Es ampliamente aceptado que el advenimiento de la robótica y la automatización en revoluciones industriales anteriores trajo consigo grandes cambios de paradigma en la industria manufacturera en todo el mundo. Por tanto, es concebible que la quinta revolución provocará un cambio similar en las normas y hará cambios fundamentales en nuestro enfoque de la industria y fabricación.

Desde la primera revolución industrial hasta la cuarta, las innovaciones científicas y tecnológicas, la formación y capital, fueron los elementos clave en la evolución de la forma en que se conciben, diseñan y fabrican los productos. Mirando hacia el futuro, es probable que haya un cambio de paradigma sobre cómo evolucionará la industria dadas las herramientas de la industria 5.0: Internet de las cosas, digitalización, blockchain, materiales avanzados, fabricación aditiva, artificial inteligencia y robótica, drones, tecnología energética, biotecnología, neurotecnología y realidad virtual y aumentada.

La quinta revolución industrial traerá desafíos para la humanidad. La automatización cambiará cada vez más la dinámica de la fuerza laboral. El trabajo será clasificado en "altamente expuestos a la automatización" o "menos expuestos a la automatización", con miras a introducir robótica siempre que sea posible. Los nuevos tipos de trabajo creados en un entorno automatizado requerirán una gran desarrollado un conjunto de habilidades que no estarán al alcance de la mayoría. Las técnicas de seguridad en línea actuales se convertirán en anticuadas. Las leyes, la regulación y la gobernanza internacionales deberán reinventarse para que sean ágiles y relevantes para desafíos emergentes.

Una mirada hacia el futuro de la manufactura

El internet industrial articula el mundo digital con el de las máquinas, combinando el sistema industrial con el avance de la computación, facilitando la recolección de grandes volúmenes de datos a través de las máquinas y dando paso a la industria 5.0., que es tan nueva que incluso los expertos de todo el mundo están tratando de encontrar una definición común de lo que será. Sin embargo, la más ampliamente aceptada es aquella que propone a esta transformación como el momento en que las máquinas y los humanos se combinan en el sitio de trabajo. Podemos decir entonces que no hemos salido de la cuarta revolución industrial cuando ya estamos hablando de la quinta.

La automatización y la robótica se destacan en la fabricación de productos estandarizados utilizando procesos de fabricación comunues en grandes volúmenes con una excelente calidad, pero cuando se espera creatividad o personalización el ser humano es clave. La solución es la colaboración de robots y humanos. Los robots tradicionales no pueden trabajar codo con codo con los humanos, pero los robots colaborativos o “cobots” están diseñados para trabajar en sincronía con los empleados humanos. El robot prepara el producto de manera rigurosa, cumpliendo con los requisitos de especificación a un alto nivel, y luego el humano se encarga de agregar los toques finales al producto. Kopacek afirma que “para realizar tareas colaborativas, los cobots están diseñados para ser seguros con los humanos (usando sensores, limitación de fuerza y geometrías más redondas que los robots tradicionales), para ser livianos (para que se muevan de una tarea a otra) y para ser fáciles a implementar y utilizar sin conocimientos de programación. Sobre todo, un robot colaborativo no es un robot de reemplazo; ayuda a los trabajadores en lugar de reemplazarlos”.

Hace algunos meses, el propietario de Tesla, Elon Musk, admitió que la automatización excesiva de su línea de producción del Model 3 fue "un error", lo que lo llevó a tuitear que "los seres humanos están subestimados". El episodio resume el primer argumento de forma concisa: una fábrica sin seres humanos es algo peligroso. La fabricación simplemente no puede moverse sin personal calificado y motivado.

Además, la fabricación es un empleador importante en la mayoría de las economías. La manufactura es una actividad significativa que brinda bienestar a los empleados, propietarios y a la sociedad. La clave es seguir inventando nuevos productos y mejorando los procesos de fabricación.

"La capacidad de un país para mejorar su nivel de vida con el tiempo depende casi por completo de su capacidad para aumentar su producción por trabajador".

Paul Krugman, premio Nobel de Ciencias Económicas,

En 2018, Deloitte escribió un artículo titulado 'La brecha de habilidades en las perspectivas de fabricación de EE.UU 2015-2025' y enfatizó que los humanos deben volver a estar en el circuito, pero para hacer esto, los empleados nuevos y con habilidades diferentes deben cumplir con las nuevas especificaciones de trabajo. En resumen, señalaron que la brecha de habilidades se describe en los siguientes temas:

• Poner a los humanos en el circuito
• Expandir las habilidades digitales y "sociales"
• Aprovechamiento de la caja de herramientas digitales.

