¿Qué es la Industria 4.0? La guía definitiva de la Cuarta Revolución Industrial

En algún momento de la última década, la industria manufacturera entró en un periodo de transformación.

Las nuevas tecnologías llegaron con fuerza a los talleres. Los avances en la potencia de procesamiento informático y el almacenamiento de datos dieron lugar a nuevos casos de uso en la fabricación de toda una gama de productos. Un clima favorable al desarrollo hizo que tecnologías prohibitivamente caras fueran asequibles y escalables. En rápida sucesión, surgieron nuevas aplicaciones industriales para la inteligencia artificial, la computación en la nube, la conectividad del Internet de las Cosas, el análisis de grandes volúmenes de datos, la computación cuántica, la impresión en 3D, los sistemas ciberfísicos y un sinfín de otras tecnologías.

Juntas, estas tecnologías inauguraron una Cuarta Revolución Industrial.

También conocida como Industria 4.0, esta revolución está cambiando la fabricación a un ritmo y escala comparables a la llegada de la energía de vapor o la automatización impulsada por software. Los impactos de esta transformación digital han sido profundos y el potencial sigue siendo grande. Gartner calcula que los mercados de una serie de productos clave de la Industria 4.0 (ciberseguridad avanzada, realidad aumentada) rondarán entre los 150.000 y los 200.000 millones de dólares. Más de una docena de otros (fabricación aditiva, sensores vestibles) tienen un valor de mercado conservador de entre 2.000 y 20.000 millones de dólares. Según el informe de KPMG de 2018, el mercado total de la Industria 4.0 superará los 4 billones de dólares en 2020.

Pero la Industria 4.0 tiene implicaciones que van más allá de los beneficios, y su alcance se extiende más allá de la fabricación. En su esencia, la Industria 4.0 no es reducible a una sola tecnología, ni siquiera a un conjunto de tecnologías. Se trata más bien de una reconfiguración fundamental del trabajo en la era digital.

La forma en que las empresas diseñen su estrategia de transformación digital determinará quién se hundirá y quién prosperará durante la Industria 4.0. McKinsey y el FEM, por ejemplo, han observado que los primeros en adoptar la tecnología obtienen una ventaja del 112% en el flujo de caja de sus empresas de Industria 4.0 frente a los que esperan a que baje el precio de la nueva tecnología. Del mismo modo, Accenture estima que la primera oleada de adoptantes de IIoT podría ver mejoras del 30% en la productividad, y Symantec descubrió que la adopción temprana puede conducir a reducciones del 26% en el inventario anual.

Esta guía está diseñada para ser un recurso para cualquier persona interesada en la Industria 4.0. y, en particular, para quienes estén considerando una transformación digital. Está escrita para ser lo más práctica posible. En los capítulos encontrará una mezcla de información histórica y contextual junto con consejos prácticos que le ayudarán a elaborar estrategias para su transformación digital.

El término Industria 4.0 ("Industrie 4.0") apareció por primera vez en un memorando del gobierno alemán. En sus primeros usos, Industria 4.0 se refería a los intentos de Alemania de integrar las tecnologías digitales en su estrategia nacional de fabricación.

El término se impuso rápidamente. "Industria 4.0" se convirtió en lenguaje común en las comunidades manufactureras a principios de la década de 2010.

Al escribir en 2014 sobre un panorama empresarial en rápida transformación, el director del Foro Económico Mundial , Klaus Schwab, resumió los avances que consideraba esenciales para la recientemente denominada Industria 4.0:

La Industria 4.0 es la fusión de estas tecnologías [IA, big data, IoT, bioinformática] y su interacción a través de los dominios físico, digital y biológico que hacen que la Cuarta Revolución Industrial sea fundamentalmente diferente de las revoluciones anteriores - difundiéndose más rápida y ampliamente que cualquiera de las revoluciones anteriores.

Lo que hace tan convincente la definición de Schwab es su identificación del ámbito y el alcance de la Industria 4.0. Para Schwab, la Industria 4.0 no es estrictamente tecnológica. Es una nueva forma de conectar y comunicar que vincula la tecnología digital con el cuerpo humano y los objetos físicos.

Aunque la definición de Schwab es difícil de superar en cuanto a concisión y precisión, una breve revisión de las diferentes definiciones puede ayudar mucho a destacar lo que es significativo sobre la Industria 4.0.

