma más eficiente. Y un cambio en un entorno digital no cuesta nada; es un coste cero. Eso anima a los directivos a examinar una gama más amplia de enfoques viables antes de comprometerse con la implantación física en la planta de producción.

Por: Rahul Garg, vicepresidente de Maquinaria Industrial y Programa para PYME, Siemens Digital Industries Software