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Diccionario de la Industria 4.0

Cuando una empresa quiere iniciarse en la Industria 4.0, sus responsables van a encontrarse con una serie de conceptos que tienen cierta complejidad técnica y que, en muchas ocasiones, no están suficientemente bien explicados o no lo están en un solo sitio. Con la finalidad de facilitar la comprensión y ahorrar búsquedas en lo relativo al vocabulario que se maneja en el sector, publicamos este diccionario básico de la Industria 4.0 en el que explicamos brevemente los conceptos más habituales.

Industria 4.0: Este concepto requiere de una explicación en sí mismo. Cuando nos referimos a Industria 4.0 no sólo estamos hablando de la incorporación de una serie tecnologías en los diferentes procesos industriales o empresariales, sino que se trata de un concepto global que va más allá de la suma de sus partes. El objetivo fundamental de la Industria 4.0 es la mejora de la rentabilidad y la competitividad de las empresas mediante la incorporación de una “capa digital” que engloba todos los aspectos de la producción y la gestión, aportando tecnologías digitales en todos los eslabones de la cadena de valor. Hablamos del marketing digital, de la comunicación con los clientes por medios digitales y chatbots, de la aplicación de la Inteligencia Artificial en los distintos aspectos de gestión y producción, de la simulación 3D y el gemelo digital, de los algoritmos predictivos, machine learning, Internet of Things, Big Data y muchas otras herramientas que interactúan de forma cooperativa, tanto entre sí como con los seres humanos, simplificando la toma de decisiones y dotando a la empresa de una mayor capacidad de respuesta y aprovechamiento de los recursos.

Internet of Things (también IoT o Internet de las cosas): Utilización de la conectividad de banda ancha (fibra óptica, 4G, 5G) para que las máquinas se comuniquen directamente entre sí, sin necesidad de pasar por operadores humanos. Esto abarca desde los vehículos autónomos a la comunicación entre robots, cobots, sensores, servidores de  datos o aplicaciones industriales. La arquitectura distribuida de Internet garantiza una comunicación fluida entre máquinas sin necesidad de contar con grandes servidores centrales, de tal modo que cada máquina u objeto en general se comunica con quien necesita y cuando lo necesita, bien para recibir o para transmitir datos.

Inteligencia Artificial (IA): Sistemas de computación basados en algoritmos y árboles de decisión que son capaces de imitar (no de sustituir) ciertas capacidades de razonamiento de los seres humanos en determinadas situaciones. Por ejemplo, la IA se utiliza en las cámaras de muchos teléfonos móviles para determinar por sí mismas cuál es el mejor nivel de luz, brillo, intensidad de color y enfoque para una foto en función de los elementos que aparezcan en ella y las condiciones ambientales. La Inteligencia Artificial es una tecnología concebida para la cooperación con los seres humanos en aquellas decisiones que las máquinas pueden tomar de forma más rápida y eficiente. Además, los sistemas de IA pueden “aprender” hasta cierto punto de la experiencia, lo que les permite mejorar su desempeño con el tiempo.

Chatbot: Se trata de una aplicación de la Inteligencia Artificial y la Industria 4.0 a las relaciones con los clientes. Permite que éstos establezcan una conversación con una máquina, bien mediante voz o a través de chat escrito, utilizando un lenguaje natural que ésta es capaz de reconocer y dar una respuesta. Reduce los tiempos de espera, ayuda al usuario guiándolo cuando tiene un problema a cualquier hora del día y nos permite disponer de un servicio 24 horas/7 días por un coste asequible. Los asistentes virtuales de las grandes tecnológicas, como Siri, Alexa o Google Assistant, son ejemplos de la aplicación de la Inteligencia Artificial a los chatbots.

Cobots: Abreviatura de “Cooperative Robot”. Se trata de robots industriales diseñados para interactuar con humanos y funcionar como sus asistentes, a diferencia de los grandes robots industriales tradicionales que deben operar en entornos aislados. Además, los cobots pueden cooperar y comunicarse entre sí de forma similar a como lo hace un enjambre de abejas o (algque ya se aplica en muchas plataformas logísticas), de tal forma que no se interfieren entre ellos ni con los humanos que tienen alrededor.