Definición de Industria 4.0

Quizá debido a la complejidad de la era, la Industria 4.0 se ha definido de diversas maneras. Aunque el énfasis de cada definición puede diferir, existe un amplio consenso en que la Industria 4.0 se caracteriza por:

1. Un conjunto de tecnologías digitales que logran escalabilidad y rentabilidad en contextos industriales
2. Una relación cambiante entre humanos, máquinas y mano de obra
3. Una dispersión y un ritmo suficientes para ganarse el título de "revolución".

Además, los comentaristas coinciden en tres impulsores principales de la Industria 4.0 en la fabricación:

1. Maduración simultánea de tecnologías antiguas y nuevas
2. Una convergencia de casos de uso en la fabricación
3. Adopción cada vez más generalizada a escala

La tecnología de la Industria 4.0 como motor del cambio

Muchas definiciones de Industria 4.0 privilegian avances tecnológicos específicos. En estas definiciones, los autores señalan la aparición de casos de uso empresarial para tecnologías como la inteligencia artificial, los macrodatos, la integración de Internet de las Cosas, la conectividad ubicua a Internet, la impresión en 3D y los sistemas ciberfísicos.

Muchas de estas tecnologías no son nuevas. Sin embargo, sus costes han disminuido drásticamente en la última década y sus capacidades han aumentado proporcionalmente. Por ejemplo, los avances en la arquitectura de la nube permiten recopilar y almacenar datos en cantidades antes inimaginables, mientras que el coste asequible de las soluciones en la nube hace ahora posible que las empresas utilicen la tecnología a escala.

Para algunos, la Industria 4.0 se caracteriza por la convergencia de muchas tecnologías en ecosistemas tecnológicos receptivos. En este caso, el hecho de que las tecnologías de la Industria 4.0 se potencien, habiliten y aumenten mutuamente como sistemas la hace merecedora de ese nombre.

Industria 4.0 como cambios en la naturaleza del trabajo humano y de las máquinas

Varios comentaristas han argumentado que la Industria 4.0 se entiende mejor como un cambio en la relación entre la tecnología y el trabajo en sentido más amplio. Aquí, las tecnologías avanzadas marcan el comienzo de una nueva era porque cambian fundamentalmente las relaciones entre los trabajadores y las máquinas en la planta de la fábrica.

Para un científico de la gestión, la Industria 4.0 "supone una difuminación [de] las diferencias entre el trabajo de las personas y el de las máquinas".

Esto es cierto. Pero, ¿qué significa?

Durante gran parte de la historia de la fabricación, el trabajo lo realizaba o bien un ser humano o bien una máquina. Aunque siempre hubo cierta zona gris en esta distinción: ¿cómo categorizamos a los operadores de máquinas? ¿A los ingenieros que programan las máquinas? ¿Qué constituye "trabajo"?-con la Industria 4.0, la división del trabajo se volvió más turbia.

La fábrica moderna se basa en relevos cada vez más complejos entre humanos y máquinas, con la cognición y la resolución de problemas, así como el ensamblaje y el procesamiento distribuidos entre ambos.

Deloitte ha descrito estos relevos entre humanos y máquinas como un "bucle físico-digital-físico (PDP)". Para estos analistas, la interdependencia del trabajo humano y de las máquinas en los espacios digitales y físicos es el rasgo definitorio de la Industria 4.0. "Es el salto de lo digital a lo físico", escriben, "la capacidad de actuar a partir de datos e información que han sido analizados, lo queconstituye la esencia y el valor de la Industria 4.0". [gráfico de Deloitte]

Industria 4.0-La vida laboral se parece a la vida privada

Hay algunos para los que Industria 4.0 significa algo totalmente distinto. Para Dan Ron, ingeniero de procesos de Dentsply Sirona, Industria 4.0 consiste en "llevar una vida laboral similar a nuestra vida personal".

Con esto, Ron quiere decir que hemos aceptado la presencia y la utilidad de las herramientas digitales en nuestra vida cotidiana. Seguimos nuestros días con dispositivos que nos ayudan, aplicaciones que nos complementan e Internet omnipresente que nos conecta, para bien o para mal.

