La fabricación inteligente es una fabricación sostenible

El éxito comienza con la definición de una estrategia de fabricación. Este proceso implica evaluaciones de primer pedido para comprender los impactos de las decisiones tempranas sobre los requisitos de fabricación, incluida la determinación de qué comprar a los proveedores, qué componentes del producto fabrican internamente, la selección cuidadosa de socios y proveedores y dónde fabricar nuevos productos. Cada una de estas decisiones tendrá un impacto directo en el éxito de un negocio, y elegir opciones sostenibles es a menudo la solución para el éxito a largo plazo.

Las estrategias de compra pueden cambiar drásticamente al considerar también las implicaciones del uso de energía, el consumo de recursos, la huella de carbono y las prácticas de circularidad. En lugar de comprar los componentes de menor costo para las necesidades funcionales de un producto, los fabricantes deben equilibrar los costos con la huella de carbono asociada de componentes seleccionados. Los materiales y componentes deben ser obtenidos de un proveedor que comparta una mentalidad sostenible y la estrategia para mover bienes debe definirse desde el principio. Afortunadamente, la digitalización y la automatización ayudan a reducir la carga de mayor complejidad en este proceso de estrategia de fabricación redefinido.

Al recopilar y analizar datos relevantes, las decisiones se pueden tomar con confianza. Si se requiere más capacidad de fabricación para un nuevo producto, comprender las necesidades y objetivos de una instalación en el mundo digital puede ayudar a determinar nuevas ubicaciones y diseños de plantas para equilibrar el impacto ambiental de la construcción, el uso de energía de las líneas de fabricación y las tasas de producción estimadas. Los KPI de Sustainability, como la eficiencia energética, son más simples ahora que se pueden evaluar diferentes escenarios en Digital Twin.

Esta tecnología permite a los tomadores de decisiones simular todo, desde iluminación y control climático hasta el impacto ambiental de su cadena de suministro. Equipado con esta información desde el principio ayuda a las organizaciones a tomar mejores decisiones.

La siguiente fase para integrar la sostenibilidad es en el diseño de líneas, procesos y plantas. Al construir primero un modelo detallado para la producción en el mundo digital, las empresas pueden simular diferentes escenarios para optimizar el rendimiento en todo el entorno de la fábrica.

Al diseñar en el mundo digital, las empresas pueden implementar una mayor automatización y agilizar la producción para evitar lapsos en la eficiencia. Una máquina en vacío, por ejemplo, tiene un costo de oportunidad de no funcionar, pero hay un gasto operativo por la energía que se extrae, lo que a su vez tiene un impacto en la huella de carbono basado en la fuente de esa energía, reduciendo simultáneamente los costos de inversión de materiales físicos.

Hacer funcionar un motor por más tiempo del necesario o transportar material más allá de lo necesario puede no tener un impacto importante por producto, pero estas ineficiencias se suman rápidamente. Las soluciones sostenibles para estos problemas comunes tampoco se limitan a entornos nuevos. El proceso de diseño también se aplica a las instalaciones industriales industriales industriales industriales industriales. Si bien esto puede parecer una tarea monumental, se logra mediante la reorganización de las líneas de fabricación para que se ajuste más capacidad de producción al mismo espacio, la actualización de los procesos y la maquinaria para mantener el ritmo del crecimiento del mercado o, la actualización de los sistemas de hardware para reducir el consumo de energía, y la instalación de infraestructura como paneles solares o almacenamiento de baterías para capitalizar mejor las fuentes de energía renovables.

Por ejemplo, Hugo Beck, constructor de máquinas de Suabia, ha logrado transformar la industria del embalaje y su negocio con Digital Twin. Gracias a la tecnología de Siemens, los ingenieros utilizaron el Digital Twin para diseñar una máquina que adapte el embalaje a las dimensiones del producto, optimizando el rendimiento a través de simulaciones digitales. Debido a su innovación y compromiso para encontrar soluciones que aborden los objetivos ambientales y comerciales, Hugo Beck ha reducido el uso de energía en un 20 por ciento, el tiempo de puesta en servicio en un 50 por ciento, el material de empaque en un 30 por ciento y el volumen de empaque en un 10 por ciento.
En general, el Digital Twin ayuda a las empresas a delinear sus necesidades antes y evaluar muchas posibilidades diferentes para encontrar procesos sostenibles. Las estrategias de mantenimiento deficientes pueden reducir el rendimiento general de una fábrica entre un 5 y un 20%. En otras palabras, el exceso de mantenimiento equivale a un gasto excesivo, lo que convierte al Digital Twin en un componente vital para las operaciones eficientes de la fábrica.

La planificación de producción es donde las inversiones en digitalización muestran valor. El uso eficiente de materiales, personas y máquinas hace que las empresas sean efectivas. Aquí es también donde las simulaciones integrales y la validación de requisitos comienzan a ayudar a la toma de decisiones y la selección de socios de la cadena de suministro. Además, las organizaciones pueden crear condiciones de trabajo más seguras, capacitar mejor a los trabajadores e invertir en la educación y mejorar las habilidades de sus empleados.

Con información de datos, las empresas pueden seleccionar materiales sostenibles y optimizar el uso de materias primas para minimizar las tasas de chatarra. También pueden simular el impacto del uso de materiales reciclados o determinar qué proveedores de equipos pueden ofrecer una mayor eficiencia energética y capacidad de reparación además del rendimiento y el costo. Minimizar los tiempos de inactividad reduce las demandas de energía y el costo unitario de los productos, al tiempo que contribuye a una menor huella de carbono.

