¿Qué es la fabricación inteligente?

Los fabricantes de hoy se enfrentan a muchos desafíos. Los clientes exigen cada vez más las personalizaciones, lo que da como resultado lotes de producción más pequeños, cambios frecuentes y más desperdicio. Las líneas de suministro también están disminuyendo y existe una mayor subcontratación. Para competir, los fabricantes deben optimizar la productividad de sus costosos equipos, reducir el desperdicio, maximizar los rendimientos y reducir la duración de los ciclos. Las nuevas capacidades para procesar datos de sensores, junto con Big Data, Machine Learning e inteligencia artificial, la nube y las tecnologías de vanguardia están permitiendo pasar de la resolución reactiva de problemas hacia una administración cada vez más proactiva de equipos, procesos, productos y fábricas.

Las fábricas del mañana en la actualidad

Una Smart Factory o la fabricación inteligente es la utilización de análisis de datos en tiempo real, inteligencia artificial (AI) y Machine Learning en el proceso de fabricación para lograr las optimizaciones anteriores. Mediante el uso de sensores en los equipos para adquirir y procesar datos en tiempo real, la fabricación inteligente permite a los fabricantes una vista integrada completa de 360 grados de alta fidelidad basada en datos virtuales de todas las operaciones, desde proveedores y cadenas de suministro, pasando por equipos, procesos y prácticas de fabricación, hasta la prueba del producto final y la satisfacción del cliente. 

Al procesar datos en tiempo real de los sensores de la máquina y aplicar AI y ML, es posible predecir eventos críticos y tomar medidas preventivas para evitar problemas. Una Smart Factory puede monitorear la transmisión de datos de sensores utilizando reglas comerciales y modelos de Machine Learning para informar sobre el estado de los equipos y procesos. Se puede utilizar una amplia gama de soluciones para comprender mejor los equipos, procesos, productos, operaciones, clientes y ventas; y luego ayudar a actuar sobre la base de los conocimientos adquiridos. Muchas empresas de fabricación de todo el mundo ya emplean la fabricación inteligente en las siguientes industrias: semiconductores, electrónica y dispositivos médicos; automoción y aviación; fabricación de equipos, productos farmacéuticos; productos químicos, metales y minería y bienes de consumo empaquetados.

En gran medida, la promesa y el éxito de Industry 4.0 y las tecnologías de IoT para la fabricación dependen de ML, AI, Big Data y otras tecnologías analíticas avanzadas y efectivas, implementadas de manera integral para proporcionar la virtualización de Digital Twin, conocimiento y previsibilidad. Además, las organizaciones también deberán comprender los detalles de cómo los clientes usan sus productos en el campo y cómo los productos envejecen o su confiabilidad se deteriora o incluso cuándo necesitarán mantenimiento. Hoy en día, algunos fabricantes ofrecen un servicio adicional de mantenimiento proactivo. Piense en ascensores (Kone, Schindler, OTIS, etc.) que envían información y alertan cuando se necesita ayuda. Estos conocimientos casi siempre abrirán nuevas oportunidades comerciales para mejorar la experiencia del cliente. Todo esto deberá suceder mientras los fabricantes adquieren transparencia y se adhieren a los requisitos regulatorios, ya que son comunes y cada vez más relevantes en la mayoría de las industrias para administrar el riesgo del consumidor.

Estas son algunas áreas de casos de uso tangibles de la fabricación inteligente

• Calidad y fiabilidad del producto
• Machine Learning para modelar y predecir con precisión los resultados de equipos, procesos y productos
• Control de procesos y funciones con alertas
• Mantenimiento de equipos: predictivo, basado en condiciones y programado con alertas
• Monitoreo de fábrica que incluye paneles de administración, gráficos de KPI y OEE. 
• Cadena de suministro: pronóstico de la demanda, optimización del inventario, desempeño del proveedor
• Modelado y optimización de recursos
• Analítica de clientes: segmentación de clientes y productos, oportunidades de venta cruzada y dirigida
• Ventas: optimización de precios y administración de cuentas
• Predicción de rendimiento, mantenimiento predictivo, metrología virtual
• Gráficos de control univariados y multivariados, series cronológicas
• Detección de anomalías: AI: Deep Learning

