Hoy en día, la integración de IoT en la fabricación está transformando la industria e impulsando una transformación digital masiva. Desde la automatización de la fabricación mediante el uso de la robótica y la "cobótica" -colaboración entre humanos y robots- hasta la predicción de fallos de los equipos en la fábrica y el seguimiento de activos en un almacén, la web industrial IoT está en el centro del futuro de la fabricación. En este artículo abordamos los distintos casos de uso de IoT en la fabricación y analizamos las tendencias futuras.
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IoT en Fabricación
Hoy en día, todas las industrias están recurriendo a la Internet de las cosas (IoT) para optimizar y automatizar procesos, aprovechar la potencia del procesamiento de bordes y obtener información procesable de toda la red. La fabricación no es una excepción. IoT en la fabricación es una tendencia creciente en la que las empresas pueden aprovechar redes más rápidas, dispositivos más inteligentes y mejoras en la tecnología de borde. Combinadas, estas tecnologías allanan el camino para las capacidades de la Industria 4.0. Sigue leyendo para conocer las aplicaciones y ventajas de IoT en la fabricación y las fábricas inteligentes.
El impacto de IoT en la industria manufacturera
Los robots industriales se han convertido en algo habitual en las fábricas gracias a su exactitud, precisión, resistencia y velocidad. Ahora, los fabricantes pueden ampliar el impacto de los robots industriales conectándolos a los dispositivos de IoT . Los sensores de fabricación conectada IoT permiten a las máquinas comunicarse entre sí, compartir datos y coordinar sus actividades de forma autónoma. Al compartir datos entre máquinas, los dispositivos IoT mejoran la eficiencia y la productividad de los robots, al tiempo que aumentan la seguridad y reducen el mantenimiento no programado.
Los siguientes factores son algunas de las principales repercusiones de IoT en la fabricación:
- Eficiencia y productividad: Según un informe de McKinsey, las aplicaciones de IoT en la fabricación tienen el potencial de crear un impacto económico de entre 1,2 y 3,7 billones de dólares al año para 2025.
- Mantenimiento predictivo: Los estudios de Deloitte indican que el mantenimiento predictivo que permiten las tecnologías de IoT puede reducir las averías de los equipos en un 70% y disminuir los costes de mantenimiento en un 25%.
- Energía y sostenibilidad: El uso de IoT en la fabricación puede reducir el consumo de energía. Por ejemplo, Armal, fabricante de inodoros portátiles, descubrió que la supervisión en tiempo real de la línea de producción a través de IoT ayudaba a reducir los costes energéticos de la maquinaria en casi un 40%.
- Optimización de la cadena de suministro: En la actualidad, el 78% de los líderes de la cadena de suministro buscan soluciones tecnológicas para aumentar la eficiencia operativa, mejorar la velocidad de producción y entrega y automatizar las tareas repetitivas.
Ventajas de IoT en la fabricación
IoT ofrece muchas ventajas cuantificables para la fabricación. Los sistemas de fabricación automatizados están diseñados para organizar flujos de trabajo complejos con una intervención humana mínima. Estos sistemas aprovechan tecnologías de vanguardia como la robótica, la inteligencia artificial (IA) y los dispositivos de vanguardia inteligentes para optimizar todas las facetas del ciclo de producción. Al integrar a la perfección componentes y procesos dispares, los sistemas de fabricación automatizados mejoran drásticamente la eficiencia y la agilidad, lo que permite a las organizaciones satisfacer las cambiantes demandas del mercado.
A continuación se enumeran algunas de las principales ventajas de IoT en la fabricación.
Mejora de la eficacia operativa
Mediante la implantación de soluciones IoT , los fabricantes pueden automatizar más procesos, detectar anomalías y reducir errores, y por tanto aumentar la eficiencia operativa. IoT permite a los robots industriales operar de forma autónoma utilizando sensores, cámaras, dispositivos inalámbricos y edge computing, realizando tareas como ensamblaje, detección de defectos, clasificación, apilado y enrutamiento. La automatización inteligente recopila datos sobre el rendimiento de las máquinas, los niveles de inventario y otras métricas que luego permiten a los fabricantes optimizar los procesos y tomar decisiones basadas en datos.