Gemelo digital (Digital Twin): Un gemelo digital es una copia virtual de un entorno real. Puede aplicarse a líneas de producción, fábricas, empresas completas, edificios, ciudades, etc. El gemelo digital presenta, mediante realidad virtual o realidad aumentada, los datos proporcionados por multitud de fuentes de información (máquinas, sensores, ordenadore, seres humanos, etc) y permite interactuar con ellos, tanto en tiempo real (visualización de datos “tocando” un elemento con un gesto, si se trata de un entorno de realidad virtual en 3D) como simulando distintos escenarios (qué sucede si cambio elementos de sitio, si incremento el ritmo de producción, qué máquina debo sustituir, dónde estarán los cuellos de botella…) Sus aplicaciones son casi infinitas.

Machine learning: Capacidad de las máquinas o sistemas de información de “aprender” de la experiencia. Este aprendizaje puede ser dirigido por los seres humanos sometiendo al sistema a entrenamiento, puede ser automático o puede basarse en “ensayo y error”. Habitualmente los sistemas de machine learning utilizan, en mayor o menor medida, las tres formas de aprendizaje. El coche autónomo es el mejor ejemplo de ello: Primero ha habido que entrenarle para que sepa qué son las marcas viales y las señales de tráfico, después ha tenido que aprender solo en situaciones reales (controladas por un operador humano) y preguntar cuando se le presenta algo que no entiende, y después se le ha permitido circular en modo automático para acumular experiencia que es muy complicada de programar previamente (interacción con peatones, comportamientos imprevistos de otros vehículos, etc).

Big Data: El Big Data es el nombre que se leda la explotación y cruce de gran cantidad de datos procedentes de fuentes diferentes para obtener resultados que no era evidentes a simple vista, o directamente resultados nuevos. La mayoría de empresas cuentan con gran cantidad de información que no explotan de forma adecuada. Además de su aspecto comercial y de relación con los clientes (algo que las grandes tecnológicas y corporaciones ya hacen para ofrecernos ofertas personalizadas a nuestras necesidades o intereses) el Big Data permite cosas tan interesantes como optimizar los stocks, adaptar los ritmos de producción, predecir el comportamiento del mercado o mejorar el mantenimiento preventivo, entre otras muchas aplicaciones.

Realidad Virtual y Realidad Aumentada: Se trata de dos tipos de interface de comunicación con los sistemas digitales por parte de los seres humanos. Mientras que la Realidad Virtual no proporciona un entorno completamente digital en el que podemos “entrar”, por ejemplo usando gafas 3D y reconocimiento de gestos, la Realidad Aumentada utiliza dispositivos electrónicos para superponer una capa digital al mundo real, de tal modo que podemos acceder a datos “sobreimpresos” sobre lo que estamos viendo. Ninguna de las dos tecnologías es nueva, pero ha sido necesario el desarrollo de redes de comunicación ultrarrápidas y el incremento exponencial de la potencia de computación para que ambas puedan desarrollar todo su potencial.

Fabricación aditiva e impresión 3D: Se trata de procesos de fabricación que no requieren moldes o patrones físicos para fabricar componentes. La impresión en 3D, que ya permite fabricar piezas del tamaño que se quiera y casi a partir de cualquier material en polvo o moldeable, es el máximo exponente de este sistema de fabricación que ya se utiliza en la industria aeroespacial, automoción, arquitectura o la fabricación de componentes industriales y electrónicos. El “molde” es un diseño virtual en 3D que una máquina o conjunto de máquinas son capaces de fabricar por sí solos a partir de materias primas como el plástico y los materiales compuestos, el hormigón o incluso ciertos metales.

 

Probablemente no en este diccionario no están todos los términos relacionados con la Industria 4.0 (necesitaríamos una enciclopedia), pero sí los que se manejan más habitualmente. En futuras entregas de nuestro blog iremos ampliándolo con términos nuevos.

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Cobots y exoesqueletos: cuando los robots y los seres humanos interaccionan entre sí

Los robots llevan ya muchos años incorporados a los procesos de fabricación y de logística en muchos sectores distintos. Se les ve en todas las cadenas de producción de factorías de automoción, trabajando como carretillas o cargadores autónomos en los grandes centros logísticos y, cada vez más, en pequeñas y medianas empresas desarrollando tareas pesadas o repetitivas. Incluso muchas farmacias cuentan ya con un almacén automatizado en el que un brazo robótico almacena y dispensa los medicamentos.

