Expectativas de inversión en automatización para las industrias de fabricación por lotes

Automation World indagó acerca de las expectativas de inversión en automatización para 2021, los proveedores destacan la pandemia en curso, la cadena de suministro y los problemas laborales que impulsan el interés a corto plazo en tecnologías específicas.

Expectativas de inversión en automatización para las industrias de fabricación por lotes

¿Qué sucede con la inversión en las industrias de fabricación por lotes o híbridas?  Conozca los resultados de este estudio desarrollado por Automation World a fines de 2020 entre proveedores de tecnología de automatización. Les hicimos a esos proveedores una serie de preguntas para comprender mejor cómo veían a sus clientes, usuarios finales en todo el espectro industrial, reaccionar a los cambios económicos y sociales que todos experimentamos en 2020.

Como se esperaba, hubo una gran superposición entre las tres verticales de la industria con respecto a las tecnologías cuyo uso se espera que tenga una tendencia al alza. Pero también hubo una variación significativa.

Primero, veamos las superposiciones. En las industrias discretas, las cinco áreas principales que se espera que experimenten un aumento en el gasto en 2021 son: adquisición y análisis de datos, computación en la nube, software de ciberseguridad y software de plataforma IoT (empatados en el tercer lugar), sensores y robots / cobots (empatados en el quinto lugar). Las respuestas para las industrias por lotes también señalaron que el software de la plataforma IoT, la adquisición y análisis de datos, la computación en la nube, el software de ciberseguridad y los sensores se encuentran entre los cinco primeros. Para las industrias por lotes, la ciberseguridad y la computación en la nube empataron en el quinto lugar en gasto. Ese vínculo abrió un lugar para que una sexta tecnología se ubicara entre las cinco principales, y en la fabricación por lotes, es el acceso remoto, que ocupó el segundo lugar para esta industria vertical.

"El hilo común entre las áreas principales para aumentar el gasto es la necesidad de más datos", dijo Bruce Kane, consultor de la industria técnica de ciencias biológicas globales de Rockwell Automation. "Las empresas están dispuestas a invertir en la transformación digital cuando reconocen cómo pueden utilizar la información para comprender mejor sus procesos y, como resultado, mejorar el rendimiento, aumentar la capacidad, disminuir los costos de fabricación y mejorar el tiempo de comercialización".

Keith Chambers, vicepresidente de software de gestión de operaciones de Aveva, dijo que las áreas principales señaladas en esta encuesta “reflejan claramente los fuertes movimientos hacia la transformación digital en las industrias de fabricación por lotes. Los fabricantes de lotes e híbridos se enfrentan a desafíos sin precedentes amplificados por el COVID-19 que han tenido un impacto significativo en los resultados comerciales, el crecimiento y la rentabilidad. Para ser más flexibles y ágiles a medida que la demanda del mercado, la demanda de productos y las configuraciones de empaque cambian rápidamente, los fabricantes están respondiendo con la transformación digital”.

Implicaciones de la transformación digital

Las observaciones de Kane y Chambers sobre las inversiones en transformación digital se ven subrayadas por los hallazgos de nuestra investigación. Todas las áreas principales para los niveles más altos de aumento de gasto son tecnologías estrechamente asociadas con la transformación digital. Eso no quiere decir que no se espera que otras tecnologías de automatización, como SCADA, controladores y motores y variadores, experimenten un aumento en el gasto. Nuestra investigación indica que lo harán.

La diferencia radica en la cantidad de gasto incrementado. Por ejemplo, en las industrias por lotes, donde el 80% de los encuestados espera un aumento en el gasto en adquisición de datos y análisis, solo el 42% espera un aumento en el gasto en motores, variadores y tecnologías de control de movimiento.

La combinación de la maduración del mercado de bienes de consumo (CPG) y las interrupciones de la cadena de suministro de COVID-19 empujó a los fabricantes a implementar la cadena de suministro y los sistemas de fabricación que funcionan juntos, según Chambers. Añadió que un componente clave para que estos sistemas funcionen juntos implica que deben estar "optimizados dinámicamente para garantizar la máxima rentabilidad empresarial que permitan las limitaciones operativas".

