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La fabricación digital es un término que se usa en abundancia hoy en día. Pero, ¿qué es la fabricación digital y cómo las empresas la aprovechan para su beneficio?

En pocas palabras, la fabricación digital es cuando una empresa aprovecha las tecnologías digitales para beneficiar sus operaciones de fabricación. Con la fabricación digital, los fabricantes pueden crear una fábrica que sea un entorno conectado, en red y totalmente integrado, lo que les permite utilizar análisis de datos en tiempo real para optimizar todo el proceso de fabricación y obtener ganancias de productividad del 10 % a más del 1000 %. Esos ceros adicionales no son errores tipográficos.

La fabricación digital permite a los fabricantes eliminar los cuellos de botella, reducir el inventario, mejorar la calidad, acortar el tiempo de comercialización, girar rápidamente para satisfacer las necesidades de los clientes y ampliar la cantidad de productos fabricados. Las inversiones en fábricas digitales han llevado a un aumento promedio del 10 % en la producción, el 11 % en la utilización de la capacidad de la fábrica y el 12 % en la productividad laboral, según Deloitte.

La adopción de iniciativas de fábricas inteligentes puede ayudar a los fabricantes estadounidenses a triplicar la tasa de productividad laboral hasta 2030, en comparación con las bajas tasas de 2007-2018, dijo Deloitte.

Los problemas y las personas primero

En última instancia, las personas serán fundamentales para impulsar el éxito de la Industria 4.0.

Antes de adoptar cualquier tecnología de fabricación digital, los fabricantes deben determinar el problema comercial, como una producción más eficiente o un tiempo de comercialización más rápido, que están tratando de resolver. Luego, establezca objetivos medibles e incrementales para el ROI. Algunos de los primeros usuarios compraron tecnología de fábrica digital con solo una vaga idea de lo que querían hacer, y luego fracasaron.

Las personas son la siguiente prioridad. Un líder fuerte y visionario que entiende la fabricación digital hará que los programas de fábrica digital sigan avanzando. Por encima de ese líder, la junta también debe estar comprometida y educada sobre los beneficios. Por debajo de ese líder, escuchar a los trabajadores de primera línea sobre sus tareas laborales, cuellos de botella y expectativas marcará la diferencia entre la tecnología que mejora el resultado final o se queda abandonada en un rincón.

Casos de uso de fabricación digital

Según Deloitte y otros, los casos de uso de iniciativas de fabricación digital incluyen:

  • Mantenimiento predictivo para evitar averías costosas.
  • Detección y detección de calidad para monitorear y probar equipos y productos en tiempo real con análisis visual.
  • Eficiencia predictiva para evitar cuellos de botella costosos.
  • Monitoreo de temperatura para hacer los ajustes necesarios en las herramientas de corte para temperaturas más altas.
  • Optimización de puestos de trabajo en beneficio de toda la línea de producción.
  • Transporte inteligente para automatizar el movimiento de material, garantizar un flujo de material continuo y eliminar las copias de seguridad.
  • Colaboración de ingeniería y gemelo digital para creación rápida de prototipos, configuración de celdas de producción virtual y modelado de productos digitales.
  • Seguimiento de activos en tiempo real.
  • La capacidad de ajustar la producción para satisfacer las necesidades cambiantes de los clientes y los pedidos urgentes.

La fábrica digital de Siemens es un fuerte ejemplo de caso de uso

Siemens se destaca como un gran triunfador. En 2010, la empresa comenzó a digitalizar su propia planta de fabricación en Amberg, Alemania. Durante la próxima década, la fábrica evolucionó de un 25 % digital/automatizado a un 75 %. La productividad mejoró en un asombroso 1.400%.

Sarah Black-Smith: jefa de operaciones de fábrica en la galardonada fábrica de Siemens en Congleton. Sarah hablará en la Semana de la fabricación digital (en línea) del 9 al 13 de noviembre.

Antes de la digitalización, la planta podía fabricar cinco productos. En un período de 12 meses, la fábrica estaba en condiciones de fabricar 1300 productos diferentes, con la capacidad de fabricar 9000 en total, dijo Alastair Orchard, vicepresidente de empresa digital de Siemens Digital Industries Software. Tiempo desde el pedido hasta la entrega: 24 horas.

En lugar de centrarse solo en optimizar la producción en celdas de trabajo individuales, la fábrica digital de Siemens, y otras, adoptan una visión amplia y a largo plazo para optimizar todo el proceso o incluso múltiples procesos.

