Análisis de los procesos de digitalización de las empresas del sector del transporte
Abstract
En la actualidad, casi todos los aspectos de nuestras vidas están ligados a la tecnología. Las nuevas tecnologías están transformando la forma de vivir y como, es lógico, esto también afecta a las empresas. Estas buscan beneficiarse de las innovaciones tecnológicas. Por este motivo están surgiendo numerosos estudios que centran su atención en explicar en qué consisten estas nuevas tecnologías y como implementarlas. Para comprender mejor de lo que son capaces estas tecnologías este documento hace un estudio de la metodología que nos permite la transformación digital, es decir, estudia la Industria 4.0 y sus tecnologías. El negocio tal y como lo conocemos está cambiando con la ayuda de las nuevas tecnologías tales como las aplicaciones móviles, el Big Data, la computación en la nube o el Internet de las cosas. La descripción de las tecnologías que dan forma a la Industria 4.0 permitirá conocer los diferentes beneficios que obtienen los negocios tras su implementación. Lo que hace que estas tecnologías sean tan revolucionarias es su capacidad de cooperación y comunicación, posibilitando que se pueda trabajar con ellas conjuntamente y así ampliar sus aplicaciones y aumentar los beneficios. Este documento no solo se centrará en la Industria 4.0 sino que también analizará el papel de esta dentro del sector automotriz. El sector automotriz ha sido siempre pionero en el uso de las nuevas tecnologías, por este motivo se considera un sujeto de estudio interesante. Este estudio comenzará planteando los nuevos objetivos que la industria automotriz pretende alcanzar dentro de la era digital. En segundo lugar, estudiará los aspectos fundamentales que harán posible la transformación digital de este sector. También se analizará la evolución de la producción de vehículos en los territorios con mayor influencia en el sector automotriz, como son Europa, Estados Unidos y Japón. Finalmente, este documento se centra en el desarrollo y la fabricación de vehículos limpios que con la ayuda de las nuevas tecnologías están haciendo posible la disminución de la contaminación ambiental.
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Trabajo Fin de Grado Grado en Ingeniería de las Tecnologías Industriales Análisis de los procesos de digitalización de las empresas del sector del transporte Autor: Inés Caballos Torroba Tutor: Miguel Torres García Dpto. Organización Industrial y Gestión de Empresas I Escuela Técnica Superior de Ingeniería Universidad de Sevilla Sevilla, 20 21
i Trabajo Fin de Grado Grado en Ingeniería de las Tecnologías Industriales Análisis de los procesos de digitalización de las empresas del sector del transporte Autor: Inés Caballos Torroba Tutor: Miguel Torres García Profesor titular Dpto. Máquinas y Motores Térmicos Escuela Técnica Superior de Ingeniería Universidad de Sevilla Sevilla, 2021
iii Trabajo Fin de Grado: Análisis de los procesos de digitalización de las empresas del sector del transporte Autor: Inés Caballos Torroba Tutor: Miguel Torres García El tribunal nombrado para juzgar el Proyecto arriba indicado, compuesto por los siguientes miembros: Presidente: Vocales: Secretario: Acuerdan otorgarle la calificación de: Sevilla, 2021 El Secretario del Tribunal
v A mi familia y amigos por apoyarme y animarme en todo momento GRACIAS
vii Resumen En la actualidad, casi todos los aspectos de nuestras vidas están ligados a la tecnología. Las nuevas tecnologías están transformando la forma de vivir y como, es lógico, esto también afecta a las empresas. Estas buscan beneficiarse de las innovaciones tecnológicas. Por este motivo están surgiendo numerosos estudios que centran su atención en explicar en qué consisten estas nuevas tecnologías y como implementarlas. Para comprender mejor de lo que son capaces estas tecnologías este documento hace un estudio de la metodología que nos permite la transformación digital, es decir, estudia la Industria 4.0 y sus tecnologías. El negocio tal y como lo conocemos está cambiando con la ayuda de las nuevas tecnologías tales como las aplicaciones móviles, el Big Data, la computación en la nube o el Internet de las cosas. La descripción de las tecnologías que dan forma a la Industria 4.0 permitirá conocer los diferentes beneficios que obtienen los negocios tras su implementación. Lo que hace que estas tecnologías sean tan revolucionarias es su capacidad de cooperación y comunicación, posibilitando que se pueda trabajar con ellas conjuntamente y así ampliar sus aplicaciones y aumentar los beneficios. Este documento no solo se centrará en la Industria 4.0 sino que también analizará el papel de esta dentro del sector automotriz. El sector automotriz ha sido siempre pionero en el uso de las nuevas tecnologías, por este motivo se considera un sujeto de estudio interesante. Este estudio comenzará planteando los nuevos objetivos que la industria automotriz pretende alcanzar dentro de la era digital. En segundo lugar, estudiará los aspectos fundamentales que harán posible la transformación digital de este sector. También se analizará la evolución de la producción de vehículos en los territorios con mayor influencia en el sector automotriz, como son Europa, Estados Unidos y Japón. Finalmente, este documento se centra en el desarrollo y la fabricación de vehículos limpios que con la ayuda de las nuevas tecnologías están haciendo posible la disminución de la contaminación ambiental.
Industria 4.0 14 14 La Primera Revolución Industrial nace en Gran Bretaña y se desarrolló en la segunda mitad del XVIII. Se caracterizó por una serie de innovaciones tecnológicas que favorecieron la expansión de las industrias. La introducción de máquinas supuso un gran avance en las técnicas empleadas para la fabricación, hasta entonces manuales. Se sumaron muchos factores para que las condiciones en Reino Unido fueran adecuadas y así surgiese la Primera Revolución Industrial. Fue necesaria la existencia de materias primas como el hierro y el carbón que servían de combustible para el funcionamiento de las nuevas máquinas. El principal avance tecnológico de la Primera Revolución Industrial fue la máquina de vapor, invento de Thomas Newcomen (1712) y mejorado por James Watt (1750). La máquina de vapor permitía obtener energía mecánica a partir de la energía térmica, pero fueron las mejoras que hizo Watt lo que trajo consigo el inicio de la Primera Revolución Industrial. Esta nueva máquina era capaz de mover maquinaria pesada, propiciando el surgimiento de fábricas y la producción en masa. (Figura 2.3) Los sectores más destacables de la Primera Revolución Industrial fueron la industria textil y la siderurgia. La primera será un ejemplo de cómo la tecnología puede hacer prosperar un sector. Además, esta abrirá paso a la industrialización de otros sectores. Las innovaciones más destacables que surgieron durante la Primera Revolución Industrial en la industria textil son la máquina de hilado (James Hargreaves,1764), el telar hidráulico (Richard Arkwright,1769) y haciendo uso de la máquina de vapor, el telar mecánico (Edward Cartwright, 1785). En cuanto a la minería, gracias a las mejoras tecnológicas se consiguió un hierro de buena calidad y barato, imposible sin la ayuda de la nueva maquinaría. Las aplicaciones prácticas de las máquinas de vapor también llegaron a los medios de transporte tanto por agua, con el barco a vapor (Robert Fulton, 1803), como por tierra, con la locomotora a vapor (Stepheson,1830). Estas nuevas tecnologías cambiaron la forma de trabajar lo que se tradujo en un aumento de la capacidad de producción a menor coste. Además, con la producción en serie no solo se disminuye el tiempo de fabricación, sino que al simplificar tareas complejas en otras más simples que no necesita de mano de obra cualificada. La Primera Revolución Industrial rompió con las estructuras socioeconómicas existentes hasta el momento. Significó un cambio sin precedentes tanto en la economía, los medios de transportes y la comunicación e, incluso, las estructuras sociales. Figura 2.3 – Máquina de vapor (James Watt) [8]
15 15 Análisis de los procesos de digitalización de las empresas del sector del transporte La Segunda Revolución Industrial fue, en muchos sentidos, la continuación de la Primera. Se establece entre 1870 y 1914 aunque algunos acontecimientos que se achacan a este periodo ocurrieron en 1850. Se desplazó el enfoque geográfico del liderazgo tecnológico a otros territorios. Los avances tecnológicos propios de la Primera Revolución Industrial llegaron a países como Francia, Alemania, Bélgica, Japón y Estados Unidos para luego expandirse por el resto de los países occidentales. La Primera Revolución Industrial, y la mayoría de los desarrollos tecnológicos que la precedieron, tuvieron poca o ninguna base científica. A menudo era difícil eliminar errores, mejorar la calidad y hacer que los productos y procesos fueran más fáciles de usar pues era necesario profundizar en la comprensión de los procesos naturales involucrados. Sin embargo, la Segunda Revolución Industrial se caracterizó por avances tanto tecnológicos como científicos. La efectividad de la investigación y el desarrollo de técnicas novedosas se debió al constante estudio que pretendía comprender el funcionamiento de las nuevas tecnologías y mejorarlas. El hierro forjado, tan importante para la Primera Revolución, no era lo suficientemente tenaz y elástico, además el desgaste de las piezas de las máquinas y los rieles hizo que su uso fuera caro. Haciendo un estudio más complejo de los materiales, otros metales como el acero ganaron importancia y sustituyeron al hierro. El crecimiento de la industria del acero es considerado uno de los aspectos más destacable de la Segunda Revolución Industrial. El acero fue esencial para la construcción de máquinas, puentes, fábricas y rieles. Sin embargo, la marca más característica de esta revolución es la aplicación de nuevas fuentes de energía, la electricidad y el petróleo. El uso de la electricidad permitió el desarrollo de innovaciones tales como la lampara incandescente (1881). Además, surgieron inventos revolucionarios como el telégrafo (Samuel Morse, 1837), el teléfono (Graham Bell, 1876), la radio (1897) o la televisión que cambiaron la forma de comunicarnos. Figura 2.4 – Teléfono [9] Figura 2.5 – Telégrafo [10]
