Fábrica inteligente

Ya en abril de 2013, el informe final del grupo de trabajo Industria 4.0, publicado por Acatech (Academia Alemana de Ciencias e Ingeniería) y la Unión de Investigación, afirmaba:

"Alemania es uno de los emplazamientos industriales más competitivos y, al mismo tiempo, el principal proveedor de fábricas del mundo. Esto se debe, entre otras cosas, a su especialización en la investigación, desarrollo y fabricación de tecnologías de producción innovadoras y a su capacidad para controlar procesos industriales complejos.

Con su potente sector de ingeniería mecánica y construcción de plantas, su competencia en TI, que destaca por su concentración en todo el mundo, y sus conocimientos en sistemas integrados y tecnología de automatización, Alemania reúne las mejores condiciones para ampliar su posición de liderazgo en tecnología de producción.

Más que ningún otro país, Alemania es capaz de aprovechar el potencial de una nueva forma de industrialización: Industria 4.0".

No hay nada que añadir. La visión optimista apenas ha cambiado, pero la tecnología sí.

De la CIM a la fábrica inteligente

La experiencia en Industria 4.0 no surgió de la noche a la mañana; los proveedores industriales y de TI llevan más de 25 años tratando el tema de la Fabricación Integrada por Ordenador.

Naturalmente, los comienzos de Siemens, Bosch y SAP fueron muy visionarios y a menudo fracasaron debido a la tecnología disponible. Los nombres, las denominaciones y la tecnología han cambiado y evolucionado.

Hoy hablamos de Manufacturing Execution System (MES), Industria 4.0, Smart Factory e IoT (Internet de las cosas).

"Incluso en el pasado, siempre ha existido la necesidad de automatizar procesos e integrar objetos técnicos"

explica Thomas Gard, Portavoz del Consejo de Orbis y responsable de Ventas y Marketing, Relaciones con los Inversores y Negocio de Productos.

"Sin embargo, la tecnología de la comunicación aún no estaba preparada. El gran impulso llegó con la adaptación de la tecnología de Internet. Hoy, plantas, máquinas, dispositivos, etc. pueden equiparse con una dirección IP e integrarse en la comunicación interna y externa. La tecnología de sensores y RFID también se ha desarrollado más y es asequible. "

En los últimos años, la capacidad de comunicación de máquinas, programas y sistemas ha mejorado notablemente.

"Así, ahora es posible adoptar un enfoque holístico"

subraya Thomas Gard, miembro del consejo de administración, y sabe que en las empresas manufactureras hay una demanda creciente de evaluar y procesar datos en "tiempo real" e integrarlos en los procesos para explotar un potencial hasta ahora desaprovechado.

Hoy en día, los requisitos van mucho más allá de la conexión técnica de la producción. La atención se centra también en la integración de ámbitos adyacentes como la logística, la calidad, el personal, el mantenimiento y los recursos de producción.

"La visualización y evaluación específicas de la información, por ejemplo a través de cuadros de mando basados en funciones, reviste una importancia crucial. La información se difunde de forma proactiva".

Thomas Gard puede informar desde su práctica profesional.

Los datos de producción y procesos de fabricación se visualizan claramente en "tiempo real" en interfaces intuitivas basadas en la web. El usuario final puede acceder a ellos según su función y autorización en cualquier momento y desde cualquier lugar en dispositivos finales comunes.

"La información importante llega a las personas adecuadas en el momento oportuno".

Gard cita un aspecto importante.

"La dirección y los empleados están siempre informados de la situación real y pueden reaccionar inmediatamente ante sucesos como paradas de máquinas o atascos de material. La fábrica con todos sus procesos se vuelve transparente".

Visiones, objetivos, realidad

"El objetivo de la fábrica inteligente es la conexión en red y la automatización de extremo a extremo de los procesos de producción y de los actores que intervienen en ellos, como personas, máquinas, sensores, actuadores, sistemas, etc. Esto se extiende a todos los niveles de la pirámide de automatización, desde el sistema ERP hasta el nivel de control, en tiempo real y bidireccionalmente. Esto se extiende a todos los niveles de la pirámide de automatización, desde el sistema ERP hasta el nivel de control, en "tiempo real" y bidireccionalmente".

define Thomas Gard, y el resultado es una fábrica digital de funcionamiento autónomo y alta disponibilidad en la que la intervención sólo suele ser necesaria en casos excepcionales o en caso de avería, y que abarca económicamente desde la producción en serie hasta la producción personalizada en lotes de tamaño 1.

