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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.

 

 

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Smart factory: la fábrica inteligente o conectada y la Industria 4.0

Dentro de lo que ya se denomina la 4ª Revolución Industrial, la de la automatización y digitalización de la producción, hay sectores que van mucho más avanzados que otros. Pongamos por ejemplo las fábricas de automóviles: gracias a la aplicación de las últimas tecnologías en materia de productividad, a la robotización y a la constante innovación (fruto de la presión comercial a la que se ve sometido todo el sector) las factorías europeas de automoción se mantienen a la cabeza en el ranking mundial de productividad, y eso a pesar de que fabricar un vehículo supone todo un desafío logístico, productivo y tecnológico en el que hay que ensamblar miles de piezas distintas que llegan de otros tantos proveedores diferentes y que deben encajar con precisión milimétrica. Esto permite a la industria europea del automóvil (y al ecosistema de empresas a su alrededor) ser competitiva con factorías de la zona del sudeste asiático, China o Latinoamérica, donde, a pesar de los menores costes laborales, no se logran alcanzar las mismas cotas de productividad.

La gran mayoría de las factorías de automóviles están ya en un estado muy avanzado de digitalización, por lo que ya pueden denominarse “fábricas inteligentes”. Tradicionalmente las innovaciones productivas del automóvil se han extendido después a otros sectores (desde la producción en cadena de la época de Henry Ford a la robotización, la logística ‘Just In Time’ o el Lean Manufacturing) por lo que con las fábricas inteligentes no hay ninguna duda de que se está ya siguiendo el mismo proceso de “contagio tecnológico”.

Cuando hablamos de smart factory, fábrica inteligente o fábrica conectada nos referimos a plantas de producción que interactúan en tiempo real en aspectos como la identificación de la demanda, la cadena de suministros, la reconfiguración de la producción, el mantenimiento, la logística y la expedición (y cualquier otro elemento de la cadena de valor) generando un flujo de información en tiempo real que es procesada y analizada para la toma de decisiones inmediatas o incluso con carácter predictivo.

¿Y a mi sector cómo le afecta? ¿Esto cómo se hace?

Cuando hablamos de fábricas inteligentes estas preguntas surgen en la mente de los responsables de muchas empresas. Obviamente la respuesta a estas preguntas requiere de un estudio profundo ya que cada sector y cada empresa son diferentes. La digitalización no es una tecnología sustitutiva, sino aditiva. No se trata de sustituir las cabezas pensantes por la Inteligencia Artificial, sino de sumar ambas para obtener una combinación que genere valor. Y a día de hoy no hablamos sólo del valor monetario inmediato sino también de valor para el cliente, valor medioambiental y valor en responsabilidad social corporativa.

En primer lugar, debemos asumir que el cliente ha cambiado su forma de relacionarse con la industria. En mayor o menor medida, el cliente de hoy utiliza tecnologías móviles, pasa mucho menos tiempo en su oficina y es un cliente conectado. A nivel comercial la tendencia predominante es el omnichannel o cliente multicanal en el que queremos que la experiencia de compra sea similar por cualquiera de los canales que utilice. Esto supone un desafío en cuanto a flexibilidad en la producción y capacidad de adaptación a una demanda que cambia muy rápidamente. Volviendo al ejemplo del automóvil, los fabricantes deben lanzar nuevos modelos cada año si no quieren perder el tren de la innovación, algo impensable hace 20 o 30 años.

