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Diseño, modelado, automatización, simulación, optimización - Tecnología de la información (programas) | 2017-06-01

Industria 4.0: Manufactura flexible, autónoma y adaptable

Gigamon | Para lograr costos de producción más bajos, Adidas produce masivamente en Asia.

Sin embargo, el proceso viene con un lapso de 18 meses entre el diseño y la entrega a la tienda, lo que para los clientes se está volviendo una espera poco agradable. Los clientes están buscando productos únicos, personalizables y quieren acceso inmediato a los últimos estilos. Este hecho deja de manifiesto que los modelos de manufactura tradicional no sólo no están entregando lo que el cliente demanda, por lo que la marca alemana está creando un concepto de “speed Factory” para fabricar zapatos deportivos en zonas geográficas mucho más cercanas a los puntos de venta.

De forma similar, Okuma, fabricante de herramientas japonés, ha desarrollado un proceso de molienda capaz de operar de manera autónoma 24 horas del día, 7 días a la semana. El proceso integrado incluye la habilidad para seleccionar y cambiar automáticamente herramientas de corte como se vaya necesitando y proveer materiales en crudo y otros insumos sin la necesidad de intervención humana. Los trabajadores están en sitio para supervisar la operación de la planta, a través de aplicaciones de monitoreo en tabletas, lo que les permite llevar a cabo tareas de alto valor adicional. Más allá de eso, la fábrica es totalmente automatizada.

Estos ejemplos proveen un vistazo en lo que será la cuarta revolución industrial que está tomando lugar justo ahora y que transformará tanto el paradigma de la economía global, como los mecanismos con los que se determina la creación de valor económico. Como las 3 revoluciones industriales previas, estará basada en la rápida adopción de nuevas tecnologías de transformación que retará todo lo que asumimos y cambiará todo lo que pensamos sobre manufactura. También significa que trabajadores, fabricantes y gobiernos, necesitan tomar nota y empezar a prepararse para lo inevitable o quedarse atrás.

Vive les Révolutions

La primera revolución industrial fue provocada por la invención de máquinas a base de vapor que mecanizaron la mano de obra manual anteriormente y permitió producir a una escala increíble. Después, la electricidad permitió a la cadena de montaje y, junto con ella, el auge de la producción en masa. El tercer avance industrial importante fue traído por la invención de las computadoras, que permitió la automatización de los robots y de las máquinas que podrían ser integrados en las líneas de montaje para realzar o, en algunos casos, para substituir a trabajadores humanos.

Hoy en día, la fabricación está evolucionando a partir del modelo y la mentalidad que guiaron las tres revoluciones industriales anteriores, que se centraron en la centralización y la producción en masa para lograr economías de escala, a una basada en la personalización en masa y flexibilidad con la producción real de bienes ubicados cerca de los centros donde se ubica la demanda.

En lugar de crear y gestionar inventarios, los fabricantes buscan construir cadenas de suministro completamente integradas que se adapten dinámicamente a los requisitos en tiempo real ya la demanda de los proveedores y los consumidores en sentido ascendente. Esto incluye la capacidad de anticiparse y tomar medidas correctivas en términos de ajustes de producción en tiempo real. Lo que hace que esta transformación revolucionaria, es que los fabricantes están buscando para lograr todo esto, una intervención mínima o idealmente ningún humano en todo el proceso de producción de extremo a extremo.

Este modelo de fabricación se basa en la automatización y el intercambio de datos entre las tecnologías de fabricación, e incluye la integración de sistemas cibernéticos, Internet de Cosas (IoT), cloud computing y Big Data.

Descentralización y automatización con fábricas inteligentes

El modelo de Industria 4.0 busca esencialmente transformar la fábrica en una computadora o lo que se llama “Smart Factory”, procesos de manufactura modular pueden ser desarrollados por medios de sistemas informáticos-físicos, fusionados con tecnología computacional a las máquinas mismas, no simplemente para controlar y monitorear remotamente. Estas fábricas modulares inteligentes podrán habilitar autónomamente la descentralización y automatización de las decisiones relativas a la producción, así como ser capaces de comunicarse y cooperar a través de IoT con operadores humanos y otras fábricas inteligentes para completar un cambio de suministro vertical u horizontal completo.