Chambers también señaló que los fabricantes de lotes están satisfaciendo las crecientes demandas de los clientes y reguladores de transparencia en toda la cadena de suministro que requiere la trazabilidad de los materiales desde la granja hasta la mesa y visibilidad de dónde, cuándo y cómo se obtienen, procesan y envían los productos.

"La ética y la responsabilidad corporativa se están incorporando a los procedimientos operativos en cada etapa de la cadena de valor, el IIoT (Internet industrial de las cosas) y el análisis de datos avanzado se están implementando para ampliar las iniciativas de sustentabilidad en toda la empresa y brindar beneficios tanto ecológicos como económicos", dijo Chambers. “Estos beneficios incluyen el potencial significativo de reducción de costos que ofrece la disminución del consumo de energía y los residuos de producción. Por ejemplo, Henkel Laundry & Home Care, un proveedor de bienes de consumo y productos químicos industriales, trabajó con Aveva para construir una red troncal digital para cumplir con sus objetivos de sustentabilidad y eficiencia, logrando una reducción del 24% en el consumo de energía, lo que resultó en 15 millones de euros en reducción de los costos de energía y una mejora de la efectividad general del equipo (OEE, por tu sigla en inglés) del 4.5%".

Mark Ruberg, gerente de la industria de empaque de Beckhoff Automation, señaló que las empresas de fabricación por lotes “reciben un pago por el producto que sale del muelle, por lo que siempre están buscando nuevas formas de aumentar la producción y el tiempo de actividad. La transformación digital promete nuevas oportunidades para optimizar estas áreas, donde los métodos y tecnologías tradicionales se han estancado. Las mayores capacidades de adquisición y análisis de datos brindan información útil para ayudar a los fabricantes a abordar los problemas de calidad, identificar las tendencias del consumidor, reducir el tiempo de inactividad de las máquinas y más".

Los controladores heredados y los sistemas asociados brindan poca capacidad para separar datos clave, encontrar lo que es importante y analizarlo, dijo Ruberg. Estas tecnologías más antiguas también necesitan puertas de enlace adicionales para conectarse a la nube o redes de nivel empresarial. En contraste, los nuevos “controladores basados ​​en PC y herramientas de análisis pueden preprocesar datos en el controlador de la máquina, junto con el PLC, el control de movimiento, la visión artificial, etc., y ofrecen conectividad inherente”, dijo Ruberg. "Esto ayuda a los fabricantes a obtener conocimientos directamente sobre el terreno, sin crear lagos de datos masivos ni utilizar un ancho de banda excesivo para transmitir datos inútiles".

La creciente importancia del acceso remoto

Si se analizan las industrias por lotes, el 82% de los encuestados espera mayores inversiones en tecnologías de acceso remoto, mientras que solo el 74% proyecta un aumento del gasto para esta tecnología en las industrias de fabricación discreta.

Cuando se le preguntó por qué la tecnología de acceso remoto parece ser de mayor importancia para los fabricantes de lotes que para los fabricantes discretos, según los resultados de nuestra investigación, Ruberg de Beckhoff señaló los beneficios generales del acceso remoto. “El acceso y la supervisión remotos permiten tanto a los grandes fabricantes como a los constructores de máquinas analizar el rendimiento de la máquina, realizar actualizaciones programadas y solucionar problemas sin tener que desplazarse al sitio. También permite la capacitación remota, donde el instructor puede usar la realidad aumentada u otras herramientas para capacitar al personal de mantenimiento en el sitio. En industrias donde el tiempo de actividad es crítico, esto ahorra una increíble cantidad de tiempo y costos ".

 También señaló que los OEM discretos tienden a estar a la vanguardia en términos de implementación de tecnologías como el acceso remoto. Como tal, cree que los fabricantes discretos no están tan enfocados en agregar acceso remoto en este momento porque muchos de ellos “ya tienen soluciones que funcionan para ellos y sus usuarios finales. Y esta es una buena noticia para los fabricantes de lotes, porque significa que ya existe una amplia gama de modelos probados y comprobados disponibles para implementar el acceso y la supervisión remotos. Los ingenieros de las industrias de lotes no tienen que reinventar la rueda; pueden modificar las estrategias existentes o adoptarlas al por mayor de inmediato ".

