Industria sostenible y 4.0: las tecnologías más eficientes

Por industria sostenible se entiende un modelo de negocio que integra las tres dimensiones de la sostenibilidad: medioambiental, social y económico-financiera. Aspirar a un modelo de industria sostenible implica un reto ambicioso tanto para el sistema productivo como para la sociedad. De hecho, necesita la adopción de una economía circular, a partir de la cual se desarrollen actividades y procesos de producción y consumo sostenibles, capaces de gestionar los recursos de nuestro planeta de forma consciente y eficiente.

La transición a una economía de tipo circular se ve sin duda favorecida por el desarrollo de tecnologías digitales conectadas a la Industria 4.0, la cuarta fase industrial, basada en la combinación de la robótica, la tecnología de sensores, la digitalización de los procesos, la interconexión de las máquinas y las oportunidades del Internet de las Cosas.

Un mix tecnológico capaz de monitorizar y optimizar los ciclos de vida de un producto, a través del análisis de datos con procesos cada vez más data-driven y el uso de los recursos, que permiten reducir el derroche energético y los residuos generados en la fase de producción.

Definida por el decreto MISE de 25 de octubre de 2014 en línea con las principales políticas industriales europeas orientadas a una transición ecológico-digital de los sistemas productivos de los países miembros, la industria sostenible promueve un crecimiento inteligente, sostenible e integrador "inteligente” porque se basa en el conocimiento y la innovación. Es "sostenible" porque es eficiente en el uso de los recursos, más ecológica y más competitiva; "inclusiva" porque es capaz de sustentar una economía con una alta tasa de empleo y promover la cohesión social y territorial.

Para perseguir estos objetivos, la industria sostenible hace uso de las Tecnologías Facilitadoras Esenciales (TFE), incluidas en Europa dentro del Programa Marco Comunitario de Investigación e Innovación Horizonte 2020 y consideradas la piedra angular para lograr el desarrollo continuo y sostenible de la actividad de las empresas industriales. Según la Comisión Europea, las TFE son "intensivas en conocimiento y están asociadas con un alto nivel de I+D, ciclos de innovación rápidos, gastos de inversión sustanciales y puestos de trabajo altamente cualificados”.

La Industria 4.0 está estrechamente vinculada a la adopción de tecnologías digitales innovadoras: desde el Internet de las Cosas hasta la Inteligencia Artificial; desde el análisis de big data para optimizar productos y procesos productivos hasta los sistemas de computación en la nube; desde la Solución de Fabricación Avanzada hasta la integración de datos a lo largo de toda la cadena de valor (Integración Horizontal/Vertical), pasando por la fabricación aditiva y los dispositivos para realidad aumentada. Las Tecnologías Facilitadoras Esenciales (TFE) representan el futuro de la industria sostenible de Europa: por eso, como también destaca el estudio "Key Enabling Technologies for Europe’s technological sovereignty" publicado por el Parlamento Europeo, es necesario centrarse en las tecnologías facilitadoras esenciales para la transición a la industria sostenible y 4.0.

La digitalización, el Internet de las Cosas y la interconexión de máquinas, paradigmas de la cuarta revolución industrial, llevan tiempo cambiando nuestras vidas y los modelos de negocio de muchos sectores industriales.

Las nuevas tecnologías unen el mundo físico y el virtual, dando lugar a los llamados sistemas ciberfísicos (SCF), tanto en la producción como en la logística. Este desarrollo, conocido precisamente como Industria 4.0, es responsable de la evolución de algunos servicios, como el mantenimiento predictivo y la monitorización remota, gracias a los cuales es posible llevar a cabo la optimización de los procesos, la producción y los recursos que permiten una industria sostenible.

Saber cómo interconectar sensores y máquinas, así como analizar y visualizar los datos, simplifica los procesos y aumenta la productividad. Además, la mayor eficiencia lograda con la transparencia y la comunicación mediante la interconexión digital reduce los costes de producción. Maximizar la producción y minimizar los desechos son dos factores clave para el éxito y la rentabilidad de las llamadas fábricas inteligentes.

Entre las tecnologías punteras de la industria 4.0 se incluyen los sensores inteligentes, un elemento clave para optimizar el rendimiento y la seguridad de las plantas en una multitud de sectores. Gracias a ellos, y a la posibilidad de preparar y procesar datos en forma de información real, el concepto de IIoT (Industrial IoT) encuentra su aplicación más avanzada, con efectos disruptivos en los conceptos de automatización, monitorización y planificación de procesos e importantes repercusiones en términos de productividad y eficiencia.

