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La f√°brica enfrenta el efecto Amazon

Ante las nuevas demandas de los consumidores de productos personalizados ‚ÄĒdesde alimentos hasta medicinas‚ÄĒ los fabricantes est√°n en busca de tecnolog√≠as que les permitan pasar econ√≥micamente de la producci√≥n en masa a la fabricaci√≥n por lotes.

La fábrica enfrenta el efecto Amazon
La f√°brica enfrenta el efecto Amazon

Ante demanda de los consumidores de productos personalizados, los fabricantes est√°n en busca de tecnolog√≠as que les permitan pasar econ√≥micamente de producci√≥n en masa a fabricaci√≥n por lotes.

Es una experiencia que los expertos llaman "efecto Amazon", en la que los consumidores esperan comprar comodidad, visibilidad y accesibilidad en cada paso del proceso. Los minoristas y los restaurantes están cumpliendo con esas expectativas. Hoy, los fabricantes de industrias de alto volumen como las de bienes de consumo empacados, alimentos y bebidas y productos farmacéuticos están sintiendo la presión de satisfacer también estas nuevas necesidades de los consumidores.

"Se conoce como el mercado de la demanda", dice John Kowal, director de desarrollo de negocio de B&R Industrial Automation. "El consumidor quiere lo que quiere, cuando lo quiere."

Aunque este mercado impulsado por la demanda puede parecer muy fuera del alcance de los fabricantes que utilizan sistemas para producir productos en masa, en realidad representa una gran oportunidad. Invertir en nuevas tecnologías y modelos de negocio que atiendan directamente al cliente puede reducir el inventario y los tiempos de cumplimiento de pedidos, al tiempo que reduce significativamente la cadena de suministro.

El proceso de fabricación para el mercado de la demanda se denomina de muchas maneras diferentes: fabricación flexible, máquinas adaptables y lote de uno. Pero el objetivo es el mismo. "La idea es que se puede producir económicamente un producto", dice Kowal. "Ya sea personalizado para un individuo o para una de muchas opciones, se produce por encargo".

Imagine una l√≠nea de llenado que pueda mezclar y combinar recetas de bebidas creadas sobre pedidos individuales. Estas bebidas personalizadas fluyen por el sistema de transporte de embotellado para ser colocadas en diferentes tama√Īos de botellas, con tapas y envases personalizados que corresponden a recetas impresas individualmente y a un seguimiento individual. El lote de uno podr√≠a pasar a un multiempaque antes de dirigirse a la encajadora. En resumen: un llenado justo a tiempo de peque√Īos lotes ejecutados en r√°pida sucesi√≥n, sin cambio de equipos, colocados en palets mixtos directamente en la l√≠nea y listos para su env√≠o, sin necesidad de desplazarse al almac√©n.

No hay que imagin√°rselo, porque Krones, un fabricante de equipos originales que desarrolla m√°quinas y l√≠neas completas para el proceso, el llenado y el empaque, present√≥ en la feria drinktec 2017 un sistema de embotellado bajo demanda. La configuraci√≥n del sistema de Krones se basa en la t√©cnica de B&R Acopostrak, que se demostr√≥ oficialmente el pasado mes de septiembre en la feria International Manufacturing Technology (IMTS) de Chicago.

Acopostrak de B&R proporciona flujos de productos mezclados y combinados en un envase personalizadoAcopostrak de B&R proporciona flujos de productos mezclados y combinados en un envase personalizado

Seg√ļn B&R, Acopostrak representa un salto generacional en sistemas de transporte inteligentes y flexibles. Incluye desviadores de alta velocidad y pasa lanzaderas de un circuito de v√≠a a otro a plena velocidad de producci√≥n. Las lanzaderas intercambiables en caliente se encuentran en un soporte exclusivamente magn√©tico y se adaptan a los carriles para el cambio y el servicio, lo que permite que no haya tiempo de inactividad. El dise√Īo de v√≠a flexible se puede transformar en cualquier forma, y el software del sistema permite fusionar flujos de producto y clasificar a plena velocidad de producci√≥n, utilizando procesamiento paralelo y balanceo de carga. Acopostrak tambi√©n incluye software de simulaci√≥n, proporcionando un par digital que permite la optimizaci√≥n del dise√Īo.

"La digitalizaci√≥n es un elemento importante del sistema", comenta Andreas Gschrey, director de digitalizaci√≥n y t√©cnica de datos de Krones, en un video realizado en la feria drinktec. "Acopostrak nos permite hacer posible el tama√Īo de lote de uno", dice. "Se trata de utilizar una pista electromagn√©tica que lleva la botella de un m√≥dulo a otro, de modo que esta se vuelve inteligente y se controla a s√≠ misma a trav√©s de toda la l√≠nea de fabricaci√≥n". Aunque las botellas en s√≠ mismas no est√°n integradas con inteligencia, el dise√Īo de control flexible del sistema de transporte permite el movimiento de cada unidad individual, personalizando as√≠ el control de cada botella.

