domingo, 12 de marzo de 2017

INDUSTRIA 4.0: La Internet de las Cosas Industrial - IIoT

La alemana Siemens y su rival estadounidense General Electric (GE) se dedican a desarrollar la plataforma definitiva de cloud computing para Internet de las Cosas Industrial.

La cuestión es quién va a crear y dominar un ámbito de la tecnología que promete convertirse en la columna vertebral de la automatización industrial y proporcionar montañas de datos, desde inventarios de piezas hasta el seguimiento de productos tiempo después de su compra.

GE, Siemens y una constelación de otras compañías pretenden reinventar la fabricación al permitir a las empresas de todos los tamaños aprovechar las plataformas digitales que conectan cada etapa de la cadena de valor, desde el diseño hasta la producción y el mantenimiento.

Básicamente, el IoT industrial (IIoT) trata de conectar y utilizar los datos de punta a punta.

Utilizando una nueva generación de sensores incorporados, las empresas están descubriendo cómo realizar conversaciones digitales con sus equipos industriales y con productos como robots, turbinas, bombas y drones. Los sensores permiten a los fabricantes recolectar datos y enviar instrucciones.

IIoT es un mercado que podría valer más de US$ 150.000 millones en tres años, según la firma de investigación Markets & Markets. El mundo de las aplicaciones industriales implica menos inversiones corporativas de mayor tamaño, pero más especializadas.

El éxito de las plataformas dependerá de su apertura a la cooperación con marcas rivales y aplicaciones especializadas, como en los teléfonos inteligentes. Los sistemas requieren muchos “copropietarios”, dijo Roland Busch, director de tecnología de Siemens al WSJ.

Uno de ellos es Microsoft, que tiene acuerdos con Siemens y GE para vincularse con su plataforma cloud de Azure. Otros manejan tareas muy específicas dentro de montañas de datos industriales.

Siemens y GE compiten para agregar socios y ganar industrias, desde la atención de la salud a la generación de energía. La plataforma Predix de GE tiene más de 300 sociedades.

Siemens, que ha anunciado oficialmente seis alianzas para su plataforma MindSphere, dice que casi 100 más están en proceso. La plataforma de Siemens es menos abierta que sus rivales, pero pronto será tan abierta como cualquier otra.

La plataforma de GE ya es más compatible con otras nubes, dicen los expertos. Decenas de empresas ya están construyendo aplicaciones en ella. Los diseñadores de aplicaciones abarcan desde empresas tecnológicas hasta empresas industriales de la vieja guardia, como la alemana Robert Bosch. Esta empresa y GE acordaron recientemente hacer que sus plataformas de nube y software relacionado sean interoperables.

Aunque GE ha liderado la apertura de la plataforma, Siemens está por delante en el campo relacionado de la automatización de la fábrica. Siemens ha automatizado muchas de sus propias fábricas y produce unidades robóticas para automatizar otras.

Siemens y GE también han estado compitiendo para ampliar el atractivo de sus plataformas digitales comprando capacidades de software. Ambas compañías anunciaron el 2016 adquisiciones de empresas estadounidenses de tecnología.

Desde Industrial Internet Consortium, con sede en Estados Unidos que incluye GE y Siemens, dijeron que estos rivales están por delante de otros en el diseño de plataformas y que poseerán gran parte del mercado.

La base de datos analítica HANA de SAP (proveedor alemán de software empresarial) utilizada por muchas compañías para gestionar procesos de negocio como la planificación de recursos y la gestión de la cadena de suministro- ha surgido como un importante bloque para las empresas industriales que desean vincular algo como la gestión de costos a las máquinas de la fábrica.

Siemens construyó MindSphere directamente sobre la arquitectura de HANA y utiliza algunos aspectos de la plataforma IoT de SAP, mientras que GE y SAP están trabajando para hacer que HANA sea interoperable con Predix para beneficiar a los clientes compartidos. Bosch tiene una colaboración similar con SAP.



ANTECEDENTES

INDUSTRIA 4.0 -  la 4ta revoluciòn industrial

Industria 4.0, la 4ta revolución industrial o revolución 4.0 tiene que ver con la fabricación informatizada y con las máquinas interconectadas entre sí para aumentar el nivel de producción y disminuir los tiempos muertos, entre otras características.

