Los fabricantes de equipos originales -proveedores de módulos de máquinas individuales o máquinas / sistemas complejos- tienen los conocimientos necesarios para ofrecer a los usuarios de máquinas las funciones clave como característica diferenciadora más importante de una manera económicamente exitosa, y para ampliar estas funciones para incluir componentes y servicios digitales IIoT.
Digitalización de los sistemas de producción: ¿Inteligencia sin peligro?
Los temas de la digitalización / IIoT de los sistemas de producción están omnipresentes en los medios de información general, además de ocupar un lugar destacado en los medios especializados. En el proceso surgen cada vez más palabras clave nuevas. A menudo se citan como ejemplo empresas como Amazon y Uber, que demuestran al mundo entero cómo pueden utilizarse las estrategias de digitalización para lograr el éxito económico mediante la digitalización consecuente del comercio y la logística en línea (Amazon) o mediante el uso mediado digitalmente de los recursos existentes (Uber). En consecuencia, los fabricantes de bienes de equipo también se preguntan: ¿Podemos lograr un éxito igual de rápido con la digitalización y, en caso afirmativo, cómo?
En primer lugar, es necesario acotar más el tema de la digitalización / IIoT para los sistemas de producción. Tendremos en cuenta las posibles medidas de digitalización a lo largo del ciclo de vida típico de una máquina (VDMA) o, más concretamente, sólo aquellas medidas relacionadas con productos, servicios u otras prestaciones que puedan ofrecerse a un usuario final. No consideraremos tecnologías y modelos de negocio totalmente nuevos que son técnicamente concebibles, pero que actualmente carecen de marco jurídico (como los pedidos y pagos de máquina a máquina, por ejemplo). Conviene mencionar de antemano un aspecto fundamental. Algunos expertos se preguntan si la digitalización y las tecnologías IIoT en ingeniería mecánica y de plantas tienen algún potencial para provocar cambios fundamentales o incluso disruptivos en los modelos de negocio existentes. Como comenta en este contexto el autor, business angel y antiguo director de tecnología de IBM, el Dr. Gunter Dueck "Cuando llegue el diluvio, construya barcos, no diques... ¿Estamos construyendo barcos para zarpar hacia el continente del futuro digital? Eso significaría que buscamos innovaciones digitales que den forma a nuestra nueva era".
"Definitivamente seguiremos siendo ingenieros mecánicos"
Un estudio "Digitalización en la ingeniería mecánica" de la Fundación Hans Böckler en 2018 dimensiona las cosas en términos más concretos y cita a un experto de una empresa alemana: "Definitivamente seguiremos siendo ingenieros mecánicos y no nos convertiremos en una empresa de software" Pero necesitamos software y redes para vender mejor nuestras máquinas y asegurarnos de que siguen siendo atractivas. Basándonos en la digitalización, queremos ayudar a los clientes a resolver mejor sus problemas. "Por encima de todo, queremos aprovechar los potenciales digitales para garantizar que nadie se interponga entre nosotros y nuestros clientes. Se trata de una estrategia de futuro, unida a una estrategia de cobertura, para que ningún disruptor -Amazon, Google, Microsoft o similares- acabe alejándonos de nuestros clientes". En última instancia, la presión competitiva no deja otra opción a los fabricantes de bienes de equipo: ¡deben hacer frente a la digitalización emergente! Por lo tanto, no es cuestión de si se puede o no, sino de cómo. Sin embargo, el estado actual de la digitalización y las prioridades necesarias en la ingeniería mecánica y de instalaciones son valorados de forma muy diferente por las partes implicadas. La Fundación IMPULS de la VDMA, por ejemplo, resumió el estado de la cuestión en el prólogo de un estudio de 2016 de la siguiente manera: "La industria 4.0 ha llegado a la ingeniería mecánica y de instalaciones alemana. Las empresas están asumiendo un papel protagonista, especialmente como proveedoras de tecnologías y servicios digitales en red... Para los clientes de todo el mundo se está creando un valor añadido adicional".
Gunther Kegel, presidente del Consejo de Pepperl+Fuchs y actual presidente de la ZVEI, comentó lo siguiente en una entrevista en junio de 2018: "Sin embargo, creo que ... nuestro ritmo de avance es bastante lento. Las posibilidades son tan diversas que tenemos que elegir muy conscientemente para cuál de los muchos recursos se utilizan, se permiten grados de libertad y quizás se establezca algo nuevo. Hay que sopesar qué hay que aplicar y qué no todavía, porque aún parece demasiado lejos" Las declaraciones muestran la diferente valoración de la situación de la ingeniería mecánica por parte de los propios actores. A finales de 2019, Commerzbank AG intentó realizar una evaluación cuantitativa de la digitalización en la industria alemana de ingeniería mecánica: "Un avance decisivo hacia la empresa digital es la integración de soluciones de plataforma, tanto a nivel de procesos y servicios como de ventas. Entretanto, tres de cada cuatro empresas del sector afirman que dichas plataformas IIoT son importantes para ellas, y casi el 30% ya utilizan las soluciones correspondientes". Esto significa que más de la mitad de los fabricantes alemanes de máquinas e instalaciones aún no habían tomado ninguna medida sobre el tema de la digitalización / IIoT. La situación es similar en otros países con una industria de ingeniería mecánica comparable.
