Cómo la Industria 4.0 está transformando la fabricación ajustada

Al igual que las revoluciones industriales anteriores, los nuevos desarrollos tecnológicos están impulsando la Industria 4.0. Las más relevantes de estas nuevas tecnologías para los fabricantes lean son los sistemas ciberfísicos (CPS) y el internet industrial de las cosas (IIoT).

El miedo a la automatización, y otros retos de la mano de obra en la fabricación, hacen que sea fácil pasar por alto el potencial impacto cultural positivo de estas tecnologías.

Para los fabricantes ajustados, esta nueva tecnología es una oportunidad de acceder a los objetivos centrales de la fabricación ajustada: capacitar a las personas para que impulsen las mejoras.

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Wagner, Hermann y Thiede definen los sistemas ciberfísicos como "el resultado de un bucle cerrado de adquisición de datos de procesos físicos basado en sensores combinado con el procesamiento cibernético de datos y el control de procesos autónomo basado en actuadores conectado con Internet, sus datos y servicios".

En pocas palabras, los sistemas ciberfísicos (CPS) facilitan la conexión y recopilación de datos de la producción a través de una red, normalmente la nube. En un sistema ciberfísico, hay tres formas principales de recopilar datos: de humano a máquina, de máquina a máquina, y adquisición y procesamiento de datos.

De humano a máquina

La recopilación de datos entre humanos y máquinas procede principalmente de los operarios a través de una interfaz digital. El SPI puede recopilar información mediante la introducción tradicional de datos, métodos como teclear en un ordenador o seleccionar opciones en una tableta. Los operarios también pueden compartir información a través de tecnología avanzada. Por ejemplo, la visión por ordenador puede recopilar datos a partir de gestos o movimientos específicos que tengan un significado asignado.

El mundo del consumo se ha digitalizado mucho más rápido que el mundo industrial. Muchos de estos métodos para introducir información ya resultan familiares para los operarios. Los principios comunes de diseño UI/UX facilitan la adaptación de las personas a las nuevas tecnologías HMI. Por ejemplo, seleccionar "botones" digitales rojos para la retroalimentación negativa y "botones" digitales verdes para la retroalimentación positiva.

De máquina a máquina

La comunicación de máquina a máquina significaba históricamente que una máquina enviaba datos a otra máquina. Estas máquinas solían estar conectadas a través de una conexión Ethernet. Todo el potencial de la comunicación M2M estaba limitado por una tecnología propietaria y aislada.

IoT transforma la comunicación de máquina a máquina de dos maneras significativas. En primer lugar, a menudo implica una comunicación en ambos sentidos, frente al mero empuje de una máquina a otra. En segundo lugar, la incorporación de la nube está permitiendo mayores posibilidades entre máquinas. Con IoT, los compradores quieren más opciones de conexión, lo que está impulsando un cambio de la comunicación punto a punto integrada en el hardware a la comunicación abierta entre dispositivos.

Esto proporciona opciones de integración potencialmente ilimitadas. Estos cambios se traducen en información y opciones adicionales para los fabricantes.

Adquisición y procesamiento de datos

Muchos fabricantes ya están preparando y recopilando datos en otros sistemas de software. Utilizan software de planificación de recursos empresariales (ERP) para gestionar las compras, la planificación financiera, los empleados y otros aspectos de su negocio. Utilizan MES o sistemas de ejecución de fabricación para seguir y rastrear materiales, recursos, etc.

Estos sistemas suelen contener datos críticos para la producción, pero son masivos, están aislados y a menudo son de difícil acceso o maniobrabilidad. El SPI puede introducir datos en estos y otros sistemas, o extraer datos críticos para la producción de estos sistemas

En última instancia, estos datos pueden combinarse para ofrecer una visión holística e interconectada de la producción.

El valor de la fabricación ajustada radica en que ayuda a los fabricantes a reducir la complejidad operativa, eliminar los residuos e impulsar mejoras en la productividad al capacitar a los trabajadores del taller para realizar los ajustes necesarios y continuos.

El elemento humano es un principio clave de la fabricación ajustada. El análisis humano y la flexibilidad producen la mayor parte de la eficacia de estos principios.

Una caja de herramientas lean tradicional puede incluir una variedad de métodos y principios. Los fabricantes no deben aplicar necesariamente cada herramienta en todas las fábricas. Sin embargo, la caja de herramientas ofrece opciones para todas y cada una de las fábricas. Juntas pueden combinarse y aplicarse para conseguir una mejora continua.

Las tecnologías habilitadoras de la industria 4.0 son herramientas que pueden hacer que los fabricantes sean más flexibles, eficientes y rentables.

Ajustes sencillos, como convertir las instrucciones de trabajo en papel en instrucciones de trabajo digitales, pueden generar ahorros sin apenas ajustes culturales. Los fabricantes generan mejoras de eficiencia de entre el 10 y el 15% incorporando el trabajo digital y la robótica a sus líneas de producción. Se trata de un proyecto autónomo de Industria 4.0.