Por tanto, la evolución tecnológica de la producción industrial debe adaptarse a esos nuevos requerimientos, y sólo puede hacerlo de forma competitiva si incorpora tecnologías que tengan en cuenta esta flexibilidad. Estas tecnologías son las siguientes:

  • Sensorización avanzada. Para que una fábrica inteligente funcione debe contar con un conjunto de sensores en cada paso del proceso productivo, que proporcionen información en tiempo real e incluso inspeccionen tanto el producto como la maquinaria para detectar fallos y corregirlos sin parar las líneas de producción. Hablamos del Internet de las Cosas (Internet of Things o IoT). Un sistema en el que las propias máquinas dialogan entre sí de forma constante al tiempo que generan un flujo de datos que permiten un avanzado grado de supervisión y control. No sólo hablamos de los robots tradicionales, sino también de sistemas autónomos conectados a la fábrica pero con capacidad para la toma de decisiones de forma individual.
  • Interoperabilidad y lenguajes comunes. Los componentes de una red de IoT en una o varias factorías (que pueden estar situadas en distintos lugares) deben tener un estándar de comunicación común que permita el diálogo y la entrega de datos de forma eficiente. La convivencia de diferentes estándares y protocolos de comunicación y gestión de los datos tiende a crear “compartimentos estancos” dentro de las empresas que son fuentes de ineficiencia y pérdida de productividad.
  • Ciberseguridad. Una smart factory tiene, necesariamente, que disponer de sistemas avanzados de ciberseguridad y backup, además de una adecuada cobertura de riesgos, para garantizar la continuidad de las operaciones ante un ataque informático. No olvidemos que el 80% de los ataques tienen a las empresas como objetivo.
  • Big Data e Inteligencia Artificial. La gran cantidad de datos generados precisa de un tratamiento y explotación adecuados. Las tecnologías del Big Data y la aplicación de algoritmos de Inteligencia Artificial permiten que los gestores de la empresa dispongan de toda la información que necesitan en cada momento sin necesidad de pedirla. La Inteligencia Artificial es una de las claves de la flexibilización de la producción, ya que la fábrica podrá adaptarse por sí sola a las circunstancias productivas de cada momento, desde la generación de pedidos a proveedores (o la elección entre varios proveedores distintos) a la optimización máxima del proceso productivo y el control logístico.
  • Modelización y simulación 3D. Realidad Virtual y Realidad Aumentada son tecnologías necesarias para que toda esta cantidad de datos puedan ser visualizados de forma intuitiva y en tiempo real. Para eso, la creación de un gemelo digital de la fábrica es una herramienta clave, ya que permite superponer a la realidad los datos necesarios (en caso de usar Realidad Aumentada) o sumergirse directamente en un modelo digital (Realidad Virtual) con el que se puede interactuar de forma natural, sin necesidad de sentarse a un teclado o tener grandes conocimientos de ingeniería. Además, los gemelos digitales permiten la realización de simulaciones de distintos escenarios usando datos reales, lo cual nos lleva del análisis forense (cosas que ya han pasado y no podemos cambiar) al análisis predictivo (cosas que van a pasar y a las que nos debemos adaptar). Del mismo modo, los gemelos digitales son una valiosísima herramienta para la optimización de inversiones en nueva maquinaria, ampliaciones e incluso nuevas fábricas.

Ya, pero todo esto de la fábrica inteligente es el futuro. ¿o no?

En absoluto. Todas estas tecnologías ya funcionan y están operativas en muchas factorías. Estamos hablando de presente, aquí y ahora, de un tren que ninguna industria debe perder. Obviamente, cada empresa requerirá un grado de digitalización diferente, pero la transformación digital de las empresas es transversal a todos los sectores. Las empresas tienen que digitalizarse porque el cliente ya lo ha hecho. Además, es la única manera de afrontar la mejora de productividad (hablamos de un promedio de un 20% sobre la cuenta de resultados) que una gran cantidad de industrias necesitan afrontar ya si quieren seguir compitiendo en el mercado.

Si la digitalización afecta a todos los sectores de la sociedad, obviamente el sector productivo no puede quedarse fuera. De hecho, los países europeos con mayor grado de robotización y digitalización industrial (como es el caso de Alemania) son los que más empleo han creado en los últimos años y los que aguantaron la crisis con más solidez. Las cifras demuestran que no es cierto que la robotización destruya puestos de trabajo, sino que los transforma y, de hecho, crea empleo neto. El tren está en la estación y ya han anunciado su salida, es hora de subirse a él.

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