Hay importantes avances vinculados con este concepto, así como también a la aplicación de Internet en el plano industrial. No se trata de que exista conectividad en una empresa, sino que las máquinas estén conectadas de modo tal que el proceso esté automatizado al máximo.

FACTORES :  hay conceptos que deben ser tenidos en cuenta tales como:
1) Cloud Computing, ya que la información se aloja en la Nube
2) Big Data, puesto que las maquinarias entregan muchísimos datos en cuestión de segundos
3) Seguridad de la información, ya que ninguna organización puede ser vulnerada en algo tan crítico cómo sus sistemas informáticos y sus procesos productivos.

VENTAJAS.  de implementar este tipo de soluciones se destacan:
reducción y hasta eliminación de los tiempos muertos,
 aumento de la productividad,
mejora en el nivel de satisfacción del cliente,
abaratamiento de los costos de producción
disminución de situaciones no previstas, a través del  análisis predictivo.

RECURSOS HUMANOS
Los avances en robótica, inteligencia artificial y automatización se han relacionado con el hecho de que menos personas tendrán empleo ya que sus tareas serán realizadas por soluciones tecnológicas. Estudios como uno de la consultora Business for Social Responsability (BSR), estima “que casi la mitad de los trabajos de hoy serán hechos por robots en 2035”.


Un estudio de la consultora Deloitte, “las máquinas, las computadoras e incluso los robots han creado en los últimos años más empleos en comparación con los que han destruido”. el informe menciona que el número de empleos de enfermería aumento un 909% desde 1992 a la fecha, y aquellos relacionados a la educación se incrementaron un 580%. Otras industrias que se han beneficiado significativamente son: analistas de negocios, especialistas en tecnologías de la información, trabajadores sociales y afines, artistas y gerentes financieros.

Del análisis de lo sucedido a nivel empresarial desde la primera revolución industrial, se puede afirmar que el avance tecnológico no tiene un impacto en la reducción del personal, pero sí en los perfiles requeridos, ya que las personas deberán tener nuevas habilidades basadas en procesos, metodologías y tecnología.

Según reporte de la IFR (International Federation of Robotics), China, Corea y Japón están introduciendo más robots en las fábricas que en la suma del resto del mundo. Es China el país donde más se ha crecido, un 20% anual, con unas estimaciones que dicen que se van a instalar 650.000 unidades más antes de llegar a 2020.


PRODUCTIVIDAD
Una fábrica de este tipo puede incrementar su productividad en un 20% anual. Además, puede reducir sus desperdicios en un 50% en el primer año. Las organizaciones que quieran aprovechar al máximo las ventajas de la Internet Industrial pueden hacerlo de manera gradual. De esta manera, pueden comparar cómo impacta la inversión tecnológica en el negocio.



Las soluciones ya están disponibles, y en muchos casos solo basta con brindarle conectividad a una máquina ya instalada. Como siempre, la decisión tiene que ver con los objetivos de negocio que se quieren alcanzar para que la empresa no solo sea más moderna y productiva, sino también más rentable y sostenible.


9 PILARES DE LA INDUSTRIA 4.0 - BOSTON CONSULTING GROUP

La empresa Boston Consulting Group indica de 9 pilares tecnológicos de la industria 4.0.
1. Big Data y análisis de los datos
2. Robots autónomos
3. Simulación
4. Sistemas para la integración vertical y horizontal
5. IIoT (Internet Industrial de las cosas)
6. Ciberseguridad
7. Cloud computing
8. Fabricación aditiva
9. Realidad aumentada


1: Big Data y análisis de datos
 El análisis y gestión de grandes cantidades de datos esta permitiendo optimizar diferentes procesos industriales, mejorar el consumo de energía y la calidad de la producción en aquellas factorías donde están sabiendo aprovechar este paradigma tecnológico.

