Industria 4.0 para diferentes modelos de producción

La Industria 4.0 pone el foco en el desarrollo tecnológico y se basa en la adopción de tecnologías avanzadas y del mundo digital en las empresas de producción como un medio de mejorar su productividad y competitividad y alcanzar en definitiva su excelencia operativa.

Los beneficios que la industria 4.0 puede aportar a las empresas de producción derivados del ahorro de costes y mejoras en la productividad se estiman por encima del 10%. Cuando en estas valoraciones incluimos aspectos con un impacto algo más indirecto como mejoras en el mantenimiento, calidad y otros intangibles, nos podemos ir a mejoras en competitividad del 10-20%.

Comenzar la transformación digital de una empresa es complicado. ¿Has pensado en una hoja de ruta a partir de un diagnóstico? Tenemos un Webinar que te puede ayudar.

Sin embargo, no existe una solución única, un ‘pack estándar’ de soluciones de industria 4.0 para todos los modelos de producción. Cada empresa es diferente y parte de una situación y condicionantes de mercado distintos y esto hace que cada caso tenga que ser tratado de manera individualizada. No obstante, pueden encontrarse elementos comunes, principalmente, asociados a dos elementos de la producción: el tamaño típico de lote y el número de variantes de producto producido.

En base a estos dos elementos distinguimos tres modelos de producción a los que se puede aplicar soluciones de industria 4.0 específicas. Son los siguientes:

• Modelo de producción basada en lotes pequeños
• Modelo de producción personalizada en masa
• Modelo de producción a gran escala

Modelo de producción basada en lotes pequeños 

El problema principal de las empresas que siguen este modelo es el de mantener niveles de eficiencia altos con lotes muy pequeños, lote 1 en el extremo. La variedad de productos suele ser alta y se diseñan de manera particularizada para cada pedido. Aunque puedan tener soluciones estandarizadas, los cambios de diseño son frecuentes.

Las tendencias de mercado llevan a las empresas de producción en lotes pequeños a una demanda cada vez más volátil, con necesidad de internacionalización para suavizar esta volatilidad y con mayores requerimientos de personalización e integración de los productos.

En este tipo de fabricación encontramos empresas del sector de maquinaria en general, aeroespacial o de instalaciones industriales.

Para estos casos se identifican tres grandes áreas de trabajo asociadas a la industria 4.0:

Gestión de todo el ciclo de vida de producto:

Se tratará de poner en marcha herramientas PLM (Product Lifecycle Management)(1) que integren todos los elementos e información desde el diseño 3D, la generación de planos de fabricación, la programación de las máquinas CNC o el control de calidad. El objetivo será que toda la información relativa al diseño del producto y a su fabricación esté integrada y que cualquier cambio producido en cualquier parte del proceso se traslade automáticamente a todos los demás.

Herramientas e información digital en el puesto de trabajo:

Hablamos de eliminar el papel en el puesto de trabajo mediante herramientas digitales que den acceso a las órdenes de trabajo, flujos de operaciones, documentación, planos, chequeos de calidad, etc. Al mismo tiempo se tratará de hacer un seguimiento en tiempo real del estado y grado de avance de la fabricación.

Optimización de la eficiencia operativa (OEE – disponibilidad, rendimiento,  calidad)(2):

A partir de sistemas de alimentación automática y programación de las máquinas, de sistemas de mantenimiento predictivo para equipamientos críticos y de sistemas de control de calidad digitalizados en el puesto de trabajo.

Los diagnósticos para la transformación digital permiten conocer la situación en la que está la empresa y seleccionar las posibilidades que pueden tener un mayor impacto en el negocio. Puedes contactar con nosotros y solicitar más información.

Modelo de producción personalizada en masa

Los fabricantes de la producción personalizada en masa se enfrentan a la necesidad de particularizar el producto con producciones altas manteniendo una alta productividad y estándares de calidad.

Los productos comparten una base común pero son particularizables hasta cierto punto. Conviven secciones con grandes lotes repetitivos con otras dónde se particulariza el producto sobre la base de opciones prefijadas en arquitecturas modulares. 

Empresas típicas de producción personalizada en masa con esta casuística se encuentran en sectores como automoción, camiones, maquinaria industrial, maquinaria agrícola.

En estos casos, las soluciones de Industria 4.0 suelen dirigirse hacia:

Planificación, balanceo de cargas, scheduling y layouts flexibles:

A partir del uso de herramientas de planificación y reparto de cargas de manera dinámica y sobre la base de datos en tiempo real sobre el estado de la producción. Se considera también el uso de AGVs autónomos (3) capaces de suministrar materiales a las líneas de manera flexible y sin rutas prefijadas.

Control de calidad en línea y automatizado:

Mediante el uso de sistemas de visión artificial o a partir de sensores capaces de detectar cambios en los parámetros de proceso. En los casos más avanzados se trabaja con sistemas adaptativos capaces de autocorregirse ante desviaciones detectadas.

Automatización también en operaciones fuera de línea:

Basada en la utilización de robots colaborativos,  AGVs y células flexibles automatizadas.

Modelo de producción a gran escala

En este caso el objetivo principal en la producción a gran escala es la automatización máxima con altos niveles de eficiencia operativa (OEE – disponibilidad, calidad, rendimiento) con ciertos niveles de flexibilidad para adaptarse al mix de producción. Los lotes son grandes y apenas hay personalización.

Las tendencias de mercado imponen ciclos de vida de producto cada vez más cortos y con más variantes.

Empresas de este tipo están en los sectores de electrónica (EMS), transformación de materiales como inyección de plástico, estampación, etc.

Las soluciones de Industria 4.0 en estos casos han de dirigirse a:

Automatización completa:

Mediante el uso de robots en todas las fases de fabricación, desde la preparación de máquinas, utillajes o moldes, a subensamblajes, operaciones de acabado o movimientos de materiales mediante AGVs.

Control de calidad en línea y ajuste automático de parámetros:

A partir de líneas sensorizadas y mediante máquinas programables y capaces de optimizar sus parámetros de funcionamiento en base a las indicaciones de calidad. También se plantean controles de calidad finales totalmente automatizados, especialmente para sistemas electrónicos.

Sistemas de trazabilidad en toda la cadena de suministro:

Son sistemas que permiten un seguimiento e identificación automática de los productos de manera individualizada y en tiempo real mediante sistemas RFID y en toda la cadena de suministro mediante tecnologías, por ejemplo, blockchain.

El enfoque propuesto ayudará a las empresas a focalizar esfuerzos de acuerdo a su situación particular y modelo productivo aprovechando en todo lo posible las ganancias en competitividad que las nuevas tecnologías de la Industria 4.0 pueden aportar.

(1) Herramientas PLM (Product Lifecycle Management), wikipedia.

(2) Optimización de la eficiencia operativa (OEE), Wikipedia.

(3) AGVs autónomos, Wikipedia.