No es el caso de la fabricación. Muchas fábricas siguen funcionando con tecnologías analógicas, cuyos equivalentes de consumo hace tiempo que han pasado a la irrelevancia (almanaques, casetes, discos de papel). Hasta ahora, estas tecnologías funcionaban, y las alternativas eran prohibitivamente caras para todas las organizaciones, salvo las mejor financiadas.

Para Ron y otros, la Industria 4.0 es una oportunidad para tomar los mejores desarrollos de nuestra vida personal y aplicarlos a contextos de fabricación.

Llamar a algo revolución es una gran pretensión. Ciertamente, muchas "revoluciones" no han estado a la altura.

Es justo preguntarse, entonces, qué hace de la Industria 4.0 una verdadera Cuarta Revolución Industrial.

Lo que distingue nuestro momento actual de otros es el potencial de las nuevas tecnologías digitales para perturbar los órdenes establecidos. Los comentaristas han señalado que el blockchain, la inteligencia artificial y las amenazas a la ciberseguridad -en sus implementaciones más extremas- tienen el potencial de socavar las instituciones centrales. Gobiernos, bancos, infraestructuras energéticas... todos podrían verse transformados masivamente por tecnologías descentralizadas e inteligentes.

Estamos muy lejos de los escenarios de ciencia ficción de ordenadores inteligentes derrocando naciones, o incluso de que blockchain democratice la banca a través de redes de consenso distribuidas. Pero el punto subyacente sigue siendo válido. Los efectos de la tecnología digital avanzada tienen mucho en común con los avances industriales que cambiaron paradigmas e instigaron revoluciones industriales anteriores: el vapor, la electricidad y la informática.

Para poner esto en contexto, sirve hacer un breve repaso de las tres revoluciones industriales anteriores.

Primera Revolución Industrial

La mayoría de los historiadores atribuyen la Primera Revolución Industrial a la invención de la moderna máquina de vapor en el siglo XVIII. Aunque relativamente débil al principio, la máquina de vapor mejoró en potencia y fiabilidad a lo largo de los siglos XVIII y XIX. En 1886, las máquinas de vapor alcanzaban una potencia de 10.000 caballos.

El vapor y la energía hidráulica permitieron a los humanos construir máquinas que posibilitaron la mecanización de procesos básicos. En la primera mitad del siglo XIX, los fabricantes desarrollaron procesos que convirtieron una serie de tareas repetitivas y manuales en trabajo mecánico. Muchas de las naciones más poderosas del mundo construyeron sus fortunas gracias a las ventajas obtenidas gracias a los avances mecánicos de esta época.

Segunda Revolución Industrial

La Segunda Revolución Industrial se caracteriza por la electrificación y la producción con transportadores. Estos cambios alcanzaron una escala nacional y luego mundial a principios del siglo XX.

Al igual que la primera, los principales cambios de la Segunda Revolución Industrial (2IR) se produjeron en el ámbito de la energía. El desarrollo de la ciencia industrial moderna aceleró enormemente el ritmo de desarrollo y la amplitud de la dispersión de las tecnologías de la 2IR. A principios del siglo XX, la electricidad y la producción con cintas transportadoras podían encontrarse tanto en las naciones más desarrolladas como en las menos desarrolladas del mundo.

La revolución digital

También conocida como la Revolución Digital, la Tercera Revolución Industrial no se produjo con una transformación fundamental de la energía. En su lugar, fue el resultado de los avances en la tecnología informática y de las comunicaciones. La robótica incipiente, los ordenadores capaces y los avances en el almacenamiento de datos y la comunicación introdujeron la electrónica digital en la fábrica. También aumentaron enormemente el número de procesos que podían automatizarse. Fue un salto corto, entonces, a formas más sensibles de automatización, análisis de datos y conectividad global.

La Cuarta Revolución Industrial

Al igual que la revolución digital, la Cuarta Revolución Industrial tiene sus raíces fundamentalmente en los avances en computación y comunicaciones. En este caso, la conectividad ubicua creó una infraestructura que permitió a otras numerosas tecnologías comunicarse a través del espacio y la distancia.

Schwab, revisando su informe de 2014, ha identificado la velocidad, la amplitud y la profundidad, y el impacto de los sistemas como los factores que hacen de esta transformación una revolución y no una aceleración. En otras palabras, esta transformación se mueve más rápido, nos afecta con más fuerza y tiene la capacidad de alterar los sistemas mundiales. Esta revolución afecta a lo que somos, no sólo a lo que hacemos y a cómo lo hacemos.

