En el 2022, hubo tres grandes tendencias que desafiaron gravemente a las industrias: la interrupción a la cadena de suministro, la sostenibilidad y la rotación de la mano de obra. Estas tendencias continuarán, sin duda, en 2023, aunque es probable que surjan nuevos retos inesperados.
La Industria 4.0 es el mayor cambio estructural de los últimos 250 años: una transformación de escala, alcance y complejidad diferente a todo lo que la humanidad haya experimentado antes. Henrik von Scheel
Todos estos retos conocidos y futuros ofrecen una oportunidad de innovación y transformación a las empresas que aprovechen los avances de las tecnologías digitales. La adopción de una estrategia de digitalización proporciona una base natural sobre la que las empresas pueden adoptar algunas de las tecnologías más interesantes disponibles: la fabricación aditiva, la inteligencia artificial y el aprendizaje automático (IA/ML, el metaverso industrial, la ingeniería de sistemas basada en modelos (MBSE) y el vínculo digital que respalda cada una de estas tecnologías avanzadas.
La fabricación aditiva
La producción aditiva es una herramienta importante que disponen las organizaciones de todo el mundo que buscan soluciones de sostenibilidad. Desde el punto de vista de la sostenibilidad, la fabricación aditiva puede ayudar a las empresas a reducir los residuos de materiales que generan los procesos de fabricación tradicionales. La fundición y el mecanizado son procesos habituales que producen residuos de forma natural.
La industria de la impresión 3D, que crecerá un 98% en tan solo 5 años según un estudio de 3Dnative.
Los últimos datos indican que cada vez más empresas, y por qué no particulares, utilizan la impresión 3D. De hecho, se calcula que para el 2027 en el mundo se vendan cada año 8,04 millones de impresoras, lo que supondría unos ingresos de 10.125 millones de euros anuales para un sector que en 2019 facturaba 6.610 millones.
En el futuro, continuaremos viendo una aceleración real de la sinergia entre la ciencia de los materiales, la fabricación y la tecnología, lo que desbloqueará oportunidades de innovación que no se habían concebido antes. Si bien las inversiones sustanciales en todas las partes del ecosistema de fabricación aditiva están impulsando el crecimiento, sería difícil exagerar la importancia de los materiales de impresión 3D.
Comenzaremos a ver la disponibilidad de materiales de impresión 3D híbridos, diseñados de manera única y específicos de la aplicación, para satisfacer las necesidades de los diferentes desafíos que enfrenta cada industria. Las características del material, como la ductilidad y la resistencia a la tracción, se pueden modificar ajustando los parámetros del proceso en diferentes puntos del proceso de construcción aditiva.
Al igual que muchos otros sectores, la fabricación global se está viendo sustancialmente afectada por los acontecimientos en el escenario mundial.
Inteligencia Artificial / Machine learning: La próxima generación de mantenimiento predictivo está aquí
El mantenimiento predictivo ha estado a la vanguardia de la fabricación desde hace algún tiempo y, si bien sigue siendo una tendencia de fabricación clave para 2023, se ve un poco diferente a como era en años anteriores. En lugar del mantenimiento predictivo, los fabricantes se encuentran en las primeras etapas de adopción de la resolución predictiva.
Mientras que el mantenimiento predictivo utiliza el análisis de datos para identificar anomalías en el rendimiento del equipo y determinar su causa raíz, la resolución predictiva lleva este concepto un paso más allá y ofrece a los técnicos información sobre cómo resolver esos problemas con mayor certeza. En términos básicos, la resolución predictiva aumenta la probabilidad de que un problema se resuelva lo suficiente en el primer intento, lo que permite a los fabricantes mejorar la eficiencia del equipo, reducir los costos y mejorar su tasa de resolución inicial.
Basado en el mapa de innovación de mantenimiento predictivo, el siguiente mapa de árbol ilustra el impacto de las 7 principales tendencias de mantenimiento predictivo en 2023.
- Inteligencia artificial
- Internet de las Cosas
- Tecnologías de inspección
- Gemelos digitales
- Análisis predictivo
- Mantenimiento predictivo como servicio
- Tecnologías inmersivas
Las empresas emergentes y ampliadas están desarrollando soluciones de análisis de datos y IA para derivar patrones de comportamiento de la planta de fabricación y anticipar defectos.
También están aprovechando IoT para brindar monitorización remota y centralizada de maquinaria. Además, las tecnologías de inspección brindan una mayor precisión en la verificación del estado del equipo, mientras que los gemelos digitales y las tecnologías inmersivas permiten la interacción virtual con las herramientas y los equipos técnicos.
