Un nuevo tipo de fábrica conectada

A medida que la pandemia obliga al distanciamiento social, los fabricantes utilizan la tecnología para mantenerse conectados, creando una nueva visión de cómo se agregan, comparten y actúan los datos para unir fábricas y personas.

Hasta hace unos 10 meses, Hugh Roddy, vicepresidente de ingeniería global y gestión de proyectos en Chobani, pasaba gran parte de su tiempo viajando entre las plantas de la compañía en Nueva York e Idaho, además de dirigirse periódicamente al extranjero para visitar la fábrica australiana. Pero el COVID-19 ha frenado sus costumbres de guerrero del camino y ahora, como muchos de sus compañeros en la manufactura, tiene que gestionar los proyectos y las operaciones de manera remota.

Como resultado, Roddy ha recurrido a la tecnología, incluidos los sistemas HMI (interfaz hombre-máquina) y SCADA (Supervisión, Control y Adquisición de Datos), el Internet industrial de las cosas (IIoT) y la realidad aumentada (AR) para administrar activos y solucionar problemas de forma remota con las máquinas. Pero también necesita visibilidad de cómo funciona cada planta en general. Hace unos años, esto podría haber sido un problema. Pero desde que Chobani adoptó la plataforma Ignition de Inductive Automation, que él describe como un sistema operativo moderno de OT (tecnología de operaciones), ha podido desarrollar muchas aplicaciones y paneles de control diferentes, lo que le brinda a él y a su equipo la capacidad para administrar nuevos proyectos, colaborar con las operaciones de las líneas de producción actuales, y obtener una vista de águila de las plantas individuales desde el nivel empresarial.

“Cuando me conecto a nuestro sistema de encendido, puedo ver Nueva York, Twin Falls (Idaho) y Australia en cualquier momento”, dice Roddy. "Las plantas están más conectadas con lo que está sucediendo aguas abajo y aguas arriba ... y a nivel empresarial permite que las plantas estén altamente integradas desde el piso de la planta hasta el nivel ejecutivo y viceversa".

Si bien Chobani adoptó la plataforma Ignition hace años, otras empresas recién están comenzando su viaje de desarrollo digital, un proceso que se ha acelerado debido al COVID-19. Ahora, todas las empresas, independientemente del segmento de la industria, están encontrando nuevas formas de mantenerse conectadas.

Personas y procesos

"La pandemia está acelerando el movimiento hacia fábricas digitales e inteligentes para mantener las operaciones funcionando de la manera más eficiente posible y para compartir [información] entre las células de una planta, las líneas de una planta o las plantas de una red", dice Paul Wellener, un vicepresidente de Deloitte LLP y líder de la práctica de Construcción y Productos Industriales de la empresa en Estados Unidos.

Un nuevo tipo de fábrica conectadaDeloitte, junto con la Alianza de Fabricantes para la Productividad y la Innovación (MAPI, por su sigla en inglés), publicó recientemente un informe llamado "Aceleración de la fabricación inteligente: el valor de un enfoque ecosistémico", que indica que las asociaciones a largo plazo en forma de ecosistema pueden acelerar las iniciativas digitales y generar resultados. Según el informe, si bien la industria manufacturera ya estaba en un viaje de transformación digital, históricamente ha sido complicado por la complejidad de los activos de conexión digital que, en algunos casos, tienen más de 50 años.

La disrupción y las dificultades económicas causadas por la pandemia en curso han aumentado la urgencia de acelerar las iniciativas de fabricación inteligente para la competitividad futura. En una encuesta reciente del CEO de MAPI, el 85% de los líderes estuvieron de acuerdo o muy de acuerdo en que las inversiones en fábricas inteligentes aumentarán para junio de 2021. Y, aunque los economistas predicen que las inversiones comerciales generales podrían ser bajas durante los próximos tres ciclos, los encuestados en el estudio indicaron que están dirigiendo una mayor parte de sus inversiones en fábrica hacia iniciativas de fabricación inteligente.

Entonces, si bien pudo haber sido necesaria una pandemia global para empujar a las organizaciones a encontrar nuevas formas de trabajar virtualmente, las personas que viven en esta nueva normalidad dicen que la verdadera revelación aquí no es cómo la tecnología puede crear una fábrica conectada, sino cómo las personas usan la tecnología y cómo puede estandarizar los procesos.