Chambers de Aveva señaló otra ventaja de los niveles más altos de adopción de tecnología de acceso remoto, dijo: “La colaboración es un componente clave de las operaciones de los fabricantes de lotes: el acceso remoto y el monitoreo remoto permiten la colaboración en equipo entre personas y equipos funcionales. El acceso remoto a los datos operativos y / o la realización de los análisis de datos requeridos brindan a una persona de apoyo o responsable de la toma de decisiones que trabaja de forma remota la capacidad de colaborar con el equipo local. Y este escenario de colaboración es válido para las personas dentro y fuera de una organización de fabricación, como por ejemplo, dar acceso remoto a los equipos de soporte externo a los equipos de la planta".

Agregó que otro concepto emergente de colaboración remota que los fabricantes de lotes deben tener en cuenta es la "torre de control" o "centro de operaciones unificadas", que "centraliza equipos anteriormente separados en una ubicación de sala de control con acceso y funcionalidad de monitoreo remoto para la colaboración con una vista holística y una capa mejorada de inteligencia en una o varias ubicaciones de fabricación”, dijo. Este enfoque colaborativo permite a los equipos tomar decisiones informadas rápidamente para optimizar las operaciones, los activos y la logística, dijo.

¿Sigue MES siendo importante?

Varios de los encuestados señalaron el mayor uso de MES en la fabricación por lotes como un factor de interés en las tecnologías relacionadas con IoT que comprenden las cinco tecnologías principales de interés en la fabricación por lotes, aunque MES en sí no se incluyó en las cinco tecnologías principales.

Kane señaló que Rockwell ha visto una mayor adopción y avance de MES con sus clientes “como el punto central para que sus datos de IoT obtengan información en tiempo real para tomar mejores decisiones comerciales. La capa MES tiene el poder de conectarse a casi todos sus procesos comerciales dispares, unir la información y entregarla desde la fuente correcta, a la persona adecuada y en el momento adecuado".

Agregando al punto de Kane acerca de que MES sirve como una encrucijada central de datos de IoT, Ruberg de Beckhoff dijo, “con una mayor implementación de los conceptos de IIoT e Industria 4.0, los fabricantes están trabajando para adaptarse a demandas cada vez mayores de personalización hasta el tamaño de lote uno. Esto incluye todo, desde los regímenes de tratamiento específicos del paciente hasta la compra de un paquete de dulces con la cara de su perro. Durante la pandemia, los fabricantes limitaron la proliferación de SKU para que los cambios solo ocurran para productos populares. Sin embargo, la mayoría espera que regrese la personalización a gran escala y están incorporando tecnologías flexibles, desde controles y MES hasta movimiento y mecatrónica, para estar preparados. El aumento de la digitalización, de forma predeterminada, requiere tecnologías MES que puedan seguir el ritmo de estas tendencias".

A medida que las máquinas se vuelven más inteligentes al convertirse en "cosas" en los sistemas IIoT, las cámaras de Aveva dicen que MES puede unir esas máquinas con trabajadores conectados y otros activos conectados, transformando esta colección de máquinas inteligentes en una fábrica inteligente. "En esencia, el papel de MES está evolucionando hacia el gemelo digital de una planta, una solución que une todos los datos de todos los activos y operaciones de la planta", dijo. “A partir de ahí, MES filtra y contextualiza estos datos para gestionar toda la operación e integrar e interactuar con el nivel de gestión de la cadena de suministro de una empresa. Esto permite a las empresas crear planes viables basados ​​en material, mano de obra y disponibilidad de capacidad reales, optimizar la producción de la planta en función de los KPI (indicadores clave de rendimiento) comerciales y operativos y dar visibilidad a la ejecución del plan. De este modo, la cadena de suministro se vuelve más ágil y resistente gracias a la optimización e integración de la ejecución de la fabricación y la planificación empresarial en un único sistema digital ".

