Para evitar posibles averías, lesiones de los empleados y pérdidas de producción, cada vez más empresas se familiarizan con la monitorización remota de activos. ellos intentan correr sistemas de mantenimiento predictivo para detectar problemas antes de que ocurran en la fabricación, minimizando los riesgos de insatisfacción de empleados y clientes, y previniendo pérdidas de dinero.
Por suerte, el siglo XXI ofrece soluciones modernas y eficaces de mantenimiento predictivo en fabricación para implementar en diferentes industrias.
Recientemente, Prylada realizó una serie de entrevistas sobre desarrollo de clientes, en las que nos dirigimos a expertos de la industria manufacturera. Nuestro equipo se propuso el objetivo de recopilar información valiosa sobre monitoreo de activos y desafíos de adopción de tecnología en la industria, y cómo las empresas los resuelven.
Durante las entrevistas, discutimos el estado actual del mercado, los temas más preocupantes, la competencia y recomendaciones para un desarrollo efectivo dentro de la industria.
¿Cómo ha cambiado el mercado manufacturero en los últimos 5 años?
Las preferencias de los consumidores hacia la personalización de productos, precios competitivos y los mejores plazos de entrega se han convertido en los principales impulsores para que las empresas manufactureras reconsideren su enfoque de trabajo. Para mantenerse al día con las demandas modernas, necesitan aumentar la productividad mediante la implementación de tecnologías digitales. Estas tecnologías incluyen soluciones de sostenibilidad habilitadas digitalmente, gemelos digitales, robots móviles autónomos, realidad aumentada, inteligencia artificial y aprendizaje automático.
"La realidad del pasado era que los fabricantes trabajaban horas extras, hacían cosas muy manuales y no recibían soporte. Simplemente hicieron el trabajo, y ahora eso cambió hacia donde estas empresas manufactureras han pasado de simplemente hacerlo a donde necesitan lanzar grandes iniciativas de transformación digital."
– Richard Lebovitz, director ejecutivo de ADN magro
Los fabricantes empezaron a pensar desde la siguiente perspectiva:
- Necesitamos estar mucho más conectados
- Necesitamos tener una mejor visibilidad no sólo de los problemas con los que estamos luchando sino también de las acciones que debemos tomar.
El panorama general pasó del trabajo tal como es a la transformación digital que prioriza las acciones. Además, la COVID-19 ha puesto de relieve la importancia de contar con redes de suministro sólidas y adaptables. Las importantes pérdidas derivadas de las consecuencias imprevistas de la pandemia provocaron empresas industriales reconsiderar sus estrategias comerciales actuales. Como resultado, su objetivo era optimizar los procesos existentes y reducir su dependencia de factores externos, mejorando así la resiliencia ante situaciones de fuerza mayor.
El enfoque en la sostenibilidad se convierte en una fuerza impulsora para un mayor uso de tecnologías inteligentes de IoT, haciendo que la industria manufacturera sea más inteligente, más eficiente y sostenible, al tiempo que mejora el bienestar de los empleados. Está sucediendo a través de la automatización y la transformación digital, y está aprovechando el análisis predictivo para generar mejores recomendaciones. A su vez, esto nos permite comprender mejor cuáles son los obstáculos y cuáles los desafíos.
Por otro lado, el proceso de adopción de nuevas tecnologías inteligentes se ha vuelto más complejo y requiere más tiempo. Los desafíos de la cadena de suministro y la escasez de personal han llevado a todo el C-Suite a involucrarse profundamente con los asuntos operativos y las decisiones a nivel de piso. Esto resultó en un mayor número de partes interesadas que necesitaban comprender los riesgos, alinearse con los beneficios de valor anticipados y equilibrar estas consideraciones con otras iniciativas de la empresa.
El rápido ritmo de los avances tecnológicos en áreas como la automatización, la inteligencia artificial y el Internet de las cosas requiere que los fabricantes adapten e integren nuevas tecnologías en sus operaciones.
Sin embargo, la transición a nuevas tecnologías de monitoreo de activos puede ser compleja y costosa, ya que requiere mejorar las habilidades de la fuerza laboral y garantizar la compatibilidad con los sistemas existentes.
Reunimos los desafíos y barreras más comunes asociados con esta transición, como nos compartieron nuestros entrevistados. En primer lugar están los puntos que escuchamos con más frecuencia. Esto no significa necesariamente que sean los más críticos, pero sí indica su prevalencia. Empecemos.
Tiempo de inactividad no programado de equipos de fabricación
La fabricación de dispositivos modernos implica procesos complejos de alta precisión y equipos sofisticados. Las paradas no programadas de los equipos de fabricación pueden tener un coste muy elevado debido a la pérdida de rendimiento y de tiempo de producción. Las innovaciones recientes en mantenimiento predictivo pueden ayudar en gran medida a reducir la pérdida de productividad y ahorrar mucho esfuerzo y tiempo.
