¿Qué es la fabricación avanzada?

La fabricación avanzada describe el uso de tecnologías y técnicas creativas para mejorar la competitividad empresarial. Las industrias manufactureras utilizan tecnologías creativas para mantenerse continuamente al día con los avances en información electrónica, tecnología informática, maquinaria, materiales y gestión tecnológica para mejorar la calidad y el proceso de fabricación.

Diagrama de fabricación avanzada

Estos avances tecnológicos pueden estar relacionados con cualquier parte del proceso de diseño y fabricación, desde la idea hasta la creación, las pruebas en línea, los requisitos de marketing y la gestión general. El objetivo es crear un producto eficiente y de alta calidad con bajo consumo y un proceso de producción limpio y escalable. En resumen, la fabricación avanzada cubre todos los aspectos de la fabricación, desde la concepción hasta la comercialización y, en algunos casos, va más allá. Se basa en gran medida en las tecnologías de la información y las comunicaciones (TIC) para una integración perfecta dentro de los sectores de fabricación y negocios de una organización.

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Tipos de fabricación avanzada

La fabricación avanzada se divide en tecnologías y técnicas relacionadas con tres sectores principales:

Producción eficiente

Las tecnologías adoptadas están relacionadas con el diseño, seguidas de la simulación. Aborda el modelado físico y por ordenador, todas las tecnologías de producción avanzadas y las técnicas de control relacionadas que una unidad de fabricación podría necesitar adoptar. La atención se centra en la ingeniería simultánea en lugar de la que está basada en secuencias. Las tecnologías de producción incluyen la creación rápida de prototipos y la fabricación de productos próximos a la forma final, así como las técnicas de fundición, mecanizado y unión de precisión.

Producción inteligente

La producción inteligente utiliza las tecnologías de la información y las comunicaciones en todos los sistemas de fabricación y logística. Este sistema se enfoca en crear e implementar sistemas para optimizar las instalaciones de fabricación con un monitoreo efectivo junto con planes de reparación y mantenimiento actualizados periódicamente.

Organización eficaz

La organización eficaz se relaciona con el desarrollo de la creación y coordinación eficaces de los recursos de fabricación. Comprende recursos materiales, así como conocimientos relacionados y trabaja en áreas donde la tecnología puede utilizarse para mejorar la participación y las capacidades de una PYME o incluso de una gran empresa. La organización eficaz examina aspectos relacionados con la fabricación, como las ofertas virtuales, el intercambio de instalaciones y recursos, las unidades de incubación de nuevas ideas y tecnologías, la gestión del conocimiento y todos los aspectos del comercio electrónico.

Si bien estas son las categorías generales de tecnologías, algunas técnicas de fabricación avanzada ayudan a las empresas a encontrar nuevos mercados, estrategias y métodos de enfoque para sus productos. Esta es una lista indicativa, ya que estas tecnologías se innovan constantemente para satisfacer las necesidades de un mercado dinámico.

Fabricación aditiva por capas

Los fabricantes utilizan métodos como la impresión 3D, el modelado por deposición fundida o los sistemas de impresión láser de lecho de polvo para crear modelos complejos a partir de un solo material. De esta manera, los fabricantes pueden detectar posibles puntos débiles en sus sistemas sin desperdiciar materiales y recursos. Las industrias que utilizan la fabricación aditiva por capas son el sector aeroespacial, el campo médico, la creación de prototipos, la automoción y los bienes de consumo, entre muchos otros. Estas tecnologías continúan costando menos al momento de implementarlas.

Materiales avanzados y compuestos

Los materiales avanzados permiten mezclas compuestas extremadamente precisas para aplicaciones particulares como mezclas de metales, plásticos, vidrio y cerámica. Los materiales que requieren precisión en sus propiedades químicas y físicas se manipulan para ayudar a lograr avances en el rendimiento y reducir las compensaciones de materiales. Los materiales compuestos utilizados a menudo incluyen plásticos reciclables, aleaciones de alta resistencia y cerámicas avanzadas, entre otros.

Robótica y automatización

La robótica encaja de forma natural entre las técnicas de fabricación avanzada y está diseñada para automatizar procesos que implican movimientos de precisión, levantar objetos pesados y unir elementos, de forma coherente en todas las unidades de producción. Además, la robótica reduce el riesgo involucrado en trabajos peligrosos como en los sectores automotriz y aeroespacial.

Mecanizado y soldadura láser

El proceso láser permite la precisión en el mecanizado y la soldadura. La tecnología láser procesa rápidamente piezas de alta precisión, ya que la integridad del componente se mantiene con cantidades de calor más bajas y constantes. Dichos procesos se utilizan para fabricar recipientes a presión y soldadura de sensores de proximidad. También se ve en la soldadura de baterías y en los elementos electrónicos de alta sensibilidad.