Los esfuerzos de digitalización aislados producen una reducción media del 10-15% en los costes operativos. Sin embargo, estos proyectos deben implantarse y diseñarse correctamente para producir estas mejoras. Además, pueden ser difíciles de cambiar si están muy personalizados.

Si los fabricantes adoptan tanto una metodología lean como las herramientas de la industria 4.0, pueden lograr más que si intentaran estas iniciativas por separado. CPS y IoT pueden hacer que un taller sea verdaderamente lean. Los datos en tiempo real y la comunicación entre personas, máquinas y sistemas proporcionan una visión holística de la producción y facultan a los trabajadores de primera línea para realizar ajustes en tiempo real.

BCG informa de que las empresas que combinan lean e industria 4.0 pueden lograr una reducción de costes del 40%. Esto significa que la combinación de lean e industria 4.0 produce un aumento del 100% en el ahorro con respecto a la aplicación de cada una de ellas por separado.

Mejor con un caso práctico

A pesar de las mejores intenciones, el 84% de los proyectos de transformación digital fracasan. Las causas varían, pero entre ellas se encuentran los largos periodos de prueba del concepto, los elevados costes de implantación y la ambigüedad general de los datos sobre el rendimiento antes del proyecto y los objetivos de mejora.

Con estas cifras en mente, los fabricantes deberían desconfiar de los proyectos de digitalización completos. Pueden reducir el riesgo del proceso comenzando con una aplicación específica de la tecnología que tenga un objetivo empresarial claro y cuyo plazo de valor sea corto.

Tomar un proceso analógico y convertirlo en un proceso digital puede ser contraproducente.

La superposición de nuevas tecnologías puede encarecer el funcionamiento de una línea de producción. Añadir software personalizado puede requerir una nueva capacitación. También puede requerir la contratación de nuevos miembros del equipo con más conocimientos técnicos.

Esta es una preocupación clave para los fabricantes porque muchos de ellos luchan por contratar empleados STEM. Los fabricantes tienen que competir con otras empresas tecnológicas por la misma reserva de talento escaso. Si no contratan internamente, tendrán que recurrir a expertos subcontratados para mantener estos sistemas. Ambos tienen elevados costes asociados.

Los fabricantes que deseen adoptar Lean 4.0 deben empezar poco a poco. Reconozca que los ingenieros, los jefes de planta y los directivos no saben lo que no saben, ¡pero no pasa nada!

Diseñar para aprender

El primer paso es diseñar un proceso digital que recopile datos. El proceso de diseño en lean 4.0 es continuo. La evaluación comparativa de los datos para conocer el estado actual puede descubrir fallos en el proceso existente.

Esta es la razón por la que el desarrollo flexible es importante para los fabricantes. Además de tener un enfoque claro y basado en datos, los fabricantes deben empezar por donde haya un caso de uso y un beneficio claros. Este enfoque proporciona una medida cuantificable de si la implantación es un éxito o no.

Probar y recopilar datos

Lleve la prueba inicial en directo a producción. Como en cualquier prueba, intente controlar las variables en la medida de lo posible. Asegúrese de que está recopilando datos que le permitan saber qué elementos deben ajustarse para que la prueba tenga éxito. Por ejemplo, identifique los retos culturales y condicionales. Si los operadores tienen dificultades para adaptarse a la nueva tecnología, intente comprender por qué y si se trata de un reto a largo o corto plazo. Para descubrir este reto, tendrá que hacer un seguimiento de la productividad en un proceso por parte del operario.

Iterar y escalar

Con Lean 4.0, las pruebas no se detienen. La tecnología permite la mejora continua, pero la iteración es lo que hace que el proceso sea realmente continuo. Aplique los aprendizajes de las pruebas a otras líneas y aplique los aprendizajes conceptuales a otras áreas para ampliar las pruebas en la planta piloto.

Una implantación centrada en casos prácticos, gradual y basada en datos, que muestre el valor a lo largo del proceso, facilitará la aceptación tanto por parte de los operadores como de otras partes interesadas internas. Esta aceptación disminuye el riesgo de fracaso de la implantación.

Con la Industria 4.0 los mayores beneficios se obtienen liberando el poder analítico del mayor activo de los fabricantes: su gente.

Mejorar los resultados y el compromiso en el taller

Recuerde que la fabricación ajustada es un marco cultural centrado en el ser humano. La incorporación de herramientas de la Industria 4.0 puede capacitar a su personal para impulsar una eficiencia y una creatividad antes no alcanzadas en el taller, al proporcionarles datos y visibilidad en tiempo real de las máquinas, los procesos y las personas que intervienen en la producción.

Tulip's Frontline Operations Platform ofrece un creador de aplicaciones sin código, conectores de máquinas y sistemas heredados, y una biblioteca de dispositivos conectados cada vez mayor. Tulip combina el espíritu de la fabricación ajustada -herramientas y métodos ascendentes y accesibles- con lo mejor de la Industria 4.0 -sistemas ciberfísicos, comunicación de máquinas y dispositivos, y computación en la nube-.

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