Autor: Zvi Feuer, Vicepresidente Sénior de Software de Fabricación Digital, Siemens Digital Industries Software
A medida que nos acercamos a 2025, las tecnologías digitales seguirán transformando la industria manufacturera. De hecho, según el Centro de Investigación de Energía e Industria de Deloitte, el 83 % de los fabricantes cree que las soluciones digitales revolucionarán la forma de fabricar productos en los próximos cinco años. Los beneficios potenciales incluyen mejoras significativas en la eficiencia de los recursos, la productividad laboral y la calidad del producto, así como reducciones de costos y avances en seguridad y sostenibilidad.
Ya estamos observando un aumento en el número de empresas, desde startups y pequeños talleres hasta grandes fabricantes de equipos originales (OEM), que utilizan la digitalización para simular y optimizar sus productos y procesos antes de abrir una nueva fábrica. Posteriormente, una vez en funcionamiento, pueden aprovechar los datos de fabricación completos que se recopilan en la planta para anticipar y refinar los flujos de trabajo de producción. Además, pueden utilizar esta transformación digital para optimizar la producción y, al mismo tiempo, aumentar la sostenibilidad, asegurando así su futuro en la industria manufacturera. Tras 40 años en este sector, me entusiasma ver cómo estas transformaciones redefinirán las posibilidades de la fabricación.
Hilo Digital, el pilar de la transformación digital
Muchas empresas en todo el mundo han adoptado herramientas CAD para la transformación digital del diseño de productos durante su desarrollo. Sin embargo, pocas han incorporado capacidades de transformación digital para la planificación de la fabricación y, posteriormente, para la producción y la optimización de la misma, la logística, la cadena de suministro y la gestión del servicio de un producto en uso. Este es un área clave de énfasis y algo en lo que debemos trabajar arduamente: la digitalización de la fabricación y la planificación de las instalaciones de producción para garantizar una mayor eficiencia, eficacia, resiliencia y agilidad.
Al adoptar una estrategia integral de digitalización, los fabricantes pueden definir digitalmente flujos de trabajo completos, lo que permitirá una colaboración fluida entre diseño, ingeniería y fabricación. Los productos pueden diseñarse, simularse y producirse en el mundo digital antes de hacerlo en el mundo real. Esto puede permitir una utilización mucho mayor de las instalaciones de producción, lo que implica una mayor automatización, el uso de más robótica y operaciones y operadores más inteligentes, potenciados por la computación en la nube y la IA. La fabricación digital ya está siendo adoptada por muchas industrias, como la automotriz, la aeroespacial, la electrónica y la salud.
Los hilos digitales son cadenas de soluciones que se construyen a partir de diversos productos. Estos productos deben estar bien conectados para que funcionen juntos. El cliente percibe el valor en la cadena de principio a fin, pero no necesariamente necesita implementarla en su totalidad. Es importante ofrecer flexibilidad para que los clientes puedan personalizar la solución.
Sus necesidades específicas. Por ejemplo, un fabricante puede elegir una única solución, como un software CAD/CAM, para empezar y luego ampliarla al siguiente nivel para crear un hilo digital integral. Sin embargo, necesita saber que todos estos componentes trabajarán juntos en el hilo digital, permitiendo que la información fluya desde el desarrollo del producto hasta el taller y viceversa.
Por ejemplo, Siemens creó un gemelo digital integral de su fábrica de motores y accionamientos en Nanjing, China, lo que permitió un análisis exhaustivo en el mundo digital antes de realizar cualquier inversión real. Al simular diversos escenarios, como las interacciones entre robots, vehículos guiados automáticos (AGV) y humanos para optimizar los procesos en el entorno virtual, Siemens pudo reducir costos y garantizar que la instalación final funcionara sin problemas desde el primer día. Este enfoque no solo mejoró la eficiencia operativa, sino que también redujo el riesgo y aceleró el tiempo de comercialización de Siemens, lo que proporcionó importantes beneficios a la empresa y a sus clientes.
Tecnologías emergentes que pueden marcar una gran diferencia
Al integrar tecnologías digitales clave como la computación en la nube, la inteligencia artificial, el metaverso industrial y el análisis de big data en los procesos de producción, las empresas industriales de todos los tamaños pueden lograr aumentos de eficiencia, reducir costos y obtener ciclos de producción más rápidos mediante la monitorización en tiempo real y la toma de decisiones automatizada, mejorando así sus capacidades de fabricación.
El impacto de la tecnología en la nube
Los avances en la computación en la nube proporcionan a la industria manufacturera soluciones escalables y rentables que mejoran la eficiencia operativa. Al permitir el intercambio y la integración fluida de datos entre diferentes departamentos y ubicaciones, la nube facilita una mejor colaboración.