Nanotecnología

Los dispositivos son cada vez más pequeños y, naturalmente, se necesitan piezas y componentes más pequeños. La nanotecnología ha ganado cada vez más fuerza entre los diseñadores que buscan aumentar la funcionalidad y reducir el tamaño de los dispositivos. La nanotecnología ha ayudado a los sistemas de fabricación avanzada a minimizar su espacio y maximizar la funcionalidad en todas las líneas de producción.

Integración de redes y TI

Con el internet, la conectividad no tiene límites, y los avances en la tecnología del internet también han permitido la conectividad hacia y desde sistemas y máquinas. La comunicación entre sectores puede ser electrónica y no hace falta que se haga manualmente. Con el acceso al internet a todos los aspectos de la fabricación, existe una notificación instantánea sobre cualquier problema que pueda surgir, lo que permite reparaciones preventivas, y ahorra tiempo y dinero.

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Beneficios de las tecnologías de fabricación avanzada

Las tecnologías de fabricación avanzada se han vuelto esenciales para las operaciones de fabricación que son sensibles a los costes y se centran en la eliminación de residuos. Tecnologías como la robótica, la fabricación aditiva por capas y la nanotecnología están revolucionando la forma en que funciona la industria manufacturera. Sin embargo, es fundamental comprender los beneficios de la fabricación avanzada para garantizar mejores niveles de control sobre la eficiencia del proceso de producción.

1. Aumento de los niveles de calidad

El principal beneficio de las tecnologías de fabricación avanzada es la mejora de la calidad. Cuando la robótica y la automatización son parte del proceso de fabricación, las posibilidades de error humano son pocas. Esta es la razón principal por la que las instalaciones de fabricación se han pasado a la robótica cuando se trata de producción a gran escala. Se reduce la cantidad de accidentes, defectos y las ineficiencias de costos resultantes.

Pasar a la automatización libera a los trabajadores para que se centren en tareas más estratégicas que requieren toma de decisiones. En pocas palabras, el trabajo manual se entrega a las máquinas y el trabajo más intelectual a las personas.

2. Productividad mejorada

Las tecnologías de fabricación avanzada aumentan la productividad de varias maneras. Brinda a los fabricantes la capacidad de escalar hacia arriba o hacia abajo según las necesidades del mercado. Desde la creación de productos personalizados en pequeños lotes hasta la producción en masa a gran escala, se mejora la productividad y también se puede personalizar.

3. Fomenta la innovación

Poder escalar la producción brinda a los fabricantes la capacidad de crear productos más nuevos de una manera económica. Se pueden crear productos personalizados en lotes pequeños sin comprometer los plazos de producción regulares. La calidad de los productos sigue siendo alta, pero se reduce el uso de materias primas, lo que también reduce la huella de carbono.

4. Tiempo de producción reducido

La fabricación digital utiliza la virtualización para crear fábricas digitales que simulan el proceso de producción. Estas simulaciones ayudan a los ingenieros a diseñar una estructura de fábrica, una secuencia de producción y un resultado del modelo impecables. Cualquier obstáculo potencial se puede abordar antes de que comience la producción. Dichos entornos creados digitalmente se pueden replicar en la realidad en múltiples ubicaciones, lo cual reducirá el tiempo de comercialización.

Pasos clave para implementar tecnologías de fabricación avanzada

Las tecnologías de fabricación avanzada no son "conectar y usar" y dependen de personas capacitadas y procesos formales. Existen cuatro pasos clave para la implementación de tecnologías de fabricación avanzada:

Sincronización de la fabricación y la estrategia empresarial

Las empresas deberán tener una estrategia de fabricación bien analizada que pueda vincularse de forma adecuada con una estrategia comercial, lo cual se logra mediante la cuantificación de aspectos, como los plazos de entrega, la calidad del producto, la flexibilidad de la fabricación y los costos incurridos para varios segmentos de clientes. Una vez cuantificados, los datos de estas dos estrategias se podrán utilizar para crear metas innovadores de fabricación. A su vez, la información de los datos ayudará con los gastos de capital y las decisiones de inversión para la adopción de nuevas tecnologías y su implementación.

Las estrategias de fabricación ideales también deberán enumerar cuándo o en qué circunstancias las inversiones se suspenderán, lo cual evitará proyectos olvidados y reducirá la tensión de la infraestructura.

