Fábricas inteligentes de ingeniería para el futuro

La revolución está en el aire. Las fábricas inteligentes del futuro tendrán que ser innovadoras, ágiles e inteligentes, en las cuales se produzcan continuos cambios y mejora en la parte posterior del uso inteligente de datos. El profesor Robert Harrison explica los desafíos y las oportunidades para los fabricantes con visión de futuro.

Si todavía no ha ido hablar de fábricas inteligentes, probablemente haya oído hablar de la Fabricación 4.0 (Industry 4.0) o de la cuarta revolución industrial. Las fábricas inteligentes son el próximo gran cambio previsto que afectará a la fabricación, causando una nueva revolución en la industria.

Un aspecto clave para asegurar que las fábricas inteligentes sean verdaderamente exitosas es tener una "pipeline", la cual consiste en una cadena de procesos conectados de forma tal que la salida de cada elemento de la cadena sea la entrada del próximo, para desarrollar progresivamente y luego maximizar el impacto de sistemas automáticos innovadores.

Al integrar tecnologías e información en tiempo real, las factorías tradicionales se convertirán desde centros de coste a centros de innovaciones rentable. Los sistemas cibernéticos (CPS) monitorizarán los procesos físicos dentro de las fábricas modulares estructuradas y se extraerá una copia virtual del mundo físico para obtener datos en tiempo real, lo que permitirá tomar decisiones descentralizadas.

Estos nuevos sistemas podrían, por ejemplo, optimizar el tiempo de ejecución mediante la retroalimentación de información relacionada con los productos, procesos y los recursos de producción, o identificar la mejor reutilización de la ingeniería. Podremos ser "inteligentes" en nuestras decisiones de fabricación desde el diseño y la evaluación del producto hasta la fabricación, la cadena de suministro y la prestación de servicios.

La creciente disponibilidad y uso de dispositivos y sistemas CPS industriales distribuido y sistemas, si alineamos con la Internet of Things (IoT) y Internet of Services (IoS), podría cambiar radicalmente la naturaleza de la fabricación y ofrecer nuevas oportunidades de desarrollo mas efectivas, y sistemas de automatización autoconfigurables.

Para lograr esto, los fabricantes tendrán que hacer cambios. La realización de CPS eficaces para la automatización industrial implica la necesidad de herramientas de ingeniería capaces de soportar sistemas distribuidos. 

El problema...

Los métodos actuales de ingeniería de sistemas de automatización son frecuentemente criticados por su pobre desempeño en el apoyo a la reutilización, y a menudo son incapaces de validar de manera efectiva las soluciones de automatización a través de las cadenas de suministro (SCM). La integración entre sistemas reales y virtuales suelen ser menos que ideal, lo que dificulta trazar un ciclo de vida eficiente del sistema de automatización, desde la especialización y el diseño hasta la puesta en marcha, la validación, el funcionamiento y la reutilización de los sistema.

En pocas palabras, el proceso de ingeniería que tenemos en este momento está desunido y podría ser más inteligente.

Otro problema frecuentemente citado es que la mayoría de las herramientas de automatización actualmente disponibles son específicas para el proveedor y soportan entornos de control cerrados. Si bien pueden ofrecer una buena funcionalidad de solución puntual, están bien soportados y pueden ofrecer sistemas operativos robustos, a menudo tienen una agilidad limitada.

Estos factores conducen a retrasos y, en ultima instancia, a los malos usos de la información en el ciclo de vida, y las lecciones aprendidas no se repiten en las repetidas iteraciones del sistema.

... y la solución.

Los sistemas cibernéticos son distribuidos y heterogéneos conectados vía redes, y habitualmente asociados con el concepto de IoT. La visión para el nuevo ciclo de vida de CPS es una integración perfecta entre a construcción de ingeniería y las fases operativas.

El modelo digital se actualiza continuamente hacia y desde el sistema físico, y las lecciones aprendidas se retroalimentan en posteriores refinamientos del sistema, haciéndolos cada vez más inteligentes.

La empresa WMG se centra en el diseño e implementación de automatización, herramientas de ingeniería de sistemas y métodos adaptados a la naturaleza específica de CPS. Parte de un nuevo entorno de software de ingeniería -vueOne - se está utilizando actualmente para apoyar la actividad de ingeniería virtual de Ford en el ensamblaje del grupo motopropulsor en Reino unido. VueOne también se utiliza para apoyar la ingeniería de la batería y el motor eléctrico sistemas make-like-production en asociación con una gama de empresas de automoción.