Comprender cuándo una máquina necesita mantenimiento puede ayudar a reducir los cambios durante la producción. Del mismo modo, las rutas logísticas se pueden planificar para minimizar las distancias de transporte y sus emisiones de carbono asociadas, al tiempo que permiten flexibilidad con una gestión inteligente de inventario en caso de problemas.

La planificación de la producción es la forma en que las empresas pueden construir puntos de conexión para permitir un flujo de material circular. Al comprender dónde se producirán los desechos inevitables desde el principio, se pueden hacer planes para reutilizar, reciclar o reutilizar los materiales restantes.

La ejecución de la producción es clave para lograr los objetivos de sostenibilidad, pero el seguimiento y la aplicación de procesos sostenibles puede ser un obstáculo importante. Si bien la simulación de la producción durante el diseño ayuda a encontrar soluciones, la complejidad del mundo real a menudo requiere una conexión de bucle cerrado entre los sistemas digitales y físicos.

Afortunadamente, las soluciones digitales ofrecen oportunidades para mejorar la calidad y los rendimientos. Incluso los fabricantes experimentados enfrentan ineficiencias al lanzar una nueva producción, lo que lleva al desperdicio de materiales, energía y tiempo. La integración de datos del mundo real con un digital twin permite una optimización más rápida, impulsando tanto la rentabilidad como la sostenibilidad.

Los costos de energía están aumentando en algunas regiones, lo que hace que la eficiencia sea más crítica. Ver la ejecución como parte de un sistema más grande puede revelar ahorros en costos y emisiones. Por ejemplo, los motores eficientes pueden reducir el uso de energía hasta en un 30%, los procesos de alta energía pueden alinearse con la generación solar y la optimización de la intralogística puede reducir los viajes innecesarios a la fábrica, reduciendo tanto la demanda de energía como la huella de carbono.

El fabricante líder de productos para dormir, Pikolin, se ha tomado en serio su estrategia de sostenibilidad al incorporar Simatic Scada y herramientas de gestión de energía en sus nuevas instalaciones. La nueva fábrica de Pikolin integra la producción desde materias primas hasta productos terminados, asegurando alta calidad y maximizando la eficiencia. Diseñado para la sostenibilidad y la rentabilidad, cumple con los estándares de energía ISO 14001 y 50001, lo que reduce los costos y mejora la productividad. Como resultado de sus esfuerzos sostenibles, las instalaciones de Pikolin consumen 40% menos gas natural y, sin embargo, tienen un 30% más de capacidad de producción, lo que ilustra los resultados positivos de la optimización de la planta.

Con la producción en pleno apogeo, la siguiente fase del viaje es el monitoreo. Al monitorear continuamente las plantas y la producción, los fabricantes pueden mejorar proactivamente la producción. El mantenimiento predictivo de las máquinas para mantenerlas funcionando con la máxima eficiencia o la detección de problemas antes de que ocurran es parte de esta estrategia anticipatoria. La forma en que este monitoreo mejora mejor la fabricación se reduce a los KPIs del negocio, pero algunos comunes son el consumo de energía para el análisis a nivel de máquina, línea y planta, flujo de materiales y utilización de recursos, y seguridad de los trabajadores,

La automatización puede limitar los movimientos no ergonómicos de los empleados para alejarlos de procesos peligrosos. Pero al mismo tiempo, la robótica en la fábrica debe ser segura para los trabajadores en el piso. No todas las tareas automatizadas pueden estar completamente separadas y el monitoreo de cualquier condición de trabajo insegura será invaluable a medida que las fábricas se vuelvan más eficientes y sostenibles.

El cambio final en el camino hacia la producción sostenible es la optimización. Aquí es donde las empresas pueden obtener la mayor recompensa de las inversiones. A través de la optimización continua de la producción, los fabricantes pueden mantenerse por delante de sus competidores.

La integración de datos de TI y OT permite a los gerentes de planta identificar y predecir tendencias que les permiten ajustar proactivamente las operaciones y el abastecimiento de materiales para adaptarse a interrupciones no planificadas. Esto les permite rastrear el uso de energía, el consumo de agua y los datos de proveedores, para determinar la huella de carbono de los procesos de producción en toda la cadena de valor.

Además, cuando falla una máquina o parte del proceso de fabricación, debe mirarse con un ojo para su reparación y renovación. Tener un digital twin de fabricación en un ciclo cerrado con producción ayuda a tomar decisiones como dónde modificar el equipo para evitar fallas, qué partes reemplazar y cómo seguir mejor los procedimientos de reparación.

Por ejemplo, la tecnología textil Spinnova aceleró su producción de fibra al integrar la automatización y la tecnología digital twin, optimizando las operaciones y reduciendo el tiempo de comercialización. La puesta en marcha virtual optimizó la configuración de fábrica, mientras que el análisis de datos en tiempo real mejoró la eficiencia, identificó cuellos de botella y garantizó una calidad constante desde las materias primas hasta la fibra terminada. La optimización energética fortaleció aún más las operaciones, haciendo que la producción de la compañía sea más resistente y rentable. Al aprovechar las tecnologías Siemens Xcelerator, Spinnova no solo escaló más rápido, sino que también estableció un nuevo punto de referencia para la fabricación sostenible, lo que demuestra que la eficiencia y la responsabilidad ambiental pueden ir de la mano en la industria textil.