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¿Qué es la Industria 4.0 y por qué debería importarte?
La Industria 4.0 es el nombre que se le da a la cuarta revolución industrial, que se caracteriza por la integración de tecnologías digitales como el internet de las cosas (IoT), el análisis de datos, la computación en la nube, la inteligencia artificial y el aprendizaje automático en los procesos de producción y gestión de las empresas.
Se trata de una transformación radical que afecta a todos los sectores industriales y que ofrece enormes ventajas competitivas, como una mayor productividad, flexibilidad, calidad y eficiencia energética.
Pero también plantea importantes desafíos y oportunidades para los trabajadores, los consumidores y la sociedad en general.
En este artículo te explicaremos qué implica la Industria 4.0, cuáles son sus principales tecnologías y beneficios, y cómo puede impactar en el empleo y en el desarrollo sostenible.
Revoluciones Industriales
Primera revolución industrial: A finales del S. XVIII se acaba la economía basada en la mano de obra humana o con animales, y aparece la maquinaria, liderado todo por el invento del Sr. James Watt (la máquina de vapor), lo que dará lugar a una expansián económica sin precedentes que afectó a todos los niveles de la sociedad.
Segunda revolución industrial: Con el inicio de la Primera Guerra Mundial, entramos de lleno en la era de la electricidad, el petróleo y el gas, por lo que los avances tecnológicos se aceleran y el comercio se vuelve global. Las fronteas se desvanecen y las empresas se vuelven internacionales.
Tercera revolución industrial: Algunos autores creen que estamos inmersos actualmente en una nueva revolución, caracterizada por el uso masivo de las comunicaciones, internet, las cada vez más frecuentes energías renovables y por tanto el inicio de nuestra independencia de suministros fósiles como fuente de energía primaria.
La cuarta revolución como veremos es más virtual que física, aunque sus efectos abarcan también al mundo material.
Qué entendemos realmente por Industria 4.0
La Industria 4.0 supone un cambio de paradigma en la forma de producir bienes y servicios.
Si en las anteriores revoluciones industriales se pasó de la fuerza humana o animal a la máquina de vapor (primera revolución), de la electricidad y el petróleo a la producción en cadena (segunda revolución) y de las comunicaciones e internet a las energías renovables (tercera revolución), ahora se trata de conectar todos los elementos del sistema productivo mediante redes digitales inteligentes que permiten una comunicación bidireccional entre ellos.
Esto significa que los equipos, las máquinas, los productos, los materiales, los proveedores, los clientes y los trabajadores pueden intercambiar información en tiempo real sobre su estado, su ubicación, su demanda o sus necesidades.
Así se logra optimizar todo el ciclo de vida del producto o servicio desde su diseño hasta su entrega o reciclaje.
Además, gracias al análisis masivo de datos (big data) se pueden extraer patrones e insights que ayudan a mejorar continuamente los procesos mediante algoritmos de aprendizaje automático (machine learning) o sistemas expertos basados en inteligencia artificial (IA).
Estas tecnologías digitales permiten crear fábricas inteligentes o smart factories que son capaces de autoorganizarse, adaptarse a las condiciones cambiantes del mercado o del entorno,
predecir posibles fallos o averías, y tomar decisiones autónomas o asistidas para resolverlos.
Hemos de recordar que los datos generados por la Industria en general han tenido en el pasado un papel meramente pasivo, y muy pocos visionarios veían valor en guardar gran cantidad de ellos.
En honor a la verdad, y visto con la perspectiva actual, es cierto que en el pasado no existían herramientas para almacenar de manera eficiente todos esos datos, ni tampoco herramientas analíticas para obtener algún resultado de dichos valores.
Hoy en día esto ha cambiado radicalmente. Los avances en lo que se ha denominado Big Data son enormes, tanto en Inteligencia Artificial (IA) como en algoritmos menos avanzados pero igualmente útiles de Machine Learning, de los que veremos algunos en siguientes artículos.
Asimismo, los elementos IOT usados posibilitan la recogida de infinidad de dichos datos de manera estructurada y que podemos usar.
Pensemos por ejemplo en una Industria química, que tenga implantado un modelo de este tipo basado en IOT, con sensores de calidad ambiental diseminados en sitios esratégicos que recojen en tiempo real el nivel de contaminación, con sistemas predictivos de alarma. Pero no solo eso, sino que dicha empresa podría analizar los datos recogidos durante un período de tiempo para descubrir patrones de contaminación que indiquen cuáles son los procesos más contaminantes.