Clasificación de imágenes y patrones

• Clasificación de imágenes de defectos, patrones de Wafermap
• Múltiples imágenes, multimedia, sonido de equipo
• AI: Deep Learning
• Control avanzado de procesos: analítica de sensores e IoT
• Clasificación de defectos y fallas, controles entre cada procedimiento
• Monitoreo del estado del equipo
• Paneles y alertas en mapas de fábrica

Digital Twins de fábrica y cadena de suministro

• Programación predictiva: herramientas de fabricación y cadena de suministro
• Enrutamiento de materiales y vehículos
• Programación lineal, algoritmo genético

Plataforma de Digital Factory

Para tener éxito, una plataforma de Digital Factory que permita la fabricación inteligente deberá incluir lo siguiente:

• Integración de datos: datos históricos y Streaming Data
• Analítica visual y paneles interactivos
• AI y Machine Learning: flujos de trabajo visuales sin código
• Analítica de perímetro y sensores

Beneficios de la fabricación inteligente

Los beneficios de la fabricación inteligente incluyen la capacidad de detectar y responder de manera proactiva a eventos, lo que mejora la calidad, el rendimiento y reduce el tiempo de inactividad y también conduce a una mejor eficiencia general de los equipos u Overall Equipment Effectiveness (OEE). Al tener un Digital Twin de fábrica, es posible simular de antemano nuevas producciones y comprender los obstáculos. La fabricación inteligente permite cambios proactivos en la cadena de suministro y un inventario inteligente, optimizando otra logística de fábrica, incluido el embalaje y el transporte. La fabricación inteligente descubre nuevas oportunidades comerciales, flujos de ingresos y monetización de activos para una ventaja competitiva sostenida. También puede automatizar, organizar y predecir fallas de productos para el mantenimiento preventivo y evitar tiempos de inactividad. Con la fabricación inteligente, usted podrá procesar y analizar datos en tiempo real cerca del punto de generación de datos para una respuesta rápida a las anomalías del proceso. 

En ventas y marketing, la fabricación inteligente permite a su organización comprender los mercados, predecir y adaptarse a las preferencias del cliente. Para la optimización de la cadena de suministro, la fabricación inteligente puede ayudar con el pronóstico de la demanda, la optimización del inventario y el monitoreo de los proveedores. La analítica siempre se ha usado en las organizaciones de cadena de suministro para la previsión y la administración de inventario, pero en la era de IoT, ahora conocemos la posición de casi todo y eso requiere más capacidades en tiempo real. Las redes 5G podrían llevar a las fábricas al siguiente nivel. 5G tiene la capacidad de admitir una alta densidad de conexión con decenas de miles de puntos finales, lo que ciertamente permitirá el uso de datos industriales a escala. 

La fabricación inteligente se puede utilizar para mejorar la calidad del producto y del proceso con control estadístico inteligente del proceso, administración del rendimiento y analítica de confiabilidad. La base de las iniciativas de calidad por diseño (QbD) y de las prácticas recomendadas de fabricación, documentación y seguridad (GxP) radica en comprender y demostrar que los procesos están bajo control. La fabricación inteligente favorece el cumplimiento normativo para estandarizar, automatizar y monitorear las iniciativas de QbD y GxP. Demostrar frente a los organismos reguladores que se tienen los procesos interiorizados y bajo control puede ser una tarea ardua incluso para para las organizaciones más sofisticadas. La analítica sirve para crear informes de cumplimiento regulatorio automatizados y validados, dar seguimiento completo a las auditorías, controlar versiones y firmas electrónicas para documentar los cambios en los procesos, monitorear y automatizar el flujo de trabajo y las aprobaciones.

La implementación de la fabricación inteligente es vital para las empresas digitales, porque la simple automatización ya no es suficiente para mantenerse al día con el mercado e Industry 4.0. Para sobrevivir a la disrupción digital que trae IoT e Industry 4.0, los fabricantes deberán aplicar analítica centrada tanto en el cliente como en el campo.