Prevención de paradas imprevistas
Los tiempos de inactividad de las máquinas pueden afectar significativamente a la productividad de las empresas manufactureras. Un informe de analistas señalaba que el 82% de las empresas han experimentado tiempos de inactividad imprevistos. Estos tiempos de inactividad imprevistos pueden costar a un fabricante hasta 260.000 dólares por hora y, según Industry EMEA, estos problemas cuestan a los fabricantes unos 50.000 millones de dólares al año. Las aplicaciones industriales del Internet de las Cosas se basan en sensores avanzados que pueden controlar los parámetros de funcionamiento de los equipos, como la temperatura, las vibraciones, las métricas eléctricas y los indicadores específicos de fallo de los equipos, para predecir las averías antes de que se produzcan.
Mejora de la calidad y reducción de defectos
La transformación digital y los procesos de fabricación inteligentes pueden tener un enorme impacto en la mejora de la calidad. Mediante el uso de cámaras, sensores, IA y aprendizaje automático, los sistemas robóticos pueden supervisar la calidad de los productos con mayor rapidez y precisión que el ojo humano, detectar defectos y responder con rapidez. Según un informe de McKinsey, la digitalización y la automatización han dado lugar a una reducción de más del 65% en las desviaciones generales en la fabricación. Al reaccionar con rapidez, los fabricantes pueden evitar las retiradas de productos defectuosos, lo que mejora la satisfacción del cliente.
Mayor seguridad
La automatización mejora la seguridad en el lugar de trabajo al reducir el riesgo de accidentes y lesiones asociados al trabajo manual y las tareas peligrosas. Los sistemas automatizados se adhieren a estrictas normas y reglamentos de seguridad, mitigando el potencial de error humano y garantizando el cumplimiento de las directrices y protocolos de la industria. Hoy en día, las empresas manufactureras invierten cada vez más en soluciones de tecnología ponible, como las gafas y chalecos inteligentes compatibles con IoT, que ayudan a mejorar la postura al levantar cargas pesadas y alertan de comportamientos peligrosos.
Costes reducidos
La automatización reduce la necesidad de intervención humana en tareas repetitivas o intensivas en mano de obra, lo que no sólo minimiza los costes laborales, sino que también libera a los trabajadores humanos para que puedan centrarse en actividades de mayor valor, como la resolución de problemas, la innovación y la optimización de procesos.
Además, dado que el mantenimiento de los equipos industriales representa casi el 70% del coste total, la eficiencia operativa y el mantenimiento predictivo son fundamentales. La tecnología industrial IoT ofrece ventajas significativas, como la mejora de la localización remota de averías y la reducción del número de llamadas al servicio técnico cuando no se requiere mantenimiento. Y, por último, el uso de dispositivos conectados y sofisticadas plataformas de gestión permite a los operadores gestionar a distancia las operaciones, incluida la gestión remota fuera de banda.
Escalabilidad
Los sistemas automatizados son intrínsecamente escalables y adaptables a los cambiantes requisitos de producción y a la dinámica del mercado, frente al método tradicional de aumentar o reducir la plantilla. Tanto si se trata de aumentar los volúmenes de producción como de diversificar la oferta de productos, la automatización permite a los fabricantes responder con rapidez y eficacia a la evolución de las necesidades empresariales, manteniendo la competitividad y la agilidad.
IoT Casos prácticos en la fabricación
La industria manufacturera se enfrenta a menudo a las perturbaciones de la cadena de suministro, la escasez de talentos, los efectos de la inflación y la inestabilidad geopolítica. El resultado neto es que los fabricantes deben buscar continuamente formas de reducir costes y aprovechar la tecnología para optimizar la producción con el fin de gestionar la complejidad y las condiciones dinámicas. Ahí es donde la fabricación inteligente puede ayudar, y por qué los principales casos de uso de IoT en la fabricación incluyen la automatización, el mantenimiento predictivo, el control de calidad y la optimización de la cadena de suministro. Los siguientes casos de uso ilustran algunos ejemplos clave de IoT en la fabricación:
- Suelos de fábricas y campos
- Gestión de la cadena de suministro
- Operaciones a distancia
Fábrica inteligente IoT para suelos y campos de producción
Desde la automatización hasta el mantenimiento predictivo, todo empieza con sensores, cámaras, robótica y dispositivos inteligentes como sistemas integrados en módulos y routers celulares 5G de alta velocidad. En la automatización de fábricas inteligentes, estas tecnologías, junto con la IA y el aprendizaje automático, impulsan los procesos de ensamblaje de productos, envasado y cadena de suministro.
