La mayoría de las personas que trabajan en el sector de la fabricación suele tener una idea aproximada de lo que significan conceptos como Industria 4.0 y fabricación digital. Sin embargo, las ideas aproximadas pueden resultar difíciles de implementar.
En Nokia, hemos simplificado el concepto de transformación digital en la fabricación a un conjunto de capacidades claves que allanan el camino para una implementación práctica. Concebimos la fabricación digital como una combinación de cuatro niveles esenciales: inteligencia de negocio, automatización, análisis y cloud computing —todos ellos proporcionados a través de una red segura, fiable y de alto rendimiento.
Si bien es posible que algunas empresas cuenten ya con uno o dos de estos elementos, es la combinación de los cuatro lo que brinda todas las ventajas de la fabricación digital y de la Industria 4.0. No se trata de una aplicación, un modelo o una tecnología en particular, sino de aunar capacidades complementarias para ser más flexibles, posibilitar nuevas formas de trabajar y generar nuevos ingresos.
Cada capacidad añade un componente esencial al proceso de transformación digital:
- La Inteligencia de negocio permite una toma de decisiones predictiva, contribuye a mantener la calidad y mejora el conocimiento de la situación para dispositivos y procesos.
- LaAutomatización y el análisis van de la mano de la inteligencia, a través del Internet de las Cosas (IoT) industrial y el empleo de análisis profundos de datos recogidos de sensores, dispositivos y máquinas para aportar una «agilidad inteligente».
- Cloud computing y las nuevas plataformas edge cloudhacen que el procesamiento de datos y la innovación resulten más asequibles y factibles.
- Asimismo, unared segura, fiable y de alto rendimiento proporciona la capacidad que requieren los actuales entornos de fabricación digital. Una tecnología inalámbrica fiable es un componente clave que permite adaptar de manera rápida y flexible las operaciones de una fábrica a nuevas necesidades de negocio, proporcionando conectividad dedicada de banda ancha universal y garantizando la privacidad y la seguridad de los datos.
De forma conjunta, estos elementos esenciales de la digitalización —a los que hay que sumar una protección líder en ciberseguridad — definen la arquitectura para unas operaciones mejor controladas, eficientes y optimizadas capaces de aportar el aumento de productividad, la maximización de los márgenes y la agilidad sin precedentes que se espera de la Industria 4.0.
¿Por qué son tan importantes las redes inalámbricas?
Si bien las grandes fábricas llevan ya algún tiempo utilizando la automatización digital, el concepto básico del proceso de línea de montaje sigue teniendo una configuración fija. Por ejemplo, es necesario colocar los robots de forma precisa, ya que los brazos robóticos presentan limitaciones en cuanto al alcance de su movimiento y lo más recomendable es que se muevan principalmente en una dirección. Diseñar montajes automatizados requiere una gran inversión de tiempo para asegurarse de que la orientación de las líneas de montaje sea óptima. Esto puede dar como resultado una productividad tremenda, pero no puede decirse que sea ágil. El traslado de estos activos de una línea de producción a otra es muy costoso. Desplegar nuevos cables es uno de los mayores gastos, con estimaciones que oscilan entre los 500 y los 1000 € por conexión.
Desplegar nuevos cables es uno de los mayores gastos, con estimaciones que oscilan entre los 500 y los 1000 € por conexión
Imaginemos ahora que los robots pudieran moverse de manera flexible por la planta de producción, orientándose autónomamente hacia la pieza que tienen que montar en función de los datos obtenidos de sensores. Esto supondría una agilidad tremenda y la posibilidad de reestructurar fábricas en muy poco tiempo. Los robots de hoy en día pueden diseñarse para que su consumo de energía sea muy eficiente y puedan autoalimentarse. Pueden dotarse de sensores y cámaras que, al igual que los vehículos autónomos, pueden colaborar con los trabajadores u otras máquinas presentes en el espacio de trabajo.
