Las tecnologías inteligentes están en constante desarrollo. Por ejemplo, para la fabricación inteligente no es indispensable la nueva red de telefonía celular 5G, pero la conectividad 5G reduce la dependencia del hardware y de la red de wifi y puede simplificar las configuraciones y ofrecer mayor amplitud de banda que la red 4G.
Las tecnologías enumeradas a continuación constituyen los principios fundamentales de la fabricación inteligente más puntera, pero muchas no son específicas, y frecuentemente, un dispositivo, una máquina o un sistema incorporan varias a la vez. Por ejemplo, un dispositivo IoT puede incorporar sensores con conexión inalámbrica a la nube, pero también incluye procesadores integrados con IA que envían alertas o toman decisiones independientes relativas a los procesos.
1. IA/Aprendizaje automático
La IA y el aprendizaje automático van de la mano con el análisis de los datos de la fabricación inteligente, dada su capacidad de procesarlos y reconocer patrones en ellos con mucha mayor velocidad que los seres humanos. Los cobots y demás sistemas robóticos presentes en las fábricas inteligentes a menudo incorporan cierto grado de IA. Con la caída en el precio de esta tecnología, también se está empezando a utilizar en los microprocesadores de los dispositivos IoT de la computación de borde y en las máquinas de las fábricas inteligentes. La visión artificial basada en IA también puede ayudar a adquirir información detallada a partir de un vídeo de la planta de producción. Por ejemplo, el análisis de las líneas de producción manuales a través de IA de Drishti puede usarse para capacitar al personal, reducir desperfectos en los productos, optimizar los procesos y muchas cosas más.
2. Realidad aumentada/Realidad virtual
La realidad aumentada (RA) y la realidad virtual (RV) tienen diversas aplicaciones en la fabricación inteligente. En la actualidad, son especialmente importantes para la capacitación práctica de los operarios con el fin de salvar el creciente déficit en su formación. Desde que se inició la pandemia, el sector de la fabricación inteligente ha redoblado su uso de RA/RV tanto para la capacitación como para posibilitar reparaciones u otro tipo de asesoramiento especializado a distancia. Con las gafas de realidad mixta HoloLens 2 de Microsoft, por ejemplo, un operario de fábrica puede recibir instrucciones de un experto remoto, que básicamente puede ver a través de los ojos del empleado.
3. Automatización/Robótica
El uso de robótica en la fabricación inteligente está empezando a ser más diverso y colaborativo, a medida que los cobots ganan popularidad a raíz de las medidas obligatorias de distanciamiento físico. Los robots y las máquinas automatizadas incorporan diversos grados de IA, toma autónoma de decisiones, capacidad sensorial y de comunicación, y movilidad. Pero en general, la robótica de la fabricación inteligente recopila gran cantidad de datos y está bien conectada a la nube y a la fábrica inteligente en su totalidad.
4. Fabricación aditiva/Fabricación híbrida
La fabricación aditiva, también conocida como impresión 3D, ha revolucionado la producción rápida de prototipos y ahora, como complemento de la fabricación tradicional, ofrece productos terminados e incluso infraestructura tal como puentes y edificios de bajas dimensiones. La expectativa es que con el tiempo llegará a utilizarse también para la producción en masa. Mientras tanto, la fabricación híbrida combina la fabricación aditiva en metal con la fabricación sustractiva en una misma máquina, con el fin de producir piezas con mayor rapidez, a la vez de reducir el desperdicio de materiales.
5. Análisis de megadatos
Los megadatos afectan a casi todas las facetas de la fabricación inteligente, y en algunos casos, definen el aspecto “inteligente” de una tecnología. La fabricación inteligente fundada en datos es la base del aprendizaje automático y se apoya en la nube para almacenar y procesar dichos datos. Pero los megadatos también son un elemento clave de procesos ajenos a la planta de producción: informan la toma de decisiones de logística, la evaluación de riesgos, la estructura de costos, las estrategias de desarrollo, el control y la mejora de la calidad, la fabricación personalizada y otros patrones de venta, e incluso el servicio de posventa.
6. Informática en la nube
Con la informática en la nube, los datos de un sensor IoT se almacenan y analizan utilizando algoritmos de IA/aprendizaje automático en servidores externos. Un ejemplo de lo que puede lograrse con el uso de la nube para la fabricación inteligente es la Nube Industrial de Volkswagen, que combina todos los datos de las 122 plantas del Grupo Volkswagen y los procesa en tiempo real para optimizar sus operaciones. El objetivo a largo plazo de esta empresa es conectar a su nube industrial más de 30 000 plantas de 1500 proveedores de todo el mundo y, posiblemente, crear un mercado para el software de fabricación inteligente.
7. Mecanizado CNC
Las máquinas con control numérico por computadora (CNC) de avanzada permiten operaciones multieje de fresado, torneado, corte y perforación, entre otras, a partir de diseños y modelos generados por software de fabricación asistida por computadora (CAM). A menudo, las máquinas CNC de fabricación inteligente cuentan con sensores inalámbricos como parte de su IoT.
8. Diseño para la fabricación
El diseño para la fabricación (DFM), o diseño para la fabricación y el ensamblaje (DfMA), es una metodología de diseño que posibilita y optimiza la prefabricación a través de una serie de opciones y principios de diseño. Los productos y los componentes se diseñan específicamente para su fabricación y para facilitar los procesos de fabricación y hacerlos más rentables. Esto implica el uso de software de CAD (diseño asistido por computadora) y CAM para el diseño y la producción.
9. IoT/Informática de borde
Los dispositivos, máquinas, robots y demás elementos de la fabricación inteligente son parte habitual del sistema IoT, lo que significa que incorporan sensores inalámbricos conectados a la red que cargan datos para su análisis. Con la caída estrepitosa del precio de los sensores, es creciente el uso de procesadores de bajo costo en los dispositivos IoT, que ahora pueden ejecutar tareas informáticas antes de su carga a la nube. Esto se conoce como computación de borde. El término IIoT (Internet industrial de las cosas) hace referencia a las máquinas IoT en una línea de producción, que por lo general pueden tomar decisiones predictivas basándose en datos cargados que llevan a la reducción de los costos y los residuos.
10. Simulación/Doble digital
La fabricación inteligente emplea software para la simulación de “dobles o gemelos digitales” de piezas y productos físicos, que pueden someterse a pruebas, validarse y optimizarse digitalmente antes de su fabricación. Cuanto más se acerque el doble digital a una representación física precisa, más valiosa será esta simulación.