Conectando ecosistemas a través de tres gemelos digitales

Después de casi una década de Industria 4.0, algunas fábricas apenas han iniciado la transformación digital. Así que, ¿qué se necesita realmente para conseguir que la producción inteligente avance?

La clave está en comprender en profundidad los ecosistemas y eso, de hecho, depende de la sinergia entre tres gemelos digitales y su interacción en una continuidad digital con una perfecta conexión en red:

• El gemelo del sistema
• El gemelo del producto
• El gemelo digital del proceso de fabricación.

Tres gemelos digitales y la fábrica inteligente en tiempos de mercados globales volátiles: Markus Asch, CEO de Rittal International y Rittal Software Systems, y el Univ.-Prof. Dr.-Ing. Oliver Riedel, Director del Instituto Fraunhofer de Ingeniería Industrial IAO y Director Ejecutivo del Instituto de Ingeniería de Control de la Universidad de Stuttgart, describen y evalúan la situación actual e identifican los desafíos y las oportunidades de la transformación digital de la industria manufacturera mediante la conexión en red de los ecosistemas.

Durante diez años, la Industria 4.0 ha sido el tema principal de todas las discusiones en los círculos industriales. ¿Es ya una misión cumplida?

"Permíteme utilizar una analogía culinaria con respecto a la Industria 4.0 y la fábrica inteligente. Tenemos la receta, los ingredientes están a nuestra libre disposición e incluso hay varios chefs que pueden preparar el plato."

Univ.-Prof. Dr.-Ing. Oliver Riedel, Director del Instituto Fraunhofer IAO y Director Ejecutivo del Instituto de Ingeniería de Control de la Universidad de Stuttgart.

Riedel: Solo hay un problema: la gran mayoría de las fábricas son zonas industriales degradadas que han existido durante años, o incluso décadas, y sus estructuras llevan mucho tiempo sin actualizarse. Aún no se han amortizado del todo. Cojamos el ejemplo de un taller de pintura con un periodo de amortización de 30 años. Si visitas al propietario y solicitas un concepto de diseño completamente nuevo, el interventor financiero te echará de inmediato sin mediar palabra.

¿Cuál es la solución, Prof. Riedel?

Riedel: Con respecto a las zonas industriales degradadas, la única solución es adoptar un enfoque progresivo. Recomiendo la implementación paso a paso, con la correspondiente evaluación de las ventajas económicas. Este problema no surge en proyectos totalmente nuevos, que deberían girar en torno a la Industria 4.0.

¿Conoces algún proyecto emblemático que ya esté alineado con los criterios de la Industria 4.0?

Riedel: Sin duda, hay algunos procesos de fabricación distintos en los que ya funciona: con estructuras sencillas, poca variación de productos, producción en equipos modernos y análisis de la coherencia de los datos.

Hace poco, un importante operador del mercado hizo una declaración un tanto osada afirmando que ya hemos recorrido un 80% del camino hacia una fábrica inteligente en toda regla. ¿Compartes esta valoración, Asch?

Markus Asch: No, en absoluto. Estamos muy lejos de estar en una situación en la que la fábrica se optimice a sí misma. Sin embargo, creo que hemos aprovechado casi un tercio de todo su potencial.

¿Qué es lo que ya hemos conseguido y qué nos falta aún?

Asch: El primer paso fue crear componentes inteligentes. Ahora ya están disponibles. El siguiente paso fue crear unos estándares de datos uniformes, que ahora ya se han implementado en su mayoría. Lo que aún no tenemos es un contenido compatible en puntos de datos críticos. Si comparamos los mensajes de error de 20 sistemas de automatización, es como entrar en una selva.

"Hay tres gemelos digitales que deben conectarse de forma fluida y significativa: gemelos de automatización, de producto y de producción."

Markus Asch, CEO de Rittal International y Rittal Software Systems

¿Cuál es tu conclusión?

Asch: Lo que debemos hacer ahora es crear transparencia con respecto a los gemelos digitales y comprender cómo se interrelacionan. En las fábricas más avanzadas, actualmente estamos en condiciones de usar la transparencia para saber exactamente qué podemos optimizar. Ante todo, podemos adquirir nuevos conocimientos al hacer coincidir los datos de los gemelos digitales.

¿A qué gemelos digitales te refieres?

Asch: Tal como lo vemos, los tres gemelos digitales deben estar conectados de forma fluida y significativa para lograr una producción inteligente. Verás, en el contexto de la fabricación hay tres ecosistemas que, idealmente, deberían generar un gemelo digital: sistemas, productos y procesos de fabricación. Cuanto mayor sea la eficacia de las empresas para conectar y vincular de forma útil los datos de estos tres gemelos digitales en el proceso de fabricación, más rápido será su progreso hacia la fábrica inteligente.

¿Cuáles crees que son los principales obstáculos durante la transformación digital?

Riedel: Los sistemas patentados son tóxicos: los estándares no abiertos son el mayor obstáculo. En otras palabras, se trata de la disponibilidad de los datos de extremo a extremo y esta continuidad digital debe basarse en unos estándares abiertos en todos los niveles. Si observamos el modo en que las máquinas se comunican entre sí actualmente y cómo se comparten los datos, veremos que a menudo se utiliza principalmente para compartimentar los ecosistemas en lugar de abrirlos.

Asch: La continuidad digital es una cosa, pero los datos también deben contextualizarse, sobre todo porque los gemelos digitales de todo tipo de áreas contribuyen a la producción. Actualmente, si introduces datos de producción en un motor de IA, no conseguirás nada en absoluto. Es mejor que ni te molestes. No puedes hacer nada sin conocer el entorno; sin asignar datos a un ecosistema lógico. Nuestra planta en Haiger genera 18 terabytes de datos a diario. El gran desafío es saber cuáles son los dos terabytes que realmente importan y en qué proceso.