Para hacer realidad este tipo de entorno de trabajo móvil, los recursos de computación que requiere el análisis del software visual y de detección con el que funcionan los robots tienen que estar en el borde de la red (o edge), lo que se conoce como Multi-access Edge Computing (MEC). El procesamiento local en el borde de la red se utiliza para gestionar datos sin procesar, que constituyen la mayor parte de la monitorización en tiempo real, la inteligencia artificial, el aprendizaje automático y el trabajo de analítica — una nube centralizada añade excesiva latencia y costes de conectividad de área extendida. La capacidad de reacción de las máquinas a los datos entrantes también requiere la baja latencia del procesamiento en el borde de red. Sólo cuando se establece un patrón para el entrenamiento de los robots con el fin de mejorar su rendimiento es cuando dicha información puede almacenarse en la nube.
Hay una gran cantidad de datos operativos cruciales circulando por toda la fábrica que requieren alta fiabilidad y seguridad, latencias bajas y movilidad
Esto significa que hay una gran cantidad de datos operativos cruciales circulando por toda la fábrica que requieren alta fiabilidad y seguridad, latencias bajas y movilidad. Hasta hace poco, esto suponía un problema para las primeras generaciones de tecnologías inalámbricas como Wi-Fi y Wi-Max, las cuales no fueron diseñadas como tecnologías de comunicaciones para operaciones críticas y no proporcionan una movilidad fiable: el paso de un punto de acceso Wi-Fi a otro no siempre se produce de forma armonizada. Su cobertura es irregular y, si bien son capaces de ofrecer baja latencia y alto rendimiento de ancho de banda, no son predecibles ni fiables, sobre todo si el número de dispositivos presentes en un área de cobertura aumenta repentinamente. Por último, son vulnerables a los hackers.
Por suerte, las redes inalámbricas privadas 4.9G y 5G resuelven estos problemas. Estas soluciones inalámbricas industriales, con tecnología móvil basada en estándares y ampliamente contrastada sobre el terreno, cumplen todos los requisitos para proporcionar una fábrica ágil. Han sido diseñadas para ofrecer cobertura en trenes de alta velocidad, que se desplazan a una velocidad muy superior a la de cualquier robot, y proporcionan un ancho de banda muy alto (más de 10 Gb/s). Las redes inalámbricas privadas 4.9G soportan de forma homogénea y fiable latencias del orden de los 10–20 ms, y las redes 5G de tan solo 1–2 ms.
Las redes inalámbricas privadas 4.9G soportan de forma homogénea y fiable latencias del orden de los 10–20 ms, y las redes 5G de tan solo 1–2 ms
El sector de la fabricación puede comenzar con 4G y avanzar a redes 5G privadas como mecanismo de conectividad para impulsar la transformación digital:
- 5G es mucho más fiable. Pensemos en la cantidad de veces que no podemos realizar una trabajo por la pérdida de conexión de dispositivos o sensores. Adoptando un modelo privado con una red dedicada elimina estos problemas.
- 5G es más seguro. Con datos recogidos, agregados y analizados in situ —y un sólido historial de cero infracciones de seguridad o de datos de esta tecnología.
- Por último, las redes privadas pueden adaptarse a las necesidades específicas de cada empresa.
Por ejemplo, mientras que una planta de montaje puede necesitar más automatización y mayor precisión en sus procesos de producción, que dependen de latencias ultra-bajas, una planta química puede estar más interesada en la recogida de cantidades masivas de datos de sensores y en el mantenimiento predictivo, que exigen más procesamiento de datos.
En Nokia, estamos impulsando la innovación con varias empresas clave del sector de la fabricación para validar 5G en diferentes escenarios de la Industria 4.0. La reciente colaboración entre Nokia y Nippon Steel Solutions es un magnífico ejemplo de cómo la industria puede aprovechar las ventajas del espectro privado – ya disponible en Japón — para usar tecnologías inalámbricas privadas 4G/5G para acelerar la adopción de IoT industrial (IIoT) y mejorar la seguridad en el trabajo.