Hay tantos casos de uso para las tecnologías de la Industria 4.0 como fabricantes.

Aun así, los numerosos casos de uso pueden reducirse a unas pocas categorías. McKinsey identificó recientemente cuatro áreas en las que los primeros adoptantes han logrado un éxito fiable.

Gestión digital del rendimiento

La consultora recomienda la gestión digital del rendimiento porque constituye un primer paso crucial en el desarrollo de las capacidades y la infraestructura de la Industria 4.0. Las herramientas de gestión digital del rendimiento se basan en la conectividad del Internet Industrial de las Cosas y el almacenamiento en la nube para procesar datos continuos y en tiempo real de trabajadores y máquinas. Los cuadros de mando digitales y las aplicaciones de fabricación permiten a los operarios ver y responder al rendimiento de los procesos en tiempo real. Las soluciones flexibles de gestión del rendimiento permiten a los ingenieros adaptar los KPI a sus operaciones. La interacción constante con los datos fomenta una mentalidad que da prioridad a las pruebas, un primer paso importante hacia un funcionamiento más analítico.

Mantenimiento predictivo

A medida que el MES, el software de fabricación y los sistemas analíticos han ido mejorando, también lo ha hecho el mantenimiento predictivo. Pero con los avances en big data, el seguimiento del rendimiento humano y el aprendizaje automático, las herramientas de mantenimiento predictivo son cada día más sensibles. Para las fábricas con un nivel básico de conectividad, los algoritmos de aprendizaje profundo pueden crear programas de mantenimiento que sólo se vuelven más precisos con el tiempo. Ya han impulsado enormes mejoras en la OEE, y han proporcionado grandes reducciones en el tiempo de inactividad de las máquinas a medida que la IA se afina en las ineficiencias. Llegarán más avances en este campo a medida que la visión por ordenador y los sensores vestibles conviertan los movimientos humanos en datos procesables.

Optimización del proceso

La Industria 4.0 promete recopilar datos de las máquinas y analizarlos con sofisticados algoritmos. Pero esto no tiene por qué limitarse a procesos o líneas individuales. Más bien, los primeros en adoptarlo están viendo ganancias significativas a medida que utilizan sus datos para desarrollar sistemas dentro de los departamentos, y luego conectan esos sistemas en un todo receptivo y totalmente conectado. Algunas de las mayores ganancias de la Industria 4.0 procederán de la optimización de todo el flujo de valor.

Automatización avanzada

La mayoría de las principales empresas de investigación proyectan que el uso de la robótica se extenderá en la fabricación en los próximos diez años. Pero la automatización no termina con la robótica. McKinsey también predice que muchos trabajadores del conocimiento también tendrán que enfrentarse a la automatización, ya que los algoritmos son cada vez más capaces de gestionar la demanda, programar el inventario y realizar análisis de causas raíz

Entonces, ¿cómo es la fábrica conectada moderna?

La verdad es que no hay una respuesta única. Aun así, es útil observar las tendencias.

Según una reciente encuesta de BCG a fabricantes, el 53% de los encuestados afirmó que la adopción de la Industria 4.0 era una prioridad. Aunque dista mucho de ser unánime, es significativo que más de la mitad de los encuestados identificaran la transformación tecnológica como una prioridad. En las industrias sensibles a los precios (semiconductores, electrónica, automoción), hasta el 80% cree que la Industria 4.0 debería ser una prioridad inmediata.

Los encuestados confían en que estas tendencias continúen. La misma encuesta reveló que el 70% de los expertos en fabricación creen que la digitalización de las fábricas será "muy relevante" en 2030.

Al fin y al cabo, las proyecciones no dejan de ser especulaciones. ¿Cómo están realizando realmente las fábricas la Industria 4.0?

Una encuesta de McKinsey de 2018 sobre los fabricantes mundiales, una gran cohorte de empresas han dado pasos significativos hacia una transformación digital. La encuesta reveló que el 64% de los encuestados tiene programas de conectividad en fase piloto, mientras que otro 23% está empezando a experimentar con la conectividad. El 70% está probando programas de inteligencia y el 61% ya está probando la automatización flexible. De los que respondieron, sólo el 30% ha logrado el impacto de la Industria 4.0 a escala.