O bien un departamento de mantenimiento que pudiera predecir el fallo de unos motores días antes de que ocurra, porque una IA ha aprendido de los datos suministrados. Esto evitaría pérdidas y por tanto aumentaría el beneficio. Cuantos más equipos mayor será dicho beneficio.
Este conjunto de datos generados, junto con su tratamiento es lo que se conoce como Industria 4.0
La evolución de la Indutria con un ejemplo
Industrias hay muchas. Tantas como la imaginación nos permita.
Están las tradicionales: Energía, Química, Producción, Petrolera, Ganadera, Agricultura, Transporte, etc, etc, etc..
Y las industrias que podemos llamar emergentes o de nueva creación (relativamente): Industria de los videojuegos, Industria del cine, Nuevos tipos de inversión, … y también ponemos aquí un largo etc, etc, etc…
En definitiva Industria ha sido todo aquello que tarde o temprano ha tomado unas dimensiones suficientes y una diferenciación tal como para tener un lugar por derecho propio.
La forma en la que una industria usa las técnicas a su alcance es lo que ha ido evolucionando con el paso del tiempo. Siendo el invariante el objetivo de obtener beneficios.
Pongamos un ejemplo concreto de evolución en la técnica que podemos ver desde los inicios hasta ahora: El Control Industrial.
El Control Industrial como tema daría para muchos artículos, y exploraremos en datalle algunos temas en otros posts, pero el concepto básico de un lazo de control es fácil de entender con un ejemplo:
Imaginemos que queremos controlar el nivel de un tanque de agua para que siempre tenga un 70% de su capacidad.
Del depósito sale agua por su parte inferior, y nosotros podemos modificar la entrada de agua por su parte superior, de manera que si sale más agua de la que aportamos, el nivel bajará y nosotros tendremos que aportar un poco más para volver al 70%. Si por el contrario tenemos más aporte que consumo, tendremos que realizar la operación contraria para suministrar menos.
Aunque ahora os pareza mentira, antes del desarrollo de los modernos reguladores o controladores, muchos procesos se realizaban con este tipo de control manual:
Esta era básicamente la situación (con el permiso de los reguladores mecánicos) hasta que apareció el concepto de controlador PID. No lo explicaremos en detalle porque haremos un artículo específico, pero podemos ver dicho componente como una caja a la cual le indicamos directamente el nivel que queremos mantener (llamado Setpoint o Consigna) y automáticamente modificará la entrada de agua de forma conveniente en función de la medición del nivel:
El veterano algoritmo PID no ha sido del todo superado hoy en día, porque funciona muy bien en la mayoría de los casos, pero se han ido añadiendo mejoras (autosintonización, multivariables, …) que lo hacen cada vez más sofisticado.
La tendencia es un control más global, de la instalación entera, teniendo en cuenta no solo los datos de los propios sensores, sino también muchas otras variables como por ejemplo las predicciones meteorológicas, costes de materias primas, valor de la acción de la empresa, etc. Es decir, incluyendo entradas de datos muy ajenas al proceso pero que impactan en el beneficio. Todo de manera automática:
Las evolución en el control industrial es solo un ejemplo de lo que ha ocurrido en todos y cada uno de los aspectos de una empresa, tanto a nivel técnico, de recursos humanos, financiero, e incluso a nivel de inversiones.
Todo se analiza en base a datos para la toma óptima de decisiones, y en muchos casos dicha optimización se realiza de manera contínua gobernada por algoritmos de inteligencia artificial.
Esta evolucion incesante ha abierto un debate en la sociedad. Ya existen desde hace algún tiempo ciertos métodos que superan al ser humano al realizar una tarea específica. Hasta ahora no eran lo suficientemente certeros, o bien el campo de aplicación era muy reducido. Esto está cambiando y es normal que surjan dudas sobre la continuidad de ciertos puestos de trabajo. Es el llamado efecto sustitución.
Este efecto no es nuevo, y con cada avance inevitablemente viene asociado un cambio en el mundo laboral. Pero la historia también nos enseña que dichos cambios también crean otro tipo de trabajos. Lo que no podremos es paralizar un avance en aras de la conservación de ciertos puestos. Queda como reto para la sociedad el reconducir el talento obsoleto en nuevas oportunidades.