Industria 4.0 16 16 Las máquinas de vapor alimentadas por carbón se sustituyen por los motores diésel y de gasolina, mejoraban el rendimiento térmico de manera que necesitaba de menos combustible, lo que supone un gran ahorro. Aunque la idea del motor de combustión interna era antigua, el primero en construir un motor de combustión interna fue Joseph Etienne Lenoir en 1860 dos tiempos y en 1863 de cuatro tiempos. Sin embargo, el rendimiento no era comparable a la máquina de vapor. Para mejorar su eficacia Nikolaus Otto diseño en 1876 el motor otto. Usando un ciclo distinto al de Otto, Rudolf Diesel desarrolla un motor con mejor rendimiento térmico en 1893. En 1883 Gottlieb Daimler introduce el motor de gasolina que funcionaba según el ciclo de Otto. También se desarrolla una alternativa al motor de explosión, el motor eléctrico que verá su auge más adelante. (Figura 2.6) Surgen nuevos medios de transporte con la llegada del automóvil con motor de combustión interna (1886, Karl Friedrich Benz) y el avión. En cuanto a los ferrocarriles, su tecnología no constituía ninguna novedad. Sin embargo, su expansión revolucionó la forma de desplazarse, se hicieron más rápidos, más seguros y cómodos durante la Segunda Revolución Industrial. El transporte de mercancías a través del ferrocarril permitió relaciones comerciales que antes no resultaban viables. Además, este medio de transporte hizo asequible el viaje para todos y sus extensas líneas conectó muchos mercados. Por ello la Segunda Revolución Industrial es considerada como la era del ferrocarril. La Segunda Revolución Industrial cambio la forma de relacionarnos con el conocimiento y las practicas tecnológicas, lo que se aprendió en estos años preparó el camino para las siguientes Revoluciones Industriales. Figura 2.6 – Motor combustión interna (Étiènne Lenoir) [11]
17 17 Análisis de los procesos de digitalización de las empresas del sector del transporte Tras la Segunda Guerra Mundial comienza la Tercera Revolución Industrial, liderada por Estados Unidos, Japón y la Unión Europea. Esta Revolución se caracteriza por el progreso de la tecnología de la información, con la creación de internet; permitiendo la interconexión mundial. Además, se desarrollan tecnologías muy diferentes lo que supuso grandes cambios en diversas áreas. Además del internet la Tercera Revolución Industrial se relaciona con avances en la robótica y la electrónica, y con los procesos de automatización. En 1969 surge el primer controlador lógico programable (PLC) que permitía la programación digital de los sistemas de automatización. En la figura 2.7 podemos observar el primer PLC conocido como Modicon (Modular Digital Controler). La programación todavía gobierna la ingeniería moderna de sistemas de automatización y conduce a una alta flexibilidad y eficiencia en los sistemas de automatización. Otros sectores adquieren una gran importancia, como es el caso de la industria química. Los avances científicos en la química fueron esenciales para el progreso en distintos campos. Por ejemplo, la industria textil se vio favorecida con las nuevas técnicas de teñido, y gracias a diferentes estudios se dieron los primeros pasos de las fibras artificiales. Las nuevas aleaciones metálicas mejoraron los medios de transporte, permitiendo la construcción de aviones más ligeros. En la agricultura también tuvo una gran influencia; por ejemplo, con la introducción de nuevos abonos se mejoraron los cultivos. Además de estos sectores muchos otros se beneficiaron de la industria química. La medicina también se ve favorecida por el uso de la ciencia y las nuevas tecnologías, lo que la mantendrá constantemente innovando. El desarrollo de la ingeniería genética y la biotecnología cobra mucha importancia en esta época. Aunque principalmente se hace uso de fuentes de energía no renovables durante la Tercera Revolución Industrial, se comienza a buscar otras alternativas. Las innovaciones permiten la utilización de energías renovables, como por ejemplo hidráulica, solar o eólica. Además, se mejoran los medios y procesos de almacenamiento de energía, como baterías recargables o pilas de hidrógeno. La Tercera Revolución Industrial impulsa el desarrollo tecnológico en todos los ámbitos. El estudio constante en los diferentes campos deriva en un progreso continuo. Mediante la utilización de tecnologías de información y automatización, comienza la era digital que crece vibrante y vertiginosamente. Figura 2.7 – Modicon del grupo Schneider Electric [13]
Industria 4.0 18 18 La línea que separa la Tercera Revolución de la Cuarta Revolución Industrial es muy fina se dice que la Cuarta comenzó a principios de este siglo y se basa en la Revolución digital. Se caracteriza por una Internet mucho más amplio y móvil, por sensores más pequeños y potentes que se han abaratado, y por la inteligencia artificial, el aprendizaje automático y la robótica colaborativa (figura 2.8). Las tecnologías digitales que tienen hardware, software y redes de computadoras en su núcleo no son nuevas, pero en una ruptura con la Tercera Revolución Industrial, se están volviendo más sofisticadas e integradas y, como resultado, están transformando las sociedades y la economía global. Sin embargo, la Cuarta Revolución Industrial no se trata solo de máquinas y sistemas inteligentes y conectados; su alcance es mucho más amplio. Proporciona importantes avances en áreas que abarcan desde la secuenciación de genes hasta la nanotecnología, desde las energías renovables hasta la computación cuántica. Es la fusión de estas tecnologías y su interacción a través de los dominios físico, digital y biológico lo que hace que la Cuarta Revolución Industrial sea fundamentalmente diferente de las revoluciones anteriores. En esta Revolución, las tecnologías emergentes y las innovaciones se están difundiendo mucho más rápido y más ampliamente que en las anteriores, que continúan desarrollándose en algunas partes del mundo. El 17% del mundo aún no ha experimentado plenamente la Segunda Revolución Industrial, ya que casi 1.300 millones de personas aún carecen de acceso a la electricidad. Mientras los avances de la Primera Revolución Industrial tardaron casi 120 años en extenderse fuera de Europa, el Internet impregnó todo el mundo en menos de una década. [14] La adopción de las innovaciones tecnológicas es un factor determinante para el progreso. El gobierno y las instituciones públicas, así como el sector privado, deben hacer su parte y sumarse a la Cuarta Revolución Industrial. Figura 2.8 – Robot colaborativo [62]
19 19 Análisis de los procesos de digitalización de las empresas del sector del transporte 2.2 Tecnologías que la impulsan La principal tecnología utilizada en el contexto de la Industria 4.0 son los sistemas ciberfísicos (CPS). Los CPS se consideran una tecnología habilitadora clave en la Cuarta Revolución Industrial. Los CPS son un conjunto de diferentes tecnologías habilitadoras, que generan un sistema autónomo, de intercomunicación e inteligente y, por lo tanto, pueden facilitar la integración entre sujetos diferentes y físicamente distantes. Los CPS puede definirse como un sistema en el que los objetos físicos deben estar flanqueados por su representación en el mundo digital, están integrados con elementos capaces de computar, memorizar y comunicarse y además están conectados entre sí. La funcionalidad de un CPS se puede resumir en tres niveles, como se define a continuación: > Nivel 1. Comunicación: permiten una conexión inteligente, es decir, tienen la capacidad de administrar y adquirir datos disponibles en tiempo real gracias a sensores inteligentes y transferirlos con comunicación específica. > Nivel 2. Computación: para la conversión de datos a información de valor tienen la capacidad de agregar datos y procesarlos. Además, los CPS permiten representar en tiempo real una realidad digital. Esto se conoce como gemelo digital y una de las funcionalidades con más potencial. > Nivel 3. Control: la capacidad de identificar diferentes escenarios y apoyar un proceso adecuado de toma de decisiones. Proporciona retroalimentación sobre la realidad física de la realidad virtual y aplica acciones correctivas al nivel anterior. La cuarta revolución industrial se caracteriza por el uso de tecnologías habilitadoras específicas que permiten el desarrollo de CPS. Varios autores definen nueve tecnologías principales (Figura 2.9) que están transformando la industria manufacturera: el Big Data, la nube, automatización, sistemas de integración, IoT, seguridad cibernética, fabricación aditiva, realidad aumentada y simulación. De todas estas tecnologías, IoT, o más precisamente IIoT (Internet industrial de las cosas) es lo que permite a la fábrica conectar realmente todas las funciones. Al integrar todos los aspectos del proceso de producción, podemos construir un ecosistema a partir de él y redefinir la relación entre proveedores, fabricantes y consumidores, así como entre humanos y máquinas. El efecto es una transformación radical de las industrias tradicionales. Significa el uso de nuevas tecnologías de producción, nueva maquinaria, y nuevos materiales. En este contexto, el conocimiento se ha convertido en un aspecto crucial. Además, se produce una integración completa entre las dimensiones cibernética y física. Figura 2.9 – Nueve pilares de la Industria 4.0 [21]