"No se trata tanto de la digitalización o de los dispositivos IIoT", dice Roddy. “El componente de transformación es un diseño organizacional que empodera al usuario de la tecnología. Conectar fábricas consiste en permitir que la gente vea lo que está pasando".

De hecho, los expertos de la industria coinciden en que las personas y los procesos son la clave de la fábrica conectada.

“La tecnología nunca fue la barrera. Siempre fueron las personas, los procesos o las métricas de la organización los que fueron los inhibidores o las barreras para obtener los beneficios que estaban buscando”, dice Wellener.

Dado que la tecnología es el catalizador de la conectividad, gran parte del trabajo de conectar las plantas de manera práctica tiene que ver con los datos recopilados y lo que los operadores hacen con ellos. Y a medida que evolucionan las tecnologías de la nube, el análisis y la inteligencia artificial, también lo hace la forma en que trabajan los fabricantes.

Progreso de P&G

Cuando los fabricantes piensan por primera vez en conectar fábricas, un punto de partida típico es el sistema de ejecución de fabricación (MES). Ahí es exactamente donde Procter & Gamble (P&G)  se embarcó en su propia transformación digital, viendo que, de sus 101 plantas, 94 sitios están usando Proficy MES de GE Digital, mientras que aquellos que usan otro sistema propio están haciendo una transición activa a Proficy.

Un nuevo tipo de fábrica conectadaP&G tiene más de 2.000 líneas de fabricación y 45.000 operadores y, según Tim Rogers, arquitecto jefe de servicios de fabricación de P&G, la empresa está tratando de averiguar cómo tratar con más de 100 plantas, cada una de las cuales tiene sus propias aplicaciones únicas.

"Tienden a ser grandes, son locales y la gente quiere los datos, así que analizamos qué podíamos hacer de manera diferente", dijo Rogers durante una presentación en la conferencia de usuarios de GE Digital en octubre. “Tenemos mucha infraestructura en las instalaciones [y pensamos] sacarla de las instalaciones. [Porque] si la dejamos allí, en última instancia, aumentará el costo de mantenimiento y soporte ".

Eso resultó en un programa piloto con GE Digital para probar su Predix Manufacturing Data Cloud (MDC), como una forma de mover los datos de fabricación a la nube y aplicar análisis.

Según GE Digital, Predix MDC permite la consolidación de tres conjuntos de datos necesarios para la optimización de procesos y las aplicaciones analíticas: datos de activos, datos de ERP y de fabricación. Además, la estructura de la nube es segura por diseño y se administra las 24 horas del día, los 7 días de la semana. Ingiere datos incrementales automáticamente sin tener que depender de la intervención humana y su tecnología de punta incluye monitoreo y configuración remota.

Llevar los datos a la nube resultó en una reducción del 80% de la infraestructura en el sitio en P&G, lo que también aumentó el rendimiento porque había menos datos para que las aplicaciones pasaran. “Al mismo tiempo, muchas personas acceden a esta información y están empezando a realizar análisis o pronósticos más avanzados o predicciones de lo que podría estar sucediendo en nuestras plantas o de lo que podríamos hacer de manera diferente”, dijo Rogers. "Y ahora que esta información se puede utilizar de forma centralizada en todas las plantas, se puede correlacionar con otra información de la empresa para realizar más aprendizaje automático y análisis avanzados".

Con ese fin, GE Digital está posicionando su portafolio de productos en torno a tres áreas: el trabajador conectado, la escala y la visibilidad de la empresa y la mejora continua esbelta. "[Tecnologías] como MDC permiten la visibilidad a escala empresarial y la capacidad de agregar datos procesables en nuevos niveles", dice Richard Kenedi, gerente general del negocio de plantas digitales de GE Digital.

Terrenos de prueba

Si bien GE Digital trabaja en estrecha colaboración con clientes como P&G, otros, incluidos Deloitte, Rockwell Automation y Schneider Electric, están construyendo sus propias fábricas inteligentes de prueba de concepto.