De forma similar, pero en el sector de la automoción, Nokia y FAW en China llevan tiempo probando una red 5G basada en la solución comercial de Nokia para obtener los beneficios de una mayor automatización y cobertura para aplicaciones de conducción autónoma en sus instalaciones, mayor seguridad, big data, cloud y prestaciones de instanciamiento de red 5G (network slicing).
También en Japón, Nokia ha sido seleccionada por TOYOTA Production Engineering Corporation (TPEC) para implementar en su centro de diseño de fabricación de Fukuoka nuestra “Digital Automation Cloud” (Nokia DAC), una plataforma de servicios de automatización digital compacta, plug-and-play y de grado industrial, que proporciona una red inalámbrica 4.9G/5G privada, fiable, segura y de alto rendimiento y un sistema de monitorización de operaciones basado en la nube, gracias al cual los usuarios pueden recoger, procesar y alojar de forma segura todos los datos privados generados in situ e implementar procesos de producción innovadores.
Y en Estados unidos, Nokia acaba de firmar un acuerdo con Tideworks Technology para introducir la solución de Nokia “Digital Automation Cloud” en el Puerto de Seattle para dotarle de una red inalámbrica privada LTE/5G de alto rendimiento y calidad industrial que reducirá la complejidad del flujo portuario, proporcionando importantes aumentos en la eficiencia, la seguridad de los trabajadores y el rendimiento de las tareas de manipulación en los terminales.
En todos estos casos, los fabricantes pueden ampliar su uso de IIoT y de tecnologías de fabricación inteligente para aportar mayores ventajas a sus empresas.
El grado de disrupción que generarán las tecnologías de la Industria 4.0 no tiene precedentes. Los sectores que no actúen rápidamente para transformar y automatizar digitalmente sus operaciones les resultará cada vez más difícil competir con empresas más ágiles. Aunque aún quedan obstáculos por superar en la evolución a esta cuarta revolución industrial, los elementos principales ya existen, como la inteligencia artificial, el aprendizaje automático, edge-cloud computing e IoT industrial. Las conexiones inalámbricas de grado industrial — 4.9G actualmente y 5G en el futuro — constituyen el nexo que permitirá aunarlo todo.
Los sectores que no actúen rápidamente para transformar y automatizar digitalmente sus operaciones les resultará cada vez más difícil competir con empresas más ágiles
Observamos diversos mercados verticales con una clara decisión de adoptar redes privadas 5G como pilar fundamental de su estrategia de digitalización y como nueva forma de definir sus estrategias de negocio y fuentes de ingresos. Algunos ya se están beneficiando de ellas. No obstante, muchos otros permanecen en actitud de espera, observando lo que hacen otros antes de decidirse a adoptar 5G como parte del proceso de digitalización.
En un estudio reciente, Nokia y ABI Research identificaron tendencias clave de inversión en fabricación para hacer posible la Industria 4.0. El 74 % de los participantes en el estudio piensa actualizar sus redes de comunicaciones y control para finales de 2022, y más de un 90 % de ellos está investigando el uso de 4G y/o 5G en sus operaciones. Poco más de la mitad de los participantes (el 52 %) considera que se necesitará la generación más reciente de 4G/LTE y 5G para lograr sus objetivos de transformación.
Los directivos de las empresas deberían empezar ya a debatir la adopción de 5G, si es que no lo han hecho ya, contemplando la posibilidad de crear nuevos roles ejecutivos, como el de Chief Digital Officer, y poner a disposición de este cargo el presupuesto y la capacidad de decisión necesarios para que sea eficaz. Este cargo puede orientar el debate en toda la empresa y facilitar en la medida de lo posible que otros responsables actúen en consecuencia.
Las oportunidades son enormes y la tecnología es muy nueva. En Nokia, sabemos como ayudar a definir el viaje de transformación para todos los sectores. Puede que el viaje no sea sencillo, pero el destino merece la pena: crecimiento, eficiencia, rentabilidad. Cuanto antes comiencen a actuar las empresas, antes empezarán a materializarse estas ventajas.