Una de las técnicas empleadas con éxito para el mantenimiento predictivo en la fabricación utiliza el análisis de grandes cantidades de datos de fallas, mantenimiento y rastreo. Para fortalecer la calidad de los datos utilizados, parámetros como el proceso, la marca de tiempo y la información detallada de los componentes se atribuyen a modelos de fallas para crear conjuntos de datos sólidos. Varias grandes empresas fabricantes de semiconductores han informado que utilizan estas técnicas como parte de sus modelos de mantenimiento predictivo para mejorar el rendimiento.
Los desafíos persisten, ya que muchos procesos complejos tienden a sufrir desviaciones y cambios frecuentes. Los parámetros específicos se ajustan entre ejecuciones para mantener el proceso en el objetivo. Se pueden utilizar técnicas como sensores virtuales que monitorean y capturan la configuración de los parámetros en tiempo real para permitir un control adecuado. Esta es un área de investigación activa actualmente y los investigadores están explorando activamente nuevas técnicas, incluida la inteligencia artificial.
La falta de herramientas de recopilación de datos
Dado que la visibilidad limitada de los activos significa mayores costos de mantenimiento y reemplazo, muchos fabricantes ya tienen dificultades para capturar datos básicos de las máquinas. Estos datos normalmente incluyen temperatura, vibración, velocidad y otros indicadores de rendimiento.
Sin embargo, para muchas empresas, invertir en herramientas de recopilación de datos puede resultar una tarea costosa. Por eso prefieren trabajar con los recursos disponibles, que pueden obstaculizar el desarrollo de muchas maneras.
Los fabricantes que buscan utilizar datos en tiempo real para el monitoreo de activos necesitan una herramienta que pueda conectarse y recopilar datos automáticamente de cualquier fuente. Idealmente, también debería poder normalizar y gestionar los datos, realizar análisis e integrarse fácilmente con aplicaciones de terceros y plataformas de computación en la nube.
Problemas de integración y escalabilidad de datos
La infraestructura de fabricación a menudo comprende diversos sistemas, como maquinaria, líneas de producción y sistemas de servicios públicos. Es posible que estos sistemas se hayan implementado en diferentes momentos, utilizando diferentes tecnologías. Además, cada sistema genera datos en su formato, lo que hace que la integración con sistemas de terceros sea una tarea formidable. Los formatos inconsistentes, los valores faltantes y las imprecisiones obstaculizan una integración efectiva.
A medida que evolucionan las instalaciones y los procesos de fabricación, crece el panorama de los datos. Los sistemas deben ser escalables para adaptarse a volúmenes de datos cada vez mayores. Es esencial garantizar un flujo de datos fluido y eficiente en todas las operaciones de fabricación sin sobrecargar la infraestructura de monitoreo. Alcanzarlo es posible invirtiendo en herramientas modernas y priorizando la calidad de los datos.
Vulnerabilidades de seguridad en la fabricación
La industria manufacturera se enfrenta a un panorama de amenazas cibernéticas en constante evolución, desde ataques de ransomware hasta vulnerabilidades en la cadena de suministro. En el contexto del hardware, se pensaba que los productos falsificados de menor calidad eran un problema importante para los semiconductores, mientras que los chips permanecían relativamente al margen de los problemas relacionados con la seguridad.
Sin embargo, en los últimos años, los atacantes han encontrado métodos para explotar el complejo proceso de fabricación de semiconductores. Han intentado manipular la arquitectura del chip introduciendo lógica maliciosa a través de troyanos de hardware. Los atacantes utilizan estos troyanos para denegar servicio (DoS) o robar datos. En particular, Siria informó de un importante ataque troyano, en el que los atacantes incorporaron un troyano llamado "Kill Switch" en un chip para desactivar el sistema de defensa aérea sirio, lo que les permitió ejecutar un ataque aéreo.
En los últimos años, los fabricantes ampliaron el uso de conceptos de análisis de datos basados en el aprendizaje automático y el Internet de las cosas (IoT) para garantizar que sus equipos estén adecuadamente protegidos. En estas técnicas, primero inicializan el equipo para todos los parámetros de monitoreo y luego aplican algoritmos de aprendizaje automático a estos parámetros para predecir la clase de parámetro en la salida. Si los resultados (salida) no coinciden con la predicción, los fabricantes pueden marcar el equipo.
Otros obstáculos que impiden la fabricación sostenible
Bloqueos en la cadena de suministro
Históricamente, los fabricantes se han enfrentado a varias dificultades y las predicciones para 2024 muestran más de lo mismo. A medida que el comercio mundial se vuelve más complejo, los productores deben prepararse para soportar interrupciones inesperadas o repentinas en sus redes de suministro.
Según algunos de nuestros entrevistados, las interrupciones en las cadenas de suministro seguirán siendo una de las dificultades más importantes a las que se enfrentará la industria en el futuro previsible. Actualmente, los inventarios se encuentran en sus niveles más bajos en décadas, lo que indica que ciertos productos no se pueden fabricar en este momento. La grave escasez de semiconductores de Taiwán, China y otras empresas extraterritoriales ha obligado a cerrar algunas instalaciones de fabricación de automóviles. La producción nacional también ha estado experimentando dificultades.
