El mundo de la fabricación es extremadamente competitivo, con conglomerados masivos que compiten por esa ventaja competitiva, mientras que las empresas más pequeñas buscan sobrevivir el tiempo suficiente para convertirse en un conglomerado.
Cada vez más, a medida que avanzamos hacia una versión más digitalizada de las fábricas, se ha hecho evidente que lo que puede dar a la industria manufacturera esa ventaja competitiva es, bueno, el Edge.
La revolución digital trae consigo la necesidad esencial de una infraestructura digital y, a medida que avanzamos hacia fábricas inteligentes e incluso oscuras, esa infraestructura deberá cambiar de forma.
Bienvenido a la 'Industria 4.0'
'Fábricas inteligentes' es algo así como una frase de moda, como 'Edge' en sí. Pero, a pesar del peligro de que el uso excesivo devalúe el concepto, cada vez más fabricantes están adoptando algunos principios en sus instalaciones que merecen la descripción.
La fábrica inteligente selecciona datos a través de sensores en las máquinas y alrededor de la planta, analiza los datos y aprende de la experiencia. Para hacer esto de manera efectiva, ese procesamiento debe ocurrir donde está la acción.
“Posiblemente habrá miles de sensores, y todos recopilarán datos, que luego deben analizarse”, explica Matt Bamforth, consultor senior de STL Partners.
“Esta es una gran cantidad de datos, y sería extremadamente costoso enviar todo esto de vuelta a un servidor central en la nube. Entonces, al analizar y almacenar estos datos en Edge, puede reducir el backhaul”.
Según Bamforth, el Edge Computing aprovechará cuatro casos de uso clave en el mundo de la fabricación: mantenimiento predictivo avanzado, monitoreo y control de precisión, vehículos guiados automatizados o AGV, y seguimiento de activos en tiempo real y gestión de inventario. Otro propósito clave de Edge Computing se puede encontrar en los gemelos digitales.
Un buen ejemplo de cómo se implementa esto se puede ver en las fábricas de la empresa de confitería Mars. Si bien Mars prefiere la 'fábrica del futuro' en lugar de las 'fábricas inteligentes', la premisa sigue siendo la misma.
Scott Gregg, director global de plantas digitales de Mars, dijo en un podcast que antes de usar este tipo de tecnología, “el piso de la planta era como una caja negra. Los datos realmente no estaban fácilmente disponibles, las redes comerciales y de planta no estaban necesariamente conectadas, y la ingeniería estaba a la vanguardia para resolver algunos de esos desafíos tradicionales”.
Mars, junto con la introducción de sensores en las líneas de fábrica, también ha implementado la tecnología de gemelos digitales.
Gemelos digitales
“El gemelo nos permite usar y ver datos en tiempo real para ayudarnos a reducir los costos de no calidad y aumentar la capacidad. Entonces, en cuanto a la innovación, ahora ha empujado a nuestros asociados de planta a mirar la solución de problemas de una manera muy diferente, brindándoles un conjunto de herramientas que nunca antes habían tenido y con una forma diferente de pensar”, agregó Gregg.
Los gemelos digitales funcionan simulando el equipo y la tecnología reales, y se pueden usar para probar experimentos operativos sin tener que hacer funcionar el equipo y correr el riesgo de desperdiciarlo o dañarlo. Sin embargo, como se puede imaginar, esta tecnología debe ser aprovechada por una configuración de TI compleja.
“Con la introducción del gemelo, tuvimos que pasar por ingeniería, funciones de TI tradicionales, redes, servidores y alojamiento en la nube. Así que todos estos diferentes grupos ahora se están uniendo para resolver problemas en la planta, algo que nunca antes habíamos hecho”, explicó Gregg.
Accenture asumió la tarea de digitalizar realmente la fábrica de Mars y utiliza la plataforma Microsoft Azure junto con los aceleradores Accenture Edge.
A partir de 2020, Accenture introdujo el procesamiento Edge en el sitio, así como la implementación de sensores directamente en las líneas de fábrica.
“El sensor literalmente se enrosca en la línea misma y usa los datos de la máquina para comprender lo que está sucediendo”, dijo a DCD Simon Osborne, líder de tecnología de Accenture en el Proyecto Mars .
Un ejemplo de esto está en la línea de fábrica de Skittles. Según Osbourne, el sensor estaría haciendo cosas como contar la cantidad de caramelos Skittle que entran en cada bolsa y usar esos datos para medir el rendimiento.
“El gemelo estaría, en primer lugar, solo monitoreando. Pero luego, con el tiempo, predecir y hacer que la máquina sea más precisa. Están tratando de reducir los desechos, reducir la energía, ayudar a la agenda de sustentabilidad y ahorrar dinero”, explicó Osborne.
Sin embargo, Osborne admitió que no podía confirmar si los beneficios de sostenibilidad del sistema superaban la energía utilizada para hacer funcionar el sistema gemelo digital y la tecnología de soporte, ya que Accenture no tenía acceso a esa información.
Si bien algunos de los datos se recopilarán y procesarán en Edge, en su mayoría se envían a la nube para su procesamiento.
“Tienen muchos servidores en cada sitio, pero la mayor parte del procesamiento pesado estaría en la nube”, dijo Osborne.
“Pero donde tiene, por ejemplo, una cámara, habría sondas Edge colocadas justo al lado porque necesitan tomar la decisión en tiempo real. Entonces, desde una perspectiva de latencia, quieren que la toma de decisiones se haga de inmediato, no quieren enviarla y esperar.