"Esto ya no es una visión, sino una realidad con SAP ERP y la suite de digitalización Orbis".

explica Gard.

Esto incluye la tecnología básica Orbis Multi-Process Suite (MPS), Orbis Manufacturing Execution System (MES) y Orbis Intralogistics. Así lo demuestra el proyecto actual del proveedor líder de armarios y sistemas Rittal, véase la página 47.

En 2018, Rittal habrá construido en su planta de Haiger la planta de producción de armarios compactos más moderna del mundo, con una fabricación altamente automatizada y digitalizada que cumple los principios de la Industria 4.0.

Rittal confía esencialmente en las soluciones de Orbis y SAP, y lo hace en funcionamiento 24/7.

"Básicamente, nuestra oferta se dirige a los clientes que utilizan SAP o que desearían utilizarlo en el futuro. Esto afecta tanto a SAP Business Suite como a S/4".

añade Frank Wilhelm, jefe del equipo MES de Orbis.

"Con nuestras soluciones, ofrecemos la posibilidad de implantar proyectos de fábricas inteligentes paso a paso o por completo. Al hacerlo, no nos limitamos a determinadas industrias o métodos de fabricación."

En la actualidad, la mayoría de las empresas ya utilizan componentes tecnológicos que pueden servir de base para una fábrica inteligente. Por ejemplo, las máquinas suelen estar equipadas con los sensores y la tecnología de comunicación necesarios.

"Sin embargo, a menudo falta la integración lógica y técnica de estos componentes en los procesos empresariales"

Wilhelm lo sabe por los numerosos proyectos de sus clientes.

Orbis cierra esta brecha con la suite multiproceso (MPS) y permite así procesos continuos y transparentes. Esto se consigue sustituyendo las interrupciones del proceso o las entradas "manuales" por un intercambio de información rápido y automatizado.

Las máquinas y los dispositivos se integran bidireccionalmente en los procesos SAP. Esto convierte la anterior gestión de procesos transaccional paso a paso en cadenas de procesos continuas e integradas.

Orbis MPS constituye así la base de los procesos hombre-máquina y máquina-máquina y es la tecnología básica de Orbis Manufacturing Execution System y Orbis Intralogistics.

Estas soluciones están integradas al 100% en los procesos ERP de SAP y utilizan los datos maestros y de transacciones existentes en el sistema ERP.

"De este modo, los proyectos de digitalización pueden implantarse rápida y fácilmente en un entorno SAP existente".

Frank Wilhelm está orgulloso de lo que ha conseguido.

La integración SAP de Orbis MES está certificada con el sello "Powered by the SAP NetWeaver technology platform". La solución es la base para vincular y sincronizar a la perfección los datos y cifras clave de la planta de producción con los procesos SAP y una cadena de valor digital en red.

Orbis MES se realiza íntegramente con tecnología SAP (tanto NetWeaver como Abap) y puede adaptarse con flexibilidad a los procesos específicos del cliente (personalización). Los conocimientos necesarios para la administración y el desarrollo posterior suelen estar disponibles en la empresa.

Por lo tanto, a menudo no es necesario acumular más conocimientos técnicos y capacidades de personal adicionales para nuevos desarrollos, administración de interfaces o soporte de sistemas para el funcionamiento, explica Wilhelm en la entrevista con E-3.

Futuro de la fábrica inteligente

Muchas empresas dudan a la hora de embarcarse en la Industria 4.0 porque carecen de una guía sólida. Por ello, Acatech, la Academia Alemana de Ciencias e Ingeniería, presentó el "Índice de Madurez de la Industria 4.0" en la Feria de Hannover el 25 de abril de este año.

