Innovación tecnológica en los procesos de fabricación

Hay algunos pilares claros de mejora y diferenciación que aporta la tecnología a estos procesos:

Optimización de costes, desde la etapa de diseño, haciendo uso de tecnología para simular resultados antes de iniciar la fabricación, así como mediante la automatización de tareas y procesos.
Mantenimiento predictivo, mediante el uso de sensórica y dispositivos IIoT, así como soluciones de analítica avanzada e inteligencia artificial, para analizar el comportamiento de los equipos, pasando de un mantenimiento reactivo o planificado, a uno predictivo o incluso prescriptivo.
Planificación end-to-end de la cadena de suministro.
Control de calidad, que permita realizar un análisis mucho más preciso no solo del producto terminado sino de toda la cadena de fabricación.
Personalización de los productos, mediante el uso de técnicas aditivas en vez de sustractivas.
Diseño de nuevos materiales.

El uso de estas tecnologías supone una clara ventaja competitiva actualmente. De acuerdo con un estudio de PwC, aquellas organizaciones que están haciendo uso real y productivo de tecnologías como Machine Learning o Deep Learning, están distanciándose claramente en el mercado frente al resto. Esta brecha no hará sino crecer en los próximos años.

Fuente: PwC. Connected and autonomous supply chain ecosystems 2025

Estamos en un momento de la tecnología en las que todas están convergiendo, lo que está acelerando aún más el desarrollo de esta. La velocidad de desarrollo, madurez y desarrollo de casos de uso es abrumadora, como se está viendo con la computación cuántica, que está recortando de forma asombrosa los plazos previstos para su llegada.

Entre las tecnologías que más impactan e impactarán en los procesos de fabricación, podemos destacar:

Metaversos, realidad aumentada y realidad virtual
Inteligencia artificial
Blockchain
5G
Edge computing
Impresión 3D
Computación cuántica

La reflexión ha de estar en realizar en cómo aplicar la tecnología, es decir, identificar los casos de uso correctamente, en los que esté justificado el uso de ésta, desde la etapa de diseño. Es decir, ha de racionalizarse el uso de la tecnología, adoptando enfoques sostenibles y estrategias de economía circular, para que lo que se desarrolle tenga un sentido y unos claros KPIs, y no se haga solo porque puede hacer técnicamente.

En este balance entre lo técnicamente factible y lo sosteniblemente viable estará la clave para que la tecnología brinde un beneficio no solo real a corto plazo sino sostenible a medio y largo plazo tanto para la sociedad como para el medioambiente en el que vivimos.

Lo que está claro es que la tecnología jugará un papel clave en las estrategias de sostenibilidad y en los planes de acción globales que se lleven a cabo para revertir los efectos del cambio climático y virar hacia enfoques de uso de eficiente de los recursos y recuperación de entornos y ecosistemas dañados.

La clave, de acuerdo con una publicación de Nature, como se indicaba previamente, está en encontrar el correcto balance.

Metaversos, realidad aumentada y realidad virtual

Frente al enfoque de fabricación clásico, el uso de tecnologías como los metaversos, la realidad aumentada o la realidad virtual supondrán un cambio drástico en la relación de los mundos físico y digital.

Ventajas del uso de estas tecnologías:

Diseño rápido del proceso de producción, identificando palancas de eficiencia y seguridad en la fabricación sin necesidad de realizar pruebas físicas significativas.
Aumento en la cantidad de diseños de productos.
Desarrollo de productos de forma más colaborativa, lo que aportará más ideas al proceso creativo y acortará el ciclo de vida del producto.
Reducción de riesgos y mejora en el control de calidad, lo que redundará en una mayor satisfacción del cliente y un ahorro de costes por devolución de productos defectuosos.

Alineamiento de tecnología y sostenibilidad

Desde luego, el metaverso como concepto promete una reducción en el número de viajes y desplazamientos, fundamentalmente en el entorno empresarial, al permitir en un futuro no muy lejano recrear el mundo físico con un alto grado de realismo. Esto sin duda, contribuirá desde un punto de vista medioambiental a reducir las emisiones de CO2 y otros gases contaminantes a la atmósfera. Además, reducirá el número de accidentes de tráfico y permitirá a las personas optimizar su tiempo y por tanto puede contribuir también a mejorar la conciliación, como ya hace en gran medida el teletrabajo.

Inteligencia artificial

Algunos casos de uso de la inteligencia artificial al proceso de producción:

Detección de defectos.
Mantenimiento predictivo.
Respuesta en tiempo real a cambios en la demanda.
Control de calidad.
Mayor personalización de los productos.

Alineamiento de tecnología y sostenibilidad

La inteligencia artificial es una tecnología ubicua, con un inmenso potencial para acelerar los esfuerzos globales para proteger el medio ambiente y hacer un uso racional de los recursos, ayudando en la reducción de emisiones de energía de CO2, bien desde la etapa de diseño o de forma reactiva ayudando a diseñar soluciones de captura de éste, ayudando a desarrollar redes de transporte más ecológicas, monitorizando la deforestación o prediciendo con suficiente antelación desastres climáticos.