Según Accenture, la industria 5.0 es donde cada producto real que se fabricará se basará en las necesidades individuales del cliente. El producto final se diseñará para el individuo en función de sus requisitos personales, también conocido como "personalización". El producto se fabricará de manera ágil, tomando los requisitos digitales y utilizando técnicas y materiales de fabricación totalmente nuevos. Estos productos, en algunos casos, pueden ser una extensión de la mente o el cuerpo humano, lo que requerirá la implementación de nuevos protocolos éticos radicales y de gobernanza. Se prevé que los productos fabricados por la quinta revolución industrial traerán nuevas tecnologías a la población masiva. Esto significa que la fabricación no será sólo ágil y eficiente, sino automatizada, digital y basada en datos. Los productos serán de una calidad extremadamente alta y estarán disponibles a precios más asequibles. Estos productos deben ser los mejores disponibles y la cadena de suministro optimizada para respaldar la fabricación.

Panorama mexicano frente a la Industria 5.0

La epidemia causada por el virus SARS-CoV-2 ha enfatizado el valor de la tecnología en las nuevas dinámicas que tal vez tengamos que mantener, como el trabajo a distancia, limitaciones a movilidad. El sector manufacturero ya tenía interés en su transformación digital, sobre todo a través del IoT industrial y la automatización, pero el impacto económico de la pandemia en México nos orienta a moderar expectativas en 2020.

Sin embargo un estudio de DuckerFrontier y Microsoft afirma que México se encuentra listo para la adopción de esta tecnología en la economía, la sociedad y el mercado laboral, con posibilidades de incrementar el PIB a niveles que van de 4.6% a 6.4% en 2030, por ello, es vital adoptar una mentalidad encaminada a maximizar la adopción de esta tecnología para la automatización de tareas.

Por otro lado, datos de la Encuesta Mensual de la Industria Manufacturera (EMIM) del INEGI muestran cómo los índices de ventas y ocupación cayeron para muchos sectores. Comparando mayo contra febrero 2020, los índices de ventas cayeron para casi todos los ramos manufactureros en más de 10 puntos (En el MIEM se muestran índices. El año 2013 es la base 100 de las series de tiempo) y entre los más afectados estuvieron el automotriz, equipo de transporte, textiles, maquinaria. La caída de la ocupación fue más moderada, estando entre los más afectados algunos puestos de la industria de elaboración de alimentos. En México se han contraído en general los empleos, el volumen de ventas y la inversión ha caído en los meses de las medidas de distanciamiento social; estos factores pueden moderar la adopción de nuevas soluciones en 2020, sobre todo de empresas que ya llevan un proceso de transformación particularmente en automatización o digitalización de procesos, sistemas, cadenas de suministro.

Conocemos por encuestas pasadas como la IoT Survey de PwC que el IoT industrial es uno de los rubros destacados para industria 4.0/5.0 y ese puede ser el foco en el contexto actual. Encuestas como las mencionadas nos muestran que estas tecnologías son valoradas por las eficiencias que se pueden obtener (sobre todo si cortan costos) y esta puede ser una tendencia que se mezcle con condiciones de seguridad o cumplimiento con medidas para evitar contagios. La automatización puede ser de interés para más empresas no solo si permite reducir algunos costos, sino que puedan seguir procesos con personal a distancia, personal esencial presencial, monitoreo, etc. México como “hub de manufactura” da un panorama un poco más optimista hacia 2021 con una recuperación de otras economías, sobre todo la de Estados Unidos, pero habrá que esperar a ver cómo progresa 2020.

El impacto en los sectores industriales puede marcar algunas de esas diferencias: si en el segmento automotriz, autopartes no se perdió tanto empleo, pero sí ventas, quizás la adopción de tecnologías más sofisticadas esté en función de su recuperación; pero en industrias del campo o alimentarias, quizás la prioridad sea volver a tener un grado de ocupación que les permita crecer, no necesariamente adoptar tecnologías que impliquen menos personal ocupado.

En México, el Gobierno juega un papel decisivo en este ámbito. Por lo menos desde el sexenio pasado hay varias iniciativas que van desde promover foros hasta laboratorios de prueba y algunos fondos especialmente para software. No es necesariamente un rol unificado y solo a nivel federal, ya que hay estados que han realizado algunas iniciativas. Lo que sí ha sucedido recientemente es que algunos temas han tomado ventaja, como la coordinación de una estrategia de ciberseguridad nacional como un foro plural, o la participación de la Secretaría de Comunicaciones y Transportes y una parte de la Oficina de la Presidencia en iniciativas específicas de transformación digital y conectividad.

