Industria 4.0 y transformación de la TO: tecnologías, beneficios y desafíos

Si bien se sabe que la transformación digital influye en las empresas que se ocupan mayormente de la información y los datos (los servicios financieros, las telecomunicaciones, el comercio minorista, etc.), también está generando un cambio significativo en el mundo de la fabricación. Esta evolución hacia la informatización y la transformación de los sistemas de fabricación se ha denominado "Industria 4.0".

Sin embargo, aún resta explicar qué es la Industria 4.0, cuáles son las tecnologías que la hacen posible y qué beneficios y desafíos trae aparejados a medida que se transforman los entornos de tecnología operativa (TO).

• El concepto de la Industria 4.0

• El concepto de la tecnología operativa (TO)

• Contexto de la Industria 4.0

• Tecnologías de la Industria 4.0 y la transformación de la TO

• Convergencia entre la TI y la TO

• Beneficios de la transformación de la TO

• Desafíos de la transformación de la TO

• Conclusión

¿Qué es la Industria 4.0?

La Industria 4.0, también denominada la cuarta revolución industrial, es factible debido al surgimiento y la adopción de las principales tecnologías nuevas del edge computing, que dificultan la distinción entre la tecnología de la información (TI) y la tecnología operativa (TO) para llevar la transformación digital a la fábrica.

Entre estas tecnologías de vanguardia, se incluyen varios avances como el big data, el big data analytics, la robótica, el edge computing, la impresión 3D, la inteligencia artificial y el aprendizaje automático (IA/ML) y el cloud computing híbrido, entre otros.

¿Qué es la tecnología operativa (TO)?

La tecnología operativa abarca los sistemas de hardware y software mediante los que se controla el proceso físico de producción industrial. En ella se incluyen, por ejemplo, los sistemas de control industrial, los controladores lógicos programables, el control de la supervisión y los sistemas de adquisición de los datos.

Tradicionalmente, esta tecnología solía ser muy especializada y puntual, y con frecuencia utilizaba protocolos propietarios cerrados. Dada esta situación, era común que generara datos y comunicaciones aislados, lo cual provocaba problemas de eficiencia y dificultaba, o volvía imposible, compartir y aprovechar los datos disponibles de manera eficaz. Con la Industria 4.0, estas limitaciones están desapareciendo.

Contexto de la Industria 4.0

Primero, retrocedamos en el tiempo un momento y hablemos de las primeras tres revoluciones industriales para entender el contexto histórico en el que nos encontramos.

Revolución Industrial

La primera revolución industrial, también conocida simplemente como Revolución Industrial, fue un período de transformación radical en el que los procesos mecanizados de fabricación modernos remplazaron los métodos de producción tradicionales (donde gran parte del trabajo se hacía de forma manual).

Algunas de las tecnologías que lo hicieron posible fueron las fuentes de energía nuevas (como vapor y agua), un mayor uso de hierro y acero y varios inventos modernos, como el motor de combustión interna y el telar mecánico.

En Gran Bretaña, Europa y Estados Unidos, se inició en el siglo XVIII, pero en otras partes del mundo no tuvo lugar hasta mucho tiempo después.

Segunda revolución industrial

La segunda revolución industrial, también conocida como la revolución tecnológica, se produjo desde finales del siglo XIX hasta la primera mitad del siglo XX.

Fue un período de crecimiento industrial exponencial gracias a las invenciones y los descubrimientos científicos nuevos, como la producción de acero mucho más efectiva, el uso de la electricidad para la energía y la luz, las máquinas herramienta, la producción y refinación de petróleo, los telégrafos y el teléfono, el automóvil, la construcción de ferrocarriles y mucho más.

Tercera revolución industrial

La tercera revolución industrial, también llamada la revolución digital, comenzó en la segunda mitad del siglo XX y sigue vigente.

Tal como supondría, se caracteriza por la adopción rápida y generalizada de las computadoras digitales. Si bien una gran cantidad de avances tecnológicos la hicieron posible, en gran parte se debe a la producción y la adopción masiva de las computadoras, el desarrollo de Internet, la invención de la World Wide Web y la creación y la proliferación de los teléfonos inteligentes.

Cuarta revolución industrial

Actualmente nos encontramos en la cuarta revolución industrial, o Industria 4.0, la cual se basa directamente en la revolución digital e influye de manera significativa en cómo se desarrollan las operaciones de fabricación en el presente.

Claro que con la velocidad de los cambios y los avances tecnológicos ya se habla de la Industria 5.0 y otras evoluciones generacionales similares. Por ejemplo, en Japón, se menciona la "Sociedad 5.0", que se basa en las cuatro etapas sociales anteriores: cacería, agricultura, industria e información. Pero, por ahora, solo nos centraremos en la Industria 4.0 y cómo posibilita la transformación de la TO.

Tecnologías de la Industria 4.0 y la transformación de la TO

Mientras que la revolución digital tuvo lugar gracias al desarrollo y el crecimiento exponencial de las computadoras e Internet, la Industria 4.0 aprovecha esa base digital y la amplía para crear las condiciones que posibilitan la transformación de la TO.

