No cabe discusión sobre el papel nuclear de la digitalización en la competitividad y transformación de cualquier compañía industrial. Si se implementa bien el modelo, la transformación debe ser integral y por lo tanto afectar a múltiples ámbitos. Dada su cercanía con algunos de los temas que luego trataremos en los siguientes puntos del presente artículo, me ha parecido de interés destacar algunos aspectos en los que considero que el impacto es claro:
• En los procesos de diseño e innovación, en concreto el uso de nuevas herramientas de diseño ágil y colaborativo, así como el desarrollo de productos avanzados que combinan de forma indisoluble lo físico y lo digital, sin olvidar la contribución en el desarrollo de nuevos modelos de negocio.
• En la cadena de suministro permitiendo la integración de sistemas de logística inteligente y el despliegue de modelos de trazabilidad total integrando agentes desde el primer eslabón hasta el cliente final.
• En las plantas de fabricación, habilitando modelos de fábrica visual que permiten la delegación de la toma de decisiones, fusionando el mundo físico y el mundo digital de forma casi indisoluble y dotando de herramientas que aportan inteligencia y capacidad de pronóstico y que permiten aumentar el papel de las personas.
La gestión de los procesos orientados a gestionar la trazabilidad es, en mi opinión, una de las áreas donde el cambio está afectando de forma más profunda. Cada vez abordamos con más frecuencia proyectos en los que el uso conjunto de tecnologías de identificación y de sistemas digitales avanzados, habilita nuevas capacidades en el conjunto de la cadena de suministro, más allá de la trazabilidad tradicional. El modelo convencional de trazabilidad:
- Busca la capacidad de trazar la navegabilidad en el proceso
- Muy frecuentemente está centrado en la genealogía de materiales
- Es reactivo, orientado al análisis del problema una vez ya ha ocurrido (análisis post-mortem)
- Trata de asegurar la respuesta ante auditorías (“Mi proceso es trazable”)
Por el contrario, las nuevas aproximaciones rompen con el modelo tradicional enfocándose en garantizar de forma preventiva la calidad de los procesos y en la anticipación ante eventuales imprevistos:
- El ADN electrónico de cada pieza se transmite a las siguientes fases del proceso
- Se prima la proactividad orientándose al dominio del proceso para evitar incidentes de calidad
- La trazabilidad de materiales y componentes, el contexto de fabricación en el que cada unidad ha sido producida, los parámetros del proceso y las medidas de calidad asociadas a cada pieza se gestionan de forma totalmente integrada
- El perímetro cubierto es el conjunto de la cadena de valor y no sólo las actividades que suceden dentro de cada planta productiva
[sumario]El uso conjunto de tecnologías de identificación y de sistemas digitales avanzados habilita nuevas capacidades en el conjunto de la cadena de suministro.[/sumario]
Caso de estudio
Pensamos en un caso en el que el conjunto del proceso productivo pasa por tres niveles, en tres plantas diferentes que finalmente suministran piezas a un OEM.
- La primera planta dispone de instalaciones de corte y forja. Las piezas son sometidas a controles de calidad por muestreo y los parámetros de proceso son registrados en tiempo real. La trazabilidad se gestiona por lotes, y cada lote transporta su registro electrónico de trazabilidad que integra información relativa a materiales utilizados parámetros de producto y proceso.
- Las piezas son transportadas a la segunda planta, donde se realizan una serie de operaciones de mecanizado. Cada pieza es marcada de forma individual y las células de fabricación disponen de sistemas metrológicos embebidos que registran de forma automática parámetros de calidad y proceso. Cada pieza fabricada, lleva asociado su ADN electrónico que es transferido al siguiente eslabón de la cadena de valor.
- La tercera planta realiza operaciones adicionales de mecanizado que concluyen con un ensamblaje final. En cada fase del proceso, los parámetros de producto y de proceso son leídos de forma automática a partir de sistemas embebidos en la propia línea (igual que en la planta anterior). Algunas operaciones de calidad también son realizadas de forma off line en el laboratorio, quedando la información recogida asociada al ID de cada pieza. En las líneas de montaje final, los datos unitarios de cada pieza son transferidos al sistema de control de la célula de forma que los parámetros de set up se autoconfiguran para conseguir un ajuste perfecto del conjunto final.
- El OEM recibe las piezas fabricadas y las integra en su cadena de montaje. Cada pieza suministrada incorpora un registro digital individualizado con toda la información relevante para su uso en el ensamblaje final. Los valores registrados en cada uno de los procesos en cualquier de las plantas anteriores están disponibles en el punto de uso.
La Célula 4.0
La transmisión de la información entre los diferentes tiers a través de toda la cadena de valor adquiere un papel relevante. Pero es también muy importante entender la exigencia requerida en las operaciones que se producen dentro de cada planta. El modelo se soporta mediante células avanzadas de fabricación, que integran lo físico y lo digital. Conseguimos un dominio profundo del proceso que minimiza o elimina la necesidad de controlar la calidad del producto. En Sisteplant le hemos dado el nombre de célula 4.0.