Patrones de éxito de la digitalización
Como OEM de sistemas de producción, es importante identificar a los actores más importantes en el campo de la digitalización / IIoT en la industria - y considerar su papel, capacidades e intereses (véase también VDI/VDE Status Report [9]):
Además, la digitalización en el ámbito de los bienes de equipo no puede considerarse una tendencia aislada, sino que debe integrarse en las tendencias actuales clave. Los más importantes son:
Industria 4.0 / producción industrial de productos individuales - Los usuarios finales esperan una variabilidad cada vez mayor de los sistemas de fabricación: debe ser posible fabricar la gama más amplia posible de productos en cantidades pequeñas y medianas aprovechando el mismo sistema.
Las plantas de producción deben ser escalables y ofrecer opciones para una ampliación posterior rentable de los sistemas existentes en términos de capacidad y producción.
La disminución de los márgenes de los OEM en las nuevas instalaciones, combinada con las elevadas expectativas de los usuarios finales en cuanto al mantenimiento y el servicio, hacen que la expansión de los modelos de negocio basados en el LCC (LCC = Life Cycle Costs) con nuevos conceptos de negocio (incluidos el mantenimiento, el servicio, los servicios de modernización, por ejemplo, el "Mantenimiento Predictivo") sea cada vez más económica también para los OEM y, por tanto, más significativa.
Las expectativas de los usuarios sobre la interoperabilidad de los módulos y subsistemas de las máquinas no dejan de aumentar; las máquinas y los módulos de máquinas de distintos proveedores deben poder combinarse con la mayor facilidad posible en una única línea de producción. El resultado es una mayor comparabilidad y una competencia más dura para los fabricantes de equipos originales. Todos estos requisitos sólo pueden conciliarse de forma muy eficiente en la construcción de máquinas e instalaciones, tanto en términos técnicos como económicos, si los sistemas de producción están constantemente modularizados, son escalables en varias fases de expansión y, en última instancia, también son conectables en red. Sólo con máquinas modulares conectadas en red se tendrá éxito económico a largo plazo - en el artículo de HARTING sobre modularización se describen más detalles: "¿Hasta qué punto puede ser granular la tecnología de producción?"
Dado que el éxito económico de la digitalización en la industria de la ingeniería mecánica puede variar enormemente de un segmento a otro y depende, entre otras cosas, del enfoque de la empresa y de sus modelos de negocio, no haremos aquí ninguna recomendación.
Para responder a estas preguntas, deben consultarse los estudios actuales: por ejemplo, el "Barómetro de la Industria 4.0 / Resumen 2019" de MHP [9] o el "Estudio de mercado de la comunicación industrial / Industria 4.0" de VDMA / M. Rothhöft [10].
Basándonos en las experiencias de los clientes de HARTING en varios subsegmentos de la ingeniería mecánica y en diferentes países, hay tres aspectos que deben abordarse en primer lugar:
Hay que priorizar las funciones y los elementos de software existentes en el sistema inicial:
Funciones clave que reflejan la competencia central del OEM;
Funciones básicas que se aplican en todo el sistema pero que no están relacionadas con los conocimientos básicos;
Funciones adicionales o auxiliares que tienen una importancia secundaria para el OEM y el usuario final y que suelen adquirirse como subsistemas;
2. A continuación, recopile los conocimientos especializados de los usuarios finales (clientes) y de sus propios expertos sobre los posibles proyectos de digitalización y dé preferencia a las funciones y elementos de software de mayor prioridad. Compárelo con la experiencia de los competidores, si es posible, y utilícela para elaborar una lista de requisitos. Debe tener una estructura modular en todo momento y ser lo más específico posible, centrándose en las funciones prioritarias con el software asociado.
3. El siguiente paso es evaluar la viabilidad de la digitalización para los módulos de función individuales. En este paso, es aconsejable implicar a todos sus propios expertos OEM a lo largo de la cadena de servicio: desarrollo y diseño, planificación de proyectos y ventas, fabricación y montaje, documentación, servicio y servicios posventa. Además, se pueden obtener evaluaciones de especialistas externos y las especificaciones o normas que ya se hayan desarrollado pueden servir como plantilla (por ejemplo, de umati). Recuerde la frase: "Definitivamente seguiremos siendo fabricantes de maquinaria y no nos convertiremos en una empresa de software"
Los mayores retos para los OEM
La contradicción entre los diversos requisitos individuales de los clientes para las máquinas y la necesidad económica de mantener reducido el número de módulos/procesos necesarios para ello (especialmente para las funciones clave). Los fabricantes de equipos originales ya están resolviendo este problema hoy en día mediante la "descomposición" sistemática de sus sistemas en unidades lógicas y la modularización. Para actuar de forma económica en este ámbito de la digitalización, hay que tener en cuenta lo siguiente.