Blockchain

Blockchain ha de jugar un papel clave en el proceso de fabricación, dado que permite mejorar de forma radical la visibilidad a lo largo de toda la cadena de producción, desde los proveedores, el abastecimiento estratégico, las adquisiciones o la calidad de los proveedores hasta las tareas de mantenimiento.

De acuerdo con BCG, Blockchain puede contribuir activamente en la creación de valor en el proceso de fabricación de la siguiente manera:

Mejora del seguimiento y localización, lo que redunda en un mejor intercambio de información, más precisa y por tanto un mayor control de la cadena de suministro. Además, permite tener un registro actualizado e inmutable de materias primas y productos, lo que redunda en una mayor transparencia y en el establecimiento de relaciones de mayor confianza entre las partes.
Protección y monetización de propiedad intelectual, lo que supone una clara ventaja competitiva a la hora de evaluar la propiedad intelectual propia y ajena y poder establecer estrategias de inversión “in house” o adquisición de IP. Además, garantizará la autoría y propiedad de la IP en caso de disputa de patente.
Simplificar y salvaguardar los controles de calidad, a través de la trazabilidad de materiales que forman parte de la cadena de suministro, de forma inmutable. Esto puede redundar en una reducción de la necesidad auditorías por parte de los diferentes agentes.

Alineamiento de tecnología y sostenibilidad

Blockchain puede apoyar los modelos de negocio sostenibles:

Incrementando la circularidad, al minimizar la entrada de recursos naturales vírgenes y aumentar el uso de flujos de retorno, como el reciclaje.
Reduciendo riesgos, garantizando que las empresas sólo se abastecen de proveedores que cumplen con su política de sostenibilidad y ética.
Habilitando la responsabilidad interorganizacional, mediante la validación de las declaraciones de sostenibilidad y justificación de las declaraciones de sourcing ético.

La velocidad (hasta 10 Gbps) y la baja latencia de esta tecnología son características que tendrán un impacto directo en los procesos de producción, asegurando la toma de decisiones en tiempo real.

¿Qué subprocesos o actividades se verán beneficiados?

Optimización de la producción. Mediante la recogida de datos en tiempo real de las máquinas, será posible un análisis muy detallado de los patrones de producción, maximizando el flujo productivo, haciendo más eficientes los ciclos de trabajo y reduciendo los tiempos y actividades no productivas.
Factoría modular. Se podrá contar con una mayor flexibilidad a la hora de asignar tareas a las distintas máquinas, en función de la demanda y las necesidades.
Empresa conectada. Se potenciará la integración de la tecnología, la infraestructura y los recursos.
Mantenimiento predictivo. La integración masiva de sensores permitirá monitorizar el estado de los equipos e instalaciones en tiempo real, permitiendo predecir la necesidad de mantenimientos no programados antes de que ocurran los problemas.
Seguridad. Habilitará un entorno más seguro, con el personal menos expuesto a accidentes laborales y un incremento de la automatización.

Alineamiento de tecnología y sostenibilidad

Desde el punto de vista de la sostenibilidad, está claro que 5G supondrá una herramienta clave en muy diversos ámbitos.

Eficiencia energética. Está comprobado la red 4G consume más energía que la 5G. De acuerdo con estudios de Huawei, casi el 50% de la energía consumida por las estaciones 4G se dedica a enfriar los equipos de transmisión. Esto será algo que no sucederá con 5G. Además, otro estudio revela que la quinta generación reduce las emisiones de CO2 en casi un 80% y reduce los costes operativos en aproximadamente un 30%.
Gestión del agua. De acuerdo con el Banco Mundial, el sector agrícola consume el 70% del agua dulce mundial. Los sistemas de riego obsoletos hacen un uso ineficiente del agua, lo que redunda en una aceleración del cambio climático. El uso de tecnología IoT combinada con 5G permite realizar una monitorización de datos relativos a humedad del suelo, lo que unido a una predicción en tiempo real de la evolución meteorológica lleva a un uso más eficiente del agua, así como a un uso más inteligente de abonos y pesticidas.
Smart buildings. La calefacción, la iluminación o la refrigeración en los edificios supone un consumo de hasta el 40% de la energía mundial. Los edificios dotados con 5G permitirán realizar un consumo más inteligente de la energía, lo que supondrá un ahorro y una reducción significativa de las emisiones de CO2.

Edge Computing

Edge computing permite a los fabricantes automatizar los procesos de la planta de producción y de la cadena de suministro a través de robótica avanzada y la comunicación de máquina a máquina acercando el procesamiento a la fuente de datos, en vez de enviar los mismos a un servidor para su análisis y respuesta. Esto permite salvar problemas de conectividad, cuando el origen de los datos está en una zona sin cobertura, como puede ser un barco en alta mar, una plataforma petrolífera o emplazamientos en zonas geográficamente aisladas, así como disminuir drásticamente las latencias y los tiempos de respuesta.

