Una Smart Factory es algo bastante moderno. Para que funcione, necesitas algunos requisitos operativos y técnicos básicos. En esta sección aprenderás lo que una Smart Factory necesita.
Importante
El intercambio de datos
Los requisitos comienzan con el propio intercambio de datos. Una Smart Factory intercambia una gran cantidad de información. Este intercambio de datos debe ser capaz de funcionar según las siguientes reglas básicas:
Transferencia de datos bidireccional
El intercambio de información funciona en ambas direcciones (tanto en el envío como en la recepción de información).
Transferencia de datos horizontal y vertical
La información se intercambia tanto verticalmente entre los diferentes departamentos (por ejemplo: gestión de pedidos, planta de fábrica, producto) como horizontalmente (de la máquina A a la máquina B en la planta de fábrica).
Dado que el objetivo es registrar en tiempo real los datos importantes del proceso de producción, los sistemas de control operacional deben integrarse en el intercambio de datos. Estos sistemas de control operacional son conceptos que ayudan a gestionar, vigilar y controlar las empresas del sector de la producción. Se debe incluir lo siguiente:
Planificación de recursos empresariales
Aquí es donde se planifican, controlan y gestionan los recursos, tales como el material y el equipo operativo, pero también el personal, el capital y la tecnología de la información en general.
Ejecución de la fabricación
Se trata del control y la vigilancia de la producción en tiempo real (también denominado en alemán sistema de control de la producción).
Gestión del ciclo de vida de los productos
Un concepto que se ocupa del ciclo de vida (desde el diseño, la construcción y la producción hasta la venta, el uso y la eliminación) y de la gestión de la información generada en el proceso.
Gestión de la cadena de suministro
La gestión y la mejora de la cadena de suministro, es decir, la entrega y la recepción de bienes de producción y servicios.
Por supuesto, los bloques de construcción tecnológicos y los prerrequisitos también son necesarios para que una Smart Factory funcione en tiempo real. Algunos de los más importantes ya están desarrollados y en uso. Se trata de componentes muy generales como los sensores (que pueden detectar las propiedades físicas o químicas de su entorno) y los actuadores (componentes que realizan movimientos mecánicos cuando se controlan eléctricamente). Las técnicas de producción modernas y automatizables como la robótica y la impresión en 3D son importantes aquí, pero también diversas aplicaciones informáticas operativas, por ejemplo, para la gestión y el control de la producción. La conexión en red a través de Internet de banda ancha y el control mediante sistemas de nube (servidores externos que proporcionan potencia de cálculo) ya son técnicamente posibles.
Sin embargo, otros sistemas y componentes están todavía en su infancia, como la realidad aumentada – aquí la realidad percibida se “amplía” con la información de una computadora (por ejemplo, Google Glass). En el siguiente cuadro se ofrece un breve resumen de los elementos
Excursus
La industria y las fábricas en transición
Si se define el Smart Factory como parte de la Industria 4.0, debe haber una Industria 1.0, 2.0 y 3.0.
Mientras que la primera y la segunda etapa de la industrialización condujeron a la introducción de instalaciones de producción mecánica y de producción en masa, la Industria 3.0 ya trataba de la automatización, el uso de la informática y la electrónica, pero sin que estos componentes se comunicaran entre sí en tiempo real y se influyeran mutuamente.
Como se acaba de mencionar, algunas de las tecnologías necesarias ya se están utilizando como desarrollos ulteriores de estos precursores industriales, pero otras todavía no se han desarrollado desde cero. También hay influencias de áreas no industriales. El “Internet de las cosas” desempeña un papel importante en este sentido y ya es más conocido en el sector privado que la conexión en red de los electrodomésticos (ejemplo: el teléfono móvil reconoce que se está llegando a casa y enciende automáticamente las luces del apartamento, al mismo tiempo que la máquina de café hace un expreso y el televisor enciende las noticias).