A lo largo de un modelo de madurez de seis niveles, constituye una guía para las empresas que desean desarrollar su hoja de ruta individual. Un Centro de Madurez para la Industria 4.0, de reciente creación, ayuda a las empresas a aplicar el índice.

Con este modelo, las empresas pueden analizar su statu quo y derivar su estrategia de Industrie 4.0. El "Índice de Madurez de la Industria 4.0" se desarrolló en un consorcio interdisciplinar de instituciones de investigación y empresas bajo el paraguas de Acatech.

"Hay optimismo. La imagen objetivo de la Industria 4.0 es compartida por muchos y tiene una gran demanda internacional.

Las empresas buscan ahora su estrategia de implantación individual. Nuestro Índice de Madurez para la Industria 4.0 les proporciona herramientas analíticas neutrales y de libre acceso para este fin. El Centro de Madurez para la Industria 4.0 es un punto de contacto para todos aquellos que deseen utilizar esta guía.

declaró en Hannover el Presidente de Acatech y ex Director General de SAP, Henning Kagermann.

El Índice de Madurez de la Industria 4.0 examina las empresas desde una perspectiva tecnológica, organizativa y cultural. Seis niveles de desarrollo muestran cómo pueden obtenerse, analizarse y utilizarse los datos en la empresa.

El enfoque tiene en cuenta la multidimensionalidad de Industrie 4.0 en la interacción de los sistemas de información, los recursos, la organización empresarial y la cultura corporativa.

El estudio de Acatech está disponible gratuitamente en alemán e inglés.

"La fábrica del futuro funciona de forma autosuficiente"

Thomas Gard, miembro del consejo de Orbis, lo sabe.

Los procesos de la cadena de valor están totalmente integrados mediante conjuntos coordinados de normas. Con la ayuda de bucles de control, la producción es en gran medida autónoma y controlada por eventos. Esto significa que la intervención externa sólo es necesaria en casos excepcionales y en caso de mal funcionamiento.

La inteligencia reside en la definición y el reconocimiento de estas excepciones y la derivación de actividades de seguimiento automatizadas. La conexión en red o la integración de los actores por sí sola no es todavía una fábrica inteligente.

Por eso insiste Thomas Gard:

"Sólo la definición de los procesos y automatismos autárquicos permite el flujo del proceso en bucles de control autocontrolados".

La fábrica inteligente debe considerarse de forma diferenciada del tema del IoT y los datos de los sensores. Thomas Gard explica que el núcleo de una fábrica inteligente es la automatización continua y la conexión en red de todos los procesos y los actores que participan en ellos en "tiempo real". Esto se hace con datos definidos relevantes para el proceso.

"Nuestra experiencia demuestra que es posible poner en marcha un proyecto de fábrica inteligente sin definir antes una estrategia holística de IoT"

Gard, miembro del Consejo, describe las opciones.

"IoT puede ser una forma de disolver las fronteras entre los socios de la cadena de valor. Esto puede crear nuevos modelos de negocio que antes no eran posibles.

Es posible optimizar las cadenas de suministro e integrar a los proveedores en la planificación de la demanda de forma oportuna y más transparente. Otro ejemplo es el desarrollo de nuevos escenarios de servicio.

La pura generación masiva de datos en el rango de los gigabytes no es el núcleo de una fábrica inteligente en el primer paso; más bien hay que distinguir dos aspectos.

Por un lado, en la fábrica inteligente sólo se procesa en "tiempo real" la información relevante para el control directo de los procesos.

Por otro lado, todos los datos pueden analizarse, por ejemplo en el sentido del análisis predictivo y el aprendizaje automático. De este modo, se pueden encontrar algoritmos que llamen la atención sobre futuras averías en una fase temprana.

Se pueden minimizar continuamente los riesgos e implantar nuevos procesos".

Transformación digital

"Uno de los principales puntos débiles suele ser la existencia de soluciones aisladas evolucionadas y la consiguiente gestión paso a paso de los procesos individuales"

El director de Orbis, Frank Wilhelm, lo sabe por muchas consultas de clientes.