La sensibilidad avanzada, la comunicación eficiente, el diagnóstico y las smart tasks son las cuatro dimensiones tecnológicas fundamentales que permiten la integración de sensores inteligentes en las empresas. Determinan el valor añadido de cualquier aplicación porque optimizan la eficiencia y la flexibilidad, proporcionando información en tiempo real –muy valiosa en la era del Big Data–, simplificando la planificación de la producción y el mantenimiento de la maquinaria y ampliando el concepto de industria 4.0 al de industria sostenible.

En el ámbito del mantenimiento y de la sostenibilidad, una importante contribución a la optimización de la eficiencia energética y la transparencia la aportan los sensores de caudal térmico FTMg (Flow Thermal Meter for gases), que ayudan a los operadores de las plantas en la detección precoz de fugas en los sistemas de aire comprimido, permitiéndoles así programar el mantenimiento.

El aire comprimido es una de las formas de energía más costosas en términos de inversión, por lo tanto, en las plantas es necesario garantizar un funcionamiento sin pérdidas para ahorrar en costes externos. Al reconocer y prevenir derroches y pérdidas de energía innecesarios, el sensor FTMg es una solución ideal para la gestión eficiente de la energía, conforme a la norma DIN EN ISO 50001 y demuestra ser un dispositivo verdaderamente polivalente y rentable.

El FTMg ofrece monitoreo de datos integrado, registro interno de datos durante un período de siete días y transmisión de datos de medición mediante IO-link o con señales de conmutación y analógicas. Por otra parte, la tecnología Power over Ethernet (PoE), gracias al estándar de comunicación OPC UA, permite una conexión sencilla a través de la web a un PC o a la nube para hacer transparente el consumo de energía. Esto permite determinar de forma fiable las variaciones y fluctuaciones en el consumo de energía, minimizar las pérdidas y los costes de energía y garantizar una solución digital completa para controlar y mejorar la sostenibilidad de la industria manufacturera.

Los posibles campos de aplicación van desde el control de consumos y la monitorización de pérdidas en sistemas de aire comprimido hasta el consumo de energía del aire comprimido en la red de suministro; desde la medición de gases inertes en envases con atmósfera modificada en la industria alimentaria y de bebidas hasta la medición del caudal de gases no corrosivos, como Ar, He,CO₂, N₂.

Las relaciones costo/rendimiento cada vez más favorables de los sensores de adquisición, junto con el avance de las tecnologías y el software de procesamiento de imágenes, también han hecho que el uso de los sistemas de visión artificial sea conveniente, rápido y fiable en todas las fases de la producción: desde las líneas de producción, donde los sistemas de Visión Artificial ayudan a los sistemas robóticos en la recogida de piezas de los cajones y de las cintas transportadoras, hasta el control de calidad y el seguimiento a lo largo de la cadena de suministro.

Sin embargo, el intercambio continuo de información entre el nivel de producción operativa de OT y el nivel de TI no se limita a los confines físicos de la fábrica: la interacción entre el borde y la nube (cloud), posible gracias a la presencia de vehículos inteligentes y plataformas móviles, permite gestionar la producción y los datos también desde y hacia el exterior, involucrando a la cadena de suministro.

Por este motivo, cada vez se integran más sistemas móviles en la cadena de producción. Los AGV y AMR de todos los tamaños facilitan servicios de transporte y entrega seguros y sin accidentes en casi todas las industrias, especialmente en la logística. Los sistemas de Inteligencia Artificial y Aprendizaje Profundo también pueden determinar qué rutas o modos de transporte tienen el menor impacto medioambiental.

La Smart Factory también se basa en la estrecha interacción entre robots y humanos, lo que requiere soluciones de seguridad que reaccionen de forma absolutamente fiable y altamente flexible, aseguradas por tecnologías "Safe Motion" y dispositivos de protección que pueden garantizar constantemente la seguridad de las personas, minimizando el tiempo de inactividad de máquinas y plantas.

En una perspectiva de industria sostenible, también hay que considerar los sistemas de control de emisiones, necesarios para el cumplimiento de los estrictos requisitos medioambientales que exigen las normativas europeas y nacionales sobre control de la contaminación atmosférica, así como para proteger la salud y el bienestar de los trabajadores de las fábricas.