Apoyar correctamente el ciclo de vida completo de la fabricación es importante si queremos maximizar los beneficios del negocio para la fábrica inteligente. A un nivel simple, una vez que se ha creado un modelo digital de una estación de producción, esta información se puede utilizar a través de aplicaciones en dispositivos móviles para permitir el soporte de sistemas de producción en la planta. Esto puede ser en forma de visualización de datos digitales para monitoreo y mantenimiento.

FUENTE: The Manufacture

    

El papel del factor humano en el futuro de la fabricación

"Human Factors" (ergonomía) proporcionan un enfoque científico 

para el diseño centrado en el ser humano.

La industria de la fabricación siempre ha progresado, y en ocasiones se ha revolucionado a sí misma, a través del desarrollo y aplicación de nuevas tecnologías. Hoy en día, tal vez más que nunca, es el enfoque principal para la actual Fabricación 4.0, la cual conduce hacia la digitalización y automatización inteligente de las fábricas.

Sin embargo, un aspecto clave para lograr el diseño de estas nuevas tecnologías, y que realmente desempeñe un papel central de los éxitos futuros, es el modo de comprender y asimilar el impacto que realiza sobre el operador humano y su mano de obra.

Factor humano y tecnología

Dado que los sistemas de producción implican niveles crecientes de automatización, informática, robótica, etc., es importante recordar que las habilidades humanas seguirán siendo esenciales en numerosas tareas, haciendo que el matrimonio entre humano y máquina sea crucial para lograr el éxito.

Por lo tanto, los factores humanos desempeñan un papel esencial en el futuro de la industria de la fabricación; es necesario que se comprenda cómo diseñar y operar las funciones tanto humanas como tecnológicas.

"Human Factors" (ergonomía) proporciona un enfoque científico al diseño centrado en el ser humano, el cual aplica principios fisiológicos y psicológicos para optimizar el equilibrio entre la fuerza y limitaciones humanas. Tradicionalmente se trata de un aspecto limitado, dada su complejidad, en la parte de diseño de ingeniería.

Mientras que la tecnología tiene la capacidad de incrementar la productividad y reducir costes, es el factor humano lo que nos permitirá una total integración de SCM (cadenas de suministro), la cual se traduce en la diferenciación de la empresa. Marcas como Rolls-Royce, BAE Systems y el Advanced Manufacturing Research Center (AMRC) presenta una creciente necesidad de incorporar factor humano dentro del proceso de diseño de fabricación.

Desarrollo de robots industriales para colaborar con mano de obra humana.

La robótica industrial es una de las principales tecnologías que se están desarrollando para futuros sistemas de fabricación y, por lo tanto, un buen ejemplo de la importante función de los factores humanos en el diseño y la implantación.

La aplicación de factores humanos en las actividades de diseño es vital para garantizar la creación de robots, los cuales puedan trabajar e interaccionar de forma eficiente con las personas. Por ejemplo, los humanos poseen estaturas y fisonomía distintas y, a diferencia de las máquinas, aportan altos niveles de impredecibilidad en sus respuestas y comportamiento.

La variabilidad human ha sido un problema tradicional para el diseño de sistemas de fabricación, pero la tendencia progresiva  para una mano de obra más flexible significa que la diferencia entre operador y sus capacidades es considerada más valiosa en sistemas que requieren cambios frecuentes de productos.

En términos de implementación, los factores humanos ayudan en el diseño de iniciación de la mano de obra, entrenando al operador, así como otras estrategias, las cuales mejorarán la contratación de personal.

La aceptación de los trabajadores es siempre crítica para el éxito de la adopción de nuevas tecnologías, de modo que si nos enfrentamos a la perspectiva de instalar la automatización, la cual requiere grandes niveles de comunicación y colaboración entre el operario humano.

Preparar al trabajador para el futuro puesto de trabajo.

Inevitablemente, esto significa que los futuros lugares de trabajo en la industria van a ser muy diferentes, siendo muy importante considerar las implicaciones para realizar el diseño y la implantación. 

Aunque se espera que la mano de obra futura sea más móvil, también es importante considerar cómo preparar a los trabajadores actuales que serán llamados a adaptar sus tareas, técnicas, procesos y cultura.

"Human Factor" es el enfoque más apropiado para reconstruir y mejorar las destrezas manuales y cognitivas, las cuales permitan preparar a los trabajadores para los entornos de trabajo variables y para las nuevas demandas de tareas en los sistemas de producción futuros.

Para lograr el éxito de los nuevos sistemas, debemos asegurar, no sólo la capacidad del trabajador, sino que desse trabajar con ello. 

FUENTE: The Manufacturer 

El tren de la Fabricación 4.0 sigue rodando en Alemania

Festo, automatización para el futuro

Festo ha invertido más de 70 millones de € en la ampliación de su planta de tecnología
ultra-moderna en Ostfildern-Sharnhausen.