Estás asumiendo que veremos mayores avances hacia la fábrica inteligente en los próximos cinco años que en los diez anteriores. ¿Por qué?

Asch: Por un lado, además de los datos en sí, ahora disponemos de la comprensión necesaria en torno a los gemelos digitales, los puntos de datos y los ecosistemas. Por el otro, el cambio nos pondrá bajo una presión inimaginable. Poco a poco nos dirigimos hacia la tormenta perfecta. Sin continuidad digital en nuestras operaciones de producción, no tendremos ninguna esperanza de superar con éxito los diversos desafíos.

¿Puedes hacer que la idea de una tormenta perfecta sea un poco menos desalentadora explicándonos de qué estamos hablando exactamente?

Asch: De necesidades urgentes como la eficiencia energética. Actualmente no se gestiona ni una sola operación de producción basada en este concepto, porque el gas y la electricidad siempre han estado disponibles y han sido asequibles. En lo que respecta a la flexibilidad, y en respuesta a la escasez de recursos y componentes, a las reorganizaciones de fábricas cada vez más frecuentes y a la actitud volátil de los pedidos, también debemos volver a analizar los procesos que se han arraigado durante décadas. Todo esto lleva al límite a las empresas que confían en los enfoques convencionales.

¿Por qué las empresas que funcionan con una fábrica inteligente están en mejor posición que las empresas más tradicionales o convencionales para hacer frente a esta nueva volatilidad del mercado en aspectos como la energía?

Riedel: Conocer no solo cuánta energía consume mi proceso en total, sino también tener detalles exactos sobre dónde y cuándo, significa que puedo cambiar la producción a periodos en los que la energía es más barata y está más disponible, por ejemplo. Esto marca una transición de un control de circuito abierto a un control de circuito cerrado, porque los parámetros involucrados en la producción, en su conjunto, se están volviendo altamente dimensionales. Las empresas necesitan introducir rápidamente una gestión inteligente de elementos como la energía, el personal cualificado y los materiales. Hoy en día, todos estos elementos cuestan mucho dinero. Por otra parte, la simulación previa asistida por datos y la ejecución de procesos con perfiles que se puedan modificar según sea necesario en el ecosistema digital proporcionan una herramienta de toma de decisiones muy eficaz para el equipo directivo. Las estadísticas periódicas convencionales o estándar ya no sirven.

Esta aparente urgencia es más bien como el debate en torno al principio rector de «resiliencia mediante adaptabilidad», ¿verdad?

Asch: ¿Qué significa realmente resiliencia? Significa empezar por comprender el mundo en el que vivimos. Si lo conseguimos, si aceptamos la realidad y sacamos las conclusiones correctas, la tormenta perfecta es también la base perfecta para encontrar soluciones. Debes ser capaz de comprender cómo se interrelacionan las cosas y adaptarte en consecuencia.

¿Qué sector de la industria tiene una mayor probabilidad de avanzar más rápido?

Asch: La industria productora, desde la pequeña y mediana empresa hasta las grandes corporaciones. Utiliza enormes cantidades de energía.

¿Cuál es el mejor enfoque en este momento?

Asch: Básicamente, buscar los socios adecuados y comenzar a automatizar la producción, porque ahí es donde más puede aumentar la eficiencia. Los siguientes pasos son crear espacios de datos y aprender.

Recomiendas aprender rápido.

Asch: Por lo general, recomendamos no emprender iniciativas con megaproyectos que tarden dos años en empezar a dar resultados. Debes reestructurar todo lo que no genere resultados en los próximos seis meses. Lo importante no es lo que aprendes de la implementación, sino el concepto. En lugar de que las personas pasen meses analizando qué datos podrían ser relevantes, dejemos que aprendan trabajando realmente con los datos.

¿Cómo consigues que la gente se sume a la transformación digital?

Riedel: La complejidad no es necesariamente algo malo, pero no te compliques la vida. Lo importante es que todos los involucrados, desde los trabajadores normales hasta los supervisores de turno, necesitan herramientas que sean realmente fáciles de acceder.

Asch: Así es exactamente como lo vemos nosotros también. Las personas, sobre todo las que cuentan con experiencia y conocimientos en torno a los procesos, deben recibir las herramientas adecuadas, preferiblemente basadas también en enfoques sin código o de código mínimo.

Riedel: Haz que sea muy fácil para los trabajadores acceder a una base de datos a través de una interfaz, sin tener que iniciar sesión o utilizar un lenguaje complicado, que les permita hacer preguntas espontáneamente, como cuántos problemas de calidad ha habido con un producto en concreto durante la última quincena, desglosados por turnos y sistemas. Estoy convencido de que harán preguntas, las preguntas correctas, y con mayor rapidez. Puedes utilizar incentivos o ayudas para impulsar todo el asunto, como se ha hecho anteriormente con el CIP.

Solo nos queda consultar la bola de cristal: ¿cuándo se convertirá la fábrica inteligente en una realidad en toda la industria?

Riedel: Cuando los datos de producción puedan revelar la causa de los problemas, ya sean errores de planificación de la producción, detalles pasados por alto o lagunas en el desarrollo del producto. Puedo garantizar que este tema en su conjunto nos mantendrá ocupados durante los próximos 10 a 15 años. Puede que tardemos otros diez años en lograr la puesta en marcha virtual completa y doce para que la fábrica digital, es decir, la planificación y el diseño de procesos digitales, se convierta en una realidad. La digitalización de la fabricación depende en gran medida de las inversiones. Lo que lleva más tiempo es recuperar los datos del producto generados sobre el terreno y llevarlos al departamento de desarrollo de productos.

¡Muchas gracias por la entrevista!

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