Como resultado de tecnolog√≠as nuevas como la Acopostrak, la industria manufacturera finalmente est√° llegando a un lugar donde puede producir ‚ÄĒy beneficiarse ‚ÄĒ de los lotes de uno. Y esto es el resultado no solo de la sofisticaci√≥n de la l√≥gica de automatizaci√≥n y control, sino tambi√©n de la evoluci√≥n de toda la infraestructura de la planta de producci√≥n.

El mundo ‚ÄĒo al menos la f√°brica‚ÄĒ es plano

La fábrica digital es un enorme facilitador para pasar de la fabricación para inventario a la fabricación bajo demanda. Como resultado de la penetración de las redes Ethernet estándar en la línea de producción, así como de la Internet Industrial de las Cosas (IIoT) y de los dispositivos inteligentes, existe ahora un alto nivel de conectividad.

La red, en particular, es clave. El lote uno exige una estrecha integraci√≥n entre los activos de fabricaci√≥n y los de gesti√≥n empresarial, lo que a su vez requiere un alto nivel de interoperabilidad. Las redes sensibles al tiempo (TSN en ingl√©s) son uno de los est√°ndares emergente que proporciona los datos y los par√°metros de comunicaci√≥n para conectar estos activos en un entorno de m√ļltiples proveedores.

"Esto va de la mano con lo que hemos hecho para aplanar la jerarqu√≠a de la red, lo que ha estado sucediendo desde 2009 en la propia f√°brica inteligente de B&R". Kowal dice. El objetivo ha sido llegar a una red Ethernet que elimine capas y protocolos m√ļltiples para que exista comunicaci√≥n directa e interoperabilidad desde el borde a la nube.

"La convergencia entre TI y TO es otra pieza cr√≠tica del proceso, al igual que la seguridad de la red", dice Steve Mulder, l√≠der norteamericano del segmento de empaque de Rockwell Automation. "Todos juegan un papel. Y el software que se sit√ļa en la parte superior para permitir que la fabricaci√≥n sea m√°s eficaz es lo que se necesita para proporcionar una mejor visibilidad de lo que est√° ocurriendo en la planta de producci√≥n. La convergencia de toda esta tecnolog√≠a est√° ayudando a la manufactura a llevar las operaciones a un nuevo nivel".

La m√°quina flexible de Rockwell cuenta con la forma de tecnolog√≠a de carro independiente, en la que la compa√Ī√≠a ha estado invirtiendo fuertemente, luego de haber adquirido recientemente Jacobs Automation y su tecnolog√≠a iTrak, un sistema de control de movimiento para constructores de m√°quinas, as√≠ como la adquisici√≥n m√°s reciente de MagneMotion, un fabricante de sistemas de transporte inteligentes. La tecnolog√≠a iTrak permite el control independiente de m√ļltiples motores de propulsi√≥n magn√©tica en trayectorias rectas y curvas. MagneMotion aumenta las ofertas de control de movimiento flexibles de Rockwell para aumentar el rendimiento en los procesos.

La tecnolog√≠a de carrito independiente iTrak de Rockwell permite el control de m√ļltiples motores impulsados ‚Äč‚Äčmagn√©ticamenteLa tecnolog√≠a de carrito independiente iTrak de Rockwell permite el control de m√ļltiples motores impulsados ‚Äč‚Äčmagn√©ticamente

La tecnología de carros independientes es diferente de la tecnología de transporte tradicional, que utiliza una correa fija controlada por un servomotor. Con iTrak y MagneMotion, se tienen motores síncronos lineales y cada parte es controlada independientemente. La arquitectura de control es un controlador de nodo separado en Ethernet que envía comandos desde el controlador ControlLogix de Rockwell, ejecutando las matemáticas para manejar todas las direcciones y asegurar que nada choque, así como para suprimir los productos rechazados.

Un elemento tecnol√≥gico clave es IO-Link, un protocolo de red est√°ndar abierto para la comunicaci√≥n de sensores, actuadores y otros dispositivos habilitados para IO-Link. "Lo que antes era un simple sensor, como un ojo fotogr√°fico, que nos proporcionaba informaci√≥n limitada, ahora puede configurarse autom√°ticamente en una red simple", dice Mulder. "De manera que si es necesario cambiar los sensores basados en el tama√Īo de un producto o paquete, estos pueden ajustarse con mayor rapidez."

Los componentes tambi√©n se est√°n volviendo m√°s inteligentes.Motion Terminal de Festo, por ejemplo, es un sistema neum√°tico Industria 4.0 que incluye procesadores programables integrados y tecnolog√≠a de actuadores inteligentes que descentraliza la inteligencia. "Se trata de un sistema de control de bucle cerrado que puede ajustarse por s√≠ solo", comenta Sandro Quintero, jefe de producto de Festo para terminales de v√°lvulas y electr√≥nica. "Estos componentes m√°s inteligentes responden a la necesidad de m√°s flexibilidad en las m√°quinas, para proporcionar el lote de uno".

