La manufactura de productos se está convirtiendo poco a poco en una industria inteligente y conectada. Tras la mecanización industrial (primera revolución industrial) y la producción en serie (segunda revolución industrial) llegaron la automatización por ordenador y los robots (tercera revolución). Ahora nos enfrentamos  a un nuevo cambio, con sistemas cibernéticos conectados entre sí, lo que se denomina la cuarta revolución.

Se trata de una automatización basada en la compartición de datos, mediante los que conformar un nuevo concepto de cadena de valor. En la industria 4.0, las instalaciones 4.0
están estructuradas de forma modular, lo que les confiere mayor flexibilidad y les permite tomar decisiones de forma descentralizada. La idea principal subyacente es la virtualización basada en el input de los datos de sensores reales situados en el entorno de producción. El sistema virtual toma decisiones a partir de las reglas establecidas y, a continuación, influye sobre la planta de producción con los resultados obtenidos. Esta metodología ofrece una enorme flexibilidad de producción y permite adaptar los artículos producidos de forma muy rápida a nuevos parámetros o exigencias.

Con este modelo se quiere combatir la reducción de la industrialización en Europa y EEUU, por ejemplo, creando empresas más competitivas y modernas, que puedan disputar el espacio ganado por sus competidoras asiáticas. Este concepto de industria 4.0 ha llegado a todos los rincones del planeta; los surcoreanos, por ejemplo, lo emplean fervorosamente, hasta el punto en que el propio gobierno ha creado legislación para promover el uso de tecnologías ICT en el mundo de la producción industrial.

Crear entornos industriales modulares para adaptarse con rapidez a la demanda

¿Qué es Industria 4.0?

Para la práctica totalidad de los sectores industriales, las necesidades de acortar los tiempos de producción, reducir costes y mejorar la calidad son algo permanente. Por otro lado, la industria tradicional requiere hoy de un nivel de integración sin precedentes entre los sistemas de información, comunicaciones y manufactura a su alcance, como, por ejemplo:

Sensores inteligentes conectados entre sí y que forman una especie de IoT industrial, recolectando datos en tiempo real sobre el proceso de producción.

Banda ancha prácticamente ubicua, que permite transferir grandes cantidades de datos entre personas, máquinas y plantas de producción.

Cloud computing, que ayuda a un almacenamiento y disponibilidad casi ilimitados de datos en cualquier lugar. Analíticas big data que permiten procesar enormes volúmenes de datos, en tiempo real si es necesario, para obtener conclusiones clave para la producción.

Huawei predice que para el año 2025 habrá 100000 millones de conexiones de sensores inteligentes en el mundo y que el 90% de ellos estarán en ámbitos industriales. Pero todavía hay mucho que hacer. Para materializar todo el potencial que tienen las tecnologías mencionadas, hay que reconstruir las infraestructuras de ICT actuales que hay en las plantas de producción. Y aquí es donde entre en juego el concepto de industria 4.0.

Básicamente se trata de crear entornos industriales modulares, cuyas partes se puedan cambiar con facilidad para adaptarse con rapidez a una demanda cambiante. Todos los elementos estarán conectados en red, lo cual permite optimizar su funcionamiento de forma dinámica. Las soluciones deben estar construidas basadas en estándares y con arquitecturas abiertas, para permitir una modificación o sustitución rápida. Esta filosofía de Lego, combinada con las comunicaciones y el control inteligente de las plantas de producción —altamente mecanizadas—, es lo que provoca el aumento en la competitividad. Y al ser un proceso escalable, varias factorías de la misma empresa (o incluso del mismo sector) se pueden interconectar para optimizar su funcionamiento general.

Las soluciones de Huawei

Pero para que funcione toda esta estructura se necesitan unas comunicaciones de nueva generación, alta velocidad, elevada tolerancia a los fallos y gran escalabilidad. La solución de Huawei a este reto es su tecnología eLTE, una extensión del estándar LTE que se usa en la telefonía móvil de última generación actualmente. También llamado 5G, esta tecnología es capaz de soportar un millón de conexiones en solo un kilómetro cuadrado, con una latencia de 1 ms.

Pero la aportación de Huawei a industria 4.0 va mucho más allá. También han desarrollado un sensor LTE de baja potencia para las comunicaciones entre máquinas, llamado LTE-M. Estos chips funcionan en frecuencias diferentes que la telefonía comercial, reservadas exclusivamente a usos industriales, científicos y médicos. Un gateway especial, llamado Smart IoT Gateway se encarga de conectar entre sí todos los sensores y permite el acceso a la información desde dispositivos inteligentes heterogéneos o desde sistemas de big data o cloud.

El centro del paradigma Industria 4.0 son los datos que se generan en la planta

Data-driven manufacturing

El título lo dice todo. Este es el futuro de la producción industrial mundial en la próxima década. Plantas de producción robotizadas, con cientos o miles de sensores inteligentes y un centro de control que toma la información que genera la planta, la combina con las directrices que marcan los humanos responsables de la producción, y que toma las decisiones apropiadas para llegar a las metas establecidas, en los tiempos indicados.

El centro de todo el paradigma industria 4.0 son los datos que se generan en la planta. Aunque de momento las máquinas actuales deban ser actualizadas con sensores inteligentes, como el LTE-M, es fácil imaginar que en los próximos cinco o diez años estas mismas máquinas vendrán con esos sensores directamente de fábrica. Y ahí es donde se producirá la verdadera explosión del IoT industrial

Mucho por hacer

Todavía estamos al principio de este ambicioso camino que estamos iniciando. Aún hay muchos estándares que crear o aplicar en el ámbito de la fabricación para que se pueda emplear el potencial que ofrecen las tecnologías industria 4.0 en todos los sectores. Se generará una cantidad de datos sin precedentes y será necesario tratarlos, interpretarlos y obtener la información relevante de ellos, para tomar las decisiones correctas en el sistema de producción. Todo ello con hardware de múltiples fabricantes. Y de ahí la importancia de una pronta estandarización.

Por otro lado, aún hay que desarrollar la infraestructura de comunicaciones que, en muchos entornos industriales, no está preparada para soportar las cargas necesarias para industria 4.0. Y también se requiere mucho trabajo en lo que se refiere a las aplicaciones de control, de análisis o decisión. Una vez más, se necesita una fuerte estandarización para permitir la colaboración de software de distintos fabricantes en un mismo proceso industrial.

Pero el camino está marcado y los primeros proyectos piloto muestran resultados realmente espectaculares que animarán a más empresas a dar el paso hacia la cuarta revolución industrial.