Industria 4.0 20 20 2.2.1 Análisis de datos (Big Data) Para impulsar su desarrollo y mejorar su eficiencia, las empresas están aprovechando los datos, estos les permiten adelantarse a las nuevas necesidades provocadas por las permanentes transformaciones en el sector de la industria. En este apartado se hace un análisis de la importación de los datos para una empresa y como las nuevas tecnologías están cambiando la forma de obtener y gestionar dichos datos para que sean de utilidad. Las empresas conviven en un entorno de permanente competencia para por lo que deben estar en constante evolución y adaptarse a los cambios. El desarrollo de una empresa viene ligado a la de la toma de decisiones, estas se basan en la información que toma de su entorno. Para garantizar su supervivencia la organización debe conseguir los datos necesarios, procesarlos y realizar las acciones correspondientes. Actualmente las nuevas tecnologías nos permiten la obtención de datos precisos. Las organizaciones cuentan con la ventaja de saber lo que está ocurriendo en su entorno lo que les permite mejorar continuamente su estrategia de negocio y anticiparse a las necesidades de sus clientes. “Sin datos usted será simplemente una persona más con su opinión”. W. Edwards Deming. Para explotar datos, se requiere un análisis de datos avanzado. Usando la computación en la nube y a través de análisis avanzados, métodos y herramientas, se analizan y extraen datos fuera de línea y en tiempo real. El conocimiento se extrae de la enorme cantidad de datos que permiten a los fabricantes comprender el ciclo de vida del producto en varias etapas [27]. El Big Data ofrece la oportunidad de mutar del paradigma de fabricación actual a la fabricación inteligente. Por lo tanto, Big Data puede ayudar a los fabricantes a tomar decisiones de manera más racional, informada y receptiva. La competitividad de fabricación en el mercado global se ve reforzada por estas características del Big Data. El Big Data exige formas innovadoras y rentables de procesamiento de la información para obtener conocimientos mejorados. De acuerdo con las primeras definiciones investigadas, el Big Data se relacionó con el Volumen, Variedad y Velocidad, las tres V. Figura 2.10 – Big data: Volumen, Variedad y Velocidad
21 21 Análisis de los procesos de digitalización de las empresas del sector del transporte Estas fueron las tres dimensiones que surgieron como un marco común de desafíos en la gestión de datos. Al procesar continuamente grandes cantidades de datos heterogéneos no estructurados recolectados en diferentes formatos como videos, audios, textos u otros, se ha intentado asignar otras dimensiones para mejorar su caracterización, como: Veracidad, Visión, Volatilidad, Verificación, Validación, Variabilidad y Valor [22,24,25,26]. Según varios autores [22,24,25,26], la descripción de las dimensiones es la siguiente: Figura 2.11 – Características del Big Data
Industria 4.0 22 22 Los datos son un factor clave para la fabricación inteligente. Sin embargo, los datos no son útiles a menos que se “traduzcan” en un contexto y un contenido de información concretos que los usuarios puedan entender directamente. Generalmente, antes de obtener la información concreta de los datos, los datos deben pasar por varios pasos. El viaje completo de recopilación, transmisión, almacenamiento, preprocesamiento, filtrado, análisis, minería, visualización y aplicación de datos puede denominarse “ciclo de vida de los datos” [28]. Figura 2.12 – Ciclo de vida de los datos 1. Recopilación de datos El volumen de datos recopilados a lo largo de toda la cadena de valor de fabricación y el ciclo de vida del producto está aumentando a un ritmo sin precedentes. Todo lo que se encuentra en los alrededores genera continuamente datos. Los datos pueden provenir tanto de fuentes internas como externas. Los primeros se generan y almacenan en la propia empresa mientras que los segundos poseen varias vías de obtención. Cada proceso digital e intercambio de redes sociales produce datos; los sistemas, sensores y dispositivos móviles los transmiten. Los macrodatos llegan de múltiples fuentes a una velocidad, volumen y variedad alarmantes. Para extraer un valor significativo de los macrodatos, es necesario contar con una potencia de procesamiento óptima, capacidades analíticas y habilidades de gestión de la información [17,20]. Una fuente de datos que está cobrando importancia es el llamado Open Data, es una iniciativa global que pretende que los datos y la información sean publicados de forma abierta, es decir, sin restricciones de acceso. Elimina las barreras tradicionales como el copyright, patentes u otros mecanismos de control y se centra, especialmente, en la transparencia de las administraciones públicas. Las políticas de transparencia que han adoptado algunos países como en España, a través de plataformas como dato.gob.es, permiten el acceso a datos de mucha utilidad. Facilita los procesos de información de clientes, por ejemplo, en una comunidad puedo obtener información estratégica a través de la plataforma del ayuntamiento y saber la disponibilidad de aparcamiento en la ciudad [17]. Además, el rastreo web es una técnica de adquisición de datos ampliamente utilizada para recopilar datos públicos basados en ciertas condiciones predefinidas por ingenieros. El rastreo web se refiere a la tecnología de implementación de "rastreadores" (es decir, programas informáticos) para navegar por páginas web públicas y recopilar información deseable. La tecnología de rastreo web permite a los fabricantes adquirir datos públicos de forma automática y eficiente.[28]
23 23 Análisis de los procesos de digitalización de las empresas del sector del transporte Sin embargo, la mayoría de los datos llegan a través del IoT, mediante el cual los datos de equipos y productos se pueden recopilar instantáneamente a través de sensores inteligentes, RFID (identificación por radiofrecuencia) y otros dispositivos de detección, lo que hace posible monitorear el estado de los equipos y productos en tiempo real. Por ejemplo, los sensores incorporados permiten medir, monitorear e informar de manera continua el estado operativo continuo de los equipos y productos de fabricación, como la temperatura, la presión y la vibración. RFID permite la identificación, seguimiento y gestión automáticos de un gran número de piezas de trabajo, así como de los materiales necesarios para la producción. [28] 2. Almacenamiento de datos Actualmente el progreso de las tecnologías de información y comunicación permite el acceso a un volumen de datos digitales que crece exponencialmente debido a las diversas fuentes. Es posible procesar y almacenar gran cantidad de datos. En los últimos años hemos pasado de hablar de “megas”, “gigas” y “teras” a usar petabytes estos equivalen a una capacidad de almacenaje de 13 años de video en alta definición. Google, por ejemplo, almacena 24 petabyte por día. Esta enorme cantidad de datos estructurados, semiestructurados y no estructurados puede describir el Big Data. Para obtener el valor correspondiente, estos datos necesitarían demasiado tiempo y dinero para almacenarse y analizarse [18]. El gran volumen de datos recopilados de los procesos de fabricación debe almacenarse de forma segura e integrarse de forma eficaz. En términos generales, los diversos tipos de datos de fabricación se pueden clasificar en estructurados (por ejemplo, dígitos, símbolos, tablas, etc.), semiestructurados (por ejemplo, árboles, gráficos, documentos XML, etc.) y datos no estructurados (por ejemplo, registros, audios, videos, imágenes, etc.). [28] Tradicionalmente, las empresas de fabricación se centraban en gran medida en el almacenamiento de datos estructurados, ya que era difícil administrar directamente datos no estructurados dentro de las bases de datos empresariales. Sin embargo, actualmente la arquitectura de almacenamiento basada en objetos permite colecciones de datos para almacenar y gestionar como objetos; esto proporciona una solución más flexible que permite integrar datos semiestructurados y no estructurados. Además, a través de la computación en la nube, el almacenamiento de datos se puede lograr de una manera altamente rentable y eficiente.[28] 3. Procesamiento de datos La recopilación o el almacenamiento de datos caracterizan a Big Data, pero la característica principal del Big Data es el análisis de datos y sin él, Big Data no tiene mucho valor. El Big Data puede proporcionar orientación sistemática para las actividades de producción relacionadas dentro de todo el ciclo de vida del producto, logrando un funcionamiento rentable del proceso y libre de fallos, y ayuda a los gerentes en la toma de decisiones y a resolver problemas relacionados con la operación. El uso de Big Data proporciona una ventaja empresarial a través de la oportunidad de generar valor añadido [18]. Para aprovechar las ventajas de la analítica del Big Data en una sociedad cada vez más impulsada por el conocimiento, existe la necesidad de desarrollar soluciones que reduzcan la complejidad y la carga cognitiva al acceder y procesar estos grandes volúmenes de datos tanto en hardware integrado como en analítica de datos basada en software [19]. El procesamiento de datos se refiere a una serie de operaciones realizadas para descubrir conocimiento a partir de un gran volumen de datos. Los datos deben convertirse en información y conocimiento para que los fabricantes tomen decisiones informadas y racionales. Sobre todo, los datos deben limpiarse y procesarse cuidadosamente para eliminar información redundante, engañosa, duplicada e inconsistente. La reducción de datos es el proceso de transformar el volumen masivo de datos en formas ordenadas, significativas y simplificadas mediante la selección de características o casos. Una vez completada la reducción de datos, los datos limpios y simplificados se explotan mediante el análisis de datos y la minería datos (data mining) para generar nueva información [19]. A este conjunto de técnicas se le conoce como ciencia de datos (data science). La ciencia de datos, se asocia al nuevo negocio. Se vale de la inteligencia artificial (IA), como el aprendizaje automatizado o aprendizaje profundo (Deep learning), para desarrollar procesos de análisis que sean capaces de afrontar los datos masivos. Además, también posibilita el uso de datos desestructurados y procesa la información en tiempo real.[20]