“Así que usamos Edge con la mayor frecuencia posible para que el procesamiento esté lo más cerca posible de la línea de producción”.
Richard Weng, director general de Accenture, también señaló que no se trata solo de la latencia, sino de la complejidad y la cantidad de datos que deben procesarse.
“Algunos de los casos de uso simples pueden usar alrededor de 2000 puntos de datos por minuto. Pero algunos de los más sofisticados, especialmente cuando se trata de videos y cosas por el estilo, son suficientes para bloquear el sistema, por lo que hacemos ese procesamiento y ejecutamos la cámara lo más cerca posible del Edge".
En las fábricas, también existe un problema de seguridad. En el caso de Mars, no quieren que sus recetas patentadas sean de conocimiento público; después de todo, Mars Bar es un placer sagrado.
Mantener los datos cerca de su pecho
Mars resolvió esto al tener 'dos lados' en la configuración de su servidor Edge. Un lado se comunica con la tecnología de operaciones, que luego pasa esa información al lado de TI a través de una zona desmilitarizada.
Weng explicó que el lado de TI se comunica con el mundo exterior, mientras que el interno es "básicamente responsable de agregar, computar y proporcionar ese único proxy o un solo hilo desde la fábrica hasta el exterior".
Si bien Mars está ejecutando lo que llama una 'fábrica del futuro', todavía está muy lejos de ser una fábrica oscura o una fábrica sin luces.
La fábrica oscura está tan automatizada que hace que la intervención humana sea redundante, al menos en teoría. En realidad, la mayoría de las fábricas oscuras necesitarán algunos trabajadores humanos que supervisen el equipo o realicen reparaciones y mantenimiento.
Pero lo que es indiscutible es la necesidad de inteligencia adicional en la tecnología para generar los beneficios disponibles de este enfoque de fabricación sin intervención.
'Industria 5.0' y fábricas apagadas
Por ahora, la gran cantidad de puntos de datos que deberían analizarse, junto con la energía necesaria para impulsar tal hazaña, y los costos de Capex y Opex, dejan a la industria manufacturera incapaz de hacer que la fábrica oscura sea un fenómeno generalizado.
Aquellos que buscan activamente una fuerza laboral humana reducida, están explorando tecnologías futuristas, como los perros Boston Dynamics Spot.
The Spot, mientras baila incómodamente cerca del valle inquietante, puede patrullar la fábrica y monitorear lo que sucede a través de su serie de sensores. La tecnología se ha utilizado en fábricas e instalaciones.
Un usuario es GlobalFoundries, un fabricante de semiconductores, que recopila datos sobre la condición térmica y lecturas de indicadores analógicos de bombas, motores y sistemas de gas comprimido.
Si bien los perros Spot son una tecnología útil, aún no han hecho innecesaria la interacción humana.
Algunos fabricantes han implementado con éxito la fábrica oscura, pero de ninguna manera es la norma y está limitada por una variedad de factores.
Mark Howell, especialista técnico y gerente de instalaciones de TI en Ford, le dijo a DCD que, a pesar de una mayor automatización, todavía estamos lejos de la fabricación de vehículos sin luces.
“Los fabricantes trabajan 'justo a tiempo'”, dijo. “La cantidad de piezas en la línea de producción solo lo ayudará en los próximos minutos, posiblemente media hora. Pero las cosas llegan constantemente a las estaciones de trabajo en la línea, independientemente de si se trata de personas que están paradas allí ensamblando esas cosas o si son robots que están ensamblando componentes en esas líneas de producción.
“Usando la tecnología de la información para comunicarnos, estamos viendo cada vez menos personas en las fábricas. ¿Alguna vez se apagarán por completo? Creo que depende del producto que estés fabricando, pero creo que todavía estamos bastante lejos de ensamblar un vehículo de esa manera”.
No se trata solo de la complejidad del producto, aunque esta es una consideración importante. La tecnología está disponible para muchos productos, la vacilación proviene de la economía, la política y las regulaciones locales.
“Si vas a construir una fábrica sin luces, prácticamente la construyes en un país como el Reino Unido”, explicó Howell.
Los fabricantes necesitan equilibrar el costo de la mano de obra con el costo de la maquinaria. En el Reino Unido, tiene un alto costo de mano de obra y la máquina se fabrica en lugares similares. Una vez que fabrica esa maquinaria, puede comenzar a ver un retorno de la inversión.
Pero en aquellos países donde existen regulaciones salariales limitadas o incluso ningún salario mínimo, ya no tiene sentido. Como con cualquier cosa, es un análisis de costo-beneficio, y las fábricas apagadas deben tener sentido para las empresas antes de que inviertan el dinero inicial en el equipo necesario.
Por el momento, las fábricas oscuras son más una demostración de lo que puede hacer la tecnología que una solución global práctica. Los robots futuristas que vemos monitoreando el piso de una fábrica en trucos publicitarios, si bien son muy emocionantes, deberían ser una solución más económica que simplemente contratar a alguien para que haga el trabajo por ellos mismos.
En muchos sectores y áreas del mundo, ese análisis de costo-beneficio aún no está dando resultado. Pero cuando lo haga, las fábricas oscuras del futuro dependerán en gran medida de la computación Edge, y las redes 5G de baja latencia necesarias para respaldar esto, incluso más que las fábricas inteligentes de hoy.