Aplicaciones de la Industria 4.0 en el sector alimentario

La industria alimentaria es un sector básico para la sociedad de cualquier país. No nos referimos sólo a la fabricación y procesado de alimentos elaborados, sino también a la producción y distribución de alimentos frescos. En conjunto, este sector forma un todo en el que la aplicación de las tecnologías de la Industria 4.0. tiene mucho que aportar.

El trabajo agrícola y ganadero está, desde hace tiempo, fuertemente mecanizado. El siguiente paso lógico es que esas máquinas que ya están en el campo puedan trabajar de forma más eficiente o incluso automática. Por ejemplo, uno de los problemas de la recolección mecánica es que (hasta ahora) la máquina no es capaz de distinguir si la fruta o verdura a recolectar está en su punto óptimo de madurez o no. Esto obligaba, o bien a una recolección manual, o bien a incrementar el número de rechazos cuando esos productos son envasados para su consumo. Esto supone un desperdicio de agua, fertilizantes y tiempo en recoger un producto que no se puede comercializar porque no reúne los requisitos adecuados. Sin embargo, ya existen experiencias con robots recolectores autónomos que, mediante un sistema de reconocimiento visual que utiliza Inteligencia Artificial, son capaces de distinguir qué productos deben recolectarse y cuáles no.

Además, una superficie productiva es relativamente sencilla de simular digitalmente. Se pueden crear gemelos digitales de los campos de cultivo que recojan parámetros de sensores que midan, por ejemplo, el grado de humedad en el suelo o las concentraciones de nutrientes, y optimizar el uso de agua y recursos en función del cultivo del que se trate y la climatología.

La smart factory alimentaria

Cuando hablamos de plantas de fabricación, hay ciertas particularidades que deben ser tenidas en cuenta a la hora de procesar un producto y que las tecnologías de la Industria 4.0. pueden ayudar a resolver:

• Aprovisionamiento: No todos los productos que se usan como materia prima están disponibles todo el año. Poder simular, en función de la época del año, los datos climatológicos o los datos recibidos de sensores sobre el terreno, cuándo se debe preparar la cadena de producción para un producto determinado puede ser fundamental a la hora de mejorar la eficiencia. Del mismo modo, los controles de entrada de materia prima pueden automatizarse con tecnologías de reconocimiento visual y otros tipos de análisis (como la espectroscopia) que permiten asegurar que la calidad de la materia prima está dentro de los parámetros requeridos.
• Producción: Además de las aplicaciones en automatización y control de la producción propias de la industria en general, la industria alimentaria debe incluir en sus procesos productivos la realización de analíticas en puntos críticos para evitar la contaminación. Tanto la toma de muestras como la mayoría de los análisis pueden realizarse hoy en día de forma automática, incorporando los resultados a un gemelo digital que nos permita actuar de forma preventiva o tomar medidas para evitar que un producto llegue al consumidor cuando no debe.
• Adaptación a las tendencias del mercado: Los consumidores reclaman cada vez más disponer de alimentos más naturales, con menos grasas saturadas y, en general, más saludables. Esto requiere la sustitución de grasas, la incorporación a la producción de nuevas materias primas y la innovación continua en el desarrollo de nuevos productos. ¿Podemos simular si un producto tendrá o no demanda, y cómo debemos adaptar la fábrica en función de diferentes escenarios de estimación de demanda? Con un gemelo digital y algoritmos adecuados, sí. Esto nos permite optimizar las inversiones en nuevos productos y ser mucho más ágiles a la hora de responder a las demandas del mercado, ya que nos permitirá saber con antelación la capacidad máxima de producción, la capacidad de nuestros proveedores de materias primas y las necesidades en todos y cada uno de los procesos que tendrán que ser cubiertas en caso de que el producto tenga éxito. Del mismo modo nos asegura un mejor control de los costes y, por tanto, nos da más margen de maniobra para definir un precio final competitivo.
• Relación con la gran distribución: La mayoría del mercado alimentario está en manos de las grandes cadenas de distribución. Si ya es complicado de por sí lograr colocar nuestro producto en los lineales, aún es más complejo adaptarse a los requerimientos de dichas cadenas, tanto en el ámbito logístico como en el de la calidad. Una buena planificación de la producción y la logística, e incluso la posibilidad de interconexión de nuestros sistemas automatizados con los del cliente, asegura una relación más fluida con los distribuidores al tiempo que nos permite dimensionar el stock para tener lo que nuestro cliente nos pide en el momento en que nos lo pide, ni más ni menos. La comunicación máquina-máquina que permite la aplicación de Internet de las Cosas (IoT) también asegura al cliente la ausencia de fallos humanos en la recepción de pedidos, conocer el estado de fabricación de su pedido y el momento en el que ese pedido entrará en su plataforma logística.
• Mejora de la calidad: La producción artesanal está muy bien, pero encarece el producto y lo sitúa en un segmento premium. Sin embargo, en los productos de gran consumo hay una exigencia constante de mejora en la calidad, tanto por parte de los consumidores como de los distribuidores, sin que esto suponga incrementos significativos del precio. ¿Podemos fabricar productos de más calidad a igual o menos coste? Sí, si optimizamos la producción. Los seres humanos somos muy buenos en muchas cosas, pero no podemos igualar ni de lejos la capacidad de cálculo de una máquina. Si disponemos de las fuentes de datos adecuadas, todo eso puede ser trasladado a un entorno digital y tratado con algoritmos que nos permiten eliminar las ineficiencias en la producción. El resultado: podemos ofertar una calidad mayor al mismo o menor precio, gracias a los ahorros de costes que suponen la eliminación de estas ineficiencias.
• Decisiones de inversión: La tendencia hacia lo natural implica un creciente rechazo hacia los aditivos, por lo que la industria alimentaria está desarrollando nuevas tecnologías de tratamiento y envasado (como el microencapsulado de materias primas, el envasado en atmósferas protectoras y muchos otros) que minimicen el uso de aditivos. ¿Cómo, cuándo y cuánto me interesa invertir en incorporar tecnología? ¿Tendré un retorno adecuado de esa inversión?. La tecnología de simulación y gemelo digital puede dar respuesta a estas y otras muchas preguntas.

A todo esto debemos sumarle la incorporación de robots y cobots, la ayuda de la realidad aumentada para que las personas tengan los datos superpuestos sobre la realidad y la aplicación del Big Data para identificar tendencias de mercado y puntos de mejora en la producción. Todo con un objetivo: hacer que la industria alimentaria sea más competitiva, más eficiente y pueda fabricar productos más saludables.