Industria 4.0 30 30 Figura 2.16 – Tipos de nubes 2.2.3 Tecnología en la nube El término "nube" se utiliza para aplicaciones como servicios remotos, gestión y aplicaciones de evaluación comparativa del rendimiento. Ha captado la atención notable de la comunidad de tecnología de la información y su papel en otras áreas comerciales seguirá creciendo. Junto con las continuas mejoras tecnológicas, la maquinaria, la gestión de datos y la funcionalidad continuarán cambiando de los enfoques tradicionales a las soluciones basadas en la nube. La nube permite la entrega de sistemas mucho más rápidos que los sistemas independientes, actualizaciones rápidas, modelos de rendimiento actualizados y otras opciones de entrega. La industria ha experimentado un cambio importante en el uso de soluciones en la nube y esto seguirá creciendo y representará un gran desafío para otros medios de almacenamiento de datos. La tecnología en la nube es el servicio de almacenamiento en línea más simple que brinda conveniencia operativa con aplicaciones basadas en la web que no requieren ninguna instalación. El sistema de almacenamiento de todas las aplicaciones, programas y datos en un servidor virtual se denomina computación en la nube. Facilita la operación al garantizar que los clientes y los empleados accedan a los mismos datos al mismo tiempo. Los sistemas en la nube reducen los costos, elimina la complejidad de la infraestructura, amplía el área de trabajo, protege los datos y brinda acceso a la información en cualquier momento. Hay cuatro tipos de sistemas en la nube:
31 31 Análisis de los procesos de digitalización de las empresas del sector del transporte Los servicios en la nube (cloud computing) son una buena fuente de solución para manejar Big Data. Tenga en cuenta que los macrodatos pueden estar estructurados o no estructurados. Dado que los ordenadores tradicionales pueden no ser capaces de manejar Big Data, sería mucho más fácil y eficiente realizar el análisis respectivo con el sistema en la nube. Por lo tanto, el análisis de datos y el sistema en la nube deberían ser componentes inevitables dentro de la Industria 4.0. La integración de robots conectados a la nube en la vida real conducirá a la alta eficiencia de las plantas. Con este paso hacia la Cuarta Revolución Industrial no solo se benefician del aumento en calidad y en la velocidad de producción las grandes empresas sino también las pequeñas. Los servicios en la nube cobran cada vez más relevancia en las empresas debido, principalmente, a la ventaja de no tener que hacer grandes inversiones en infraestructuras que mantengan aplicaciones, plataformas o servidores propios. Se distingue tres modelos de servicios en la nube: Infraestructura como Servicio (IaaS) es donde los proveedores de servicios en la nube proporcionan a los usuarios recursos informáticos fundamentales, con infraestructuras virtuales, por ejemplo, servidores virtuales, redes o almacenamiento y donde los usuarios en la nube pueden implementar y ejecutar software arbitrario, que puede incluir, por ejemplo, aplicaciones de sistemas operativos. La plataforma como servicio (PaaS) es donde los usuarios desarrollan y ejecutan aplicaciones utilizando lenguajes de programación en las infraestructuras de la nube. Por tanto, se puede conseguir escalabilidad, servidor de alta velocidad y almacenamiento. Los usuarios pueden crear, ejecutar e implementar sus propias aplicaciones con el uso de plataformas de IT remotas. En esta capa, no hay preocupación por la disponibilidad y el mantenimiento del recurso [18]. El software como servicio (SaaS) es donde residen las aplicaciones y se ejecutan en una infraestructura en la nube. Accesible desde varios dispositivos del cliente a través de una interfaz como un navegador web y programas. El enfoque es eliminar las aplicaciones de servicio en dispositivos locales de usuario individual, logrando una alta eficiencia y rendimiento para los usuarios. Esta categoría habilita aplicaciones de software como el software de diseño asistido por ordenador (CAD) y el software de planificación de recursos empresariales (ERP), con un coste total de propiedad más bajo [18]. Estos servicios definen un sistema en capas o tipos de modelos de servicio estructurados para la computación en la nube como se observa en la Figura 2.17 Figura 2.17 – Servicios en la nube
Industria 4.0 32 32 En entornos de fabricación, se propuso el concepto fabricación en la nube (Cloud Manufacturing) para hacer uso de la tecnología en la nube, con el fin de mejorar los sistemas de fabricación actuales. La fabricación relacionada con la nube tiene dos enfoques: 1) El uso de aplicaciones en la nube en la industria manufacturera directamente, las aplicaciones de fabricación basadas en la web o asistidas por computadora son ejemplos de posibles implementaciones en el sistema en la nube. Estas aplicaciones se implementan en dos niveles de servicio en la nube, igualando los niveles de SaaS y PaaS. 2) Los sistemas fabricación en la nube como un tipo completamente nuevo de servicio en la nube, basado en Arquitectura orientada a servicios (SoA) en el entorno de nube que proporciona capacidades de fabricación. Refleja el nivel IaaS en la computación en la nube. La fabricación en la nube permite a los usuarios solicitar servicios en todas las etapas del ciclo de vida de un producto, desde el diseño, la fabricación, la gestión, etc. El modelo de fabricación en la nube se mantiene en funcionamiento gracias a la cooperación entre proveedores, operadores y consumidores. Proveedores: poseen y proporcionan las capacidades y los recursos de fabricación. Dentro de todo el ciclo de vida del producto, para propósitos de compartir, los proveedores publican recursos de fabricación en la plataforma de fabricación en la nube y también reciben tareas de fabricación desde la plataforma en la nube. Todo se transforma en servicios, bajo la gestión exclusiva del operador [36]. Operadores: se encargan de operar la plataforma de fabricación en la nube y brindar servicios a proveedores, consumidores e incluso a terceros. De manera bajo demanda, los consumidores de la plataforma en la nube pueden lograr servicios de fabricación sostenibles y de alta calidad. Los proveedores tienen permiso para publicar sus recursos y capacidades con el uso de herramientas proporcionadas por la plataforma en la nube [36]. Consumidores: bajo la gestión exclusiva del operador, los consumidores, incluidas las empresas y los consumidores individuales, presentan sus tareas requeridas a la plataforma de fabricación en la nube y reciben los resultados de ejecución de sus órdenes [36]. Algunos de los mejores servicios de computación en la nube son:
33 33 Análisis de los procesos de digitalización de las empresas del sector del transporte 2.2.4 Ciberseguridad Cada año, cada vez más, los dispositivos se conectan a la red global: Internet. Por esto, IoT, entornos virtuales, acceso remoto, datos almacenados en sistemas en la nube, etc., son muchas oportunidades abiertas que representan nuevas vulnerabilidades crecientes que conducen a una información comprometida para personas y empresas. A esto se le suma que los límites de las empresas actuales no están claros y están desapareciendo [18]. Se define Ciberseguridad como un nuevo término de alto nivel de seguridad de la información, y a través de la palabra "ciber" se difunde para aplicarse también en entornos industriales e IoT. Ciberseguridad es una tecnología que se basa en proteger, detectar y responder a los ataques [18]. Las tecnologías de Industria 4.0 deben permitir la creación de un entorno cibernético seguro. Los ataques directos de personas malignas y / o software pueden representar un grave peligro para los Sistemas de control industriales. Estos Sistemas de control industriales son tales como Control de Supervisión y Adquisición de Datos (SCADA), sistemas de control de procesos, sistemas de control distribuido, CPS o PLC). Además, el aumento de dispositivos conectados se traduce en más posibilidades de ciberataques. [18] Los dispositivos industriales son pirateados porque se ejecutan durante demasiado tiempo (semanas o meses) sin actualizar las herramientas de seguridad o antivirus. Además, existe un número considerable de controladores antiguos utilizados en las redes de los sistemas de control industrial, diseñados cuando la ciberseguridad no era una preocupación. Las amenazas de ciberseguridad pueden entrar debido a la existencia de múltiples vías de acceso, esto también provoca una rápida propagación del malware. La Industria 4.0 crea información valiosa que debe protegerse. La seguridad de la información y los datos es fundamental para el éxito de la industria. Es importante que los datos estén disponibles solo para personas autorizadas. Se deben verificar la integridad y las fuentes de información. La Industria 4.0 ha planteado dos demandas de Ciberseguridad para asegurar los sistemas de fabricación inteligentes: Arquitectura de seguridad y Seguridad por diseño. Los sistemas deben detectar automáticamente los ataques, las amenazas y el malware. Las operaciones de fabricación pueden ser interrumpidas por un ciberataque, por lo tanto, las empresas tienen pérdidas de dinero, pero el problema principal son los ciberataques dirigidos a sistemas que requieren operaciones de seguridad y representan un riesgo grave para la seguridad de los operadores [18]. Un ciberataque puede provenir de una fuente interna como un operador que accede físicamente a un puerto de datos o una fuente externa como un canal de comunicación externo o también una transmisión inalámbrica. La seguridad de los sistemas de control industrial es urgente, por lo que se necesita una respuesta automática a incidentes. Para una variedad de ataques industriales, las redes definidas por software y la virtualización de funciones de red pueden facilitar la respuesta automática a incidentes. La respuesta a incidentes en los sistemas de control industrial se puede lograr utilizando una arquitectura de nube privada. Estas tecnologías sirven para mejorar los siguientes aspectos: la visibilidad de la red; las capacidades de la red (permite flujos de tráfico de red con una mejor gestión); y la implementación y control de funciones de red mediante software, en lugar de cajas intermedias de hardware específicas. La actualización continua de los controles de seguridad implementados es obligatoria, manteniendo la protección al día, en todos los niveles: Nivel de dispositivo: con la instalación de nuevos parches de seguridad; Nivel de red: con las firmas de firewall de nuevas amenazas actualizadas; Nivel de planta / fábrica: con el análisis y el seguimiento de las fuentes de registros reales.