2: robots autónomos
Los robots incorporan nuevas capacidades para trabajar sin un supervisor humano y son capaces de trabajar coordinandose para automatiazar un buen número de tareas logisticas y de producción.
IFR- International Federation of Robotics

3: Simulación
Se trata no sólo de crear entornos virtuales simulados sino también sobre el comportamiento en conjunto de máquinas, procesos y personas en tiempo real. Las simulación permitirá crear fabricas laboratorio en entornos controlados y virtuales para realizar pruebas y configuraciones óptimas para la fabricación en planta antes de empezar siquiera a producir el producto.

4: Sistemas para la integración vertical y horizontal
Constituidos por  plataformas e integración de sistemas de producción e información. Existe la necesidad creciente, interna y externa, de gestionar sistemas integrados para disponer de una plataforma única, donde los empleados y colaboradores tengan acceso a los SCM, ERP, CRM, CMS, HRM. Todos ellos sistemas independientes pero que deben estar conectados en favor de una automatización de tareas y garantía de una gestión integral de la experiencia del usuario.

5: Internet Industrial de las cosas o IIoT
Mediante el uso de sensores y dispositivos conectados en red.  En este campo se busca que las máquinas, productos y piezas sean capaces de comunicarse entre si para facilitar oportunidades de optimización y facilitar la toma de decisiones individualizadas en tiempo real durante el proceso productivo.

6: Ciberseguridad
La fabrica del futuro implica que la empresa esté conectada con los riesgos de seguridad que esto conlleva ante la posibilidad de sufrir ataques informáticos.  La ciberseguridad permite blindar todos los procesos y el acceso a cualquier intruso.

7: Cloud computing
Cada vez más tareas relacionadas con la producción de bienes y servicios requieren del uso de aplicaciones y datos compartidos a través de diferentes localizaciones y sistemas más allá de los limites de los servidores de una compañía. El cloud computing facilita una gran reducción de costes, tiempo y eficacia.

8: Fabricación aditiva
La fabricación aditiva ( impresión 3D) consiste en la fabricación de piezas a partir de la superposición de capas de un material, normalmente en polvo, para la obtención de un modelo 3D, sin necesidad de moldes ni utillajes de ningún tipo. Esto permite  el abaratamiemto de las series en corto y creación de prototipos.

9: Realidad aumentada
La realidad aumentada soporta una gran variedad de usos y servicios en la medicina y la educación. Aplicado a la industria 4.0 tenemos desde el envío de instrucciones de montaje a través del móvil, a desarrollos para el prototipo de piezas o el uso de dispositivos especiales para el manejo y operación con determinada maquinaria.

Aunque la fábrica del futuro sea un lugar de trabajo automatizado y con menos presencia humana, el presente de la fabricación sigue pasando por las personas.

El hecho de que veamos nuevas aplicaciones y desarrollos de la tecnología, hace que muchas veces olvidemos que el objetivo principal de la industria 4.0 es crear ambientes de trabajo dinámicos y ágiles dónde las personas estén motivadas a través del uso de las tecnológicas.  El lugar donde las personas toman las decisiones, apalancan el conocimiento y son capaces de hacer evolucionar la tecnología hacia el siguiente nivel.

ADIDAS SPEEDFACTORY

Adidas, fabricante alemán de zapatos y artículos deportivos, decidió en los noventa trasladar a China e Indonesia sus plantas industriales,  quería aprovechar la mano de obra barata. Veinte años después, el aumento de los costes de fabricación en Asia y la automatización empiezan a poner en entredicho esa ventaja de las economías emergentes. Ahora planea  el regreso de parte de su producción a Alemania en centros automatizados.

Adidas ha puesto en marcha un centro piloto en Ansbach, donde robots y grandes impresoras en 3D producirán zapatos personalizados, en menor tiempo y con gastos reducidos. Adidas Speedfactory su producción a gran escala comenzará a partir de 2017. El grupo contratará a 160 trabajadores, que se encargarán de llevar a cabo tareas más sofisticadas, como la supervisión de las máquinas.

Adidas produjo 301 millones de pares de calzado deportivo en 2015 y necesita producir 30 millones de pares adicionales cada año para alcanzar sus objetivos de crecimiento para el año 2020. En futuro, el grupo planea construir fábricas de robots que operen en Gran Bretaña o en Francia, e incluso podría producir las camisetas del equipo nacional de fútbol de Alemania en estos centros. El rival de Adidas, Nike, también se está planteando la puesta en marcha de fábricas con robots.

