Pirámide de automatización en la empresa

Las tecnologías relacionadas con M2M, IoT o su particular variante IIoT pueden ser suficientes para automatizar el proceso productivo, pero aún están lejos de la revolución mencionada en la introducción. Las revoluciones pueden ser desencadenadas por nuevas ideas que cuestionen el orden existente y propongan soluciones alternativas. Al planificar la automatización de una empresa de acuerdo con los principios de Industria 4.0, se puede utilizar un diagrama que generalmente se presenta en forma del llamado Pirámide de automatización. Analicemos los diferentes niveles de esta pirámide.

Nivel 0 – Nivel del área de producción/Proceso de producción

En el nivel 0 se encuentran los dispositivos, actuadores y sensores, que se utilizan en el área cubierta por el proceso productivo. Esta área no debe identificarse únicamente con el piso de la fábrica, porque a menudo las válvulas de control de flujo están montadas fuera del piso de la fábrica, por ejemplo, en los drenajes de los tanques que suministran materias primas para la producción montados fuera de la nave. Otros ejemplos de tales dispositivos o sensores son motores de bombas eléctricas, actuadores hidráulicos y neumáticos, sensores de proximidad que detectan objetos o su movimiento, realizando una función similar a la de los interruptores fotoeléctricos etc.

Nivel 1- Nivel de Control/Detección y Manipulación

Este es el nivel en el que se manipulan y procesan los objetos físicos. Aquí se controlan y controlan controladores PLC y controladores PID. Las herramientas y manipuladores adjuntos realizan el mecanizado real utilizando diversas tecnologías. Estos PLC y controladores PID toman información de sensores, interruptores y otros dispositivos de entrada para tomar decisiones sobre qué salidas activar para completar una tarea programada.

Los controladores PLC contienen un procesador, memoria para almacenar programación y otros datos, y módulos de entrada y salida. El regulador PID por lo general, se integra con un controlador PLC o se realiza en forma de un programa apropiado ejecutado por el PLC. Un proceso industrial común controlado por PID es el control de temperatura. Muchos procesos de fabricación requieren calentamiento o enfriamiento y mantener un cierto margen permitido para los cambios de temperatura.

Nivel 2 – Nivel de supervisión/Monitoreo y supervisión

Este nivel se llama nivel de supervisión. Utiliza software SCADA (el término SCADA proviene de las primeras letras de las palabras Supervisory Control And Data Acquisition). SCADA es una combinación de los niveles anteriores que permiten el acceso a datos y la gestión de procesos productivos, con sistemas que permiten el control y control desde un solo lugar. Normalmente, aquí se instala una interfaz gráfica de usuario para permitir el control remoto de las funciones. Con SCADA, puede monitorear y controlar múltiples sistemas desde un solo lugar. No se limita a una máquina, proceso o dispositivo.

Nivel 3 – Nivel de planificación/Gestión operativa

El cuarto nivel de la pirámide de automatización (contando desde 0) se llama nivel de planificación. Este nivel utiliza un sistema de gestión informática conocido como MES (Manufacturing Execution System). MES monitorea todo el proceso productivo en una planta o fábrica, desde el suministro de materias primas hasta la recepción del producto terminado. Gracias a él, la dirección de la planta tiene una visión completa de lo que sucede durante la producción y puede tomar decisiones basadas en esta información. Por ejemplo, puede corregir pedidos de materias primas o planes de envío de productos terminados en función de los datos reales recibidos de los sistemas.

Nivel 4 – Nivel de planificación empresarial y logística

En la cima de la pirámide se encuentra el nivel directivo. Utiliza un sistema integrado conocido como ERP (Enterprise Resource Planning). A través de él, la dirección de la empresa puede observar y controlar sus actividades. El acrónimo ERP suele abarcar un conjunto de diversas aplicaciones informáticas que recopilan, procesan y monitorean todo lo que sucede en la empresa. ERP utiliza información disponible en los niveles inferiores de la pirámide y software adicional que integra los datos que proporcionan. Gracias a ello podrás monitorizar todos los niveles de actividad de la empresa, desde los recursos, pasando por la producción, la distribución de productos, las compras, las finanzas y la nómina, entre muchos otros.

Nivel 5 - Nube

Nube es un término que es un calco del inglés y no refleja muy bien el significado real de esta área. La nube es simplemente un grupo de dispositivos y las aplicaciones que se ejecutan en ellos y que permiten la recopilación, integración, evaluación y procesamiento de datos de gran alcance. Los datos se pueden enviar a la nube desde cualquier nivel de la pirámide de automatización. En esta nube, pueden ser recopilados, procesados ​​y evaluados mediante software de inteligencia artificial respaldado por mecanismos de aprendizaje automático. De hecho, sólo la nube y los mecanismos disponibles en ella nos permiten alcanzar un mayor nivel de eficiencia y excelencia operativa.

Transformar una empresa a la forma requerida por la Industria 4.0 requiere introducir numerosos cambios técnicos y organizativos. Requiere tiempo y recursos técnicos y, siendo realistas, no se puede llevar a cabo en poco tiempo. Por tanto, conviene dividirlo

en etapas y fijarse objetivos concretos y alcanzables, esforzándose por lograr cambios paulatinos. También vale la pena centrarse en soluciones locales antes de escalarlas a soluciones globales, en primer lugar extrayendo la información necesaria disponible localmente y creando aplicaciones que tengan en cuenta los casos de uso de estos datos. Teniendo esto en cuenta, se pueden distinguir tres etapas de transformación:

1. Comunicaciones digitales y sensores: El objetivo de esta etapa es lograr la mayor eficiencia y perfección operativa posible. Por lo tanto, esta etapa incluirá la mejora de la productividad, la calidad y la eficiencia, así como una mejor gestión de riesgos a través de la integración y la automatización, soluciones de IoT, inteligencia artificial, nube y análisis avanzado. Su implementación implica la necesidad de crear una red digital e introducir en ella información procedente de numerosos sensores. La fiabilidad y la velocidad de esta red determinarán en gran medida si será posible aprovechar plenamente las ventajas de la Industria 4.0, porque una empresa "digital" no podrá funcionar de forma eficiente sin una transmisión de datos fiable.

2. Ingeniería digital: El objetivo de su uso es mejorar el crecimiento. Una vez que se sientan las bases, puede comenzar a profundizar en los beneficios aplicando las tecnologías disponibles dentro de la Industria 4.0 con el objetivo de optimizar los procesos de diseño y las cadenas de suministro. En determinados grupos de productos, también puede verse tentado a desarrollar los llamados Productos inteligentes que crean ciertos ecosistemas dentro de los cuales se produce la comunicación y se transfieren datos. Puede entrar en juego la ingeniería que implica automatización y contratos inteligentes basados ​​en blockchain. Un ecosistema de este tipo puede influir en el proceso de producción y la cadena de suministro, garantizando una mayor optimización de los costes operativos de la empresa.

3. Operaciones digitales: El objetivo es lograr una mayor diferenciación. La etapa final ocurre cuando la empresa es completamente digital y requiere el uso de capacidades de la Industria 4.0 para brindar una verdadera ventaja competitiva. Introducir los cambios mencionados anteriormente en la etapa desde el diseño hasta el producto terminado permitirá una respuesta rápida a las necesidades del mercado y la creación de productos únicos. También facilitará la respuesta a la opinión del mercado objetivo, permitiendo respuestas aún mejores, más eficientes y rápidas a sus necesidades. Sin embargo, vale la pena señalar que lograr la diferenciación no se trata sólo de diferenciar a una empresa de sus competidores, sino que también puede crear mercados, servicios y modelos de negocio completamente nuevos.