Desde Siemens México están trabajando en varias vertientes siempre buscando el modelo de innovación de triple hélice que se refiere al conjunto de interacciones entre la academia, la industria y el gobierno para fomentar el desarrollo económico y social. La estrategia de la compañía en México engloba de forma holística, la implementación de la Industria 4.0 en el sector educativo, en la propia industria y en la integración dentro de la agenda de los gobiernos así como el apoyo a su integración dentro de las políticas públicas para el desarrollo económico, pero también en conjunto con algunos gobiernos la adopción de la digitalización en emprendedores, PYMES y startups a través de la donación de licencias de Solid Edge, una cartera de herramientas de software fáciles de usar que abordan todos los aspectos del proceso de desarrollo de productos como CAD, Rendering, Simulación, Fabricación y Gestión de datos con el fin de impulsar la competitividad en sus procesos y les permita hacer frente a las demandas del mercado.

Edge Computing, IA y Mechine Learning, e IoT en la Industria 5.0 en México

La Inteligencia Artificial (AI) es quizás la tendencia más poderosa en la transformación digital pues definitivamente está redefiniendo el futuro de los negocios y la sociedad, por lo que resulta indispensable que todo tipo de industrias estén preparadas para su implementación de manera consciente y estratégica.

El IoT industrial tiene muchísima proyección en México. De acuerdo con proyecciones de Frost & Sullivan, en 2022 por lo menos se cuadruplicará el mercado IoT Industrial con respecto a 2017, según esa consultora. En el sector manufacturero se conocen casos de adopción relativamente temprana de comunicaciones máquina a máquina (M2M) y ahora IoT de grado industrial, pero todavía estamos preparándonos para un salto mucho más sofisticado.

A este respecto, Siemens lleva algunos años ofreciendo los beneficios del internet industrial de las cosas (IIoT) donde actualmente ofrece múltiples aplicaciones que transforman los datos de manufactura en valor. Con el uso de estas tecnologías las compañías pueden incrementar los tiempos de disponibilidad de sus máquinas, reducir defectos y desperdicios, transparentar el consumo de energía para optimizarlo e incluso, con aplicaciones de inteligencia artificial, predecir fallas y optimizar flujos de producción.

Un tema que en América Latina está surgiendo en países como Chile y Brasil es el rol que pueden tener redes privadas o dedicadas 5G para industrias y en general el sector manufacturero. Esto en México todavía no está discutido por ejemplo, en términos de qué bandas de espectro pudieran ser ofrecidas para este tipo específico de red privada (y pensada para el sector manufacturero), pero es un tema que deberíamos ver próximamente. La disponibilidad de redes 5G puede ser un factor muy importante en avanzar iniciativas basada en Edge computing o en general en capacidades IoT y de procesamiento más distribuidas, ya que la conectividad 5G podría combinarse con Edge computing para permitir, por ejemplo, comunicaciones de muy baja latencia (URLLC, Ultra Reliable Low Latency Communications), que serían esenciales en una fábrica automatizada/robotizada.

Vertiv, y así nos lo ha hecho saber Fernando García, vicepresidente y gerente general, Latin America, de Vertiv, ha introducido sistemas de IA y Machine Learning en algunas de sus herramientas de monitoreo y control para automatizar la gestión de los sistemas de refrigeración del centro de datos y mejorar la eficiencia energética. Una de las soluciones que usa IA y ML es ICOM Autotuning, una nueva función del software ICOM de Vertiv que utiliza ML para controlar todos los elementos automáticamente y armonizar el funcionamiento de compresores, ventiladores y condensadores para eliminar ciclos cortos, fluctuaciones rápidas en las válvulas, velocidad del ventilador, etc.

Por otro lado, continúa Fernando Garcíaiv, “las ventajas que el Machine Learning puede aportar a la industria abarcan a todo el proceso de producción, permitiendo aprovechar algoritmos y modelos para predecir resultados, ayudando así a la automatización de procesos y conduciendo hacia predicciones precisas para dar soporte a los cambios empresariales. Su implementación ayudará a incrementar la productividad, reducir los costes y aumentar la eficiencia. Para conseguirlo es necesario capturar la información generada en la planta, analizarla y utilizarla para desarrollar estrategias para mejorar a partir de los resultados. Y la manera en que está revolucionando a la industria es gracias a la optimización de la capacidad de producción, el control y monitorización del proceso productivo, la optimización de recursos y la mejora de la calidad, tanto de productos como de servicios.