"Las nuevas tecnologías permiten sustituir mano de obra con maquinarias. Por esto, los costes laborales se convertirán en un factor secundario a la hora de establecer la ubicación de una planta industrial", explica George Chondrakis, profesor de innovación tecnológica de la Universidad Pompeu Fabra y doctor en Oxford. En cada previsión existen fallos de cálculo, matiza Chondrakis, pero es cierto que "deberíamos observar el regreso de algunas plantas industriales en los países más avanzados como resultado de la digitalización, la robótica y la impresión 3D".

RECOLOCACION 

En 2013, el presidente Obama exhortó a las empresas a aprovechar la impresión en 3D para devolver algunas de sus fábricas a casa. Y firmas como General Motors, Walmart y Caterpillar ya han respondido a esta petición. La web que se encarga de informar sobre cómo repatriar las fábricas, Reshoringinstitute.org, menciona más de 300 casos de relocalizaciones, entre los cuales destacan los de Boeing e Intel. El fabricante de aviones, que ya en los noventa apostó por un modelo de diseño totalmente computerizado, pretende ahora relocalizar la fabricación de los interiores del nuevo Boeing 777x a plantas inteligentes en EE UU. Intel, por su parte, anunció que construirá sus microprocesadores en Arizona (EE UU), tras una inversión de cinco millones de dólares.

"La relocalización será un fenómeno a largo plazo", pronostica Hal Sirkin, socio mayoritario de la consultora The Boston Consulting Group y coautor del informe Made in America, again. El encarecimiento de la mano de obra china es el factor desencadenante para que las empresas consideren conveniente repatriar las fábricas, sostiene Sirkin. "En los últimos 15 años la demanda de mano de obra aumentó rápidamente en China y los salarios subieron hasta un 25-50% cada año. A partir de 2015 fabricar según qué productos en Estados Unidos es más barato, y prevemos que, si añadimos los gastos de transporte, los costes se equilibran cada vez más".



INDUSTRIA CONECTADA 4.0 EN ESPAÑA

El Ministerio de Industria, Energía y Turismo de España presentó, en julio de 2015, la iniciativa Industria conectada 4.0, enmarcada en la Agenda para el Fortalecimiento del sector industrial.



DIGITALIZACION DE GENERAL ELECTRIC

William Ruh  Jefe de Digitalización en General Electric, tiene a su cargo diseñar e implementar la estrategia digital de GE, la convergencia del mundo físico con el digital. Y es que GE, que vende desde turbinas de avión hasta equipamiento médico, se está transformado, pasando de ser una compañía industrial a un emporio digital y en este proceso está utilizando la tecnología como su mejor aliado.

Ruh indicó "Si las compañías no abrazan la digitalización no podrán competir en la próxima década". De aquí la urgencia de GE de transformar sus negocios para la nueva era digital. Para tal efecto, están tomando medidas drásticas. El 2015 se deshicieron del 40 % de sus negocios, incluido su brazo financiero, para enfocarse en las áreas más rentables, incluido el software, que hoy vende mas de US $ 6,000 millones al año.

GE trabajó con Amazon para reducir y optimizar sus aplicaciones internas. Estas pasaron de 9.000 a 5.000 y ahora pueden ser desplegadas a nivel global en cuestión de minutos y no semanas. Hoy, todas las aplicaciones están en la nube de Amazon Web Services, permitiéndole a la compañía ser mucho más eficiente y reducir sus centros de datos a nivel mundial, pasando de 34 a 4.

Para Ruh, "la década pasada fue de la Internet de los consumidores, la próxima década será del Internet industrial”. Con respecto a la seguridad, manifestó "que los requerimientos son diferentes, pues las máquinas no se preocupan por el tema de privacidad".

Europa está abrazando la industrialización digital más rápido que los Estados Unidos. Uno de los principales motivos para este movimiento hacia la digitalización son los costos. "Cuando una compañía no está creciendo hay que encontrar mayores eficiencias por medio de la tecnología. Este es un cambio muy profundo", explicó Ruh.