IoT para fabricación, junto con dispositivos inteligentes, capturan datos de las máquinas del taller, como temperatura, voltaje, vibraciones, humedad y otros, para el mantenimiento predictivo. Estos datos se procesan y analizan en el perímetro y los informes clave se comunican a la nube a través de redes inalámbricas. Cuando se detecta una anomalía, los sistemas de borde pueden retirar el elemento defectuoso, detener la maquinaria o tomar otras medidas. Entre ellas, predecir el fallo y enviar una alerta o un ticket de servicio a un operario que puede programar el mantenimiento.
Otro avance clave en las fábricas inteligentes es el uso de gemelos digitales. Se trata de modelos que apoyan el diseño de fábricas, la planificación de la automatización, el flujo de trabajo y mucho más, permitiendo a los fabricantes visualizar maquinaria y operaciones complejas antes de ponerlas en práctica en la vida real. Consulte nuestro blog en el que se describen ejemplos de gemelos digitales.
He aquí algunos ejemplos de casos de uso y estudios de casos de fábricas inteligentes.
- Reducción de los costes laborales en la automatización industrial - La corporación Honeywell fabrica tecnología de última generación para la industria aeroespacial. La empresa utiliza la automatización en la producción y el almacenamiento para reducir los costes de mano de obra y mejorar los márgenes. Desde sistemas de transporte y controles que transportan materiales a través de la producción, hasta sistemas de recogida y empaquetado, cargadores, maquinaria de paletizado y robótica para procesos de distribución, Honeywell ofrece una amplia gama de soluciones para la Industria 4.0.
- Reducción de los costes de mantenimiento en la industria del papel y la pasta de papel - Artesis, una empresa de equipos de producción de papel y pasta de papel, implantó un método de mantenimiento predictivo utilizando sensores IoT para recopilar datos sobre sus equipos y predecir fallos antes de que se produjeran. La empresa redujo sus costes de mantenimiento en un 20% y aumentó su eficiencia productiva en un 10%.
- Mantener la producción en marcha en la industria de fabricación de aperitivos - Frito-Lay es una de las marcas de aperitivos más notables, que produce aperitivos populares como Lays, Ruffles, Cheetos y Doritos. Su programa de supervisión del estado de los equipos en tiempo real predice los fallos y planifica el mantenimiento antes de que se produzcan averías.
Ver a petición - Industrial IoT at the Edge: Acceso remoto a infraestructuras críticas
Fabricación IoT para optimizar la cadena de suministro
Desde bienes de consumo envasados hasta fertilizantes, alimentos para mascotas y equipos, toda la fabricación depende de la cadena de suministro. El movimiento de mercancías a través de la cadena de suministro es un proceso complejo y difícil, ya que los fabricantes se enfrentan a una amplia gama de retos de transporte e inventario.
Según una encuesta de Deloitte y Manufacturers Alliance, el 56% de los participantes en la encuesta citaron la escasez de piezas como un reto operativo clave. Gracias a IoT, los responsables de la cadena de suministro del sector manufacturero pueden hacer frente a algunos de estos retos. De hecho, el 76% de los encuestados por Deloitte tiene previsto utilizar herramientas digitales de la cadena de suministro para mejorar su visibilidad.
Estas son algunas de las formas en que IoT en la fábrica inteligente y la fabricación inteligente ayuda a optimizar la cadena de suministro y mejora la visibilidad, el seguimiento y la eficiencia.
- Mantenimiento predictivo de activos - Para reducir el impacto de los retrasos en el transporte, los responsables de la cadena de suministro pueden recurrir a los sensores de IoT y a los dispositivos de comunicación a bordo para supervisar camiones, barcos y aviones en busca de problemas de mantenimiento antes de que puedan causar averías.
- Gestión de flotas - IoT permite a los responsables de logística de transporte identificar los cuellos de botella en la flota, un aspecto importante del proceso global de fabricación.