Los programas de sostenibilidad también pueden beneficiarse en gran medida del poder de la IA y el ML. La IA/ML también puede desempeñar un papel a la hora de abordar los retos de la mano de obra. En la actualidad, el software de ingeniería incorpora la IA para aprender los patrones de comandos del usuario. A medida que el sistema de IA aprende, es capaz de sugerir los siguientes comandos basándose en los pasos que el usuario ha dado y en las acciones que probablemente querrá utilizar a continuación. Algunas empresas han aprovechado esta tecnología para captar los patrones de sus empleados actuales con el fin de entrenar a los nuevos. Esta estrategia puede ayudar a los nuevos empleados a aprender y contribuir a un ritmo mucho más rápido.
El metaverso industrial
La tendencia tecnológica que dirigirá buena parte de la innovación de más valor añadido durante las próximas décadas es la confluencia del mundo virtual y el físico con datos en tiempo real. Significa que los procesos intelectuales y físicos del proceso en torno a un producto se integran en uno solo, diseñar y fabricar ya no serán conceptualmente momentos diferentes.
La tecnología no existe por sí misma, sino para hacer que las personas cada día se vive mejor. Y esto es lo que la idea de la Industrial Metaverso es todo.
El metaverso industrial es un mundo que siempre está activo. Donde las máquinas y fábricas reales, los edificios y las ciudades, las redes y los sistemas de transporte se reflejan en el mundo virtual.
¿Por qué es esto tan importante? En un entorno digital, los problemas se pueden encontrar, analizar y solucionar rápidamente o, mejor aún, descubrir antes de que surjan. Y todo esto sucederá en un mundo que permitirá un nivel completamente nuevo de colaboración. Donde las personas pueden romper las barreras de la distancia y trabajar juntas a través de países y continentes como si estuvieran juntas en la misma habitación, frente a las mismas máquinas u objetos. Donde todo el mundo puede probar nuevas ideas de forma fácil y rápida, y donde la innovación despega. El Metaverso es donde la realidad virtual apoya a las personas que están trabajando en el sitio.
Esto todavía puede sonar como ciencia ficción. Pero es, en parte, ya nuestra realidad. En particular, una tecnología clave del Industrial Metaverse ya está muy avanzada y se usa todos los días. El gemelo digital.
El gemelo digital está quizás en el corazón del metaverso industrial.
Los gemelos digitales ya combinan el mundo real y el digital para acelerar la planificación de fábricas, edificios y distritos urbanos completos. Y al conectar los gemelos digitales con sus equivalentes del mundo real, al aprovechar sus datos, podemos mejorar las operaciones durante todo el ciclo de vida.
MBSE | Sistemas de ingeniería basados en modelos
Model Based System Engineering o MBSE es una metodología de sistemas de ingeniería que aborda el desarrollo de un producto que utiliza modelos en lugar de documentos, apoyándose en un entorno virtual que, a modo de hilo digital, cubre todo el ciclo de vida desde la especificación de requisitos, el análisis de alternativas, el diseño, la construcción, hasta la verificación y la validación o el cumplimiento normativo.
El MBSE está basado en la realización del diseño y la arquitectura de un sistema mediante modelado (visual y matemático), mejorando el diseño, la eficiencia y obteniendo un prototipo del producto final, obteniendo una validación anticipada del sistema. Se busca integrar los diferentes equipos que forman el sistema y que todo funcione
A medida que las empresas adoptan una estrategia de digitalización, el MBSE es una cuestión fundamental. MBSE juega un papel clave en el desarrollo y la maduración de los requisitos del producto, el modelado funcional, y la arquitectura del producto optimizado que se produce durante la fase de ingeniería conceptual. Funciona con otras actividades como la optimización multidisciplinar, la fabricación conceptual y el apoyo al producto, el modelado de la misión y la planificación de la verificación.
A medida que las empresas se esfuerzan por avanzar hacia un Gemelo Digital «definido», el MBSE puede servir como hilo conductor desde los conceptos y requisitos iniciales hasta su cumplimiento en el diseño y la producción del producto.
La digitalización transforma los desafíos a una ventaja competitiva
Gracias a la digitalización y a la aplicación de estas tecnologías avanzadas, las empresas pueden transformar los retos del 2023 en oportunidades. Las empresas que adopten las tecnologías digitales avanzadas podrán fomentar la colaboración, recopilar y aprovechar los datos y explorar soluciones innovadoras a la misma vez que ahorran tiempo y dinero. Con los beneficios facilitados por estas herramientas potentes, las empresas de todos los sectores estarán preparadas para aprovechar las oportunidades del futuro.