Industria 4.0 34 34 2.2.5 Realidad Aumentada La realidad aumentada (RA) es una versión mejorada de la realidad en la que las vistas en directo o indirectas de entornos físicos del mundo real se aumentan con imágenes superpuestas generadas por ordenador. Esta tecnología es una de las más revolucionarias dentro de la Industria 4.0. Esta nueva tecnología proporciona herramientas poderosas. La tecnología de RA se puede encontrar en una amplia gama de sectores, por ejemplo, entretenimiento, marketing, turismo, cirugía, logística, manufactura, mantenimiento, etc. Como tecnología en evolución creciente, recientemente, el uso de RA se está extendiendo a diferentes campos de fabricación. Se ha demostrado que el uso de la RA en los procesos de fabricación relacionados con la simulación, la asistencia y la orientación es una tecnología eficaz que ayuda a solucionar problemas. La tecnología de RA aumenta la percepción del operador de la realidad mediante el uso de información artificial sobre el entorno, donde el mundo real se completa con sus objetos. Mientras interactúe con los sentidos humanos, la RA puede hacer uso de cualquier tipo de hardware [37]. Estas técnicas proporcionan grandes beneficios, especialmente en el diseño de productos y sistemas de producción. La realidad aumentada es una de las tecnologías de vanguardia implicadas en la tendencia de la Industria 4.0, especialmente en la generación de funcionalidades de fabricación inteligente. Esta tecnología ahora ha alcanzado el nivel adecuado de madurez para ser empleada en un entorno de producción. Ahora, hay tantas inversiones y proyectos piloto en marcha que están acelerando el proceso de refinamiento de la tecnología y preparando a las empresas para mejorar sus procesos. Esta tecnología evita errores que podrían verse en varias etapas de fabricación, principalmente en el diseño del producto y las mejoras de productividad. [17] El uso de RA puede ayudar a cerrar algunas brechas, por ejemplo, entre el desarrollo de productos y la operación de fabricación, debido a la capacidad de reproducir y reutilizar información y conocimientos digitales al mismo tiempo que respalda las operaciones de montaje [37]. El principio de RA es la combinación de realidad procesada digitalmente con objetos artificiales agregados digitalmente dentro de la escena. Para ello RA necesita de tres capacidades: 1) La capacidad de combinar objetos reales y virtuales en un entorno real. 2) La capacidad de alinear los objetos reales y virtuales entre sí. 3) La capacidad de ejecutar enterrar-activamente, en 3D y en tiempo real. Figura 2.18 – RA en la industria [63]
35 35 Análisis de los procesos de digitalización de las empresas del sector del transporte El software del sistema RA puede seleccionarse en función de las consideraciones del entorno, por ejemplo, en el entorno militar, el uso adecuado es la conectividad cero para garantizar la ciberseguridad, a diferencia del entorno comercial que requiere proporcionar conectividad de asistencia remota. Para que el usuario visualice la información, estos dispositivos de RA utilizan los siguientes tipos de óptica: • Video: mundos fusionados (reales y virtuales) en la misma vista digital. • Óptico: mundo real con objetos virtuales superpuestos directamente en la vista. • Retina: proyección directa de objetos virtuales en la retina con el uso de luz láser de baja potencia. • Holograma: mezcla del mundo real con objetos virtuales utilizando una emulsión fotométrica. • Proyección: proyección de objetos virtuales directamente sobre objetos del mundo real con el uso de un proyector digital. Con esta tecnología, los gráficos, los sonidos y la retroalimentación táctil se agregan al mundo natural. Es un concepto diferente al de la realidad virtual que requiere habitar un entorno totalmente virtual. Utiliza el entorno natural existente y simplemente superpone información virtual sobre él. Dado que los mundos virtual y real coexisten armoniosamente, los usuarios de la realidad aumentada experimentan sistemas de fabricación nuevos y mejorados en los que la información virtual se utiliza como herramienta para proporcionar asistencia en las funcionalidades de fabricación diarias. La realidad aumentada claramente implica la máxima utilización de la tecnología digitales para los beneficios de la fabricación [17]. (Figura 2.19) Figura 2.19 – RA en la industria [64] Los sistemas basados en realidad aumentada admiten una variedad de servicios, como seleccionar piezas en un almacén y enviar instrucciones de reparación a través de dispositivos móviles. Estos sistemas están actualmente en su infancia, pero en el futuro cercano, las empresas harán un uso mucho más amplio de la realidad aumentada para proporcionar a los trabajadores información en tiempo real para mejorar la toma de decisiones y los procedimientos de trabajo. Por ejemplo, los trabajadores pueden recibir instrucciones de reparación sobre cómo reemplazar una pieza en particular, ya que están mirando el sistema real que necesita reparación. Esta información puede mostrarse directamente en el campo de visión de los trabajadores utilizando dispositivos como gafas de realidad aumentada. Otra aplicación es la formación virtual. Siemens ha desarrollado un módulo de formación de operadores de plantas virtuales para su software Comos que utiliza un entorno 3D realista basado en datos con gafas de realidad aumentada para capacitar al personal de la planta para manejar emergencias. En este mundo virtual, los operadores pueden aprender a interactuar con las máquinas haciendo clic en una ciber-representación. También pueden cambiar los parámetros y recuperar datos operativos e instrucciones de mantenimiento.[18]
Industria 4.0 36 36 Algunas aplicaciones de RA en la fabricación: Operaciones como instalación, montaje, cambio de herramienta de maquinaria, etc. Mantenimiento y Asistencia Remota para reducir los tiempos de ejecución, minimizar los errores humanos y enviar las analíticas de desempeño relevantes a los gerentes de mantenimiento. Formación tanto para personas con experiencia como para nuevos técnicos al inicio de su curva de aprendizaje. Control de calidad que permite comprobar si los artículos producidos respetan o no los mejores estándares de fabricación. Gestión de la seguridad poniendo a disposición las herramientas para gestionar el riesgo y la seguridad de los operarios y equipos que trabajan en las instalaciones. Diseño y visualización en el suministro de herramientas que mejoran el diseño y la creación de prototipos. Logística para mejorar la eficiencia de las operaciones de gestión de almacenes y los operadores de apoyo logístico durante la navegación interior y las operaciones de picking. Además de la fabricación, la realidad aumentada también crea nuevas oportunidades para museos, bibliotecas, escuelas, industria del entretenimiento, etc. Figura 2.20 – Entretenimiento con RA [66] Figura 2.21 – Construcción con RA [65]
37 37 Análisis de los procesos de digitalización de las empresas del sector del transporte 2.2.6 Simulación Para la implementación exitosa de la fabricación digital, una herramienta indispensable y poderosa es la simulación por computadora, se está convirtiendo en una tecnología para comprender mejor la dinámica de los sistemas empresariales [39]. Los desafíos actuales de la industria manufacturera pueden ser abordados por esta tecnología, abordando la complejidad de los sistemas, solucionando problemas que no se pueden resolver con los modelos matemáticos habituales. En un entorno de fabricación de productos personalizado, el valor de la simulación es notable y evidente. La simulación permite experimentos para la validación de productos, procesos o diseño y configuración de sistemas [38]. El modelado de simulación ayuda a reducir costes, disminuir los ciclos de desarrollo y aumentar la calidad del producto [39]. Para analizar sus operaciones y apoyar la toma de decisiones, los fabricantes han estado utilizando algunos modelos y la simulación. Las tecnologías de simulación ya han demostrado su eficacia en el enfoque de varios problemas prácticos del mundo real en el sector de la fabricación [40]. La simulación se define como una imitación de la operación, a lo largo del tiempo, de un sistema o un proceso del mundo real. El modelado de simulación es el método que hace uso de modelos reales o modelos de sistemas imaginarios. El modelado de simulación permite obtener información sobre sistemas complejos y posibilita probar nuevas operaciones, conceptos o sistemas, antes de su implementación real, lo que permite recopilar información y conocimiento sin interferencias en el sistema de funcionamiento real [38]. La figura 2.22 muestra una recopilación de imágenes donde se aplica la simulación a través del software de simulación SIMIO. Figura 2.22 – SIMIO: software de simulación [67] El tipo de modelo de simulación más adecuado dependerá del sistema real que se va a representar, por ejemplo, modelos estáticos para modelar una estructura sin actividad y modelos dinámicos para investigar el comportamiento de un sistema que evoluciona a través del tiempo [41]. La simulación ha desempeñado un papel destacado en la evaluación del diseño (denominada fuera de línea) y el rendimiento del proceso operativo (denominada en línea) durante un sistema de fabricación [40].
Industria 4.0 38 38 Es habitual la existencia de decisiones a largo plazo sobre el proceso de diseño, por ejemplo, diseños de instalaciones, configuraciones de capacidad del sistema, sistemas de manipulación de materiales, sistemas de fabricación flexibles y sistemas de fabricación celular [40]. El tiempo de ejecución de la simulación fuera de línea no es significativo en el proceso de simulación, ofreciendo las ventajas a la hora de estudiar y analizar los escenarios hipotéticos [41]. En el proceso operativo del sistema de fabricación se encarga de la planificación y programación de las operaciones de fabricación, el control en tiempo real, las políticas de operación y las operaciones de mantenimiento, la toma de decisiones es a corto plazo, lo que hace que el tiempo de ejecución de la simulación sea un aspecto muy importante [40]. En entornos dinámicos e inciertos, esta herramienta tiene el potencial de optimizar las decisiones de control y de apoyar la toma de decisiones en tiempo real. Esto puede ser posible cuando se alcanza la eficiencia computacional requerida. En comparación con la simulación convencional, la simulación en tiempo real, en línea, puede analizar el comportamiento del usuario y del sistema en milisegundos, lo que permite al usuario desarrollar y producir "virtualmente" un prototipo del producto o servicio. Una simulación en tiempo real es cuando una computadora funciona a la misma velocidad que el sistema físico, por lo que el modelo de simulación debe alimentarse con datos en tiempo real que se pueden alcanzar utilizando IoT.[18] Un entorno de colaboración industrial centrado en la representación de realidad virtual de una fábrica [42] o una instalación de emulación puede considerarse una fábrica virtual. La visión fábrica virtual considera modelos de simulación de fábricas reales validados para generar datos y trabajar en formatos de condiciones reales en una fábrica real [18]. El nuevo paradigma de modelado de simulación se basa en el concepto de gemelo digital (Digital Twin) [39]. El concepto gemelo digital proporciona una simulación de ultra alta fidelidad y juega un papel importante en Industria 4.0. Extiende la simulación a todas las fases del ciclo de vida del producto, combinando datos de la vida real con modelos de simulación para obtener mejores resultados en productividad y mantenimiento basados en datos realistas [39]. Las tecnologías basadas en la simulación son el papel central en el enfoque de la fábrica digital, ya que permiten experimentos y validaciones sobre diferentes patrones, procesos y productos del sistema de fabricación.