Alineamiento de tecnología y sostenibilidad

Los data center consumen unos 200 teravatios hora (TWh) de energía cada año, produciendo más del 2% de todas las emisiones globales de CO2. Mediante el uso de Edge computing, se evita el envío constante de información a través de la infraestructura global, almacenándose e incluso procesándose en local. Esto supone una reducción de los consumos eléctricos y por tanto una disminución en las emisiones de CO2.

Impresión 3D

El uso de impresión 3D tiene múltiples beneficios dentro de los procesos de fabricación. Uno de los más relevantes es la reducción de stock y la fabricación ‘a la carta’ desde la etapa de diseño. Al permitir que los consumidores marquen la demanda, la impresión 3D da lugar a una mayor movilidad, flexibilidad y adaptabilidad de la cadena de suministro, lo que reduce los costes y los productos desechados. Esto es debido a que, frente a los procedimientos tradicionales de fabricación, denominados sustractivos porque partiendo de una pieza de materia prima van moldeándola, eliminando parte de la misma, la impresión 3D utilizar una aproximación ‘aditiva’, en la que se va construyendo el producto ‘from inside out’.

Las empresas ya no tienen que predecir la demanda de los consumidores.

De alguna forma, la impresión 3D garantiza una flexibilidad infinita, ya que pueden generarse tanta oferta como demanda exista, en tiempo real y con un nivel de hiper personalización sin igual.

Alineamiento de tecnología y sostenibilidad

En 2050, la fabricación aditiva podría suponer un ahorro en materia prima para la fabricación de hasta un 90%, según un estudio de la Comisión Europea. El Departamento de Energía de EE. UU. estima que, frente a la fabricación sustractiva actual, el uso de fabricación aditiva podría reducir los costes asociados tanto a los desechos como a los materiales en casi un 90%, reduciendo además el consumo energético en más de un 50%.

Computación cuántica

El uso de la computación cuántica puede cambiar la forma en que los fabricantes diseñan sus productos. Actualmente, la simulación por ordenador es clave en las etapas de diseño y validación de productos, dado que permiten validar los productos de una forma relativamente barata y rápida, sin tener que esperar a tener el producto terminado.

Frente a las limitaciones que tienen las simulaciones con los equipos actuales, si se utilizara la computación cuántica se podrían tener en cuenta de manera mucho más precisa información relativa al ruido, las vibraciones y las cargas del sistema. Esto supondría una mejora de los diseños, una minimización de los riesgos en etapas posteriores y un ahorro de costes.

Además del diseño de productos, el proceso o procesos de control de fabricación también pueden verse beneficiados por el uso de esta tecnología. Combinada con técnicas de aprendizaje automático, puede permitir a los fabricantes mejorar el rendimiento del proceso productivo y tener acceso a analítica más precisa.

Otros puntos de la cadena de suministro también podrían verse beneficiados, tales como la optimización de los pedidos, la reducción de los costes operativos o la mejora de las rutas logísticas, todo ello en tiempo real.

BMW ha identificado más de 50 retos a lo largo de la cadena de valor donde la computación cuántica puede suponer un impacto a futuro, entre los que destacan:

Optimización de las posiciones de los sensores para conducción autónoma.
Simulación de la deformación de los materiales en el proceso de producción.
Optimización de la configuración del vehículo de preproducción.
Aprendizaje automático para la evaluación de calidad automatizada.

Alineamiento de tecnología y sostenibilidad

La computación cuántica ayudará de forma crucial en la aceleración del diseño de nuevos materiales. Además, permitirá rediseñar procesos actuales con enfoques radicalmente diferentes y más sostenibles, la forma en la que generamos y almacenamos energía, cómo construimos los edificios y los vehículos o, incluso, cómo diseñamos procesos industriales de acto impacto medioambiental, como la fabricación de cemento, acero y fertilizantes.

Desde ESGeo, ayudamos a las organizaciones a entender la tecnología y a identificar casos de uso relevantes y sostenibles, aplicando los principios de la economía circular. De esta forma, la tecnología nos permite acelerar la transformación de las compañías hacia modelos eficientes, sostenibles y socialmente responsables.

Contamos con servicios para ayudar a rediseñar los modelos y procesos de negocio con un enfoque estratégico de sostenibilidad. Además, contamos con una solución, ESGeo, que actúa como un acelerador hacia modelos de economía circular, ayudando a las organizaciones a alcanzar y cumplir con los estándares de sostenibilidad establecidos tanto en la Unión Europea como en Estados Unidos. La plataforma ESGeo además de estar certificada por GRI y ser SASB Inside, forma parte de la Comunidad Ellen MacArthur Foundation.

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Más información en: https://www.techedgegroup.com/es/

Iván Cabezas Castillo

Techedge

Director

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