- Gestión de inventarios: los fabricantes pueden utilizar los sensores de IoT para optimizar sus niveles de inventario, de modo que siempre dispongan de los componentes que necesitan para la producción.
Robots móviles autónomos
Seegrid, fabricante de robots móviles autónomos, incorpora sofisticadas cámaras conectadas y sensores LiDAR para realizar con seguridad tareas peligrosas y repetitivas en el entorno de un almacén.
Control en tiempo real de los niveles de existencias
Hoy en día, los sistemas avanzados de gestión de inventarios utilizan la automatización y la robótica para mejorar el seguimiento de las existencias en almacenes, centros de distribución e incluso puntos de venta al por menor. Con acceso en tiempo real al inventario, los gestores pueden tomar mejores decisiones para optimizar los niveles de existencias y garantizar un stock suficiente.
Control del estado de las mercancías en tránsito
Para garantizar la calidad y cumplir los estrictos requisitos de conformidad, los fabricantes y las empresas de transporte pueden utilizar los sensores y dispositivos de comunicación de IoT para supervisar las mercancías en tránsito e informar de las temperaturas y otras condiciones.
IIoT para operaciones remotas
Industrial IoT proporciona información sobre la red de dispositivos de una organización, ya se trate de una planta de fabricación, un complejo industrial de gran tamaño o una red de activos móviles como vehículos autónomos y drones.
Gracias a las plataformas de gestión IoT , que permiten supervisar las operaciones en tiempo real, los equipos remotos tienen ojos y oídos en los procesos industriales y de fabricación, y pueden controlar la ubicación de los activos, el cumplimiento, la finalización de los trabajos, el tiempo de actividad operativa y muchos otros factores.
Esta capacidad también permite alertas instantáneas sobre condiciones específicas, análisis simplificados y elaboración de informes, lo que se traduce en una serie de ventajas:
- Conocimientos rápidos: la IIoT en la fabricación proporciona a los operadores visibilidad en toda la red.
- Tiempos de respuesta más rápidos: los datos procedentes del borde de la red permiten responder con rapidez a los indicadores de cualquier punto del proceso de fabricación.
- Supervisión y control a distancia: los dispositivos controlados a distancia permiten a los operarios realizar intervenciones automatizadas, como ajustar el caudal y el volumen, adquirir conocimientos para la resolución de problemas y reiniciar los sistemas a distancia.
Seguimiento de activos
Con la ayuda de tecnologías de localización en tiempo real como GPS, RFID y otras tecnologías inalámbricas, los fabricantes pueden determinar rápidamente la ubicación de activos como vehículos de flota, equipos y materiales.
Gestión de almacenes
Una de las aplicaciones más potentes de la tecnología de sensores IIoT es la capacidad de realizar un seguimiento del estado de los materiales y componentes, independientemente de su ubicación en la cadena de suministro. Gracias a las alertas automatizadas, los operarios reciben un aviso inmediato cuando se produce una alteración en el inventario para que puedan actuar antes de que el problema afecte a la producción.
Control de la energía
La optimización de la energía es un caso de uso industrial clave en IoT . Al añadir conectividad IIoT a la maquinaria, los sistemas de climatización y otros equipos que consumen grandes cantidades de energía, los fabricantes pueden optimizar el consumo energético no solo para ahorrar costes, sino también para cumplir los objetivos de descarbonización.
IoT Retos de la fabricación
Está claro que IoT aporta un enorme valor a la fabricación. El proveedor de soluciones IoT adecuado puede ayudarle a afrontar estos retos para garantizar que su implantación sea escalable, segura y se integre con la infraestructura existente. Estos son algunos de los principales retos que los fabricantes deben tener en cuenta a la hora de implantar los sistemas IoT :
- Seguridad - La seguridad sigue siendo uno de los mayores riesgos de los sistemas industriales IoT . Los piratas informáticos que irrumpen en un entorno industrial IoT pueden robar o modificar información crítica del proceso, comprometiendo potencialmente la calidad del producto. Para sectores muy regulados, como defensa, sanidad e infraestructuras críticas, estas cuestiones son primordiales. Si los dispositivos IoT no se actualizan adecuadamente, los atacantes plantean riesgos que van desde la interrupción de la actividad empresarial hasta enormes repercusiones en los ingresos y la reputación.