39 39 Análisis de los procesos de digitalización de las empresas del sector del transporte 2.2.7 Sistemas para la Integración vertical y horizontal Ingeniería, producción, marketing, proveedores y operaciones de la cadena de suministro, todo lo conectado debe crear un escenario colaborativo de Integración de Sistemas, de acuerdo con el flujo de información y considerando los niveles de automatización. En general, la Integración de Sistemas de la Industrian 4.0 tiene dos enfoques: Integraciones horizontales y verticales. Estos dos tipos de integración permiten el intercambio de datos en tiempo real. La Integración horizontal es la integración entre empresas y es la base para una colaboración estrecha y de alto nivel entre varias empresas, utilizando sistemas de información para enriquecer el ciclo de vida del producto, creando un ecosistema interconectado dentro de la misma red de creación de valor. Es necesaria una plataforma independiente para lograr la interoperabilidad en el desarrollo de estos sistemas, basados en estándares industriales, que permitan el intercambio de datos o información.[18] La Integración vertical es un sistema de fabricación en red, la integración dentro de la empresa y es la base para el intercambio de información y la colaboración entre los diferentes niveles de la jerarquía empresarial, como la planificación corporativa, la programación de la producción o la gestión. La Integración vertical "digitaliza" todo el proceso dentro de toda la organización, considerando todos los datos de los procesos de fabricación, por ejemplo, la gestión de la calidad, la eficiencia del proceso o la planificación de operaciones que están disponibles en tiempo real. De esta manera, de una manera flexible y de alto nivel, proporcionando la producción de lotes pequeños y productos personalizados, la Integración vertical permite la transformación digital. La figura 2.23 muestra la relación entre los dos tipos de integración en un sistema de fabricación, considerando la integración vertical como corporación, la integración horizontal entre corporaciones. Figura 2.23 – Sistemas de integración vertical y horizontal [69] Algunos autores añaden otra dimensión entre la Integración horizontal y vertical considerando todo el ciclo de vida del producto. Este tipo de Integración se basa en Integraciones verticales y horizontales. Para alcanzar de un extremo a otro toda la vida del producto la Integración digital debe cerrar las brechas entre el diseño y la fabricación del producto y el cliente, por ejemplo, desde la adquisición de materia prima para el sistema de fabricación, uso del producto y su fin de vida. La fase del producto al final de su vida útil comprende la reutilización, la recuperación y eliminación, el reciclado y el transporte entre todas las fases.
El sector automovilístico 46 46 Un equipo de expertos de la industria de PwC, que brindan información y pronósticos automotrices a clientes de todo el mundo, proponen cinco tendencias que están impulsando la transformación de la industria automotriz y cómo las empresas deben aprovecharlas para su prosperidad futura. El futuro de la automoción es electrificado, autónomo, compartido, conectado y actualizado anualmente.[51] Estas son las perspectivas prometedoras que abrirán el camino a la reestructuración de la industria del automóvil. El sector de la automoción se enfrenta a un cambio sin precedentes con respecto a los efectos de gran alcance que tendrá en la industria y sus usuarios. Para poder alcanzar estos objetivos será necesario la transformación digital de la industria automotriz.
47 47 Análisis de los procesos de digitalización de las empresas del sector del transporte La transición de las empresas automovilísticas a la Industria 4.0 y las fábricas digitales se proyecta para aproximadamente 2030. Se esperan sistemas totalmente autooptimizables y máquinas autoconfigurables en un tiempo de implementación medio de entre cinco y diez años. Strategy&, el equipo global de consultoría estratégica de PwC espera para 2030, que las ventas de vehículos autónomos y automatizados representen alrededor del 25% de las ventas de vehículos nuevos en Europa, el 20% de las ventas de vehículos nuevos en China y 10% de las ventas de vehículos nuevos en Estados Unidos. (Gráfica 3.3) Podemos observar, en la gráfica 3.4, el crecimiento de ventas en los últimos años de los coches con telemática incorporada. Estos vehículos están completamente equipados con sistemas telemáticos que permitan desde conexiones a distancia con otros dispositivos a navegar por Internet desde el propio vehículo. Hoy en día hay diversos sistemas incorporados en los nuevos modelos de casi todas las marcas como las conexiones de navegación por GPS, dispositivos de localización del coche en caso de robo, Bluetooth, aviso a ayudas en caso de accidente, etc… El aumento que se produce cada año en las ventas de este tipo de vehículos demuestra la importancia de incorporar nuevas tecnologías para la subsistencia de la industria automovilística. En la gráfica se muestran los principales casos de uso de IoT para vehículos inteligentes conectados en Europa en 2019. Gráfica 3.3 – Porcentaje de vehículos autónomos y automatizados para 2030 [48]
El sector automovilístico 48 48 Gráfica 3.5 – Casos de uso de IoT para vehículos inteligentes conectados en Europa en 2019.[48] Gráfica 3.4 – Ventas de coches con telemática incorporada de 2011-2019. [48]
49 49 Análisis de los procesos de digitalización de las empresas del sector del transporte 3.2.1 Fábrica inteligente La Industria 4.0 se basa en el concepto de fábrica inteligente, donde las máquinas se integran con los hombres a través de sistemas ciberfísicos (CPS). En otras palabras, la fábrica inteligente es un nuevo nivel de organización que gestiona y controla toda la cadena de valor de los productos personalizados para satisfacer las necesidades del cliente Las fábricas inteligentes o fábricas digitales producirán productos de mayor calidad, incluida una mayor cantidad de derivados, con menos piezas defectuosas, un tiempo de comercialización más rápido y, lo que es más importante, menores costos. Según la consultora Roland Berger [45] la implementación de la fábrica digital reduce los costos en casi todos los sistemas operativos. El Instituto Fraunhofer de Ingeniería y Automatización de Fabricación ha analizado los beneficios en detalle. En general, los expertos estiman un potencial de ahorro del 10 al 20% de los costos direccionables, que incluyen gastos de fabricación, logística, inventario, calidad, complejidad y mantenimiento: Figura 3.6 – Ahorro en costes al implementar la fábrica digital [45] FABRICACIÓN Se espera que las fábricas digitales reduzcan los costos de fabricación en un 10-20% en comparación con los niveles pre-digitales. Un factor importante que impulsará la mejora en la fabricación será la robótica y maquinaria cada vez más avanzada, a medida que tecnologías como las máquinas autoconfigurables y la colaboración humano-robot se vuelvan cada vez más comunes. Otros factores de ahorro de costos incluyen el desarrollo de sistemas autooptimizables y el uso de plantas y productos virtuales (antes y después de que comience la producción física). Otro factor relacionado con el ahorro de costes será una mayor flexibilidad del personal a medida que las funciones laborales se adapten a los nuevos requisitos. A medida que se implementen estos avances, los efectos positivos variarán desde una mayor eficiencia del equipo operativo y un menor tiempo de inactividad de la máquina hasta tiempos de aceleración de la producción más rápidos, tiempos de cambio más cortos y ciclos de control de procesos mejorados.
