Digitalización aplicada a los sectores productivos: de la industria 4.0 a la IA

DIGITALIZACIÓN APLICADA A LOS SECTORES PRODUCTIVOS

DIGITALIZACIÓN EN LOS SECTORES PRODUCTIVOS

1.0. INTRODUCCIÓN La transformación digital varía entre los distintos sectores empresariales, pero en todos ellos podemos encontrar una serie de procesos que son comunes:

• Digitalización de Documentos: Pasar de papel a digital, optimizando pedidos, facturas, inventarios, y registros con almacenamiento en la nube y firma digital.
• Formación de Trabajadores: Capacitar a los empleados en nuevas tecnologías para mejorar su rendimiento y adaptación.
• Uso de Redes Sociales: Canal directo con clientes, con contenido planificado y de calidad para fortalecer la comunicación.
• Sostenibilidad: Integrar la preocupación por el medio ambiente y la huella de carbono en la transformación digital.
• Optimización del Talento Humano: Gestionar de manera eficiente los recursos humanos y su distribución a través de la digitalización.

CRONOLOGÍA DE REVOLUCIONES INDUSTRIALES

1.1. CRONOLOGÍA

1ª Revolución Industrial 2ª Revolución Industrial 3ª Revolución Industrial Principales innovaciones Uso del vapor como fuente de energía, desarrollo de la máquina de vapor (James Watt) y auge de la industria textil y las fábricas. Electrificación, desarrollo de la producción en masa (línea de montaje de Henry Ford), expansión del ferrocarril y progreso en la industria química. Avances en la tecnología de la Información y la automatización, desarrollo de semiconductores, computadoras personales, internet y telecomunicaciones. Impacto Transformación agraria hacia una economía industrializada, incremento en la producción masiva, mejora en los sistemas de transporte (ferrocarril y barco de vapor) y cambios demográficos significativos. Aumento de la eficiencia y productividad industrial, urbanización acelerada, mejoras en la comunicación (teléfono, telégrafo) y el transporte, y cambios profundos en la estructura laboral y social. Transformación digital de la economía, globalización del comercio e información, y surgimiento de sectores basados en la tecnología y los servicios.

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LA CUARTA REVOLUCIÓN INDUSTRIAL

1.2. LA CUARTA REVOLUCIÓN INDUSTRIAL

Acuñada por Klaus Schwab en 2016. Características principales:

• Avances disruptivos: IA, loT, robótica, realidad virtual/aumentada, nanotecnología, computación cuántica.
• Convergencia tecnológica: Tecnologías que se complementan para crear innovaciones disruptivas.
• Automatización y digitalización: Mayor eficiencia, reducción de costes y tiempos, productos más personalizados.
• Impacto laboral: Nuevas competencias y reconfiguración de puestos.
• Interconexión global: Colaboración entre empresas, gobiernos, consumidores y sociedad.
• Sostenibilidad: Soluciones que favorecen el medio ambiente y la responsabilidad social.

SISTEMAS CIBERFÍSICOS (CPS) Y EVALUACIÓN INDUSTRIAL

1.3. SISTEMAS CIBERFÍSICOS (CPS). RELACIÓN CON LA EVALUACIÓN INDUSTRIAL

Un sistema ciberfísico integra componentes físicos y computacionales para controlar procesos del mundo real, recopilando datos del entorno físico, procesándolos para tomar decisiones y actuando sobre el mundo físico a través de actuadores, todo de una manera coordinada para lograr los objetivos perseguidos.

Estas funciones se desarrollan en tres capas:

• Capa de percepción.
• Capa de transmisión.
• Capa de aplicación.

CAPA DE PERCEPCIÓN

CAPA DE PERCEPCIÓN: En esta capa se produce la obtención por parte del CPS de los datos del entorno físico, para lo que utiliza sensores. Se trata de dispositivos capaces de detectar cambios en el entorno y convertir estas variaciones en señales que pueden ser interpretadas por el sistema. Existen sensores de temperatura, humedad, presión, velocidad, posición, iluminación, etc. La monitorización constante del estado del entorno permite detectar cualquier cambio que pueda afectar el funcionamiento del sistema. Esto es fundamental para la toma de decisiones en tiempo real.

CAPA DE TRANSMISIÓN

CAPA DE TRANSMISIÓN: En esta capa es donde se produce la comunicación y el intercambio de los datos captados en la fase anterior entre los diferentes componentes del sistema: aseguran que la información capturada por los sensores llegue a los procesadores y que los comandos generados por estos sean ejecutados por los actuadores de manera eficiente y segura. Los actuadores son dispositivos que ejecutan acciones físicas basadas en las decisiones tomadas por el CPS, desde encender o apagar un motor hasta ajustar una válvula, etc.

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Funciones de la Capa de Transmisión en CPS

• Interconexión de componentes: Vínculo entre sensores, unidades de procesamiento y actuadores, asegurando la coherencia del sistema.
• Gestión de red: Supervisión, corrección de problemas y ajuste de parámetros para mejorar rendimiento y eficiencia.
• Sincronización y tiempos: Garantiza transmisión sincronizada de datos para mantener la coherencia temporal.
• Seguridad: Enrutamiento, cortafuegos, y sistemas de detección/previsión de intrusiones (IDS/IPS).