En septiembre, Deloitte lanzó The Smart Factory @ Wichita, ubicada en Wichita State University (WSU). Deloitte y WSU están construyendo una nueva instalación de 5.574 metros cuadrados que incluirá una línea de producción a gran escala, espacio dedicado para patrocinadores de ecosistemas selectos y laboratorios experimentales para explorar las capacidades de fábricas inteligentes utilizando inteligencia artificial, IoT y robótica para fabricar productos. El propósito de la instalación, que estará abierta a la industria en 2021, es crear un diálogo sobre cómo las empresas pueden acelerar su viaje hacia capacidades escalables y sostenibles.

Un nuevo tipo de fábrica conectadaPredix MDC de GE Digital consolida conjuntos de datos para la optimización de procesos y aplicaciones analíticas.Rockwell Automation se embarcó en su propia transformación digital interna, que condujo a numerosas lecciones aprendidas y al lanzamiento de su organización de consultoría Connected Enterprise. Esta organización incluye la adquisición de Kalypso, firma especializada en transformación digital. Basándonos en su propia experiencia, “creamos un enfoque nuevo y reflexivo, pensando no solo en la tecnología, sino también en el proceso y, ante todo, en las personas y la dinámica organizacional”, dice Bob Murphy, vicepresidente senior de gestión de cambio empresarial en Rockwell Automation. "Descubrimos que [las personas] son ​​el ingrediente esencial para hacer que algo suceda en términos de fábricas conectadas".

De manera similar, hace unos tres años, Schneider Electric lanzó una fábrica inteligente en Estados Unidos, en Lexington, Ky., una construcción que tuvo lugar en una fábrica abandonada que había existido durante 60 años. El objetivo era crear un programa de fábrica inteligente estandarizado integrado con prácticas de manufactura esbelta.

“MES fue la primera inversión, pero ha habido un par de inversiones desde entonces en diferentes tecnologías”, dice Luke Durcan, director de EcoStruxure de Schneider Electric. "Tenemos múltiples soluciones de automatización, robots, variadores, gestión de recetas y también hemos invertido en tecnología novedosa en torno a la realidad aumentada". La compañía desarrolló AR para dispositivos portátiles que se conectan a un PLC o la infraestructura eléctrica de una máquina, brindando a los usuarios una serie de recursos potenciales cuando ocurre una falla y guiándolos a través de los pasos necesarios para ejecutar una reparación.

Roddy, de Chobani, también es un gran admirador de la RA, especialmente desde el inicio de la pandemia, ya que le ha permitido a la empresa seguir apoyándose en los proveedores de tecnología y los fabricantes de máquinas para obtener soporte virtual y, al mismo tiempo, les permite a los operadores resolver problemas. “Una persona de mantenimiento con gafas de realidad aumentada puede mostrarle a alguien a miles de kilómetros lo que está sucediendo. Eso en sí mismo nos permite estar más conectados”, dice.

Entendiendo los datos

Recopilar datos para conectar fábricas es una cosa. Comprender lo que significan los datos es otra. Ahí es donde entran en juego empresas como TrendMiner y Sight Machine.

TrendMiner trabaja con datos de activos y procesos de series de tiempo que provienen de sensores de máquinas que normalmente se almacenan en historiadores, así como registros de calidad, mantenimiento y lotes de otras aplicaciones comerciales. Por lo general, los historiadores tardan en buscar y analizar datos. Pero las herramientas de búsqueda y reconocimiento de patrones de TrendMiner pueden acceder a varios años de datos históricos para buscar patrones en una fracción de segundo.

Un nuevo tipo de fábrica conectadaSe puede acceder a Ignition, de Inductive Automation, desde dispositivos móviles y también desde computadoras centralizadas."Al igual que Google ofrece búsquedas en la web, hemos indexado los datos, por lo que existe la misma propuesta de valor", dice el gerente de producto de TrendMiner, Rob Azevedo. “TrendMiner funciona como Google en la forma en que proporcionamos un caché sobre todos esos datos para que se puedan buscar y estén disponibles para análisis en segundos. Y al igual que Google, donde tiene un punto de entrada donde puede iniciar su búsqueda de datos y busca en todos los sitios web desde allí, lo mismo sucede en TrendMiner. Tiene nuestra única aplicación que almacena en caché todas sus fuentes de datos y proporciona las herramientas y capacidades de búsqueda para analizar todos sus datos, independientemente de su procedencia".