El sector automovilístico 50 50 LOGÍSTICA En general, se espera que las cadenas de suministro cada vez más integradas y la logística de la planta altamente automatizada traigan mejoras constantes a la eficiencia de la logística en los próximos años. Estos cambios generales estarán impulsados por tecnologías como el almacenamiento inteligente (que permite una planificación logística interna optimizada) y el suministro de materiales y bienes impulsado por la demanda. En conjunto, se espera que los avances en esta área mejoren los costos logísticos de los fabricantes en un 10-20%. Además, el análisis de Big Data puede ayudar a predecir el comportamiento del cliente, así como a garantizar la gestión de riesgos, la optimización de recursos y la mejora de procesos. El conocimiento de los datos permite a los fabricantes comprender las tendencias y tomar las decisiones correctas para evitar pérdidas. En un ecosistema conectado, es fácil monitorear cada paso. Los sensores generan datos que indican cuándo y cómo podría fallar el equipo. Esto ayuda a tomar las medidas adecuadas para reducir el tiempo de inactividad. INVENTARIO La fábrica digital del futuro brindará a los fabricantes una mejor visibilidad y control tanto de sus niveles actuales de inventario como de sus necesidades futuras de inventario. Se estima que las nuevas tecnologías en este campo brindarán la oportunidad a los fabricantes de producir una reducción del 30-50% en los costos de inventario a lo largo del tiempo. Soluciones como los sistemas CPS que mejoran la interfaz fabricante-cliente y la conexión a las redes de proveedores. Además, el análisis de datos en tiempo real puede ayudar a los fabricantes a la gestión de inventario, la utilización de activos y la reducción del tiempo de inactividad operativo CALIDAD La fábrica digital también tendrá ramificaciones importantes en los niveles de calidad del producto y los procesos relacionados, ya que se espera que se pueda encontrar un 10-20% adicional de ahorros de costos en esta área. La tecnología de fábrica digital permitirá a los fabricantes monitorear cada vez más e incluso predecir dónde y cuándo pueden ocurrir problemas de calidad. El análisis de big data ayuda a determinar la causa específica de las fallas de producción para que las empresas puedan tomar las medidas adecuadas para evitar que vuelvan a ocurrir. El análisis predictivo ayuda a los equipos de producción a identificar defectos e ineficiencias dentro del proceso para que se puedan tomar las medidas oportunas. Además de este control de calidad predictivo mejora de las pruebas de calidad en tiempo real (si es necesario, en cada paso de producción) también funcionará para reducir gradualmente los defectos de fabricación y otros costos relacionados con la calidad.Esta aplicación de IoT puede ser de gran ayuda para la industria automotriz porque puede aumentar el rendimiento y prevenir los fallos de calidad. COMPLEJIDAD Las nuevas tecnologías conducirán a una reducción de los costes asociados a la complejidad de la fabricación. Los avances como robots inteligentes, productos inteligentes y producción modular están diseñados para manejar procesos de producción complejos de manera eficiente. De esta manera, se diseñarán fábricas digitales para solucionar problemas de producción y otros problemas relacionados con la complejidad de la fabricación lo más rápido posible. Los ahorros potenciales en esta área se estiman entre el 60 y el 70%. MANTENIMIENTO Finalmente, el mantenimiento enfrentará mejoras significativas tanto en la efectividad como en los niveles de costos generales en comparación con eras de fabricación anteriores. Numerosas tecnologías trabajarán para simplificar la tarea de mantener una planta en óptimas condiciones de funcionamiento, lo que en última instancia generará ahorros acumulativos en los costos de mantenimiento de entre el 10 y el 20%. Los ejemplos de casos de uso dentro del área de mantenimiento incluyen el mantenimiento predictivo, la optimización de inventarios de repuestos y la priorización dinámica de las tareas de mantenimiento.
51 51 Análisis de los procesos de digitalización de las empresas del sector del transporte Además de reducir los costes de producción, la fábrica digital también aporta considerables beneficios al cliente con el correspondiente efecto en cadena sobre las ventas. Por ejemplo, los fabricantes pueden ofrecer un vehículo verdaderamente personalizado y hecho a pedido que cumpla exactamente con los requisitos establecidos por los clientes cuando configuraron su automóvil en línea. El camino hacia las fábricas digitales suele ser un enfoque de tres pasos (Figura 3.7): 1. ESTRATEGIA: el equipo de la fábrica digital ayuda a dar forma a la visión y estrategia de Industria 4.0 de la empresa, cuantificando beneficios y definiendo prioridades. Es necesario hacer un análisis para poder identificar las capacidades y aplicaciones de la fábrica digital dentro de la empresa, así como en la cadena de valor. Con una estrategia definida que permita aportar valor al producto y usar las nuevas tecnologías disponibles de forma que obtengamos un modelo de negocio lo más eficiente posible. La fábrica digital tendrá un gran impacto en la producción y la gestión de la cadena de suministro, así como en los procesos de adquisiciones, ingeniería, ventas y gestión general. 2. MODELO PRODUCTIVO: definida la estrategia y los retos asociados, hay que poner en práctica dicha estrategia y marcar una hoja de ruta a seguir en el proceso productivo. 3. TECNOLOGÍAS: finalmente es importante identificar cuáles son las tecnologías necesarias y como integrarlas. Los fabricantes de equipos originales y los proveedores más importantes deben comenzar a identificar sus competencias y talentos dispersos en sus funciones y divisiones comerciales, y agruparlos en grupos de expertos y equipos de trabajo de fábricas digitales. Figura 3.7 – Ahorro en costes al implementar la fábrica digital [46]
El sector automovilístico 52 52 La digitalización del proceso de fabricación promete no solo una mayor eficiencia y costos reducidos, sino que permite procesos de producción que sean flexibles y confiables. Los gastos de capital inflexibles son un riesgo en ese entorno. Los equipos de fabricación deben poder adaptarse a los cambios en caso de que los modelos no logren el éxito esperado en el mercado. Los patrones de demanda entre los tipos de vehículos y las opciones están cambiando; es necesario adaptar las nuevas tecnologías. Además, se mejora el tiempo de comercialización con una línea de ensamblaje más rápida. Es necesario que las fabrica estén en competitividad constante. En la figura se muestran seis características o elementos que deben integrar las nuevas fábricas automotrices para pasar a ser fábricas digitales según la consultora Roland Berger. En ella aparecen algunas de las nueve tecnologías ya descritas en el capítulo anterior, no es necesario implantar todas estas tecnologías para alcanzar la transformación digital, con una combinación adecuada se pueden lograr los objetivos de la empresa de una manera rentable. Figura 3.8 – Elementos de la fábrica digital [45] La consultora estratégica Roland Berger a diseñado un esquema en el que se puede observar la integración de las diferentes tecnologías de la Industria 4.0 que da forma al ecosistema digital. Todas ellas están conectadas entre sí y gracias a esta comunicación constante se consigue que funcione correctamente todo el modelo.
53 53 Análisis de los procesos de digitalización de las empresas del sector del transporte
El sector automovilístico 54 54 3.2.2 Cadena de suministro digital La Industria 4.0 ofrece numerosos beneficios para la cadena de suministro en todos los sectores. Para la industria automotriz, IIoT tiene algunas ventajas únicas, ya que garantiza una mejor conectividad entre todas las partes de la cadena de suministro. Para la transformación digital completa es necesario la digitalización de todo el proceso. En la cadena de suministro automotriz existe un grupo de empresas que crean el plan estratégico para la creación del ciclo productivo, este proceso comienza con el suministro de las materias primas y finaliza con la entrega del producto final, el vehículo. Un automóvil se compone de aproximadamente 15000 piezas, algunas de estas piezas son producidas directamente por la marca del automóvil, otras piezas se fabrican con proveedores directos que a la vez pueden tener otros proveedores. Los proveedores se clasificarán según la distancia con el Fabricante de Equipos Originales (OEM) [52]: Proveedores de Nivel 1: proporciona lo necesario para fabricar el producto y configurar la cadena, son los componentes más importantes de la cadena de suministro. A menudo, suministrarán trenes de potencia, suspensiones, chasis y motores completos. En algunos casos, pueden fabricar hasta el 99% de un vehículo completo, convirtiéndose ellos mismos en OEM. Algunos ejemplos de proveedores de nivel 1 son Magna, Bosch, Continental, Denso o Hitachi. Proveedores de Nivel 2: surgen como consecuencia del éxito del proveedor de nivel 1 de primera línea, que permite la introducción de proveedores de segundo nivel que producen piezas más pequeñas de los componentes que los proveedores de nivel 1 venden a los OEM. Algunos ejemplos pueden ser motores de ventanillas de automóviles o mecanismos de manijas de puertas de intercambiadores de calor. Las empresas de nivel 2 no suelen centrarse únicamente en las piezas de automóvil. Algunos ejemplos de proveedores de nivel 2 son USCO, Minth Group o Zexel. Proveedores de Nivel 3: proporcionan los componentes más básicos necesarios para fabricar automóviles, por ejemplo, automóviles específicos (interruptores o cables individuales) o una pieza de material de ingeniería, como una gran sección de vidrio o acero. El IoT industrial permite a las empresas respaldar sus decisiones con datos. El análisis de datos puede eliminar las conjeturas, ya que las empresas pueden usar los datos para conocer la demanda de los clientes y determinar qué sistema debería estar disponible. Además, el análisis de la cadena de suministro es de gran ayuda para la trazabilidad del producto, además de ayudar a planificar y programar el proceso. Con Industria 4.0, tanto los proveedores como los fabricantes de equipos originales (OEM) de la industria automotriz pueden beneficiarse de procesos más receptivos y del aumento de la eficiencia. La gestión de la cadena de suministro enfocada en el IIoT se centra en:
