Cómo aprovechar la IA en una empresa digital sostenible

Para mantenerse a la vanguardia, las empresas deben convertirse en empresas digitales sostenibles. Al aprovechar las tecnologías avanzadas, estas empresas también pueden mejorar la agilidad y la eficiencia. Este debate se centra en el papel de la IA en la mejora de la calidad de la producción, el tiempo hasta la comercialización y la eficiencia de los recursos en las fábricas modernas.

Dando forma al curso de la historia

Los pensadores innovadores que podían concebir enfoques novedosos de los desafíos a los que se enfrentaban han ido moldeando el curso de la historia. De hecho, la Edad de Piedra no terminó porque se nos acabaron las piedras, sino por el desarrollo de soluciones nuevas y más eficaces a los problemas de la época.

El futuro se está moldeando casi de la misma manera. Las tendencias multidimensionales que abarcan los negocios, la sociedad y la tecnología están impulsando nuevos desafíos para las empresas modernas. Para superar estos desafíos, las empresas tendrán que innovar y adoptar nuevos métodos de gestión en sus negocios. En concreto, las empresas deben transformarse en empresas digitales sostenibles para gestionar los ciclos de vida de los productos y la producción tanto en el mundo real como en el digital.

La característica clave de una empresa digital es su capacidad de unir el mundo real y el digital, recopilar datos de las operaciones y convertirlos en información que impulsa las mejoras en el mundo real. Unir estos dos mundos permite el flujo de datos entre todas las partes interesadas que están involucradas en el ciclo de vida del producto, la producción y el servicio. Este libre flujo de datos aumenta la capacidad de una empresa digital para adaptarse a las demandas del mercado, innovar más rápido y mejorar la calidad, al tiempo que reduce las emisiones de carbono y el uso de recursos.

Conclusiones clave:

Características importantes de una empresa digital sostenible
Qué lugar ocupa la IA en una empresa digital sostenible
Cómo pueden los fabricantes aplicar la IA hoy en día para contribuir a los esfuerzos de descarbonización y mejorar la calidad y el tiempo de comercialización

Trabajador de una fábrica que opera maquinaria en una planta de fabricación de productos electrónicos.

Dos empleados hablan mientras caminan por la planta de producción de la fábrica de productos electrónicos de Siemens en Erlangen.

El viaje de la transformación digital: la fábrica de productos electrónicos de Siemens en Erlangen

La fábrica de Siemens de productos electrónicos de última generación en Erlangen, Alemania, se enfrentó a los mismos desafíos que muchos fabricantes intentan superar. La fábrica necesitaba encontrar formas de elaborar productos y, al mismo tiempo, priorizar la descarbonización, la velocidad, la calidad y la rentabilidad. La fábrica de productos electrónicos de Siemens en Erlangen, que produce convertidores de frecuencia SINAMICS y controladores de CNC SINUMERIK para Siemens y sus clientes, también tuvo que pasar por la integración de soluciones digitales inteligentes en la infraestructura y los sistemas antiguos del establecimiento.

La fábrica reconoció que estos desafíos no podían superarse sin adoptar la digitalización para continuar con la transformación en curso en una empresa digital sostenible que comenzó décadas antes. Las soluciones digitales para la ingeniería, la gestión de la planta de producción, la gestión del ciclo de vida de los productos y más fueron la base. Con ellas, se pueden crear tecnologías y funciones más avanzadas para mejorar aún más las operaciones en Erlangen.

La inteligencia artificial (IA) industrial es una de las tecnologías avanzadas que se utilizan en la planta. Mientras que una IA centrada en el consumidor puede ayudar a generar el texto para un discurso de boda o imágenes para un perfil en las redes sociales, los sistemas de IA industrial desplegados en la fábrica controlan la maquinaria, gestionan las operaciones en la planta y analizan los datos para indicar el rendimiento y guiar la toma de decisiones. Estos sistemas de IA industriales deben ser robustos, fiables y de seguridad comprobada, incluso en interacción cercana con trabajadores humanos.