Los pasos del proceso se operan manualmente, se conectan a través de interfaces o se introducen manualmente los datos relevantes para el proceso. Las consecuencias de estas interrupciones del proceso son entradas incorrectas y retrasos innecesarios del proceso, que repercuten negativamente en los tiempos de producción o en la situación actual de las existencias, entre otras cosas.

"Con Orbis MES, hay un rápido intercambio automatizado de datos entre los actores de la planta de producción y SAP".

explica Wilhelm.

"Esto reduce las interfaces al mínimo. La fábrica se refleja 1:1 en "tiempo real" en SAP. Los procesos MES activan los procesos en las máquinas o plantas.

A la inversa, las máquinas y las plantas también controlan las cadenas de procesos en MES y SAP. Esta es la única forma de automatizar los procesos.

Frank Wilhelm, de Orbis, sabe que muchas máquinas ya están equipadas con modernos sensores y tecnología de comunicación.

"Pero en nuestros proyectos también nos encontramos con plantas más antiguas que no son capaces de comunicarse"

explica en la entrevista E-3.

"Aquí, las señales elementales pueden aprovecharse y procesarse mediante reequipamiento, por ejemplo con IOs web y cableado eléctrico. Las máquinas modernas ofrecen aquí posibilidades mucho más avanzadas".

El requisito previo básico es el establecimiento de la conectividad de red de los dispositivos finales (por ejemplo, PLC, sensores, lectores RFID...). Deben respetarse las restricciones específicas del fabricante. Esta es una razón más para definir normas específicas para cada cliente.

"Orbis es compatible con los protocolos industriales más comunes. También pueden implementarse conexiones individuales. Además, Orbis admite el intercambio de objetos estructurados mediante OData al integrar sistemas informáticos externos."

Wilhelm describe la situación actual.

El siguiente paso es la definición técnica de los procesos que deben automatizarse y la definición del intercambio de datos asociado. El resultado es un modelo de comunicación de la Smart Factory específico para cada cliente.

"Esta es la parte más crítica para el éxito del proyecto de implantación de una fábrica inteligente".

subraya el jefe del equipo MES.

Thomas Gard añade:

"Nuestras soluciones crean una imagen virtual de los acontecimientos reales de la fábrica en SAP ERP en 'tiempo real'. Para lograrlo, todas las personas y objetos que intervienen en los procesos -máquinas, plantas, dispositivos, sistemas, sensores, RFID, etc.- están continuamente integrados y conectados en red.

Todas las soluciones de Orbis para Industria 4.0 están totalmente integradas con SAP."

Orbis ha desarrollado Multi-Process Suite para permitir la integración de procesos entre la planta de producción y SAP. Es el facilitador de los procesos de Industria 4.0 con SAP.

En esta plataforma se interconectan procesos, se crean diálogos y se visualizan datos. También es posible el uso modular. Se puede automatizar toda la cadena de procesos de una fábrica o conectar únicamente líneas o puestos de trabajo individuales.

"Actualmente estamos viendo que ya somos capaces de diseñar y verificar el comportamiento de los procesos en una fase temprana de la planificación de una fábrica inteligente".

Gard, miembro de la Junta Directiva, conoce numerosos proyectos de clientes que han tenido éxito.

"De este modo, las secuencias de procesos y las vías de comunicación pueden simularse y probarse en una fase temprana sin necesidad de que las máquinas y los sistemas estén físicamente instalados. El requisito previo es una estandarización de la comunicación de datos específica de la empresa".

Pregunta final: ¿En qué medida cambian los proyectos de digitalización los procesos y modelos empresariales de una empresa manufacturera?

Thomas Gard:

"En los proyectos de digitalización de la fábrica, la atención se centra especialmente en la automatización de los procesos. Los procesos ERP, los procesos de fabricación y los procesos intralogísticos están totalmente integrados.

La información actualizada sobre las existencias, el progreso de la producción, los fallos que se han producido, etc. mejora la utilización de la planta. La reducción de los tiempos de producción se traduce en una disminución de las existencias.

La digitalización mejora la relación de los costes laborales unitarios. Esto aumenta la competitividad y garantiza la viabilidad futura".