En efecto, esto es como lo que la industria de la tecnología de la información ha estado haciendo con los centros de datos durante años: Virtualización de servidores físicos, permitiendo que las tecnologías de automatización y orquestación permitan a las máquinas autogestionarse en una medida limitada. Y continuamos impulsando estos modelos a nuevos avances con redes definidas por software (SDN), nubes híbridas e inteligencia artificial (AI).

Pero, aunque la virtualización de los centros de datos puede ser algo popular ahora, el movimiento de la industria 4.0 sigue siendo nuevo y en gran parte desconocido para muchos. Está creciendo en importancia dentro de la comunidad manufacturera global. Comenzó hace sólo unos pocos años, en 2013, cuando el gobierno alemán acuñó el término mientras se esbozaba un plan para computarizar completamente la industria manufacturera del país.

La canciller alemana Angela Merkel presentó el concepto en el Foro Económico Mundial de Davos en 2015 y se refirió a él como "Industrie 4.0". Ella habló con entusiasmo de este nuevo modelo como una forma de "tratar rápidamente la fusión del mundo en línea y el mundo de la producción industrial". Y gran parte del mundo industrializado parece haber tomado nota.

Lejos de la retórica política, el gobierno alemán invierte actualmente más de 200 millones de euros para fomentar la investigación práctica y accionable en el mundo académico, las empresas y el gobierno. Y Alemania no es el único país donde se están realizando inversiones similares.

4 principios rectores de la industria 4.0

  1. Interoperabilidad: La capacidad de las máquinas, dispositivos, sensores y personas para conectarse y comunicarse entre sí a través de IoT o Internet de personas (IoP).
  2. Transparencia de la información: Capacidad de los sistemas de información para crear una copia virtual del mundo físico mediante el enriquecimiento de modelos de plantas digitales con datos de sensores. Esto requiere la agregación de datos de sensor sin procesar a información de contexto de valor más alto.
  3. Asistencia técnica: En primer lugar, la capacidad de los sistemas de asistencia para apoyar a los seres humanos mediante la agregación y visualización de información de manera comprensible para tomar decisiones informadas y resolver problemas urgentes con poca antelación. En segundo lugar, la capacidad de los sistemas físicos cibernéticos de apoyar físicamente a los seres humanos llevando a cabo una serie de tareas que son desagradables, demasiado agotadoras o inseguras para sus colaboradores humanos.
  4. Decisiones descentralizadas: La capacidad de los sistemas físicos cibernéticos de tomar decisiones por sí mismos y realizar sus tareas de la manera más autónoma posible. Sólo en el caso de excepciones, interferencias u objetivos conflictivos son tareas delegadas a un nivel superior.

Retos técnicos de la industria 4.0

Las revoluciones, sin embargo, pueden ser desafiantes y desordenadas, y ésta no será diferente. Más allá de los desafíos culturales y políticos inherentes a cualquier cambio relacionado con la productividad económica, existen varios desafíos tecnológicos que deben superarse para permitir la adopción del modelo Industria 4.0. Éstas incluyen:

  1. Problemas de seguridad de los datos se incrementan considerablemente al integrar nuevos sistemas y un mayor acceso a esos sistemas. Además, el conocimiento de producción propietario se convierte en un problema de seguridad de TI.
  2. Se necesita un alto grado de confiabilidad y estabilidad para una comunicación cibernética exitosa, pero puede ser difícil de lograr y mantener.
  3. Mantener la integridad del proceso de producción con menos supervisión humana podría convertirse en una barrera.
  4. Evitar los problemas técnicos que podrían causar costosos cortes de producción es siempre una preocupación.

En un mundo donde las organizaciones luchan por asegurar tanto la disponibilidad como la seguridad de la tecnología residente en sus centros de datos, la idea de construir aplicaciones cibernéticas que involucren no sólo software, sino también maquinaria industrial y la responsabilidad adicional de asegurar una fábrica donde cada máquina. El dispositivo y el control es ahora un punto final parece ser el desafío mayor y aún no mencionado de la industria. Todo esto tendrá que ejecutarse en una red, lo que significa que imaginar todo y permitir estos cambios revolucionarios será probablemente el trabajo del departamento de TI.