Estas estrategias pueden ser difíciles si el liderazgo administrativo no tiene acceso al tipo correcto de datos sobre las necesidades comerciales y las diversas opciones de costos para lograr los objetivos comerciales. Otro problema es la desconexión entre varios departamentos y sus estrategias y los incentivos otorgados a los empleados. El primer problema se puede manejar invirtiendo en capacidades sólidas de adquisición y análisis de datos. El segundo aspecto se maneja asegurando que los incentivos de cada departamento estén en línea con el trabajo realizado. Los canales de retroalimentación se mantendrán abiertos en todo momento para reducir la falta de comunicación entre la gerencia y otros departamentos.

Aprovechar las redes para la identificación de tecnología

Las empresas necesitan construir redes internas y externas sólidas para identificar nuevas tecnologías relevantes para su industria. Apostar por una tecnología relativamente nueva que muestra potencial con un riesgo mínimo puede proporcionar grandes beneficios en lugar de apegarse a marcas con un alto valor de marca que no son la elección correcta.

Una red empresarial necesita el marco adecuado con objetivos y beneficios claros para los miembros. El rendimiento de la red deberá medirse periódicamente frente a un conjunto de métricas de entrada y salida cuantificadas. La diversidad de la red también es crucial para su éxito.

Establecimiento de prioridades y evaluación de tecnologías

Toda empresa necesita contar con un conjunto sólido de procesos para cuantificar el costo y los méritos de cada opción tecnológica en función de la estrategia comercial de la empresa. Este proceso deberá ser supervisado por ejecutivos capacitados que asuman riesgos y puedan dirigir las innovaciones en la dirección correcta. Dichos ejecutivos también deberán estar listos para interrumpir las tecnologías que fallan cuando sea necesario. Estos ejecutivos también necesitarán el apoyo de analistas especializados que puedan proporcionarles los datos correctos y puedan pronosticar el impacto de la tecnología durante un período de transición.

Implementación rápida pero estratégica de tecnologías

Las empresas requieren una rápida puesta a prueba y despliegue de nuevas tecnologías. Sin embargo, la mayoría de las empresas siguen preocupadas por su implementación y la retrasan hasta que es demasiado tarde. Es difícil para los ejecutivos de la empresa equilibrar el funcionamiento diario de la organización mientras realizan I+D con nuevas tecnologías. La forma de manejar esto es crear un pequeño equipo especializado que pueda trabajar de forma independiente en el aspecto de I+D de las nuevas tecnologías. De esta manera, es más fácil incorporar tecnologías avanzadas a una empresa.

Desafíos y soluciones en la implementación de fabricación avanzada

Existen dos desafíos principales para adoptar la fabricación avanzada: los recursos humanos y la tecnología.

Cuestiones de recursos humanos

  • Existe una demanda cada vez más insatisfecha de profesionales con habilidades de TI y diseño a nivel de gestión que están dispuestos a asumir el riego.
  • Se necesitan habilidades de diseño avanzadas para tiradas de producción personalizadas más cortas.
  • Se necesitan conocimientos de TI y conjuntos de habilidades, como la comprensión de CAD/CAM y software basado en máquinas CNC, pero no siempre están disponibles.
  • A los empleadores les resulta cada vez más difícil contratar profesionales cualificados.
  • Asegurar que los miembros del personal senior puedan mejorar sus habilidades técnicas y comerciales resulta un desafío.

Desafíos tecnológicos

Son varios los retos tecnológicos a los que se enfrenta una organización:

  • Las tecnologías de fabricación avanzada requieren naturalmente grandes inversiones en investigación y desarrollo. También existe un factor de riesgo relativamente alto que asumen las empresas, que a veces afecta la toma de decisiones y, en última instancia, la innovación.
  • En varios casos, a las empresas les puede resultar difícil acceder a materiales específicos o comprender las características del material. Las técnicas de evaluación y el procesamiento de diseños también pueden ser complejas de crear y aplicar.
  • A menudo la capacidad de simulación adoptada por una organización no se mantiene al día con el desarrollo tecnológico, lo cual provocará retrasos.
  • Se necesitan más inversiones en ciberseguridad para mantenerse al día con las innovaciones tecnológicas.

Para hacer frente a estos desafíos del personal y los productos, las empresas pueden adoptar varias soluciones posibles:

  • Invertir en el desarrollo de un equipo de profesionales bien versados en software de diseño.
  • Ofrecer más aprendizajes con el incentivo de perfiles de trabajo mejor pagados y técnicos de alto nivel.
  • Las empresas pueden comenzar con tecnologías de fabricación avanzada escalables en sectores de menor riesgo que luego se introducirán gradualmente en el resto de la organización. Este enfoque progresivo ayudará a las empresas a comprender los posibles desafíos y resolverlos antes de la expansión.

Las tecnologías de fabricación avanzada tienen el potencial de impulsar la fabricación y la producción a niveles exponenciales si se implementan de la manera correcta. La combinación de la tecnología con la destreza analítica humana es una combinación imbatible.