Entre 1990 y 2010 el mundo industrial registró aumentos de productividad del 4 % cada año. "Luego vino el 2011 y desde entonces los aumentos en productividad son apenas del 1%. Los que estamos en el sector industrial estamos tratando de volver de nuevo a lograr el 4% de aumento en productividad", concluyó Ruh.


General Electric trabaja desde hace años en un proyecto titulado Industrial Internet, el que busca asociar y complementar los avances tecnológicos :
La multiplicidad de máquinas, de dispositivos, y de redes, resultantes de la Revolución Industrial
Los desarrollos más recientes de los sistemas de información y de comunicación



INDUSTRIA 4.0

Industria 4.0 conlleva muchos significados y aglutina múltiples tecnologías, algunas ya consolidadas y otras en proceso de desarrollo a través de innovaciones disruptivas. Sin embargo, los primeros avances en este ámbito han implicado la incorporación de una mayor flexibilidad e individualización de los procesos de fabricación. Se espera que Industria 4.0 sea capaz de impulsar cambios fundamentales del mismo nivel que generaron la anteriores revoluciones industriales.



La creciente y veloz interacción entre los mundos reales y virtuales ha dado lugar al Internet de las Cosas (IoT: Internet-of-Things) que implica la combinación de conceptos desarrollados en los últimos 20 años, tales como Manufactura Integrada por Computadora (CIM), Smart Manufacturing, Big Data, robótica colaborativa,Web 2.0, entre otros. La convergencia de todas estas tecnologías permitirá que en el futuro la producción industrial se caracterice por una manufactura altamente flexible que facilitará una fuerte individualización de los productos con la optimización de los procesos que les agreguen valor, además de una granintegración entre clientes y socios de negocios. Aquello dará como resultado una estrecha vinculación entre la producción de bienes y la generación de servicios de alta calidad, lo que conducirá a la fabricación de los llamados productos híbridos.

  
La Quinta Conferencia ministerial sobre la sociedad de la información de América Latina y el Caribe a desarrollarse en Agosto 2015, tiene como documento de trabajo: La nueva revolución digital: de la Internet del consumo a la Internet de la producción


APLICACIONES

Para poder aprovechar el potencial del Internet industrial, se necesita un mercado para aplicaciones nuevas e innovadoras. ¿Cuánto tiempo pasará para que los fabricantes logren el ecosistema de aplicaciones que necesitan?

La cantidad de datos industriales generados está aumentando con una rapidez dos veces mayor que la de los datos de los consumidores. Sin embargo, los sistemas de información que ayudan a ingresar estos datos en la nube, los retiran y analizan en las configuraciones en un útil tiempo real, se encuentran todavía en sus primeras etapas. Esto podría cambiar pronto conforme a las figuras industriales alrededor del mundo aprovechen el potencial de una tienda de aplicaciones a escala industrial para el sector de fabricación con un valor de 16% del PIB mundial.




Solo el 2014, el Digital Manufacturing y Design Innovation Institute (DMDII) ha asegurado más de 200 millones de dólares provenientes de más de 200 organizaciones afiliadas incluyendo empresas, gobiernos y universidades. Todos estos miembros comparten una visión en común: lograr una cadena de valor totalmente digital que revolucionará el modo en que se diseñan, fabrican, distribuyen y se mantienen los productos.

Las compañías como ABB, Siemens y GE, ya están avanzando en la creación de algunos de los elementos esenciales de esta plataforma de fabricación de última generación, la nube, el software, la seguridad y las soluciones analíticas, son lo suficientemente sólidas y seguras para construir infraestructuras vitales. Una plataforma de GE, llamada Predix, brinda un adelanto de lo que viene en el futuro: Aplicaciones actuales en desarrollo que comprenden desde modelos de mantenimiento predictivo para motores de reacción, hasta entornos de realidad aumentada para los técnicos en las fábricas y en el campo.

Dentro de unos años, es probable que se pueda ver emerger una capa de plataforma viable, completa con almacenamiento, seguridad y herramientas flexibles de gestión de datos. Lo que permitirá niveles de análisis, pruebas y respuesta sin precedentes, y creará una gran cantidad de nuevos modelos y servicios de negocios digitales.