La industria 4.0 debe llevar las tecnologías de Internet de las Cosas a un nivel industrial y ponerlas en un marco económicamente rentable. Esta es la única manera en que una verdaderamente nueva y cuarta “revolución industrial” puede tener éxito.
Por supuesto, a primera vista, muchas de estas tecnologías son algo opacas en términos de significado y función. Por lo tanto, las más importantes se explicarán con más detalle a continuación:
Sistemas ciberfísicos (CPS)
Lo primero es lo primero: Los CPS son la piedra angular técnica de toda Smart Factory. También conocido como sistemas integrados, se refiere a cualquier equipo electrónico e informático de objetos en el entorno de producción. Estos pueden ser:
Sensores, para el entorno directo del objeto
Actuadores que mueven activamente los objetos (por ejemplo, palancas)
Identificadores para identificar y asignar objetos de manera única (por ejemplo, código de barras)
Microcontroladores (chips mencionados anteriormente), que analizan los datos, determinan el estado y determinan los siguientes pasos
Los sistemas de comunicación que permiten el acceso a la red por cable o radio
Esto es lo que hace que un objeto sea “inteligente”. Existen ejemplos de tales objetos inteligentes en el entorno de producción como las herramientas o los contenedores inteligentes. Un contenedor de este tipo puede ser identificado a través de su código de barras y proporciona información sobre su posición y contenido a través de sensores y microcontroladores.
IPv6 – muchas, direcciones de Internet
Otra base para el desarrollo del Smart Factory es un nuevo protocolo de Internet. Dicho protocolo puede asegurar un “espacio de direcciones” suficientemente grande. Cuantos más objetos inteligentes estén conectados entre sí, más direcciones de Internet se necesitan para dirigirse a ellos de forma inequívoca.
Redes de banda ancha
Las fábricas inteligentes generan, envían, reciben y procesan una gran cantidad de datos. Esto debe suceder rápidamente, de lo contrario no es posible trabajar en tiempo real. Para ello se necesitan redes de banda ancha que garanticen tasas de transferencia de datos suficientemente altas, mantengan bajos los tiempos de retraso y proporcionen un funcionamiento a prueba de fallos.
Importante
WLAN y comunicaciones móviles
En pocas palabras, por supuesto, se requiere una WLAN fuerte internamente – pero fuera de la empresa, también hay que considerar las redes de telefonía móvil (ejemplo: un camión que informa automáticamente a la fábrica receptora de un atasco de tráfico y por lo tanto de recursos retrasados a través del teléfono móvil).
Comunicación de máquina a máquina (M2M), por sus siglas en inglés– máquinas inteligentes.
Otros bloques de construcción tecnológicos son máquinas interactivas que pueden intercambiar automáticamente información con otras máquinas y productos. Se comunican los datos de los materiales, la información de los pedidos, el estado actual y las medidas de mantenimiento.
También recogen datos sobre el estado de su sistema, en principio, “cómo lo están haciendo”. Así pues, los procesos en curso pueden analizarse y (re)controlarse en tiempo real.
Interfaz del humano a la máquina (HMI), por sus siglas en inglés.
La interacción entre el hombre, la máquina y el producto (nota: en las fábricas realmente inteligentes los tres deben ser inteligentes) es particularmente interesante. Mientras que los dispositivos altamente móviles como las Tablets y los teléfonos inteligentes ya ofrecen una integración humana directa en la red y la comunicación de una Smart Factory, todavía hay mucho margen para la investigación en esta área.
Un método alternativo es el uso aislado de gafas de realidad aumentada, que proporcionan a los empleados del entorno de producción información virtual adicional.
Sistemas de control de producción – Sistemas de Ejecución de Manufactura (MES), por sus siglas en inglés.
Estos ya se han mencionado anteriormente en los sistemas de control operacional y se utilizan para la gestión de los recursos (recursos operativos, personal y piezas de repuesto) y para el registro exhaustivo de los datos de producción (datos de funcionamiento, de máquinas y de personal).