- Interoperabilidad - Las plataformas y protocolos de IoT están sujetos a una serie de normas, lo que significa que los fabricantes, integradores de sistemas y organizaciones deben gestionar los problemas de interoperabilidad al incorporar los dispositivos de IoT a los sistemas informáticos existentes.
- Privacidad de los datos - Al conectar los sensores de IoT a Internet, los fabricantes se exponen inmediatamente a ciberamenazas que crean riesgos potenciales para la privacidad de los datos.
Una respuesta a algunos de estos retos es una red privada. Hoy en día, las redes privadas son cada vez más populares, ya que las organizaciones buscan bloquear la seguridad dentro de su propia red y mejorar la calidad del servicio.
IoT Soluciones para la fabricación
IoT para la industria manufacturera forman la columna vertebral de las operaciones de fabricación modernas, permitiendo todo, desde la automatización de procesos hasta el mantenimiento predictivo. Las completas soluciones de conectividad inalámbrica de Digi se integran a la perfección con un sistema de software centralizado basado en la nube para que los fabricantes puedan obtener información al instante de las operaciones en la planta de producción. Ya sea para supervisar equipos o enviar actualizaciones de firmware, las soluciones de fabricación de Digi IoT ayudan a las organizaciones a reducir drásticamente los costes de mantenimiento al tiempo que aumentan la productividad.
Enrutadores celulares de alto rendimiento Digi
Digi ha sido proveedor de soluciones de conectividad desde 1985, apoyando las necesidades de misión crítica de las organizaciones en las aplicaciones más exigentes, desde operaciones industriales a aplicaciones médicas y respuesta de emergencia, y seguimos añadiendo a nuestra cartera de routers celulares de alto rendimiento para casos de uso empresarial, industrial y de transporte.
Una de nuestras últimas incorporaciones a estas soluciones IoT para casos de uso industrial y de fabricación es Digi IX40, una solución de computación de borde 5G creada específicamente para casos de uso de Industria 4.0. Esta solución ofrece compatibilidad global con 5G y LTE, y certificación en las principales redes de operadores de todo el mundo. Además, es compatible con Digi Containers para permitir aplicaciones potentes y rentables en el perímetro.
Digi Embedded Systems para desarrolladores
Los fabricantes de equipos originales que diseñan soluciones para IoT en el mercado de la fabricación necesitan una gama de soluciones integradas. Digi ofrece dos ecosistemas completos para desarrolladores:
- El ecosistema Digi XBee® de módulos, herramientas y servicios de comunicaciones inalámbricas: Estos módulos de comunicación de bajo coste proporcionan conectividad inalámbrica RF o celular cuando es esencial una baja potencia. Los módulos Digi XBee están precertificados, son fáciles de desplegar y se pueden configurar rápidamente con herramientas locales como Digi XCTU® y Digi XBee Studio, o para el despliegue en toda la red con Digi Remote Manager.
- El ecosistema Digi ConnectCore® de módulos de sistema, herramientas y servicios. La amplia oferta de Digi ConnectCore incluye SOM, SBC, bibliotecas de código, servicios de seguridad y gestión remota, y mucho más. Los potentes SOM de Digi ConnectCore incorporan la última tecnología para edge computing, desarrollo rápido y plazos de comercialización, junto con un completo conjunto de herramientas y recursos para la escalabilidad del diseño y la facilidad de mantenimiento.
Digi IX15 IoT Pasarela y router celular
Algunos procesos de fabricación industrial plantean retos únicos a las comunicaciones IoT debido a las duras condiciones ambientales. Digi IX15 es una pasarela IoT de calidad industrial con certificación de despliegue Clase 1 División 2 y una carcasa robusta diseñada específicamente para entornos difíciles. Se integra a la perfección con el ecosistema Digi XBee y con Digi Remote Manager para impulsar la eficiencia tanto si despliega docenas como miles de dispositivos.
Digi Connect Sensor+ con Digi Remote Manager
El Digi Connect Sensor+ con Digi Remote Manager es perfecto para la supervisión remota en entornos difíciles sin fácil acceso a la alimentación eléctrica. La facilidad de instalación, la fiabilidad y el bajo consumo de datos convierten a Digi Connect Sensor+ en una gran solución para la supervisión remota en zonas en las que IoT tenía un coste prohibitivo.