Cómo se desarrolla eso: imagine que una máquina de fábrica solo puede perforar agujeros. Un robot de fábrica inteligente puede taladrar orificios pero también puede soldar, realizar algunos procesos de ensamblaje, seleccionar y colocar componentes eléctricos y probar componentes. Cuando comienza el trabajo del día, el gemelo digital determina la forma más eficiente de operar toda la fábrica y fabricar cada producto en función de todas las tareas en cuestión. Se pueden producir productos idénticos usando diferentes combinaciones de celdas de trabajo de acuerdo con la carga de trabajo de todo el día, dijo Orchard.

“Cualquier producto puede realizar cualquier viaje a través de la fábrica interactuando con cualquier combinación de máquinas y personas”, dijo Orchard. “El producto puede interactuar con una máquina, 10 máquinas, 15 máquinas. Hemos introducido un paradigma completamente nuevo”.

Se redujeron los defectos, pero también se redujo la velocidad

Los defectos se redujeron de 150 por millón a nueve, dijo Orchard. La mejora inicial de la calidad se produjo a expensas de la velocidad porque la fábrica sometió a rayos X todos los productos para buscar componentes faltantes y defectos de soldadura.

“Esa fue una parte crítica del proceso, pero ralentizó todo”, dijo Orchard. “Estábamos tratando de hacer algo cada segundo. Los rayos X consumían una cantidad considerable de tiempo. Fue un cuello de botella enorme”.

Pero Siemens no estaba dispuesto a sacrificar la calidad. En cambio, la compañía decidió ser inteligente sobre qué partes radiografiar.

Siemens usó el análisis de datos para observar los 30 millones de conjuntos de datos que la fábrica tenía de piezas radiografiadas en el pasado. La empresa también analizó alrededor de 200 factores, como el proveedor, las máquinas utilizadas, los operadores específicos involucrados, la temperatura, la humedad, la información de mantenimiento de las máquinas y más.

"Pudimos entrenar un algoritmo de aprendizaje automático y predecir en función de todos los valores recopilados si habría o no problemas de calidad", dijo Orchard. “No tomamos rayos X de nada ahora a menos que el algoritmo de aprendizaje automático diga que hay más de una pequeña posibilidad de que este producto falle. Hemos eliminado el cuello de botella. Podemos hacer funcionar la fábrica a toda velocidad y tomar radiografías solo de los pocos elementos que se considera que pueden tener problemas. Pudimos equilibrar la calidad y la productividad”.

Los gemelos digitales juegan un papel importante en las fábricas digitales

Finalmente, los gemelos digitales también juegan un papel para optimizar la producción. Para empresas como Siemens que fabrican y utilizan plataformas de fábrica digital, un gemelo digital puede mostrar fácilmente a los clientes lo que la tecnología puede hacer por ellos.

Un empleado de Siemens describió que el gemelo digital le dio "la fábrica en el bolsillo".

Siemens también está impulsando las iniciativas de fabricación digital en sus proveedores. Cuando la fábrica tenía problemas continuamente con los contactos de sus carritos inteligentes, la empresa alentó a su proveedor a utilizar la plataforma de conectividad inteligente de Siemens para recopilar datos y vender un servicio de mantenimiento a la fábrica. Cuando los contactos comienzan a fallar aunque sea levemente, el sistema activa una acción para enviar el buggy a una estación de limpieza, en lugar de detener toda una línea de producción.

Al buscar ofertas para máquinas para esta fábrica digital, Siemens insiste en que sus proveedores hagan ofertas a través de un gemelo digital. “Cada proveedor vuelve a nosotros con un modelo digital funcional de una máquina. Podemos verlo haciendo su trabajo. Podemos predecir el par, el uso de energía, los intervalos de mantenimiento, todo esto en el mundo virtual. Elegimos la mejor máquina, no en papel sino en predicciones muy detalladas”.

Siemens obtiene el gemelo digital de una nueva máquina aproximadamente un mes antes de obtener la máquina real y virtualmente encarga el gemelo digital para probar la producción. Cuando llega la máquina real, la fábrica necesita solo 40 minutos para comenzar la producción completa.

“Podemos enchufarlo y está listo para funcionar”, dijo.

Los rezagados se preocupan por los riesgos y desafíos de la fabricación digital

A pesar de las claras ventajas de la tecnología de fábrica digital, el 49% de los fabricantes de EE. UU. siguen estancados en el modo de lápiz y papel, según Deloitte. Si usan análisis de datos, la información puede tener meses de antigüedad.