Chambers agregó que Aveva prevé que las empresas aumenten las inversiones en software MES de múltiples sitios para “armonizar redes de fabricación completas y optimizar aún más la cadena de valor, junto con soluciones como análisis predictivo y planificación y programación prescriptivas, todo lo cual desbloquea el valor significativo ofrecido por MES. "

Problemas laborales

Un problema operativo clave citado por varios encuestados como un impulsor específico detrás de las principales tendencias tecnológicas en la fabricación por lotes son los problemas continuos de la industria con la mano de obra, más específicamente, la capacidad de encontrar suficientes empleados calificados.

"Con la escasez prolongada de mano de obra, las empresas deben estar mejor equipadas que nunca para adaptarse a los cambios en la demanda o la capacidad", dijo Ruberg de Beckhoff. “Un cambio en la demanda podría estar identificando una tendencia del mercado, mientras que un cambio en la capacidad significa poder escalar la producción a través de cambios rápidos basados ​​en software. Ambos requieren un análisis de datos sustancial, por lo que la capacidad de combinar información de producción específica con métricas del mercado es clave".

Ruberg agregó que un factor clave que intensifica este problema para gran parte de la industria es el hecho de que toda una generación de ingenieros de controles está en edad de jubilación o cerca de ella.

“Estos ingenieros de la vieja escuela podían identificar problemas con solo caminar por la fábrica y escuchar las máquinas”, dijo. “Sabían cuándo era el momento de realizar ajustes menores o mantenimiento mayor. Con gran parte de esta experiencia retirándose con ellos, la nueva tecnología de automatización debe proporcionar una respuesta. El monitoreo del estado y la medición de alto nivel, combinados con análisis, aprendizaje automático y sistemas basados ​​en la nube, brindan herramientas valiosas para reemplazar este conocimiento perdido. Estas tecnologías también están ayudando a las empresas a aumentar el tiempo de actividad y el rendimiento. De la misma manera que el modelo de software como servicio reduce los esfuerzos internos de TI, las máquinas como servicio reducen los requisitos internos de ingeniería y mantenimiento. Al subcontratar la puesta en marcha y la resolución de problemas, las empresas reducen las necesidades de formación y otros requisitos para mantener un equipo interno más grande".

Las cámaras de Aveva señalaron que la información de IoT y las tecnologías en la nube es más fácilmente accesible con una experiencia de usuario digital y móvil que se puede utilizar para guiar a esta nueva generación de trabajadores a través de tareas con aplicación de procedimientos, instrucciones, formularios para la recopilación de datos y contexto informativo.

“Las capacidades de software que las organizaciones industriales utilizan cada vez más para resolver estos desafíos de la fuerza laboral incluyen la colaboración de los trabajadores, los libros de registro y la gestión de habilidades para la resolución de problemas, todo lo cual fomenta el intercambio de conocimientos digitales, la colaboración en equipo y el desarrollo de habilidades”, dijo Chambers. "Es importante destacar que los videos de capacitación y los canales de comunicación social reducen el tiempo que lleva poner a los trabajadores de primera línea al día con las habilidades básicas necesarias para ejecutar las complejas operaciones industriales de hoy y crear un repositorio de conocimiento digital que estandarice y almacene las mejores prácticas antes de que se jubile la fuerza laboral experimentada".

Kane de Rockwell mencionó que las nuevas tecnologías como la realidad aumentada y virtual (que el 64% de los encuestados espera ver un aumento en el gasto de las industrias por lotes en 2021) están ayudando a hacer que la industria manufacturera en su conjunto sea más atractiva para una fuerza laboral más joven. Estas tecnologías nos permiten "unir el interés y la experiencia de las generaciones más jóvenes con Internet, las computadoras y los juegos con cosas como la capacitación de operadores de realidad aumentada y el soporte remoto con robots para entusiasmarlos con la fabricación", dijo. Además, estas tecnologías permiten a los fabricantes “capacitar más fácilmente a nuevos empleados y mejorar las habilidades de los empleados que se trasladan a nuevos roles. Esto permite a las empresas ser más ágiles con su fuerza laboral a medida que cambian las necesidades laborales y saber que pueden hacer para que su gente sea más productiva más rápidamente”.

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