Retos y oportunidades de la digitalización de la industria

Herramientas como el análisis de datos, la simulación de procesos y los gemelos digitales están ayudando a las empresas a reducir sus costos.

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Información suministrada por AVEVA

Los últimos 24 meses han sido desafiantes para todos los negocios globales, pero el sector manufacturero en particular se ha encontrado más presionado. A medida que la pandemia interrumpió las cadenas de suministro a nivel mundial, los propietarios de las plantas se vieron obligados a responder a una demanda cambiante con una agilidad y velocidad recién descubiertas.

Con estas lecciones en la mano, los imperativos comerciales emergentes de hoy para la industria manufacturera incluyen flexibilidad, resiliencia de la cadena de suministro, mayor productividad y sostenibilidad. La optimización e integración tanto de la planificación empresarial como de la ejecución de la fabricación en un solo sistema digital representa el siguiente paso para los fabricantes en cuanto a crecimiento y rentabilidad.

En pocas palabras, los sistemas de fabricación que permiten una cadena de valor impulsada por la demanda y dinámicamente optimizada sobrevivirán, y prosperarán, en la próxima década y más allá.

 

Demandas crecientes

En los próximos años, las plantas y fábricas enfrentarán requisitos regulatorios y de cumplimiento cada vez más estrictos, así como una creciente presión pública y gubernamental para ser sostenibles y energéticamente eficientes. Tales demandas también encajan con las tendencias globales hacia la adopción de nuevos procesos para la circularidad, la reducción de carbono y la reducción de desechos.

En medio de esta era de rápida digitalización, muchas plantas se han embarcado en actividades de transformación que alinean los sistemas de fabricación para brindar mejoras tanto operativas como comerciales. Las tecnologías digitales están en el centro de estos cambios dada su capacidad para impulsar la productividad exponencial y los beneficios de sostenibilidad en toda la cadena de valor.

Según el Foro Económico Mundial, el valor de las transformaciones digitales en la Cuarta Revolución Industrial (4IR) se estima en 100 mil millones de dólares en los próximos 10 años. El sector manufacturero, que durante mucho tiempo ha sido un motor de la prosperidad mundial y el crecimiento económico, es clave para esta transformación.

 

Automatización y más allá

A nivel mundial, las empresas de fabricación generalmente han iniciado la transformación digital con la automatización de plantas y máquinas para minimizar las operaciones manuales y maximizar el rendimiento físico. Pero la tecnología más avanzada, como los sistemas de ejecución de fabricación (MES, “Manufacturing Execution Systems”), va más allá de la reducción de los procesos manuales para transformar la funcionalidad central de las aplicaciones y el rendimiento empresarial.

Los avances tecnológicos en big data y análisis predictivo, gestión de procesos comerciales, aplicaciones móviles y realidad aumentada están permitiendo a los fabricantes empoderar a los operadores para que comprendan los datos operativos.

Los datos detallados del historial de producción ofrecen oportunidades de recuperación al proporcionar información de optimización y facilitar la mejora continua. La visibilidad de las operaciones y el estado de los recursos permite una mejor toma de decisiones y colaboración entre las funciones de la planta y la empresa.

Además, las tecnologías de plataforma e integración más nuevas, como la nube, IoT, IIoT y dispositivos inteligentes y de borde, están reduciendo el costo de la transformación digital en el sector de la fabricación.

 

Fábricas inteligentes

Conceptos como el gemelo digital y la transformación digital del trabajo se están convirtiendo cada vez más en herramientas para mejorar la eficiencia operativa e impulsar los resultados comerciales necesarios en las plantas de los fabricantes. Los MES siguen desempeñando un papel central aquí. A medida que las máquinas se vuelven más inteligentes, la tecnología MES une esas máquinas con trabajadores y otros activos conectados, cambiando esta colección de máquinas 'inteligentes' en una fábrica 'inteligente'.

El ROI de las inversiones en MES puede ser profundo y transformador, impulsado por mejoras en la eficiencia operativa, la calidad y el cumplimiento. Las ganancias de eficiencia operativa se pueden ver en un mayor rendimiento de los activos y el rendimiento de la planta, un cambio de producto más rápido y una mayor productividad.

Mientras tanto, las mejoras de calidad y cumplimiento se entregan a través de especificaciones de productos y procesos, reducción de desperdicios y reprocesos, trazabilidad detallada, indicaciones y gestión de retiros.

Estos tipos de ganancias de fabricación se pueden ver en toda la gama de industrias globales, desde productos químicos, productos farmacéuticos y minería hasta agricultura y alimentos y bebidas.

 

La transición hacia la sostenibilidad

La industria se encuentra bajo una presión continua para cumplir objetivos ambientales estrictos, y las empresas buscan mejorar su sostenibilidad sin dejar de ser rentables y competitivas. Las plantas son cada vez más grandes, más complejas y estrechamente integradas, mientras que los departamentos de ingeniería se esfuerzan por llevar nuevos productos al mercado de forma rápida y sostenible.