Esos sistemas de control de la producción existen desde hace mucho tiempo, pero todavía no están totalmente conectados en red. Una vez que son capaces de intercambiar información en tiempo real con las plantas de producción, los sistemas de logística y los productos, se libera todo el potencial de una Smart Factory.
Análisis de Big Data
Si todo y todas las máquinas generan, procesan y envían datos en tiempo real, entonces, lo que tenemos son enormes cantidades de datos, necesitan manejarse adecuadamente por medio de avanzados sistemas TIC. Si lo que se necesita es un análisis más profundo, esto también requiere una gran capacidad de computación.
Los Big Data Management y Big Data Analytics ya se ofrecen en el mercado con soluciones estándar o se llevan a cabo como una solución de nube integrada – pero los requisitos son cada vez mayores.
Computación en la nube y espacio de almacenamiento
La computación en la nube se refiere al uso externo de la potencia de computación y el espacio de almacenamiento disponible a través del Internet o de una Intranet. Dadas las altas exigencias en cuanto al rendimiento de los datos, la integración de una “nube” en un entorno de producción no es una mala idea. Esto permite que todas las aplicaciones y datos se gestionen y coordinen de forma centralizada.
Las soluciones de servidores internos que se utilizaban anteriormente ya no pueden satisfacer las exigencias de un gran procesamiento de datos y los requisitos de una Smart Factory para el análisis, la planificación, el control y la optimización en tiempo real.
Importante
¿Y qué pasa con los humanos?
In este capítulo hemos explicado que la producción puede llevarse a cabo mayoritariamente sin la intervención humana. ¿y ahora qué?
Bueno, incluso si el Smart Factory se basa principalmente la auto organización y en procesos manufactureros automatizados, los humanos seguimos formando parte del proceso – no en el ámbito de la producción sino para la futura automatización y control de los sistemas manufactureros. Para ello, podemos coordinar interfaces con otros sistemas o entornos de producción, por ejemplo. La realidad aumentada como concepto también es importante – ya que permite la intervención virtual sin contacto físico.
Una Smart Factory también necesita estándares y normas generalizadas. Una base semántica común (es decir, lenguajes de programación compatibles y un lenguaje de producción universal) es absolutamente necesaria. La estandarización de las operaciones de una Smart Factory puede evitar que los sistemas que deberían comunicarse entre sí no se entiendan al final debido a las diferencias tecnológicas.
Ejemplo
Desafíos legales que afectan al Smart Factory
Los rápidos avances tecnológicos también plantean cuestiones jurídicas, algunas de las cuales aún no se han resuelto plenamente. Un ejemplo ilustra el problema:
Un proveedor de plastilina recibe una orden de compra de una empresa. La compañía procesa la plastilina en forma de animales divertidos y luego los vende a las jugueterías. La empresa utiliza un modelo de Smart Factory, lo que significa que está automáticamente conectada en red tanto con el proveedor de plastilina y con los clientes (juguetería). Sin embargo, se envió una orden de compra porque el sistema procesó incorrectamente la demanda de los clientes y es mucho mayor de lo que la empresa puede procesar o almacenar. Por supuesto, la empresa no quiere pagar el excedente, los minoristas de juguetes no necesitan una cantidad tan grande de plastilina de todos modos y el proveedor está enfadado porque produjo la plastilina de forma gratuita.
¿De quién es la culpa? ¿Quién debe pagar el error si este involucra a las tres partes? Aquí la ley aún no se interpreta con suficiente claridad.
Además, se plantea la cuestión de la protección de datos, el cumplimiento y el secreto en las sociedades. Cuando se intercambian todos los datos, todo se revela al mismo tiempo. Por ejemplo, ¿cuál de los datos puestos a disposición puede ser utilizado por el proveedor? ¿Con qué fin? También en este caso es necesario desarrollar conceptos.
Recuerda
El Smart Factory requiere algunos requisitos previos operacionales y técnicos para permitir la conexión en red deseada y el intercambio de datos en tiempo real.