Lo que esto significa es que la mayoría de los fabricantes están tomando medidas para integrar las tecnologías digitales en sus operaciones. Están haciendo que sus fábricas estén más conectadas, sean más inteligentes y estén cada vez más automatizadas.

Pero los fabricantes no están adoptando todas las tecnologías de la Industria 4.0 al mismo ritmo. En 2016, BCG descubrió que la ciberseguridad y la analítica de big data eran las tecnologías más implantadas, seguidas de cerca por la computación en la nube. Las tecnologías con menor nivel de adopción son las que más se asocian a una fábrica "futurista". La fabricación aditiva, la robótica avanzada y la realidad aumentada tuvieron tasas de implantación en torno al 28%.

En la evaluación más reciente, un consorcio de grupos de investigación concluyó que aproximadamente el 40-50% de las máquinas existentes están conectadas a la infraestructura digital, aunque sólo sea parcialmente.

Aunque, según estimaciones recientes del FEM, el 70% de los fabricantes están poniendo a prueba las tecnologías de la Industria 4.0, sigue siendo necesaria una inversión considerable para convertir los experimentos en valor a escala. Tanto para las pymes como para las multinacionales, se necesita la combinación adecuada de estrategia, inversión y previsión para evitar el "purgatorio de los pilotos."

A estas alturas de la guía, queremos salir de la parte histórica y contextual y adentrarnos en la práctica. A partir de aquí, encontrará consejos sobre cómo llevar a cabo una transformación digital de la Industria 4.0 y sugerencias para evitar usted mismo el "purgatorio piloto".

No existe una estrategia única para una transformación exitosa de la Industria 4.0. Las estrategias variarán en función del tamaño de la empresa, el sector, la geografía y las fuerzas competitivas, entre otros.

Según un reciente informe del FEM, existen dos vías complementarias para que las empresas que buscan aprovechar la tecnología de la Industria 4.0 escalen en su beneficio.

1. Innovar el sistema de producción: ampliar la ventaja competitiva mediante la excelencia operativa.
2. Innovar la cadena de valor de extremo a extremo: crear nuevos negocios cambiando la economía de las operaciones.

A lo largo de este camino hay algunos escollos comunes.

Falta de visión ejecutiva

Los ejecutivos que participaron en la encuesta de Transformación Digital de Deloitte coincidieron en que la falta de una visión ejecutiva detallada a largo plazo es la mayor barrera en una transformación digital. Idear la estrategia digital adecuada requiere un conocimiento detallado de un sector y la previsión de qué tecnologías serán más disruptivas en un espacio determinado. Las transformaciones digitales más exitosas se producen cuando los ejecutivos establecen objetivos a 1, 3, 5 y 10 años para su transformación digital.

Empezar demasiado grande

Una transformación digital completa no se produce de la noche a la mañana. Es producto de cambios incrementales a largo plazo en los ecosistemas tecnológicos. Aun así, muchas empresas se esfuerzan por lograr una digitalización completa sin rellenar los huecos. Las mejores transformaciones trabajarán de prueba de concepto en prueba de concepto, colocando las piezas en su sitio mientras trabajan hacia algo más grande. Se basarán en los primeros éxitos, aceptarán los fracasos y construirán gradualmente un conjunto de soluciones tecnológicas que funcionen juntas.

No conectar los puntos

La fábrica ideal está perfectamente conectada. Pero no todas las tecnologías son igual de susceptibles de integración en una fase temprana. No empezar con las mejoras básicas de infraestructura (wifi, espacio en el servidor, reciclaje y adquisición de talento) puede obstaculizar las iniciativas posteriores. Todos los datos del mundo, por ejemplo, no servirán de nada sin científicos de datos que les den sentido.

1. Empiece con objetivos empresariales concretos

Muchas transformaciones digitales de la Industria 4.0 fracasan porque carecen de un objetivo claro que no sea la transformación digital. Dicho de otro modo, fracasan porque no están motivadas por un resultado empresarial claro. Cuando planifique una transformación digital, identifique primero lo que las nuevas tecnologías pueden y deben hacer por su empresa. A continuación, explore qué opciones le ayudarán a alcanzar estos objetivos.