CAPA DE APLICACIÓN

CAPA DE APLICACIÓN: Es la capa en la que se procesan y utilizan los datos recibidos de las capas inferiores para tomar decisiones y ejecutar las acciones oportunas.

Funciones de la Capa de Aplicación en CPS

• Procesar información: Aplicar algoritmos avanzados para tomar decisiones informadas.
• Gestión de datos: Almacenamiento seguro y análisis de datos históricos.
• Integración de datos: Combinar fuentes múltiples para una visión general del sistema.
• Seguridad y privacidad: Encriptación, protección de datos y cumplimiento normativo.
• Supervisión continua: Detección y respuesta rápida a problemas. +
• Optimización: Ajuste de parámetros para mejorar el rendimiento y eficiencia.

ENTORNOS IT Y OT: DIFERENCIAS Y SEMEJANZAS

1.4. ENTORNOS IT Y OT. DIFERENCIAS Y SEMEJANZAS

Cuando hablamos de la digitalización de sistemas productivos aparecen siempre dos grandes grupos de tecnologías cuya importancia es fundamental:

• las tecnologías de la información (IT), que se dedican al procesamiento de datos
• las tecnologías de operación (OT), que se centran en la automatización.

Las tecnologías de la información (IT) son las tecnologías utilizadas para recopilar, procesar, almacenar y distribuir información. Estas tecnologías adquieren una gran importancia en la administración de recursos, la toma de decisiones basadas en datos y la implementación de estrategias empresariales. Se conocen también como tecnologías de digitalización en negocio.

Las tecnologías de operación (OT) se ocupan de la supervisión y control directo de los procesos físicos y los equipos que en ellos intervienen en entornos industriales y de producción. Las OT abarcan todo el conjunto de hardware y software dedicado al control y monitoreo de dispositivos y procesos industriales. Se conocen también como tecnologías de digitalización en planta.

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Componentes de las Tecnologías de la Información (IT) en Sistemas Productivos

• Infraestructura de hardware y software: Servidores, ordenadores, dispositivos de red y programas para operaciones y comunicación.
• Redes de comunicación: LAN, WAN, tecnologías inalámbricas, intranets y extranets para conectividad interna y externa.
• Sistemas de gestión de datos: Herramientas para almacenar, analizar y utilizar grandes volúmenes de información.
• Seguridad y protección de datos: Ciberseguridad, políticas de privacidad y cumplimiento normativo para garantizar la integridad de los datos.
• Aplicaciones empresariales: Programas como ERP, CRM y herramientas de inteligencia empresarial para mejorar procesos.

Componentes de las Tecnologías de Operación (OT) en Sistemas Productivos

• Sistemas de control industrial: Controladores lógicos programables (PLC), sistemas de control distribuidos (DCS) y SCADA para automatización en tiempo real.
• Sensores y dispositivos de campo: Recogen información del entorno (luz, temperatura, presión) para ajustar los procesos industriales.
• Interfaces hombre-máquina (HMI): Facilitan la interacción entre operadores humanos y sistemas de control.
• Redes industriales y de comunicación: Conectan los dispositivos de las tecnologías de operación.
• Seguridad operativa: Garantiza la seguridad física y cibernética del sistema.

ESTRUCTURA DE LA EMPRESA Y DIGITALIZACIÓN DE UNIDADES

1.5. ESTRUCTURA DE LA EMPRESA. DIGITALIZACIÓN DE SUS UNIDADES

La transformación digital de las empresas ha provocado, también, cambios importantes en sus estructuras organizativas. Las antiguas estructuras jerárquicas solían tener una estructura vertical, a nivel jerárquico, y horizontal, a nivel organizativo, es decir, dividida en varios departamentos al frente de los cuales había un responsable máximo.

Los procesos de digitalización han obligado a la creación de nuevos departamentos que se han sumado a los tradicionales de: producción, compraventa, recursos humanos, contabilidad y marketing.

Así, a esa estructura horizontal se ha unido el director de tecnología de la información (CTO/CIO), de quien dependen departamentos como: desarrollo de software, gestión de datos, seguridad en la información, desarrollo web y multimedia, innovación y estrategia digital y soporte técnico.

En función del tamaño de la empresa, algunos (o incluso todos) de estos departamentos relacionados con la transformación digital no están dentro de la propia empresa, sino que son servicios que prestan empresas externas especializadas.

EVOLUCIÓN DE EMPRESA CLÁSICA A DIGITALIZADA

1.6. EVOLUCIÓN DE UNA EMPRESA CLÁSICA A UNA EMPRESA DIGITALIZADA

Ventajas de la Transformación Digital en Empresas

• Agilidad en la toma de decisiones: Datos en tiempo real permiten decisiones rápidas y acertadas.
• Mejora en la eficiencia operativa: Automatización reduce errores, optimiza recursos y aumenta productividad.

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• Acceso a nuevos mercados: La presencia online amplía el alcance y facilita el contacto con clientes globales.
• Mejora de la experiencia del cliente: Personalización y adaptación más rápida a sus necesidades.
• Reducción de costes: Optimización de procesos, reducción de infraestructura y mejora en eficiencia energética.
• Innovación continua: Fomenta la creación de nuevos productos y servicios.

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