Los principales bloques de construcción tecnológica son:
Sistemas Ciberfísicos
Big Data y computación en la nube
Banda ancha y suficiente espacio de direcciones
Interfaces de la máquina humana
Integración de los sistemas de control de la producción operacional
El ser humano ya no forma parte de la producción, sino que controla y optimiza los procesos de producción.
Las fábricas inteligentes también deben ser consideradas dentro de un marco legal – los estándares y normas pueden ayudar aquí.
Una Smart Factory es algo bastante moderno. Para que funcione, necesitas algunos requisitos operativos y técnicos básicos. En esta sección aprenderás lo que una Smart Factory necesita.
Importante
El intercambio de datos
Los requisitos comienzan con el propio intercambio de datos. Una Smart Factory intercambia una gran cantidad de información. Este intercambio de datos debe ser capaz de funcionar según las siguientes reglas básicas:
El intercambio de información funciona en ambas direcciones (tanto en el envío como en la recepción de información).
La información se intercambia tanto verticalmente entre los diferentes departamentos (por ejemplo: gestión de pedidos, planta de fábrica, producto) como horizontalmente (de la máquina A a la máquina B en la planta de fábrica).
Dado que el objetivo es registrar en tiempo real los datos importantes del proceso de producción, los sistemas de control operacional deben integrarse en el intercambio de datos. Estos sistemas de control operacional son conceptos que ayudan a gestionar, vigilar y controlar las empresas del sector de la producción. Se debe incluir lo siguiente:
Aquí es donde se planifican, controlan y gestionan los recursos, tales como el material y el equipo operativo, pero también el personal, el capital y la tecnología de la información en general.
Se trata del control y la vigilancia de la producción en tiempo real (también denominado en alemán sistema de control de la producción).
Un concepto que se ocupa del ciclo de vida (desde el diseño, la construcción y la producción hasta la venta, el uso y la eliminación) y de la gestión de la información generada en el proceso.
La gestión y la mejora de la cadena de suministro, es decir, la entrega y la recepción de bienes de producción y servicios.
Por supuesto, los bloques de construcción tecnológicos y los prerrequisitos también son necesarios para que una Smart Factory funcione en tiempo real. Algunos de los más importantes ya están desarrollados y en uso. Se trata de componentes muy generales como los sensores (que pueden detectar las propiedades físicas o químicas de su entorno) y los actuadores (componentes que realizan movimientos mecánicos cuando se controlan eléctricamente). Las técnicas de producción modernas y automatizables como la robótica y la impresión en 3D son importantes aquí, pero también diversas aplicaciones informáticas operativas, por ejemplo, para la gestión y el control de la producción. La conexión en red a través de Internet de banda ancha y el control mediante sistemas de nube (servidores externos que proporcionan potencia de cálculo) ya son técnicamente posibles.
Sin embargo, otros sistemas y componentes están todavía en su infancia, como la realidad aumentada – aquí la realidad percibida se “amplía” con la información de una computadora (por ejemplo, Google Glass). En el siguiente cuadro se ofrece un breve resumen de los elementos
Excursus
La industria y las fábricas en transición
Si se define el Smart Factory como parte de la Industria 4.0, debe haber una Industria 1.0, 2.0 y 3.0.
Mientras que la primera y la segunda etapa de la industrialización condujeron a la introducción de instalaciones de producción mecánica y de producción en masa, la Industria 3.0 ya trataba de la automatización, el uso de la informática y la electrónica, pero sin que estos componentes se comunicaran entre sí en tiempo real y se influyeran mutuamente.
Como se acaba de mencionar, algunas de las tecnologías necesarias ya se están utilizando como desarrollos ulteriores de estos precursores industriales, pero otras todavía no se han desarrollado desde cero. También hay influencias de áreas no industriales. El “Internet de las cosas” desempeña un papel importante en este sentido y ya es más conocido en el sector privado que la conexión en red de los electrodomésticos (ejemplo: el teléfono móvil reconoce que se está llegando a casa y enciende automáticamente las luces del apartamento, al mismo tiempo que la máquina de café hace un expreso y el televisor enciende las noticias).