Hay razones para esta renuencia. Los ejecutivos se preocupan por cometer errores que detengan las líneas de producción; también les preocupan las brechas de seguridad. Esos temores legítimos ayudan a explicar por qué el 19 % de los encuestados de Deloitte ni siquiera está pensando en la transformación de la fábrica digital y el 30 % está pensando en la idea pero no planea seguir adelante.

Los primeros usuarios han despejado el camino

Pero hay buenas noticias para aquellos que aún no se han embarcado en la transformación de la fábrica digital:

  • Los primeros usuarios ya han identificado puntos de estrés y fallas comunes. (¿Recuerda que los de GE fallan rápido?) Ahora, los que llegan tarde pueden aprender de esas lecciones.
  • El costo de las plataformas digitales está cayendo. El software de fábrica digital ahora es posible incluso para las tiendas más pequeñas.
  • La tecnología de fábrica digital se integra más fácilmente entre los proveedores. Los proveedores entienden que los fabricantes no pueden cambiar y reemplazar todo lo que hay en sus tiendas, por lo que están haciendo que sus plataformas funcionen bien con la tecnología existente.

Evaluar cuidadosamente y abordar los riesgos de seguridad

Pero los riesgos, especialmente los riesgos cibernéticos de las fábricas digitales, siguen siendo apremiantes. Antes de continuar, los fabricantes deben evaluar cuidadosamente los desafíos y riesgos. Una plataforma de seguridad completamente integrada puede aprovechar el análisis de datos en tiempo real para luchar contra los actores de amenazas cibernéticas. Un enfoque inteligente para evaluar el riesgo, según Deloitte:

  • Evaluar todas las nuevas tecnologías digitales basadas en la seguridad humana.
  • Al conectar la fábrica y sus activos a la red de comunicaciones más amplia, implemente un plan de mitigación de riesgos ágil y evolutivo.
  • Evite fallas en un solo punto al segmentar la línea de producción y tener más de un canal de red.
  • Cree políticas estándar para riesgos y recuperación ante desastres en todos los proveedores que proporcionen equipos conectados.
  • Considere un enfoque de seguridad en capas para fortalecer la resiliencia.

Mire un video narrado sobre la fábrica digital de Siemens que se enfoca en el gemelo digital.

Semana de la Fabricación Digital 2020

La Semana de la Fabricación Digital de este año, la quinta de su tipo, tendrá lugar del 9 al 13 de noviembre de 2020. Este completo festival de una semana de duración para fabricantes, proveedores de soluciones tecnológicas y expertos en la materia contará con 10 000 líderes de la industria, 175 expositores de vanguardia y 225 sesiones de conocimiento diferentes.

Juergen Maier, ex director ejecutivo de Siemens UK&I.

Dos de los oradores de este año conocen de primera mano cómo Siemens ha estado aprovechando las tecnologías de fabricación digital en su beneficio: el Prof. Juergen Maier es el ex director ejecutivo de Siemens Reino Unido, y Sarah Black-Smith dirige Operaciones de fábrica en la fábrica de Siemens Digital Industries en Congleton.

Para obtener más información sobre el evento, diríjase al sitio web de la Semana de la fabricación digital.

¿Qué es una empresa de fabricación digital?

La fabricación digital es el uso de un sistema informático integrado compuesto por herramientas de simulación, visualización 3D, análisis y colaboración para crear definiciones de productos y procesos de fabricación simultáneamente.

¿Qué es la tecnología de fabricación digital?

La fabricación digital es el uso y la aplicación de tecnologías digitales (software y hardware) a todos los aspectos del proceso de fabricación. Esta definición de fabricación digital considera que el proceso de fabricación comienza con las etapas de concepto y diseño.

¿Cuáles son cinco ejemplos de tecnología de fabricación?

Cinco tipos de procesos de fabricación.

  • Fabricación repetitiva.
  • Fabricación discreta.
  • Fabricación de taller de trabajo.
  • Proceso de fabricación (continuo)
  • Proceso de fabricación (lote)

¿Qué es la fabricación de transformación digital?

La transformación digital en la fabricación es la aplicación de tecnología para maximizar los ingresos, reducir costos, mejorar la calidad y aumentar la flexibilidad. Los casos de uso van desde la optimización de activos hasta la productividad de la fuerza laboral, desde la velocidad hasta la industrialización.

Video: digital manufacturing tech companies