Acopostrak de B&R es un sistema de transporte flexible que puede dividir y fusionar flujos de productosAcopostrak de B&R es un sistema de transporte flexible que puede dividir y fusionar flujos de productos

Esto ayuda a los fabricantes de maquinaria, que, al igual que los productores de bienes, se enfrentan al reto de encontrar componentes que brinden flexibilidad. "Si hay necesidad de cambiar una herramienta en un sistema de recogida y colocación, con Motion Terminal solo hay que cambiar la herramienta de final de brazo y digitalmente, sobre la marcha, el comportamiento de la válvula para aplicar pinzas en lugar de ventosas se logra en milisegundos", explica Quintero.

Lotes de uno para las ciencias de la vida

Aunque hay mucho √©nfasis en el lote uno para la industria de alimentos y bebidas, las compa√Ī√≠as farmac√©uticas deben enfrentar sus propias presiones de mercado ‚ÄĒespec√≠ficamente, el paso de la fabricaci√≥n de cantidades masivas de medicamentos de gran √©xito a la producci√≥n de lotes m√°s peque√Īos, como los usados en tratamientos de terapia celular. Estos medicamentos m√°s personalizados tienen en cuenta que la gen√©tica es un factor que influye en la respuesta de un individuo a un medicamento en particular.

El motor aqu√≠ es la ciencia pura y la necesidad de una medicina personalizada. La terapia celular podr√≠a proporcionar una cura para el c√°ncer de una persona, por ejemplo, y el lote de uno permite a la compa√Ī√≠a farmac√©utica fabricar ese medicamento de manera econ√≥mica. La motivaci√≥n para la industria aqu√≠ "es encontrar una manera de proporcionar una cura para el c√°ncer y otras condiciones de salud complejas", dice Michalle Adkins, director de consultor√≠a en ciencias de la vida para el grupo de sistemas de procesos y soluciones de Emerson. "Si se puede hacer eso con el enfoque de lote de uno, vale la pena".

En esta situaci√≥n, los datos ‚ÄĒy la privacidad del paciente‚ÄĒ son una parte importante del proceso de fabricaci√≥n.

"Emerson trabaj√≥ con algunas de las compa√Ī√≠as [farmac√©uticas] para definir los desaf√≠os en torno al seguimiento de la cadena de identidad de cada lote", dice Adkins. Necesitaban hacer un seguimiento de los registros de lotes individuales desde las primeras etapas de desarrollo hasta los ensayos cl√≠nicos, la fabricaci√≥n y el paciente. "Llevar el lote correcto al paciente correcto y asegurarnos de que los procesos correctos se realicen en el lugar correcto y en el lote correcto: este es el tipo de cosas que hemos hecho para ayudar".

El software del sistema de ejecución de fabricación (MES) de Emerson, llamado Syncade, guía los lotes a través del flujo de trabajo electrónico y la verificación de materiales, personas y equipos, asegurándose de que todo se haga en el orden correcto con los cálculos apropiados y que esté documentado adecuadamente.

La clave del lote de uno en alimentos o productos farmac√©uticos est√° en tener una l√≠nea digital, se√Īala Ryan Jarvis, director de mercados de alimentos, bebidas y CPG de Siemens. Es decir, "ser capaz de capturar datos en todos los puntos del desarrollo y del proceso de ejecuci√≥n para cerrar continuamente el c√≠rculo entre uno y otro", explica. "Siemens lo hace posible a trav√©s de la ejecuci√≥n de nuestra Digital Enterprise, en la que, adem√°s de simular una nueva receta y una nueva ejecuci√≥n de producci√≥n, el fabricante tambi√©n puede crear una cadena digital de datos desde la concepci√≥n del producto hasta la producci√≥n y hasta las manos del consumidor, con retroalimentaci√≥n en bucle cerrado hasta el principio".

Un nuevo territorio

Por supuesto, esta tecnología tendrá un costo. Para tener éxito en el mundo impulsado por la demanda de los consumidores, los fabricantes necesitan invertir en nuevos equipos.

"Todo el mundo quiere hablar de reconstruir, pero si es as√≠ [sin nuevas inversiones], no suceder√°", dice Kowal de B&R. "Si se quiere ser competitivo, hay que invertir en la fabricaci√≥n. Los controles de los equipos de veinte a√Īos de antig√ľedad no fueron dise√Īados para hacer lo que hacen hoy en d√≠a. As√≠ que incluso si se hace el an√°lisis y se optimiza el proceso, solo se estar√° optimizando dentro de la capacidad de la antigua plataforma de control".

Jarvis de Siemens est√° de acuerdo. "El retorno sobre la inversi√≥n de conceptos como el lote de uno no siempre puede ser medido usando las m√©tricas de ayer, sino en el alcance de las metas de ma√Īana".