La industria 4.0 debe llevar las tecnologías de Internet de las Cosas a un nivel industrial y ponerlas en un marco económicamente rentable. Esta es la única manera en que una verdaderamente nueva y cuarta “revolución industrial” puede tener éxito.
Por supuesto, a primera vista, muchas de estas tecnologías son algo opacas en términos de significado y función. Por lo tanto, las más importantes se explicarán con más detalle a continuación:
Sistemas ciberfísicos (CPS)
Lo primero es lo primero: Los CPS son la piedra angular técnica de toda Smart Factory. También conocido como sistemas integrados, se refiere a cualquier equipo electrónico e informático de objetos en el entorno de producción. Estos pueden ser:
Esto es lo que hace que un objeto sea “inteligente”. Existen ejemplos de tales objetos inteligentes en el entorno de producción como las herramientas o los contenedores inteligentes. Un contenedor de este tipo puede ser identificado a través de su código de barras y proporciona información sobre su posición y contenido a través de sensores y microcontroladores.
IPv6 – muchas, direcciones de Internet
Otra base para el desarrollo del Smart Factory es un nuevo protocolo de Internet. Dicho protocolo puede asegurar un “espacio de direcciones” suficientemente grande. Cuantos más objetos inteligentes estén conectados entre sí, más direcciones de Internet se necesitan para dirigirse a ellos de forma inequívoca.
Redes de banda ancha
Las fábricas inteligentes generan, envían, reciben y procesan una gran cantidad de datos. Esto debe suceder rápidamente, de lo contrario no es posible trabajar en tiempo real. Para ello se necesitan redes de banda ancha que garanticen tasas de transferencia de datos suficientemente altas, mantengan bajos los tiempos de retraso y proporcionen un funcionamiento a prueba de fallos.
Importante
WLAN y comunicaciones móviles
En pocas palabras, por supuesto, se requiere una WLAN fuerte internamente – pero fuera de la empresa, también hay que considerar las redes de telefonía móvil (ejemplo: un camión que informa automáticamente a la fábrica receptora de un atasco de tráfico y por lo tanto de recursos retrasados a través del teléfono móvil).
Comunicación de máquina a máquina (M2M), por sus siglas en inglés– máquinas inteligentes.
Otros bloques de construcción tecnológicos son máquinas interactivas que pueden intercambiar automáticamente información con otras máquinas y productos. Se comunican los datos de los materiales, la información de los pedidos, el estado actual y las medidas de mantenimiento.
También recogen datos sobre el estado de su sistema, en principio, “cómo lo están haciendo”. Así pues, los procesos en curso pueden analizarse y (re)controlarse en tiempo real.
Interfaz del humano a la máquina (HMI), por sus siglas en inglés.
La interacción entre el hombre, la máquina y el producto (nota: en las fábricas realmente inteligentes los tres deben ser inteligentes) es particularmente interesante. Mientras que los dispositivos altamente móviles como las Tablets y los teléfonos inteligentes ya ofrecen una integración humana directa en la red y la comunicación de una Smart Factory, todavía hay mucho margen para la investigación en esta área.
Un método alternativo es el uso aislado de gafas de realidad aumentada, que proporcionan a los empleados del entorno de producción información virtual adicional.
Sistemas de control de producción – Sistemas de Ejecución de Manufactura (MES), por sus siglas en inglés.
Estos ya se han mencionado anteriormente en los sistemas de control operacional y se utilizan para la gestión de los recursos (recursos operativos, personal y piezas de repuesto) y para el registro exhaustivo de los datos de producción (datos de funcionamiento, de máquinas y de personal).
Esos sistemas de control de la producción existen desde hace mucho tiempo, pero todavía no están totalmente conectados en red. Una vez que son capaces de intercambiar información en tiempo real con las plantas de producción, los sistemas de logística y los productos, se libera todo el potencial de una Smart Factory.