En el contexto de los futuros proyectos de digitalización , deben utilizarse y agregarse tantos datos tecnológicos y relacionados con las máquinas como sea posible al nivel modular "más bajo", es decir, deben utilizarse las fuentes, los datos y los modelos de máquinas y procesos existentes que ya estén disponibles. Debe prestarse especial atención a la "inteligencia" hasta ahora desaprovechada o infrautilizada de los componentes de automatización, como los accionamientos, los sensores de los estados de la máquina o del proceso, etc.
En todos los niveles superiores (borde y superiores), la atención debe centrarse en las interfaces físicas con estándares lo más abiertos y orientados al futuro posible, así como en los últimos protocolos de software y comunicación.
Unos objetivos demasiado ambiciosos y vagamente definidos, unidos a unas expectativas excesivas sobre los efectos económicos de la digitalización, conducen a la frustración. Por un lado, los proyectos relevantes suelen estar sobrecargados de expectativas por parte de la dirección de la OEM, pero por otro, no se les proporcionan recursos suficientes. Por lo tanto, para el desarrollo, la implementación y el apoyo continuo de los proyectos de digitalización, es aconsejable no intentar conseguirlo todo a la vez.
Más bien, se aplica lo siguiente:
Los subproyectos deben definirse módulo por módulo y centrarse en las funciones clave de alta prioridad.
El diseño de las interfaces a nivel físico y a nivel de datos debe ser lo más vanguardista posible y estar abierto a posteriores actualizaciones y mejoras del software (especialmente para los usuarios finales).
Los participantes deben dividirse en grupos de proyecto interdisciplinarios para que, por un lado, pueda producirse un intercambio dinámico y constante de información y, por otro, sea posible acceder en cualquier momento y con poca antelación al nivel directivo del OEM con el fin de corregir los objetivos.
La regla primordial es, por tanto:
Si la modularidad de los proyectos de digitalización (el "software") sigue la modularidad de las máquinas y los sistemas (el "hardware") y está equipada con las últimas interfaces físicas y de datos, entonces, como OEM, dispondrá de un sistema diseñado de forma óptima desde el punto de vista económico y técnico para los requisitos actuales del cliente.
De este modo, el sistema está también óptimamente equipado para hacer frente a unas necesidades futuras en constante crecimiento y, en algunos casos, aún desconocidas.
Las interfaces desempeñan un papel importante en los sistemas modulares de producción en red: son las "líneas vitales, las vías nerviosas y las sinapsis" y crean la infraestructura necesaria para las transiciones entre módulos y máquinas, la zona de borde, la fábrica y otros niveles superiores. El HARTING Technology Group proporciona soluciones para todas las interfaces necesarias en la tecnología moderna y futura de control, accionamiento, HMI y comunicación para los sistemas de producción, con el fin de implementar y continuar la digitalización en esta área sin restricciones funcionales.
Referencias
M. Bode, F. Bünting, K. Geißdörfer, "Rechenbuch der Lebenszykluskosten" (Libro de cálculo del coste del ciclo de vida), VDMA Verlag, ISBN 978-3-8163-0617-7
G Dueck, "Heute schon einen Prozess optimiert?" (¿Ha optimizado hoy un proceso?), 2020, Campus Verlag, ISBN 978-3-593-51084-2
Jürgen Dispan, Martin Schwarz-Kocher, "Digitalisierung im Maschinenbau" (Digitalización en la ingeniería mecánica), 2018, Fundación Hans Böckler, Düsseldorf
Fundación IMPULS, VDMA; Estudio "Digital-Vernetztes Denken in der Produktion" (Pensamiento digital en red en la producción), noviembre de 2016, Karlsruhe
Commerzbank AG, Informe industrial "Maschinenbau in Deutschland" (Ingeniería mecánica en Alemania), 2019, Fráncfort del Meno,
Informe del sector Commerzbank AG Informe de situación de VDI/VDE "Digitale Chancen und Bedrohungen - Geschäftsmodelle für Industrie 4.0" (Oportunidades y amenazas digitales - modelos empresariales para la Industria 4.0), mayo de 2016
J. Dück "¿Hasta qué punto puede ser granular la tecnología de producción?" T Huber, A. Henkel, MHP Management and IT Consulting Ltd. "Industrie 4.0 Barometer, Zusammenfassung 2019" (Barómetro de la Industria 4.0, Resumen 2019)
Barómetro de la Industria 4.0, Resumen 2019 M. Rothhöft, VDMA "Marktstudie Industrielle Kommunikation / Industrie 4.0" (Estudio de mercado sobre comunicación industrial / Industria 4.0), Asociación de Automatización Eléctrica de la VDMA