Y si queremos mantenernos al margen del tren tecnológico solo tendremos que elegir ciertos trabajos más manuales, como carpintero, relojero, etc… pintor ya no, pues hay ciertas IAs que ya crean obras inéditas bastante aceptables. Escritor ya mismo tampoco… date prisa.
Tecnologías usadas en la Industria 4.0
La Industria 4.0 se apoya en una serie de tecnologías clave que facilitan su implementación:
- Internet de las cosas (IoT): Consiste en conectar objetos físicos mediante sensores y dispositivos electrónicos que les permiten enviar y recibir datos por internet.
- Análisis de datos: Es el proceso de recopilar, procesar y visualizar grandes volúmenes
de datos estructurados o no estructurados para obtener información útil para la toma
de decisiones. - Computación en la nube: Es un modelo que permite acceder a recursos informáticos
(como servidores, almacenamiento o aplicaciones) desde cualquier lugar y dispositivo
mediante internet sin necesidad de instalarlos localmente. - Inteligencia artificial: Es un campo multidisciplinar que busca crear sistemas capaces
de realizar tareas que normalmente requieren inteligencia humana como razonar,
aprender o resolver problemas. - Aprendizaje automático: Es una rama de la inteligencia artificial que consiste en crear
algoritmos capaces de aprender por sí mismos a partir
de datos sin necesidad
de programación explícita. - Robótica: Es una disciplina que combina ingeniería mecánica,
eléctrica e informática para diseñar, construir e implementar los robots del futuro.
Beneficios de la Industria 4.0
Ya hemos indicado algunos ejemplos en la Industria tradicional. La adopción de estas novedades es muy rápida debido al rápido retorno de la inversión.
También tenemos ejemplos en el mundo de las finanzas, donde la detección de fráudes ha alcanzado cotas de acierto insospechadas hace muy poco.
Igualmente las empresas suministradoras de agua o electricidad usan sin problema técnicas para detección de uso fráudulento de aguas o suministros ilegales.
Hoy en dIa ya es impensable que las grandes empresas de transporte de mercancias (sobre todo buques) no usen todos y cada uno de los datos disponibles para optimizar las rutas, los tiempos e incluso el combustible utilizado, para incremento de los beneficios.
Amazon es otro ejemplo de acierto en el uso de los datos, tanto en su publicidad y venta, como en sus envíos.
La gestión de la energía es todo un reto en constante desarrollo. Cad avez más usuarios finales generan su propia energía con placas fotovoltáicas, el excedente se vierte al sistema, y baterías o en forma de calor en algún medio almacenan para otras horas bajas. Todo casando en todo momento la demanda con la oferta de las distintas generadoras. Todo un laberinto de contratos y limitaciones. Este es un problema muy adecuado para la Industria 4.0 y la potencia de la gestión inteligente de redes de distribución.
Como vemos los ejemplos se multiplican cada día, y los beneficios superan ampliamente el coste de implementación, porque la materia prima (los datos) ya están disponibles.
Esos datos antes desechados se han convertido en el nuevo oro, y las técnicas usadas son la nueva maquinaria de esta revolución 4.0
El futuro de la Industria 4.0
El futuro, siempre incierto, nos da pistas sin embargo de por dónde puede ir el avance en la Industria.
Todavía hay problemas difíciles de tratar, por no decir imposibles, desde un punto de vista púramente algorítmico.
Todavía recuerdo cuando hablar de un ordenador cuántico era como imaginar una novela de ciencia ficción. Ya hay varias empresas que lo han construido y están trabajando para solventar los problemas técnicos existentes.
Quiero resaltar la última frase: «problemas técnicos«, que no teóricos, es decir, no nos cabe la menor duda de que en poco tiempo los ordenadores cuánticos pasarán la frontera comercial y cualquier empresa con los suficientes recursos financieros podrá abordar problemas que hasta ahora eran insuperables.
Si os suena lo de superar problemas hasta ahora inabordables es porque ya lo hemos vivido en el pasado, y conceptualmente no es muy diferente pasamos de tirar con un caballo a usar una máquina de vapor. También había miedos y recelos.
¿Estaremos a las puertas de una quinta revolución industrial? ¿Nos saltamos la cuarta revolución y vamos directos a la revolución cuántica? ¿Quedará este artículo obsoleto dentro de pocos años?…
Lo único cierto es que los cambios cada vez requieren menos tiempos y son más ambiciosos que los anteriores, por lo que estaremos muy atentos para informaros de todo.
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