Si bien las computadoras surgieron y se propagaron en las fábricas durante la tercera revolución industrial, solían funcionar de forma aislada, como islas independientes donde no se podía acceder a los datos ni visualizarlos o compartirlos. En la cuarta revolución industrial, se eliminan estos entornos aislados y aumenta la posibilidad de visualizar la información y acceder a ella. Esto permite realizar un análisis más detallado y obtener mayor eficiencia y niveles de optimización global que antes eran impensados.

La transformación de la TO es posible mediante varias tecnologías diferentes, como:

• Edge computing

• Robótica

• Gemelos digitales

• Sistemas ciberfísicos

• Internet de las cosas (IoT)

• Informática en la nube híbrida

• Big data, análisis del big data y visualización de datos

• Dispositivos móviles

• Realidad aumentada y accesorios inteligentes

• Mejoras en la seguridad cibernética

• Redes inalámbricas de cuarta y quinta generación (4G y 5G)

• Interacción más personalizada con el cliente y creación de un perfil detallado

Claro que esta lista no es exhaustiva, pero ofrece un panorama de las tecnologías que permiten generar, recopilar, procesar y utilizar los datos en casi todas partes. Cuando esto se combina con los avances en la tecnología operativa, genera cambios importantes en las operaciones industriales modernas, lo cual lleva a la transformación de la TO.

Convergencia entre la TI y la TO

La convergencia entre la TI y la TO es lo que sucede cuando las empresas conectan sus sistemas de tecnología de la información y tecnología operativa, y también comienzan a remplazar los sistemas de TO especializados y personalizados por el uso de enfoques definidos por software y hardware de TI listo para usarse.

Mediante esta convergencia, las empresas pueden aprovechar mejor sus datos, dado que la información que genera la TO encargada de controlar los sistemas en la fábrica puede enviarse a la TI para que la procese y analice, y posteriormente será útil para modificar u optimizar los procesos de fabricación.

También posibilita la resolución de los problemas de forma anticipada, lo cual permite identificar y solucionar los posibles inconvenientes en una fase más temprana en el proceso de diseño y desarrollo, y de esta manera se ahorra tiempo y dinero.

Por supuesto, la convergencia también afecta a la TI, dado que los requisitos del mundo de la TO le dan forma en cuanto a la seguridad, la confiabilidad y la latencia baja, entre otros aspectos.

Beneficios de la transformación de la TO

La transformación de la TO, gracias a su convergencia con la TI y estas tecnologías nuevas, ofrece múltiples beneficios importantes para la fabricación, entre ellos:

• Aumenta la eficiencia general de los equipos (OEE), lo cual mejora la calidad, el rendimiento y la disponibilidad de la producción de las operaciones de fabricación.

• Reduce el tiempo de inactividad en la producción generados por las fallas en los equipos a través del mantenimiento predictivo impulsado por la IA y el ML.

• Aumenta la eficiencia y la eficacia del personal con la información precisa y oportuna que se necesita para tomar decisiones.

• Genera "fábricas inteligentes" cada vez más autónomas que pueden gestionar y optimizar la producción casi sin intervención humana.

• Permite la "personalización masiva", es decir, la producción a gran escala de artículos personalizados o hechos a medida, que los consumidores esperan y requieran cada día más.

• Utiliza la IA y el ML para optimizar el inventario, los equipos y los procesos mediante la predicción de problemas posibles y la prescripción de soluciones a ellos a medida que surgen.

Si bien no se trata de una lista exhaustiva de los beneficios que ofrece la transformación de la TO y la Industria 4.0, estas ventajas demuestran algunas de las mejoras y eficiencias que se pueden lograr cuando la tecnología de la información y la tecnología operativa confluyen.

Desafíos de la transformación de la TO

Sin dudas, hay muchos desafíos que limitan la implementación y la adopción de la transformación de la TO, como la seguridad, la falta de personal especializado y más.

• Los puntos vulnerables en la ciberseguridad siempre generan preocupaciones, sobre todo con la superficie de ataque ampliada que se crea debido a la convergencia entre la TI y la TO.

• La falta de habilidades y de personal especializado ya se señaló como uno de los principales riesgos para las iniciativas de transformación digital, y más aún en la Industria 4.0, donde los especialistas en TO se jubilan y sus habilidades y experiencia excepcionales no se remplazan.

• Se integran con los recursos actuales. Hay una gran variedad de protocolos, interfaces y estándares abiertos en mayor o menor medida, particularmente en lo que respecta a los ciclos de vida prolongados de los equipos de TO, que suelen superar los diez años.

• El volumen de los datos que se generan puede crecer rápidamente de forma abrumadora, lo cual incrementa la necesidad de mayor capacidad de almacenamiento y procesamiento, y de especialistas en datos con habilidades y una preparación únicas.

Nuevamente, estos no son los únicos desafíos de transformación de la TO y de la Industria 4.0 que enfrentarán las empresas y que, si bien puede ser complejo gestionarlos, no es imposible superarlos.

Conclusión

A pesar de que la transformación digital de la Industria 4.0 conlleva varios desafíos, los beneficios y la eficiencia que puede ofrecer son sustanciales. La combinación entre la tecnología de la información y la tecnología operativa, (la convergencia entre la TI y la TO) puede mejorar la eficiencia, la resistencia y la capacidad de respuesta de las fábricas, y de esta manera se benefician los clientes, el personal y las empresas en general.

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