A continuación, vamos a analizar cómo la fábrica de productos electrónicos de Siemens en Erlangen utiliza la IA de nivel industrial para fomentar una mayor descarbonización, calidad y tiempo hasta la comercialización.

El viaje de la transformación digital: la fábrica de productos electrónicos de Siemens en Erlangen

Antes de poder mejorar los procesos, las máquinas y los sistemas, hay que entenderlos mediante la recopilación y el análisis de los datos. Una empresa digital genera cantidades inmensas de datos durante las operaciones diarias. En una fábrica, esto puede incluir información sobre el consumo de energía de varios sistemas y de toda la planta, datos de producción, datos operativos en tiempo real procedentes de las máquinas conectadas y más. Recopilar y entender estos datos es fundamental para la gestión de una fábrica digital moderna, pero la enorme cantidad de datos hace que su agregación y análisis sean una tarea compleja.

Un trabajador revisa un portátil en la planta de producción.

IA Industrial: eficiencia, velocidad, calidad

Afortunadamente, los flujos de datos conectados de una empresa digital representan una oportunidad fantástica para acelerar el análisis de estos inmensos conjuntos de datos a través de la IA. Esto impulsará las optimizaciones en varios aspectos de la fábrica, tanto en la planta de producción como en otros sistemas, mucho más rápido que antes. En la fábrica de productos electrónicos de Siemens en Erlangen, por ejemplo, se han aprovechado los datos de toda el establecimiento para implementar medidas inteligentes de eficiencia energética, lo que reduce su consumo de energía un 25 % y su huella de carbono neta un 50 %. Además, las mejoras específicas en la eficiencia de la producción han ayudado a reducir la energía utilizada para elaborar cada producto en un 50 %.

La IA también permite verdaderos planes de mantenimiento predictivo para garantizar que el tiempo de inactividad de las máquinas no sorprenda a los operadores de las fábricas. Los datos de la máquina y el mantenimiento se analizan y comparan con casos anteriores para identificar patrones y posibles soluciones. La fábrica utiliza el mantenimiento predictivo en un proceso de fresado que se produce como parte de la producción de placas de circuito impreso. Durante el proceso de fresado, se produce un polvo fino que se acumula en los husillos de fresado y puede dificultar la rotación de los husillos o, si se acumula lo suficiente, se puede provocar un período de inactividad no planificado. Para evitar retrasos tan costosos, la solución de mantenimiento predictivo monitoriza la corriente y la velocidad del husillo para detectar anomalías e incluso predecir los estados críticos futuros.

Los procesos inteligentes son mejores procesos

La IA también puede transformar los procesos y las máquinas individuales, e incluso permitir una colaboración más estrecha entre los humanos y la robótica en la planta de producción de manera eficiente y segura. En la fábrica de productos electrónicos de Siemens en Erlangen, se emplea la IA y la visión artificial para permitir que los brazos robóticos recojan y coloquen las piezas con la misma flexibilidad y destreza que un operador humano. Los brazos robóticos tradicionales no tienen la capacidad de distinguir entre diferentes piezas, por lo que estas se deben clasificar y organizar con antelación. La incorporación de la IA en los sistemas de control de los robots les permite identificar y coger varias piezas de una caja sin clasificar y colocarlas en el lugar exacto al que pertenecen.

Al hacer que el robot sea más inteligente, este tipo de operaciones tediosas de recoger y colocar piezas se puede hacer de forma completamente automática con la ayuda de un robot rentable. Por supuesto, antes de poder lanzar estos brazos robóticos inteligentes, hay que entrenarlos. Como empresa digital, la fábrica puede emplear simulaciones basadas en la física y gemelos digitales para entrenar de forma virtual los algoritmos de reconocimiento, selección y colocación de piezas. Los datos sintéticos de entrenamiento se generan y etiquetan de forma automática, lo que aumenta la velocidad y reduce el esfuerzo necesario para entrenar los brazos robóticos.