- Incorpora sistemas de automatización flexible que nos permiten acercarnos al tiempo de cambio cero
- Trabaja con altos requisitos de robustez, eliminando la variabilidad en todos los procesos
- Automatiza e integra los sistemas logísticos en planta y sincroniza las operaciones de la célula con otros procesos en el conjunto de la cadena de suministro
- Dotada de sistemas digitales integrados con las propias operaciones de fabricación, que ofrecen utilidades inteligentes que permiten el dominio del proceso y la anticipación
Manufacturing Intelligence
La componente digital, cobra un papel nuclear. El producto entregado ya no es solo la pieza física ya que también suministramos la ficha digital asociada a cada ID unitario.
En Sisteplant desplegamos la capa digital mediante la implantación de nuestra plataforma Manufacturing Intelligence (Captor + Prisma + Promind + Itracker). Se trata de conseguir una hibridación entre lo físico y lo digital que permita el gobierno de la operación en planta. Algunos elementos que integra una célula avanzada:
- Control de fabricación y gestión en tiempo real: visión integrada de producción, calidad, parámetros de proceso y ciclo de vida de los útiles. El OEE y LTA (lost time analisys) se gestionan en real
- Célula paperless: No sólo para evitar el no valor asociado a procedimientos en papel. Todos los procesos son necesariamente digitales ya que tienen que quedar asociados al ADN digital de cada pieza.
- Calidad: Conectado con equipos de medida embebidos en la máquina y con retroalimentación de consignas al controlador de la célula.
- Logística inteligente: Señales pull solicitan a los AGVs el suministro de componentes o el transporte de los productos fabricados.
- Mantenimiento y estado de salud en tiempo real de los activos para el aseguramiento de una altísima disponibilidad de los medios productivos.
- Sostenibilidad: El consumo energético y de fluidos se incorpora a la gestión disponiendo de KPIs productivos + energéticos
- Inteligencia: Despliegue de modelos machine learning que permiten el pronóstico de calidad, asegurar el estado de salud de los activos críticos y gestionar el ciclo de vida de herramientas y útiles optimizando los cambios necesarios
- Gobierno de la célula: Los sistemas de maniobra de la célula se integran con decisiones que se producen en la capa IT. Algunas de las lógicas de negocio en la capa de gestión (bloqueo de piezas, control de operaciones previas realizadas, …) pueden conllevar ordenar el paro de la línea o el rechazo una pieza. Adicionalmente, los valores asociados a la ficha individual de cada pieza se transfieren al control de línea para eventuales configuraciones del proceso pieza a pieza.
Algunas claves a tener en cuenta
Se requiere una estrecha interacción entre los sistemas de gobierno de la célula y los sistemas de información. De hecho, en muchos casos, el proyecto se inicia en la fase de diseño de la célula colaborando las ingenierías de proceso y de IT desde fases tempranas.
[sumario]Se trata de desplegar un modelo de conocimiento profundo del proceso, donde la información relevante de cada pieza se transmite a través de toda la cadena de valor.[/sumario]
Robustez: El objetivo es un modelo integrado en el que la operación de la línea está unida a los sistemas IT/OT. Las potencialidades derivadas de la operación conjunta son evidentes, pero también los riesgos, si el sistema IT pierde la conexión con los servidores centrales, posiblemente ubicados en la nuble, las operaciones de fabricación podrían verse comprometidas. Por tanto, se hace necesario un diseño robusto, que contemple la posibilidad de trabajo en modo desconectado de los servidores centrales. Eventuales desconexiones en la comunicación no pueden obligar a parar la línea de fabricación.
Computación on edge vs computación centralizada: En este sentido, es importante un balanceo adecuado de las capacidades de proceso que deberán desplegarse en edge (pegado al control de la célula) y aquellas que requerirán de una capacidad de proceso centralizado. Algunas decisiones deberán tomarse con la información disponible a pie de célula, sin necesidad de conexión con la base de datos central, por lo que será necesario el despliegue de lógicas on edge.
Control de calidad embebido: Es habitual que se decida incorporar sistemas de metrología embebidos en las células para disponer de parámetros de calidad en tiempo real. En este caso, hay que diseñar la operación de forma que las medidas en línea no afecten al tack time por pieza. En caso de que esto no sea posible, tendremos que realizar medidas fuera de la línea que luego se integren en el registro electrónico de cada pieza a través de su ID único.
Conclusiones
El despliegue de sistemas de trazabilidad que permitan la identificación de los datos de cada unidad fabricada es una tendencia hacia la que nos dirigimos claramente y que cada vez va a estar en la agenda con más frecuencia si queremos satisfacer las necesidades que van a plantearnos nuestros clientes.
Pero es muy importante entender el espíritu que subyace en este modelo. Más allá de asegurar una trazabilidad detallada, se trata de desplegar un modelo de conocimiento profundo del proceso, donde la información relevante de cada pieza se transmite a través de toda la cadena de valor, permitiendo la anticipación ante eventuales incidentes y asegurando la calidad total del producto entregado.
Debemos tener bien claro dónde están las oportunidades. ¿En asegurar el track del proceso?, por supuesto que sí, pero seguramente encontraremos mucho más retorno derivado del dominio del proceso.