Los beneficios de la tecnología en la nube son significativos para empresas de todos los tamaños. Son aún mayores para las pequeñas y medianas empresas (PYMES), ya que democratiza el acceso a herramientas de fabricación avanzadas para la creación de gemelos digitales y para habilitar el hilo digital. El coste total de propiedad del software se reduce al minimizar los gastos iniciales y los costes continuos de mantenimiento y actualización. Las pymes pueden usar la nube para aprovechar las herramientas de fabricación digital sin necesidad de realizar inversiones significativas en infraestructura de TI. Esto facilita que las pymes implementen estrategias de transformación digital que antes podrían haber estado fuera del alcance de las grandes empresas.
En general, la computación en la nube es un facilitador. Al adoptar soluciones basadas en la nube, fabricantes de todos los tamaños pueden lograr mayor flexibilidad y agilidad, lo que les permite adaptarse rápidamente a los cambios del mercado y a las cambiantes demandas de los clientes, a la vez que los prepara para el éxito en una industria en constante evolución. Además, la nube admite aplicaciones de inteligencia artificial (IA) y aprendizaje automático (ML), que pueden optimizar las operaciones de fabricación y mejorar la calidad del producto, así como la implementación de computación de alto rendimiento para que las empresas puedan trabajar a un ritmo mucho más rápido.
Aprovechando la IA industrial
Los avances en IA permiten a los fabricantes analizar la gran cantidad de datos que recopilan en el taller, lo que proporciona información valiosa que puede mejorar la eficiencia y reducir errores. Mediante el uso de copilotos, la IA también puede automatizar tareas complejas, liberando recursos y personal valiosos, o transformando documentos complejos en procesos prácticos para agilizar las operaciones y minimizar errores. Por ejemplo, en el ejemplo anterior de rosca digital para la fabricación de piezas, la IA se utiliza para el diseño generativo de piezas impresas en 3D y para el mecanizado basado en características de componentes complejos mediante programación CNC automatizada. Esto permite a usuarios no expertos realizar tareas de nivel experto sin necesidad de formación avanzada ni años de experiencia.
Al aprovechar la IA, los fabricantes pueden optimizar sus gemelos digitales para predecir las necesidades de mantenimiento, reducir el tiempo de inactividad y prolongar la vida útil de los equipos. Esto puede ayudar a los fabricantes a alcanzar sus objetivos de productividad y sostenibilidad. También puede ayudar a las empresas a tomar decisiones informadas sobre el uso de recursos, garantizando un uso eficiente y rentable de las materias primas.
En general, la IA tiene el potencial de ofrecer importantes beneficios a los fabricantes, a la vez que facilita su transformación digital.
Además, la IA y la tecnología en la nube desempeñarán un papel fundamental en el desarrollo y el uso de tecnologías y técnicas de fabricación innovadoras, como el metaverso industrial.
Adventura en el metaverso industrial
El metaverso industrial representa una evolución en la fabricación que aúna todas las tecnologías digitales analizadas en este artículo para transformar el futuro de la fabricación. Aprovecha los gemelos digitales integrales de producto y producción, combinados con información de dispositivos de borde y sensores del IoT, para ofrecer un entorno digital cohesivo y basado en la física que refleja el mundo real y puede supervisarse y ajustarse en tiempo real.
Al proporcionar herramientas mejoradas de visualización, colaboración y toma de decisiones, a la vez que aprovecha las GPU avanzadas y la IA, el metaverso industrial tiene el potencial de revolucionar la industria. Permite a las empresas experimentar el mundo digital como si fueran reales, lo que les permitió anticipar posibles problemas y optimizar las operaciones antes de que comenzara la producción física, reduciendo significativamente los costos y mejorando la eficiencia.
Este espacio digital inmersivo será posible gracias a la nube, que proporciona la infraestructura que las empresas necesitan para almacenar y procesar las enormes cantidades de datos generados por el metaverso. La nube también facilita una mejor colaboración, ya que permite compartir datos entre departamentos y ecosistemas.
Siemens está trabajando con empresas con visión de futuro como FREYR, un productor noruego de baterías limpias, para demostrar cómo el metaverso industrial puede ayudar a los fabricantes a colaborar y trabajar en el futuro.
A medida que más empresas adopten esta tecnología, la capacidad de aprovechar el hilo digital y crear gemelos digitales detallados de las instalaciones de fabricación se convertirá en una práctica habitual. Los clientes se beneficiarán de una mejor colaboración y toma de decisiones, una comercialización más rápida, una mejor calidad del producto y prácticas de fabricación más sostenibles.
El futuro de la manufactura
La transformación digital de la manufactura no es solo una tendencia, sino un cambio fundamental que está transformando la industria. Al adoptar la digitalización, los fabricantes pueden integrar datos, computación en la nube, inteligencia artificial y el metaverso industrial para reducir los gastos operativos, aumentar la productividad e impulsar las ganancias. Este enfoque les ayuda a alcanzar niveles sin precedentes de eficiencia y productividad. Este cambio no solo promete mayor agilidad y resiliencia en la manufactura, sino que también allana el camino hacia precios competitivos y prácticas sostenibles, asegurando un futuro sólido para la industria global.