La inflación
En 2023, la inflación rozó los dos dígitos debido al aumento de la demanda y a la oferta insuficiente en todas las principales economías. El año que viene, los precios de insumos manufactureros clave como el aluminio, el petróleo y el acero aumentarán aún más, aumentando la presión sobre las empresas que ya intentan reducir costos sin sacrificar la calidad.
Es difícil localizar recursos e inversiones para la automatización del seguimiento de activos durante la inflación. Pero los fabricantes no deben ignorar el potencial que aporta a la industria. Puede ayudar a reducir los errores manuales y acelerar las tareas hasta 10 veces.
Para hacer frente a este desafío, la industria debe asignar un presupuesto para la automatización e introducir más tecnología de inteligencia artificial para inspeccionar y automatizar tareas en tiempo real. Ayudará no sólo a ahorrar costes sino también a mejorar la eficiencia y reducir el desperdicio.
Desafíos de la adopción de tecnologías digitales
Los procesos de fabricación giran en torno a tareas y programas continuos y rutinarios operados por cientos de proveedores y empleados en múltiples ubicaciones, y destinados a la producción de bienes de consumo. Esto hace que sea excepcionalmente difícil para las empresas monitorear las rutinas actuales e identificar áreas de mejora.
Los fabricantes pueden rastrear fácilmente cada paso a lo largo de toda su cadena de valor mediante la implementación de tecnologías de monitoreo basadas en IoT en tiempo real. Estas tecnologías les ayudarán a comprender mejor las lagunas en sus objetivos de sostenibilidad y a encontrar soluciones para mejorar la eficiencia, el rendimiento y el cumplimiento.
El monitoreo inteligente de activos generalmente se asocia con dos desafíos. El primero implica integrar y actualizar los equipos heredados para que sean compatibles con la nueva tecnología, permitiendo todo el potencial de la Industria 4.0. El segundo supone volver a capacitar al personal para garantizar que pueda monitorear, utilizar y beneficiarse de un nuevo sistema de monitoreo de manera efectiva.
Los fabricantes más pequeños a menudo consideran que la inversión inicial en nueva tecnología es desalentadora. Sin embargo, es fundamental reconocer que tanto la transformación digital como la transformación de los empleados son procesos graduales. Estos cambios no ocurren de la noche a la mañana.
Resumen
La industria manufacturera ya está experimentando los efectos de la automatización y la robótica, como la inteligencia artificial, el Internet de las cosas, los sensores, los robots en el suelo y un mayor uso de la automatización de procesos robóticos. La creciente demanda de adopción de tecnologías digitales y los beneficios que las empresas manufactureras pueden obtener de ellas impulsan el crecimiento de la digitalización.
Como parte de los esfuerzos continuos para hacer frente a los desafíos que enfrenta la industria hoy en día, los fabricantes implementan soluciones basadas en IoT para el monitoreo inteligente de activos. Sin embargo, la elección de la tecnología y su opción de implementación depende aún de las oportunidades y necesidades comerciales.
El tiempo de inactividad no programado de las máquinas industriales, los problemas de recopilación de datos, las vulnerabilidades de seguridad y las limitaciones de escalabilidad son los desafíos que ocupan el primer lugar en el panorama de la fabricación y pueden abordarse mediante tecnologías de monitoreo basadas en IoT. Estas tecnologías brindan a los fabricantes datos granulares y contextualizados a lo largo de toda la cadena de suministro para que puedan identificar rápidamente los problemas para tomar medidas.
Además, también pueden predecir problemas potenciales antes de que ocurran, evitando retiradas del mercado y otros riesgos ambientales importantes. Con el tiempo, las tecnologías de monitoreo permitirán a los usuarios rastrear el progreso de sus objetivos de sostenibilidad y garantizar el cumplimiento de las regulaciones de la industria.
Nos gustaría agradecer a todos los que participaron en nuestra entrevista de desarrollo de clientes:
- Vatsal Shah, director ejecutivo de Tornasol
- Stefan Schwab, director general de Iluminado
- Tom Richter, director global de verticales de fabricación discreta y de procesos para industrias digitales en Nokia
- Nils Arnold, director general de ventaja
- Duncan Kerr, ex director ejecutivo de Aeristech
- Richard Lebovitz, director ejecutivo de ADN magro
- Gulroz Singh, arquitecto de seguridad de SoC en NXP Semiconductors
- Donnie Rand, coordinador de marketing de Asociación Estadounidense de Operadores Propietarios, LLC
- David Reid, director de ventas de Herramientas VEM
- Derrick Hathaway, director de ventas de VEM Médico
- Harman Singh, director de Cifrado
- Doug Lawson, director ejecutivo de Piensa IQ
- Y otros profesionales de la industria, cuyos comentarios fueron tomados para este artículo.
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- Fuente: https://www.iotforall.com/experts-discuss-predictive-maintenance-and-innovation-in-manufacturing