Sin embargo, hasta hace muy poco tiempo los robots tenían que trabajar en entornos aislados y sin interacción humana (más allá del control remoto y las tareas de mantenimiento y reparación de los mismos) ya que se trataba de máquinas grandes, pesadas, capaces de ejercer mucha fuerza y con baja capacidad para discernir el entorno en el que operan, por lo que habitualmente están “enjaulados” en un espacio físico en el que los seres humanos no pueden estar presentes mientras los robots operan, ya que el movimiento de los robots está preprogramado y podrían golpear a un ser humano y ni siquiera enterarse de ello.

Uno de los aspectos de la Inteligencia Artificial es el conocido como “machine learning”. Si hasta hace poco reprogramar un robot era una tarea compleja y que precisaba de mucho tiempo, cada vez más se están desarrollando sistemas que son capaces de “aprender” mediante algoritmos que les permiten corregir errores y aumentar la eficiencia. Así, cuanto más expuesto está el sistema al proceso de fabricación, más aprende y más eficiente es.

Hay dos elementos nuevos en la Industria 4.0 relacionados con la robótica, que ya están operando en las factorías más avanzadas y que poco a poco se extenderán al resto: Hablamos de los cobots (abreviatura de “cooperative robots”) y los exoesqueletos.

¿Qué es un cobot?

Un cobot es un robot diseñado para operar con seguridad en un entorno en el que hay seres humanos. De hecho, habitualmente trabajan como auxiliares de los seres humanos en tareas que requieran mucha precisión. Los hay fijos y móviles, y todos están dotados de sensores avanzados que les permiten mapear continuamente su entorno, detectar la presencia de un ser humano en su perímetro de seguridad y apagarse (si son fijos) o apartarse de su camino (si son móviles). Habitualmente son mucho más pequeños y ligeros que los robots tradicionales.

Su principal diferencia con un robot convencional reside en que, mientras que el robot está específicamente diseñado para una tarea concreta y la ejecuta de la mejor forma posible, un cobot puede ser fácilmente reconfigurado e incluso realizar varias tareas distintas según las necesidades de la producción. En pocas palabras, un robot es especializado y un cobot es versátil.

Los cobots no están diseñados para sustituir a los humanos, sino para complementarse con ellos. Por ejemplo, muchos de los grandes almacenes logísticos de Amazon disponen de enjambres de cobots móviles que ayudan a los seres humanos a preparar los pedidos yendo a buscar los productos y acercándoselos. Además, los cobots también pueden diseñarse para cooperar entre sí y no estorbarse mutuamente. Siguiendo con el ejemplo anterior, el sistema que controla a los cobots de Amazon optimiza su distribución en el almacén, de tal modo que cuando se le pide un producto éste llegue a las manos del empleado en el menor tiempo posible.

Exoesqueletos: Haciendo a los humanos más fuertes

Otro aspecto fundamental de la robótica avanzada es la incorporación de ayudas físicas al propio ser humano para aumentar sus capacidades. Son los denominados exoesqueletos, que son robots “wearables” que permiten a un ser humano cargar pesos sin tener que realizar un gran esfuerzo o manejar un brazo robótico superpuesto al suyo propio para poder hacer más fuerza o disponer de más precisión de movimientos.

Los exoesqueletos sirven en entornos donde el ser humano es quien debe realizar una tarea, pero esta tarea requiere de capacidades específicas que no todos los seres humanos tienen. Esto facilita la gestión del personal (no necesitamos buscar a una persona con unas habilidades especiales de fuerza o con un pulso de cirujano para trabajos de alta precisión) además de minimizar el riesgo de lesiones convirtiendo los entornos de trabajo en más seguros y cómodos para los empleados.

Tanto cobots como exoesqueletos son tecnologías que ya están disponibles y que constituyen una pieza más de la Industria 4.0. No sólo se trata de aumentar la productividad, también se trata de que el trabajo de los seres humanos sea más cómodo y más seguro.

 

 

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