Pero lo que resulta más interesante es lo que ocurre cuando esta plataforma se abre a desarrolladores externos, cuando los expertos de la industria y los desarrolladores tienen los conjuntos de datos, los kits para desarrolladores y las API necesarias para crear aplicaciones totalmente nuevas con el fin de realizar innovaciones inimaginables, y cuando cada una de estas aplicaciones se puede verificar, asegurar y comercializar mediante una tienda de aplicaciones completa.

Este boom de innovación en aplicaciones se aproxima rápidamente y ya se está conectando con la realidad aumentada, las impresiones tridimensionales y los dispositivos de consumidores que se tienen en la actualidad. Reunir todos estos elementos en las manos de millones de desarrolladores, y las tiendas de aplicaciones en nuestros teléfonos inteligentes parecerán en comparación a un juego de niños.


ANTECEDENTES

En 2012, la Comisión Europea estableció el objetivo de impulsar la participación de la manufactura del PIB en la región del 15% al 20% en 2020. Una de las iniciativas para lograr esta meta surgió en Alemania ese mismo año cuando el grupo de trabajo Industria 4.0 (coordinado por la Academia Alemana de Ciencias e Ingeniería –ACATEC y la empresa Bosch) efectuó las recomendaciones para que el gobierno alemán considere a esta industria como política de Estado y apoye dicho proceso con miras a dar forma activamente a la cuarta revolución industrial.

En el 2013 se fundó la Plataforma Industria 4.0 y surgieron los primeros Smart Services. Secundando esta tendencia, el parlamento austríaco emprendió en el año 2014 un proyecto piloto denominado: "Industria 4.0: previsión y asistencia técnica para la próxima revolución industrial".

En el 2014 otros estados miembros de la Unión Europea (UE) como Finlandia, comenzaron a generar procesos de prospectiva en esta línea. Esta ola de prospectiva  llegó al Parlamento Europeo a través de su área de Evaluación de las Opciones de Política Científica y Tecnológica (STOA: Scientific and Technological Options Assessment).
Si bien la promesa de Industria 4.0 es aumentar la productividad, reducir los costos operativos
y hacer frente al gran desafío, tanto del cambio climático como de la medicina individualizada, a lo
largo de la próxima década, surgen diversos cuestionamientos que propiciarán el debate sobre las bondades de esta iniciativa. Entre esas preguntas destacan: ¿Cuáles serán las tensiones que emergerán a
nivel empresa, inter-organizacional y social al implantar este modelo industrial? ¿Qué consecuencias
socialmente indeseables se darán? ¿Qué mecanismos de gobernanza se deberán aplicar? Asimismo, la
especialista enfatizó sobre el debate que propiciará en las instancias parlamentarias el definir los instrumentos de política pública adecuados a corto, mediano y largo plazo para Industria 4. 0, así como el desafío que implicará adaptarlos a nivel país, región o incluso globalmente.


Algunas tecnologías englobadas en la Industria 4.0

Big Data: comprende el análisis, administración y manipulación inteligente de una gran cantidad de
datos a través de modelos de descripción, predicción y optimización para una mejor y más eficiente
toma de decisiones.

Cloud Computing (La Nube): plataforma compartida de recursos computacionales tales como servidores, almacenamiento y aplicaciones, utilizados a medida que se requieren y cuyo acceso es posible desde cualquier dispositivo móvil o fijo con acceso a Internet.

Fabricación Aditiva e Impresión 3D: fabricación de un cuerpo sólido a partir de la deposición de finas capas sucesivas de un material, normalmente en polvo, hasta conformar la figura y forma deseada.

Robótica Colaborativa: los robots industriales  compartirán su espacio con trabajadores humanos con quienes colaborarán.Una nueva generación de robots ligeros, y manejables configurarán la denominada “fábrica inteligente”.
Sistemas Ciberfísicos: tecnologías informáticas y de la comunicación incorporadas en todo tipo de dispositivos, dotándolos de “inteligencia” y autonomía lo que redundará en una mayor eficiencia. 

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