“En Vertiv tenemos distintos equipos y soluciones que ofrecen la capacidad de soportar esta tecnología, por ejemplo, recientemente se lanzó Vertiv™ Environet™ Alert, una nueva oferta de software que ofrece capacidades de gestión y monitoreo de infraestructura a nivel empresarial para centros de datos más pequeños e instalaciones en el borde de la red. Es una solución económica y fácil de utilizar, que elimina las dos barreras más comunes para la implementación de las herramientas de gestión y monitoreo en estos tipos de entornos, ofreciendo monitoreo en tiempo real y alerta de inmediato al personal correspondiente cuando estos sistemas están en peligro, lo que lo convierte en ideal para las PYMES, pues carecen de una buena visibilidad sobre sus redes, lo que repercute en la funcionalidad empresarial debido al aumento de costos y riesgos. Vertiv Environet Alert ofrece las características necesarias para mantenerse conectado con la infraestructura crítica y garantizar la continuidad empresarial necesaria.” concluye el ejecutivo.

Siemens por su parte utiliza Machine Learning activamente dentro de su oferta de ciberseguridad industrial, “Defense in Depth”, monitoreando activamente una red de equipos de manufactura para aprender cuál es el comportamiento normal de cierta infraestructura y alertar al ser humano cuando se detecta un comportamiento anómalo que pudiera tratarse de un ciberataque. Un uso similar se da en el mantenimiento predictivo en donde se aprende el comportamiento normal de la máquina para poder anticiparse a una falla y que el ser humano tome las medidas correspondientes en tiempo

Cuando se le preguntó a Gerardo Pérez, IIoT & Digitalization business developer de Siemens sobre qué papel está jugando la Inteligencia Artificial en las fábricas de las empresas mexicanas comentó que “Edge Computing y Could computing (MindSphere), combinadas con los datos que se generan de la automatización plantean las bases para el desarrollo de casos de uso en donde la inteligencia artificial será el motor. Algunas de sus aplicaciones actuales las encontramos alrededor de modelos predictivos para evitar situaciones indeseables o bien propiciar algunas óptimas. La eliminación de fallas o paros no planeados es un claro ejemplo de situaciones que toda fábrica querría evitar. Por otro lado, el incremento de la producción, la optimización continua del uso de recursos y la mejora del parametrizado de una máquina para aumentar la calidad son tan solo algunos de los casos que hoy en día son posibles y se busca repetir como escenarios óptimos.”

“En México”, continúa Pérez - “ya se usa inteligencia artificial a través de nuestro portafolio de Digital Enterprise, por ejemplo, en nuestras aplicaciones y soluciones de diseño de producto (NX CAD) el software sugiere mejoras en el diseño y rutas cortas basándose en el historial del usuario. La simulación de planta también se sirve de la inteligencia artificial para que mediante redes neuronales defina la mejor ruta para que un producto sea producido.”

La Plataforma de Digital Industries de Siemens se expande continuamente para integrar tecnologías de vanguardia dentro de sus propias fábricas incrementando el grado de automatización para procesos altamente repetitivos o de riesgo para el ser humano. La automatización genera cantidades masivas de datos que en la actualidad están siendo analizadas en la nube de Siemens y dado que cada fábrica es diferente los casos de uso que se tienen son distintos. Por ejemplo, en al menos dos de las plantas de Siemens se está trabajando para en el corto plazo predecir fallas de equipos críticos a través de la inteligencia artificial empoderada por MindSphere. En otra de ellas se ha optimizado el uso de hornos industriales para poder incrementar la producción en un menor tiempo, sin sacrificar la calidad y en otra de ellas se están fabricando máquinas inteligentes que puedan reportar automáticamente el orden de progreso de sus órdenes de producción a los sistemas ERP.

A medida que esta tecnología avance rápida y exponencialmente, no habrá límite a lo que la inteligencia artificial pueda lograr en diversos sectores y funciones industriales, sin olvidar que el avance para la misma es la transformación digital.

Por todo esto, las personas, no la tecnología, dan y seguirán dando forma al futuro de la producción. La forma en que las personas eligen utilizar las nuevas tecnologías decidirá cómo evolucionará la fabricación. Por esta razón, el aprendizaje humano seguirá siendo más importante que el aprendizaje automático en el futuro de la fabricación. Este debería ser un pensamiento tranquilizador para productores y empleados.

Bibliografía y agradecimientos:

• Doyle-Kent, Mary & Kopacek, Peter. (2019). Industry 5.0: Is the Manufacturing Industry on the Cusp of a New Revolution?. 10.1007/978-3-030-31343-2_38.
• Kopacek, P., 2018. Development Trends in Cost Oriented Production Automation. IFAC-PapersOnLine, 51(30), pp.39-43.
• Agradecimientos por su colaboración y comentarios para el desarrollo del mismo a:
  • Jesús Romo, director de Telconomia.
  • Fernando García, vicepresidente y gerente general, Latin America, de Vertiv.
  • Gerardo Pérez, IIoT & Digitalization business developer de Siemens.