Análisis de Big Data
Si todo y todas las máquinas generan, procesan y envían datos en tiempo real, entonces, lo que tenemos son enormes cantidades de datos, necesitan manejarse adecuadamente por medio de avanzados sistemas TIC. Si lo que se necesita es un análisis más profundo, esto también requiere una gran capacidad de computación.
Los Big Data Management y Big Data Analytics ya se ofrecen en el mercado con soluciones estándar o se llevan a cabo como una solución de nube integrada – pero los requisitos son cada vez mayores.
Computación en la nube y espacio de almacenamiento
La computación en la nube se refiere al uso externo de la potencia de computación y el espacio de almacenamiento disponible a través del Internet o de una Intranet. Dadas las altas exigencias en cuanto al rendimiento de los datos, la integración de una “nube” en un entorno de producción no es una mala idea. Esto permite que todas las aplicaciones y datos se gestionen y coordinen de forma centralizada.
Las soluciones de servidores internos que se utilizaban anteriormente ya no pueden satisfacer las exigencias de un gran procesamiento de datos y los requisitos de una Smart Factory para el análisis, la planificación, el control y la optimización en tiempo real.
Importante
¿Y qué pasa con los humanos?
In este capítulo hemos explicado que la producción puede llevarse a cabo mayoritariamente sin la intervención humana. ¿y ahora qué?
Bueno, incluso si el Smart Factory se basa principalmente la auto organización y en procesos manufactureros automatizados, los humanos seguimos formando parte del proceso – no en el ámbito de la producción sino para la futura automatización y control de los sistemas manufactureros. Para ello, podemos coordinar interfaces con otros sistemas o entornos de producción, por ejemplo. La realidad aumentada como concepto también es importante – ya que permite la intervención virtual sin contacto físico.
Una Smart Factory también necesita estándares y normas generalizadas. Una base semántica común (es decir, lenguajes de programación compatibles y un lenguaje de producción universal) es absolutamente necesaria. La estandarización de las operaciones de una Smart Factory puede evitar que los sistemas que deberían comunicarse entre sí no se entiendan al final debido a las diferencias tecnológicas.
Ejemplo
Desafíos legales que afectan al Smart Factory
Los rápidos avances tecnológicos también plantean cuestiones jurídicas, algunas de las cuales aún no se han resuelto plenamente. Un ejemplo ilustra el problema:
Un proveedor de plastilina recibe una orden de compra de una empresa. La compañía procesa la plastilina en forma de animales divertidos y luego los vende a las jugueterías. La empresa utiliza un modelo de Smart Factory, lo que significa que está automáticamente conectada en red tanto con el proveedor de plastilina y con los clientes (juguetería). Sin embargo, se envió una orden de compra porque el sistema procesó incorrectamente la demanda de los clientes y es mucho mayor de lo que la empresa puede procesar o almacenar. Por supuesto, la empresa no quiere pagar el excedente, los minoristas de juguetes no necesitan una cantidad tan grande de plastilina de todos modos y el proveedor está enfadado porque produjo la plastilina de forma gratuita.
¿De quién es la culpa? ¿Quién debe pagar el error si este involucra a las tres partes? Aquí la ley aún no se interpreta con suficiente claridad.
Además, se plantea la cuestión de la protección de datos, el cumplimiento y el secreto en las sociedades. Cuando se intercambian todos los datos, todo se revela al mismo tiempo. Por ejemplo, ¿cuál de los datos puestos a disposición puede ser utilizado por el proveedor? ¿Con qué fin? También en este caso es necesario desarrollar conceptos.
Recuerda
El Smart Factory requiere algunos requisitos previos operacionales y técnicos para permitir la conexión en red deseada y el intercambio de datos en tiempo real.
Los principales bloques de construcción tecnológica son:
El ser humano ya no forma parte de la producción, sino que controla y optimiza los procesos de producción.
Las fábricas inteligentes también deben ser consideradas dentro de un marco legal – los estándares y normas pueden ayudar aquí.
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