Únase al futuro de IoT en la fabricación con Digi
Desde la mejora del control de procesos y la automatización de la fabricación hasta la robótica, IoT en la fabricación crea eficiencias y mejoras de la productividad a lo largo de toda la cadena de valor de la fabricación. Sin embargo, la implantación de IoT en la industria manufacturera requiere conocimientos especializados. Por eso es importante asociarse con expertos.
Digi presta servicios de comunicación inalámbrica desde 1985 y desde entonces ha crecido hasta ofrecer aplicaciones en todo el panorama IoT . A medida que los fabricantes se preparan para un futuro más digitalmente integrado y conectado que promete increíbles mejoras de eficiencia y productividad, necesitan soluciones seguras, fiables y escalables. Ahí es donde Digi puede ayudar. Nuestra completa infraestructura de red, conectividad y soluciones de gestión remota ayudan a los fabricantes a lograr la eficiencia y productividad que imaginan a medida que adoptan el futuro de IoT en la fabricación.
Preguntas frecuentes para IoT en la fabricación inteligente
¿Cómo se utiliza IoT en la fabricación?
En el entorno de fabricación IoT , el término IoT se refiere a la red de sensores y dispositivos que se encuentran en toda la operación de fabricación. Piense en maquinaria, robots de almacén, vehículos e inventarios que envían y reciben datos a través de dispositivos integrados, routers y redes inalámbricas. Con todo conectado a través de redes 5G de alta velocidad, vemos surgir todo un nuevo mundo de industria inteligente IoT .
¿Qué problemas resuelven IoT y los sensores inteligentes para las fábricas?
Cuando los fabricantes pasan a utilizar IoT analytics, abren las puertas a numerosas ventajas, como la capacidad de detectar tendencias, actuar de inmediato para reducir las interrupciones y obtener información para optimizar las operaciones. Como resultado, IoT en las fábricas, a través de sensores y análisis de datos, añade valor en todos los ámbitos.
¿Cómo pueden los dispositivos IoT minimizar el tiempo de inactividad en una planta de fabricación?
Las técnicas predictivas ayudan a detectar posibles fallos, lo que permite a los operarios eliminar los tiempos de inactividad imprevistos programando el mantenimiento antes de que se produzcan averías en los equipos. De este modo, es menos probable que los equipos fallen durante la producción, minimizando el tiempo de inactividad.
¿Cómo puede IoT mejorar la seguridad física en la fabricación?
El Internet de los objetos en la fabricación utiliza sensores para detectar condiciones de funcionamiento inseguras y alertar a los trabajadores antes de que se produzca un accidente. Desde botones de pánico y alarmas inteligentes hasta luces inteligentes y wearables IoT , hay muchas formas en que los dispositivos IoT ayudan a mantener a las personas a salvo de posibles peligros en la planta de producción.
¿Cómo puede IoT mejorar el mantenimiento predictivo en la fabricación?
En IoT y en la fabricación, el mantenimiento predictivo aumenta el valor inmediato al mejorar la eficiencia de los equipos y minimizar los costes de mantenimiento. Gracias a IoT, la recopilación de datos permite casos de uso más avanzados para el mantenimiento predictivo.
¿Cómo está alterando IoT la fabricación aeroespacial?
Con IoT en la industria manufacturera, las herramientas de supervisión y control en la cadena de montaje de la fabricación aeroespacial pueden mejorar la calidad y la productividad hasta en un 30 por ciento. IoT y los algoritmos avanzados que la acompañan pueden incluso ayudar a optimizar la energía utilizada en la producción aeronáutica, reduciendo el consumo energético hasta en un 20 por ciento.
¿Cómo pueden los fabricantes optimizar las placas de circuito impreso para mejorar el diseño de IoT ?
Todos los dispositivos IoT tienen una placa de circuito impreso (PCB). Para optimizar una placa de circuito impreso para un mejor diseño de IoT , los fabricantes deben considerar cuidadosamente la colocación de los sensores para mantener la integridad de la señal. A la hora de diseñar y fabricar los dispositivos IoT , deben tenerse en cuenta todos los aspectos de la ingeniería eléctrica y mecánica, desde los materiales utilizados hasta el tipo de aplicación.
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