Dr. Eberhard Veit, presidente de la Junta Festo, realiza un recorrido por la planta de tecnología ultra-moderna en Ostfildern-Scharnhausen (Stuttgart, Alemania), un emplazamiento anunciado como la vanguardia de la automatización para el futuro.

Visitar una fábrica dedicada a la fabricación de válvulas, terminales de válvulas y electrónica no resulta ser un viaje muy atractivo. Sin embargo, esta fábrica es diferente. Los componentes producidos son irrelevantes, ya que son los medios de producción lo que es de mayor importancia. 

La planta se caracteriza por incorporar procesos eficientes y de bajo consumo; poseer una sección de aprendizaje; productos de alta calidad, totalmente enfocados al cliente; así como la producción sostenible y verde.

Resulta un claro ejemplo de cómo una empresa de automatización ha invertido 70 millones de euros, tanto en el futuro de sus clientes como en su propia filosofía de producción, la cual incluye la educación para facilitar la cadena de producción. La factoría ocupa 66.000 metros cuadrados y trabajan 1.200 personas.

De acuerdo con su jefe de producción, Stefan Schwerdtle, Scharnhausen crea valor a través de cuatro áreas de actuación:

• Ensamblaje- automatización en el montaje y producción en masa de electroválvulas y piezas eléctricas, en combinación con el montaje manual de las válvulas con una alta varianza.
• Fabricación de arranque de viruta- mecanizado de cuerpos de válvulas para la producción en masa, perfiles y componentes para el manejo de la tecnología.
• Electrónica- producción en masa de componentes eléctricos, así como técnicas de accionamiento eléctrico y neumático.
• Soluciones para los clientes- fabricación especializada y montaje de productos específicos a petición del cliente.

Schwerdtler explica que la planta no sólo ayuda a reforzar la competitividad global de Festo en el mercado actual, sino que también ayuda a reforzar y a preparar a la empresa para satisfacer las necesidades futuras. "Hemos creado el espacio necesario para la evolución de la tecnología y de productos cooperativos, y se mejoró considerablemente el tiempo de comercialización a través de procedimientos optimizados y procesos centrales realineados." 

Trazado del mapa para la asignación de valor.

Según la compañía, un atributo clave de la fabricación es su gestión de flujo aportando valor integral. Todos los flujos de valor de desarrollo, logística y producción en planta de tecnología, se mantienen constante en un estado óptimo de flujo. "Nos estamos concentrando en la identificación de los cuellos de botella en la cadena de valor y la alineación de los procesos en consecuencia - al hacer esto, podemos evitar retrasos y garantizar una secuencia fluida de las operaciones", describe Stefan Labonde, responsable de la planta de gestión de materiales.

Un ejemplo del éxito de este enfoque, se puede encontrar en la producción de uno de sus componentes (mini-correa neumática DGSL). Al llevar a cabo todas las etapas de procesamiento en un solo lugar, la distancia de transporte en general se redujo de 32 kilómetros a tan solo 240 metros, y el tiempo de producción se redujo en un 66%.

Trabajo Flexible (Flexible working)

Cuando llegó la hora de la planificación de la nueva planta, los expertos del departamento de marketing, desarrollo, IT, logística, producción y recursos humanos se agruparon y trabajaron de forma interdepartamental. De esta manera, fue posible llegar a considerar la arquitectura de la planta como un único ser y convertir estas medidas en una realidad en el periodo de tres años.

Otra innovación de Scharnhausen es la aplicación del concepto de Ideen Schmiede, consta de cuatro salas disponibles donde los ingenieros, gerentes y personal de montaje pueden reunirse. Estos empleados son alentados a una lluvia de ideas sobre posibles mejoras del producto y de la producción en un entorno informal con pantallas interactivas de escritura, así como salón y cocina. Los empleados obtienen la formación de una manera, la cual se basa en las necesidades prácticas, considerándose el proceso de aprendizaje como una parte integral en Scharnhausen.

"Nos enfrentamos a nuevos retos en el ámbito competitivo global que es el sector de la automatización, con empleados que están dispuestos a aprender y están abiertos a los cambios en su área de producción. Además, el conocimiento obtenido a partir de nuestra investigación sobre la "Fabricación 4.0" se canaliza hacia un mayor desarrollo de la planta. De esta manera, se posee la capacidad de implementar cambios complejos de manera sostenible" aclara Schwerdtle.

Como medida de comprensión, el siguiente video ofrece una visión del flujo de producción, pudiendose apreciar el correcto funcionamiento y su fluidez, desde la recepción del material a la planta, pasando por la actividad de producción en cadena y finalizando en el transporte del producto final.