Además, dado que está disponible como un software como servicio basado en la nube, TrendMiner puede acceder a diferentes fuentes de series de tiempo de diferentes fábricas en todo el mundo para generar información desde un nivel central mientras se comparte con la gente en el sitio, dice Azevedo. “El diferenciador clave es que analizamos datos de series de tiempo, pero también incorporamos el universo contextual y los vinculamos a esos datos. Esto les permite a los expertos en la materia analizar lo que ha sucedido, encontrar rápidamente la causa raíz y monitorear para evitar ciertos comportamientos en el futuro ".

El proveedor de software de análisis de fabricación Sight Machine también se centra en convertir los datos combinados de múltiples fuentes en información útil. La capacidad única de modelado de datos de la empresa puede tomar docenas de tipos de datos incompatibles generados por equipos de fábrica y software de fabricación y generar una representación digital de todo el proceso de producción, incluidas las líneas de producción, el tiempo de inactividad y los defectos. "Transmitimos los datos a medida que se generan, reestructuramos a partir del esquema en el que se encuentran y los organizamos en torno a conceptos generalizados como unidad de trabajo por máquina", dice Sudhir Arni, vicepresidente senior de resultados comerciales de Sight Machine. "Todo está asociado con una pieza o pieza de material a medida que se avanza en la producción".

Además, las recetas dinámicas de la empresa se actualizan de forma continua y automática la configuración de la máquina para producir un rendimiento óptimo en función de una combinación de condiciones relacionadas con las materias primas, el medio ambiente y la producción. "Esta es la capacidad de establecer una receta cada vez que se realiza una producción en función de las condiciones actuales", dice Jon Sobel, director ejecutivo de Sight Machine. "Ese nivel de precisión y flexibilidad ha sido el dominio del juicio de expertos, nunca cuantificado ni repetible". Pero ahora lo es, dice, y puede extenderse a todos los activos de fabricación, plantas y posiblemente incluso cadenas de suministro completas. "Si podemos comparar dos plantas en la misma empresa, ¿por qué no conectar a todos en la cadena de suministro?"

La clave de la conectividad

Para que se adopte la tecnología, debe ser accesible, fácil de usar y aceptada por el usuario. Roddy llama al software Ignition de Inductive Automation un sistema operativo OT para la planta de fabricación porque proporciona muchas aplicaciones más allá de los sistemas HMI y SCADA tradicionales. “Nos ha dado la capacidad de, en cualquier momento, ver lo que está sucediendo en las plantas desde el punto de vista del control de HMI o desde el tablero de la planta”, dice Roddy. "Y esos datos se pueden entregar a quien los necesite en cualquier momento".

Pero cuando se trata de poner más datos útiles en manos de quien los necesite, Ignition ofrece una opción muy útil: un modelo de licencia ilimitado. "La conectividad es clave, y desde el principio, lo único que hemos intentado hacer es tener un modelo de licencia diferente", dice Travis Cox, codirector de ingeniería de ventas en Inductive Automation. "Si tiene un enfoque ilimitado, abre más puertas a la innovación".

La compañía también pasó mucho tiempo construyendo su módulo móvil llamado Ignition Perspective, que es una herramienta de visualización HTML5 basada en la web que brinda monitoreo y control de procesos directamente desde un dispositivo móvil, escritorio o panel táctil.

Con esta herramienta, los usuarios pueden visualizar los datos de una manera con la que están familiarizados. "Si dificulta [el acceso] y tiene que licenciarlo [individualmente], entonces no será tan efectivo", dice Cox. La vida de todos es agitada y, por lo tanto, quieren datos al alcance de la mano, que es a lo que están acostumbrados. Y ahora, especialmente con las personas que trabajan desde casa, los datos tienen que llegar fácilmente. “Para nosotros, la perspectiva es fundamental para hacer llegar los datos a las diferentes personas que los necesitan. Cuanto más conectadas están las personas, más trabajan juntas ".

Por lo tanto, aunque hay mucha discusión sobre la "fábrica conectada" en estos días, el aspecto verdaderamente transformador de la digitalización es la capacidad de conectar a las personas de forma segura y sin problemas.        

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