2. Tener una hoja de ruta

Cuando se trata de una transformación digital, no basta con pensar a corto plazo. Los fabricantes que planean una transformación digital deben situar sus primeras iniciativas en el contexto de una estrategia a largo plazo. Bain ha llamado a esto "mil puntos de luces digitales", o, muchas "estrellas" digitales en el cielo sin un medio de conectarlas en constelaciones. Esto implica identificar cómo los primeros programas construirán la infraestructura para desarrollos posteriores. Como sostiene PwC, todas las transformaciones digitales deben adoptar un enfoque de "ecosistemas". No piense en cada pieza de la nueva tecnología de forma aislada. Prevea y trace un mapa de todo el sistema que le gustaría ver implantado en el taller.

3. Experimentar con tecnologías únicas, proyectos piloto

Los proyectos piloto ofrecen la oportunidad de sentar las bases de una transformación digital. Debido a su bajo coste y a su naturaleza experimental, brindan la oportunidad de fracasar sin interrumpir el negocio. Cuando los proyectos piloto tienen éxito, los fabricantes pueden utilizar el éxito como palanca para conseguir apoyo para las ampliaciones. Si fracasan, ofrecen la oportunidad de perfeccionar la estrategia.

4. Centrarse en la rentabilidad

Las transformaciones digitales son un medio para alcanzar un fin. En cada etapa, los fabricantes que trabajan en una transformación digital deben preguntarse qué ventajas obtienen de sus esfuerzos y cómo repercute cada inversión en el balance final.

5. Mantenga abiertas las líneas de comunicación

Es fácil pensar en la fábrica digital como una fábrica sin humanos. Pero los humanos no se van a ir a ninguna parte, y las transformaciones digitales de arriba abajo que no tienen en cuenta las necesidades y experiencias de los trabajadores están destinadas a encontrar fricciones. Los ejecutivos deben implicar a los trabajadores de la fábrica en la transformación digital. Nadie conoce mejor los procesos de una fábrica y pocos están mejor preparados para proporcionar información sobre las necesidades y las ineficiencias.

6. Integrar la educación en el proceso

Una consecuencia de la Industria 4.0 es que las antiguas descripciones de los puestos de trabajo están llegando a la obsolescencia mientras que otras están surgiendo. Como resultado, la recualificación, el perfeccionamiento y la formación continua nunca han sido tan importantes. Los directivos pueden mejorar su transformación identificando a los candidatos para la actualización de conocimientos y asegurándose de que los empleados que necesitan desarrollar nuevas habilidades, puedan hacerlo. En algunos casos, las tecnologías de la Industria 4.0 pueden utilizarse para aumentar las iniciativas de formación.

7. Nunca deje de mejorar

Esto puede resultar obvio para la industria que convirtió la mejora continua en una ciencia, pero merece la pena repetirlo: una transformación digital no es algo que ocurra una vez. La disrupción es ahora el status quo. Mantener el éxito significa construir agilidad en los cimientos de una operación de fabricación.

Como pocos otros acontecimientos, la Industria 4.0 nos ha hecho reflexionar sobre el estado del trabajo en el mundo. Desde el germinal libro de Klaus Schwab de 2014 La cuarta revolución industrial hasta el más reciente informe del Foro Económico Mundial sobre Industria 4.0, los comentaristas han hecho hincapié en el potencial impacto humano de los avances en la fabricación. Como revolución en uno de los mayores sectores económicos del mundo, la Industria 4.0 tiene la oportunidad de dar forma a nuestro mundo durante las próximas décadas.

En muchos sentidos, este énfasis en lo humano se debe a que la fabricación está experimentando la misma transformación digital que todos los sectores. Thomas Friedman argumentó recientemente que ahora vivimos en un mundo en el que controlar el flujo de información es más importante que acumular información única. Esto es igualmente aplicable a la Industria 4.0. Los fabricantes que controlen los datos que producen sus fábricas obtendrán una ventaja competitiva sobre aquellos empeñados en acaparar conocimientos únicos.

En este momento, los fabricantes deberían estar trazando su transformación digital. Siguiendo los consejos expuestos en esta guía, y manteniéndose al tanto de las tendencias del sector, deberían ser capaces de maximizar el valor de la Industria 4.0.