Una célula de fabricación que contiene robots que pueden recoger y colocar piezas con el impulso de la IA.

Un experto de Siemens señala a un colega un gemelo digital de un proceso de producción de PCB en una pantalla.

El uso de la IA para mejorar la precisión y la eficiencia

También se pueden automatizar procesos más delicados, y, para ello, se le da a la robótica una destreza manual como la de una mano humana. La integración de los sensores de fuerza y torque en el efector final de un brazo robótico controlado por IA le permite detectar y ajustar con precisión la fuerza que utiliza para manipular un objeto. Esto es crucial para los procesos en los que intervienen piezas pequeñas y delicadas, como los componentes de una placa de circuito impreso (PCB). De hecho, los brazos robóticos que se encargan de tareas tan delicadas pueden requerir el mismo «Fingerspitzengefühl» que el de un cirujano suturando una herida.

En la fábrica de productos electrónicos de Siemens de Erlangen, la producción de PCB implica colocar componentes electrónicos cableados a través de pequeños orificios del sustrato, lo que se denomina tecnología de orificios pasantes (THT). Esto implica conectar piezas muy sensibles y delicadas en orificios muy pequeños de la PCB, a menudo de tan solo décimas de milímetro de diámetro. La IA permite a la robótica manipular los componentes con cuidado, lo que garantiza que se coloquen con precisión y se aseguren sin que se produzcan daños. En general, la automatización de una tarea tan delicada aumenta la calidad del proceso y libera a los trabajadores humanos de la monotonía y la mala ergonomía asociados a esa tarea.

Además de los beneficios inmediatos de la IA, como el aumento de la calidad de la producción y la reducción de los costes, su incorporación IA a la planta también ha contribuido a la sostenibilidad de la fábrica. El aumento de la precisión y la exactitud del proceso automatizado de ajuste de la THT reduce los desechos y, por lo tanto, el desperdicio de materiales y energía, lo que hace que la fábrica sea más eficiente en general. Como la robótica inteligente ya no requiere piezas clasificadas con antelación, los separadores de plástico que antes se necesitaban para organizar las piezas clasificadas han quedado obsoletos. El resultado es la eliminación de miles de piezas de plástico que, al final, acaban siendo residuos.

El futuro de las empresas digitales sostenibles

Una empresa digital puede aprovechar la IA y las enormes cantidades de datos que se generan cada día para identificar y aprovechar las oportunidades de descarbonización, reducción del uso de los recursos, de reciclaje y más, tanto en los procesos internos como en las cadenas de suministro mundiales. Las decisiones que se toman en el diseño del producto, por ejemplo, representan el 80 % del impacto medioambiental de un producto que llega al mundo real; en otras palabras, los residuos no son más que un defecto de diseño. Una empresa digital sostenible puede utilizar una combinación de gemelo digital completo, los datos y la IA para entender los costes de sostenibilidad relativos de varias decisiones de diseño y optimizar el rendimiento, el uso de materiales y la reciclabilidad de forma eficiente.

En la producción, la IA puede ayudar a optimizar los programas de producción para adaptarse a la demanda, identificar oportunidades de eficiencia energética y, como en Erlangen, mejorar de forma considerable la calidad de la producción y reducir el desperdicio de desechos y materiales. Y, quizás lo más importante, es que la IA puede convertirse en una herramienta poderosa en la gestión de cadenas de suministro complejas a nivel global, ya que puede ayudar a las empresas a seleccionar proveedores y a crear sistemas logísticos en función de los costes, la calidad y la sostenibilidad. A medida que seguimos evolucionando y ampliando las capacidades de una empresa digital sostenible, instalaciones como la fábrica de productos electrónicos a de Siemens en Erlangen ofrecen un campo de pruebas crucial para tecnologías y soluciones que pueden ayudar a los clientes a transformarse para superar los desafíos del presente y del futuro.

Un experto de Siemens señala a un colega un gemelo digital de un producto en una pantalla.