La gestión del rendimiento de las aplicaciones, en particular, en un mundo de Industria 4.0 será exponencialmente más compleja de lo que es hoy en día. Cuando una aplicación de software tradicional baja ahora o, peor aún, es "lenta", es bastante difícil averiguar qué está causando el problema. La mayoría de las organizaciones han desplegado una serie de herramientas para ayudar a monitorear y diagnosticar estos problemas y evitar las llamadas de conferencia de última hora donde el equipo de aplicación culpa a la red y el equipo de red transita en un interminable registro para demostrar que es la base de datos que causa el problema. Para muchos de estos equipos de respuesta a incidentes todavía hay demasiadas herramientas y no hay suficiente visibilidad para hacer el trabajo.

Una plataforma de visibilidad para la Industria 4.0

Este problema de falta de visibilidad puede ser abordado hoy en día con una plataforma de visibilidad que proporcione una visión de extremo a extremo de las interacciones de los usuarios con no sólo una aplicación, sino toda la infraestructura que soporta esa aplicación. Esto permite al equipo de TI aprovechar las herramientas de diagnóstico de manera más eficaz para resolver estos molestos problemas de rendimiento de las aplicaciones.

Pero imagine un futuro, no tan lejos de ahora, donde se les pide a los departamentos de TI que diagnostiquen el problema cuando una línea de ensamblaje cibernética, completamente automatizada y autónoma cae o peor aún, está realizando un trabajo "lento". Toda la línea de montaje y todos sus componentes físicos serán la nueva "aplicación" presentando un nuevo nivel de complejidad a una escala que hará que las aplicaciones de software tradicionales parezcan simples en comparación.

Si bien el problema de supervisar y administrar el rendimiento de las aplicaciones cibernéticas en la Industria 4.0 parece enorme, la solución es muy similar a la visibilidad tradicional de la red. Alcanzando los puntos de interés en toda la línea de montaje y en la red inteligente de la fábrica, sólo una plataforma de visibilidad puede mostrar lo que realmente importa a los operadores e inteligentemente ayudar a mejorar la capacidad de las herramientas de monitoreo y diagnóstico.

Junto con los problemas de rendimiento de la aplicación, la seguridad de la "fábrica inteligente" será un desafío mucho mayor también. No sólo habrá la complejidad adicional que resulta de la adición de maquinaria, sensores y otros innumerables dispositivos de punto final IoT a la red, sino que la naturaleza misma del modelo Industria 4.0 se basa en la interconexión e integración de redes corporativas de confianza, De todo el suministro vertical y horizontal. ¿Cómo, entonces, asegura la "red" cuando el concepto de perímetro es completamente eliminado y la red ahora potencialmente abarca todo el mundo?

Aquí es donde el enfoque tradicional de la visibilidad de la red para la seguridad comenzará a romperse. Se necesitará un nuevo enfoque basado en una plataforma de entrega de seguridad para monitorear y proporcionar continuamente alimentaciones de datos inteligentes a las herramientas de seguridad en tiempo real para mantener el ritmo con el volumen y la velocidad de los datos generados por las fábricas inteligentes de las empresas de Industria 4.0.

Acerca de Gigamon

Gigamon (NYSE: GIMO) proporciona visibilidad activa en el tráfico de red de datos en movimiento, lo que permite una mayor seguridad y un rendimiento superior. Gigamon Visibility Fabric ™ y GigaSECURE®, la primera plataforma de entrega de seguridad de la industria, ofrecen inteligencia avanzada para que las soluciones de gestión de rendimiento de seguridad, red y aplicaciones en redes de empresas, gobiernos y proveedores de servicios operen de manera más eficiente y efectiva. Vea más en www.gigamon.com el Blog de Gigamon o siga a Gigamon en Twitter, LinkedIn o Facebook.


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