Muchas empresas tienen procesos que tienen décadas de antigüedad y se han optimizado a lo largo de los años para mejorar la confiabilidad y la rentabilidad. El desafío ahora es desarrollar nuevos procesos que sean competitivos con los maduros, al tiempo que se abordan cuestiones clave de sostenibilidad, como aumentar el contenido reciclable y reducir las emisiones y los desechos.

Una encuesta reciente de AVEVA destacó que la sostenibilidad impulsará la innovación en los próximos tres años, y el 85 % de los líderes de la industria cuestionaron la planificación de invertir en digitalización para trabajar para cumplir sus objetivos ambientales, sociales y de gobernanza (ESG).

La transformación digital puede proporcionar un camino hacia la mejora de la sostenibilidad al permitir una mejor toma de decisiones y una optimización del rendimiento en tiempo real, lo que conduce a una reducción de la energía, los desechos y las emisiones. Lo logra a través de conocimientos derivados del uso de tecnologías como la inteligencia artificial (IA), la simulación de procesos, la computación en la nube, el análisis de big data y los gemelos digitales que brindan información sobre cómo funcionan los sistemas y predicen el comportamiento futuro.

Al proporcionar datos rápidos y precisos sobre lo que sucede en la empresa y las mejoras que podrían ofrecer los nuevos procesos, puede ayudar a reducir los costos operativos y de mantenimiento en aproximadamente un 20% y los costos de combustible en un 28%, lo que ayuda a las organizaciones a dar un paso más para alcanzar sus objetivos de Carbono Cero y/o metas de economía ESG.

 

Simulación de procesos

La simulación de procesos es una parte importante del conjunto de herramientas de transformación digital de una empresa, ya que permite a los ingenieros analizar rápidamente sistemas complejos e introducir nuevos procesos.

La última tecnología de simulación permite una comparación mucho más rápida de los escenarios de diseño con los resultados operativos deseados, desde ganancias de eficiencia y mejoras de seguridad hasta el impacto del carbono.

El productor de polímeros y plásticos Covestro se ha beneficiado de la simulación de procesos de muchas maneras, incluida la mejora de la eficiencia energética de sus plantas industriales abandonadas con sede en Alemania.

Usó la simulación de procesos para determinar directamente cuál sería el proceso más eficiente desde el punto de vista energético y lo comparó con el actual. Esto reveló dónde estaban las ineficiencias y las oportunidades de mejora.

"Esta fue una herramienta importante para mejorar nuestra eficiencia energética y, por lo tanto, nuestra sostenibilidad, por lo que vamos a expandirla más allá de Alemania", dijo Christian Redepenning, experto en tecnología global de Covestro, en un seminario web reciente sobre simulación de procesos en la industria química.

La simulación de procesos también puede acelerar la innovación, lo que permite a las organizaciones mejorar la sostenibilidad de sus procesos y/o productos más rápidamente, agrega Redepenning.

“La simulación de procesos desbloquea todo el potencial de la sustentabilidad y acelera la investigación a través de una evaluación más rápida… Podemos evaluar solventes alternativos, puntos operativos, cosas que sin esta tecnología habrían tomado mucho más tiempo para desarrollar y usar”.

 

Ganancias transformacionales

Un ejemplo del impacto de MES en el sector manufacturero es Borg Manufacturing, un fabricante australiano de melamina y carpintería que se enorgullece de adoptar la innovación para impulsar sus operaciones sostenibles.

Con más de 2.000 empleados en 20 sedes, Borg quería aumentar la flexibilidad de los lotes en los productos, mientras aceleraba la producción consistente y de alta calidad y mantenía su promesa comercial de entrega al día siguiente. Al implementar un sistema integrado de automatización y MES de AVEVA, Borg ha podido acelerar su visión de fabricación sostenible.

La empresa australiana ahora puede cumplir su promesa de entrega al día siguiente con más de 7.500 productos hechos a pedido y 1.200 artículos en inventario diariamente. También es capaz de ejecutar estándares consistentes de automatización y operaciones sostenibles en todos sus sitios.

Borg logró ganancias de eficiencia del 400% como resultado del sistema MES integrado. El desperdicio en la producción del almacén se ha reducido del 5% al 2% y la eficiencia de la línea ha aumentado de 4.000 a 6.000 artículos seleccionados por turno.

El caso de la digitalización dentro del sector manufacturero es claro. Impulsados por la necesidad incesante y creciente de agilidad y resiliencia, los fabricantes podrán empoderar a su fuerza laboral a través de la transformación digital y construir las fábricas inteligentes del futuro, desbloqueando beneficios de valor para todas las partes interesadas en el camino.