55 55 Análisis de los procesos de digitalización de las empresas del sector del transporte 3.2.2.1 Integración La integración de la cadena de suministro es un concepto que se refiere al nivel de cooperación entre socios y para lograr flujos eficientes de productos y servicios al cliente final. Muchas empresas han adoptado soluciones innovadoras para la gestión de la cadena de suministro a fin de mejorar los servicios y la calidad de la entrega debido a la presión global y a los cambios en la producción que se han producido en los últimos años. En la industria automotriz, esto supone una transformación de la producción cerrada y técnicamente orientada hacia la innovación abierta y colaborativa. Este enfoque ha generado un rediseño del proceso empresarial para lograr la integración de la cadena de suministro. La integración interna de la cadena de suministro se centra en cómo integrar y sincronizar los diferentes procedimientos de la firma. La fabricación aditiva, que consiste en un enfoque de la producción industrial para permitir la creación de piezas y sistemas más ligeros y resistentes, será uno de los factores que puede promover la integración en la cadena de suministro gracias al diseño y la producción. Este concepto se puede utilizar para aumentar la importancia del inventario digital que ayudará a atender la demanda dentro de las fábricas. Sin embargo, la fabricación aditiva también puede mejorar el flujo de datos entre departamentos o apoyar la integración vertical en una organización. La fabricación aditiva se considera una tecnología disruptiva dado que puede reducir el espacio del almacén, los costos de transporte e incluir entregas más rápidas. Esta tecnología brindará a la industria la posibilidad de reconfigurar la cadena de suministro dado que los puntos de fabricación pueden ubicarse cerca de los puntos de demanda. Pero también es importante tener en cuenta que la fabricación aditiva se enfrenta a algunas limitaciones y solo se utiliza con prototipos o modelos a escala. Mejorar la integración de la cadena de suministro tendrá un efecto positivo en el desempeño de la cadena de suministro. La integración de proveedores de Nivel 1 en la fase inicial de la actividad de la cadena de suministro tendrá un efecto positivo en el desempeño de la fabricación de vehículos en términos de costos y calidad. Para comprender las diferentes formas de integración de proveedores logísticos, es importante conocer los factores que contribuyen a la integración; Estos factores se pueden dividir en cuatro condiciones que caracterizarán la integración en la industria automotriz [54]. 1) Proximidad geográfica; La alta complejidad de los automóviles modernos había hecho que los fabricantes de vehículos no necesariamente tuvieran el conocimiento y los expertos para construir automóviles modernos por completo. Para mejorar las condiciones del intercambio de trabajo entre los fabricantes de vehículos y el proveedor se requiere proximidad. El establecimiento de proveedores coubicados supondrá una resolución de problemas, transferencia rápida de conocimientos y mejor comprensión mutua. Las principales ventajas serán la reducción de inventarios, costos de transporte y menores costos de capital y trabajo. 2) Contenido, volumen y secuencia de la entrega; El creciente número de variantes de vehículos individuales ha supuesto el aumento de las piezas requeridas por las plantas de montaje. Para resolver estos problemas, se necesita un suministro secuencial en línea. Requiere que los proveedores entreguen componentes y módulos en la misma secuencia y sincronizados con el proceso de la línea de montaje. El automóvil se dividirá en módulos menos complejos, el sistema modular reducirá la cantidad de proveedores de nivel 1 necesarios para coordinar la complejidad del ensamblaje final. 3) Intercambio de información e integración de sistemas de IT; Una mayor integración de proveedores significará una mayor importancia del intercambio de información. La visibilidad en la cadena de suministro mediante la integración electrónica será realmente importante para la búsqueda de una ventaja competitiva. La integración de IT permitirá a los fabricantes de vehículos compartir información logística en tiempo real. 4) Sistema de transporte. El rol del sistema de transporte tradicional ha cambiado debido a la coordinación de flujos físicos entre ensambladores y proveedores. Los proveedores coubicados pueden agrupar la mercancía transportada, esto reducirá los costos de transporte. Las frecuencias y el tipo de transporte cambian según los tipos de logística. Por ejemplo, en el caso modular, el transporte no es necesario en general
El sector automovilístico 62 62 Japón produjo 9,68 millones de vehículos en total en 2019, el 9% de todos los vehículos fabricados. Japón es responsable de la segunda mayor cantidad de exportaciones de automóviles del mundo. La gráfica 3.13 muestra el volumen de vehículos exportados de Japón a Europa desde el año 2010 al 2019 y en la gráfica 3.14 se muestras los vehículos ligeros que Japón exportó a diferentes países en 2019. Gráfica 3.13 – Producción mundial de vehículos a motor [48] Gráfica 3.14 – Exportación de vehículos ligeros japoneses en 2019 [48]
63 63 Análisis de los procesos de digitalización de las empresas del sector del transporte Toyota es responsable de aproximadamente el 29% de la fabricación de automóviles de Japón, mientras que Honda cuenta con aproximadamente el 14,4% del mercado japonés. La grafica 3.15 muestra las ventas que obtuvieron los diferentes fabricantes de coches japoneses en 2020. Gráfica 3.15 – Producción mundial de vehículos a motor [47]
El sector automovilístico 64 64 3.1.3 Europa En Europa, el primer automóvil construido con un motor de combustión interna fue a finales del siglo XIX, por dos ingenieros alemanes, Karl Friedrich Benz y Gottlieb Wilhelm Daimler. Tan pronto como se inventó esta tecnología revolucionaria, Francia estableció su primera empresa de fabricación de automóviles en el mundo. Henry Ford instaló una línea de montaje de cinta transportadora que redujo drásticamente el coste y el tiempo de montaje. Los datos de junio de 2020 indican que 13,8 millones de europeos trabajan directa e indirectamente en la industria del automóvil, que cubre el 6,1% del total de puestos de trabajo de la UE. En la gráfica 3.16 aparece el número de empleos directos que ofrece la industria automotriz por año, desde el 2011 al 2018. En 2018, alrededor de 5,4 millones de automóviles producidos por fabricantes europeos se exportaron a todo el mundo. Esto valió más que 127 000 millones de euros. En la gráfica 3.17 se muestra los ingresos anuales que proporciona la industria automotriz en Europa. Las industrias del automóvil contribuyen en gran medida a la innovación. Por tanto, la UE gasta el 28 % de su gasto total en el sector del automóvil. Gráfica 3.16 – Empleo directo en la industria automotriz en de la Unión Europea 2011-2018. [48] Gráfica 3.17 – Ingresos anuales de la industria automotriz en la Unión Europea 2011-2018. [48]
65 65 Análisis de los procesos de digitalización de las empresas del sector del transporte Aunque existe mucha competencia entre países, los países europeos son uno de los principales productores de automóviles. En la gráfica 3.18 aparece la producción de vehículos ligeros en Europa desde 2008 hasta 2019. El número de vehículos en uso en la Unión Europea crece cada año (gráfica 3.19) por lo tanto de igual forma debe crecer la producción. Sin embargo, para la EU esto no es así y de ahí que haya disminuido su porcentaje de participación en el mercado global (gráfica 3.9). Gráfica 3.18 – Producción de vehículos ligeros en Europa 2008-2019. [47] Gráfica 3.19 –Número de vehículos en uso en la Unión Europea 2010-2019. [48]
El sector automovilístico 66 66 La figura muestra la tasa de producción de turismos y vehículos de motor en varios países de la Unión Europea en 2019. Alemania España y Francia son los países de Europa con mayor producción. En Europa prevalece la producción de vehículos ligeros, en 2019 consistió en el 85.4 % de la producción total. Gráfica 3.20 –Número de vehículos en uso en la Unión Europea 2010-2019. [48]
67 67 Análisis de los procesos de digitalización de las empresas del sector del transporte 3.1.4 Influencia del COVID-19 en el sector automotriz El 2020 ha estado conmocionado por una situación inusual, una pandemia global que ha afectado al mundo entero. Esto ha significado diferentes bloqueos en varias partes del mundo. La industria automotriz se enfrenta a una fuerte disminución de la demanda y la inversión. Este sector también se ve afectado por la parada repentina y generalizada de la actividad económica, con trabajadores confinados en sus hogares, cadenas de suministro inmovilizadas y fábricas cerradas. Se cree que las restricciones de viaje y la interrupción repentina de la actividad económica conducirán a una fuerte contracción de la producción y del producto interno bruto (PIB). Se estima que los cierres de fábricas en Europa y América del Norte han obligado a la retirada de 2,5 millones de programas de transporte de vehículos de pasajeros de la producción. La gráfica 3.21 muestra la producción mundial de automóviles, se observa como afectó la crisis financiera de los años 2008, 2009 y 2010 al sector automotriz, así como ha afectado el COVID a la caída en la producción en el 2020. Gráfica 3.21 – Producción de vehículos 2000-2020 [48] Según la Organización Internacional del Trabajo (OIT), esto tiene impactos multiplicadores negativos en la economía por los efectos de la resistencia y la propulsión, en particular en países donde la industria automotriz es un importante impulsor del crecimiento económico. La disminución en la demanda de otros servicios como transporte, mercancías o viajeros afectará al sector automotriz y en un futuro cercano, se podría ver un aumento en la demanda de vehículos comerciales mientras que la demanda de turismos se reducirá debido a la incertidumbre que se ha experimentado. La pandemia ha generado un aumento sin precedentes del desempleo en todas las cadenas de suministro de la industria automotriz, y existe el riesgo de perder más puestos de trabajo si los gobiernos, empleadores y trabajadores no actúan de inmediato para permitir la supervivencia y protección de las pequeñas y medianas empresas de trabajadores. En la tabla 1 se estima el número de empleos afectados en Europa este último año.
El sector automovilístico 68 68 Tabla 1- [48] País Número de empleos afectados País Número de empleos afectados Alemania Francia Italia Suecia Reino Unido España Republica Checa Hungría Bélgica 568.518 90.000 69.382 67.000 65.455 60.000 45.000 30.000 30.000 Portugal Rumania Eslovaquia Polonia Austria Países Bajos Finlandia Eslovenia Croacia 20.000 20.000 20.000 17.284 14.307 13.500 4.500 2.890 700 TOTAL (EU+UK) 1.138.536 Las ventas de vehículos nuevos en China disminuyeron casi un 92% en la primera quincena de febrero de 2020 y se ha estimado que las ventas de vehículos disminuirán en China en al menos un 2,9%. Según la Asociación Europea de Fabricantes de Automóviles, las ventas de vehículos nuevos en la Unión Europea en enero y febrero fueron un 7,4% menos que el año pasado. En 2020, la demanda ha disminuido en los cuatro principales mercados europeos: Alemania (9%), Francia (7,8%), Italia (7,3%) y España (6,8%). Teniendo en cuenta que China es el principal proveedor de insumos intermedios para las empresas manufactureras en otras partes del mundo, la disminución de la producción y las exportaciones de China tiene un impacto directo en la industria automotriz. La utilización de las plantas disminuyo considerablemente en 2020 debido a la pandemia. En la gráfica se puede ver como el promedio de utilización de las plantas automovilísticas pasa del 63% en 2019 al 49% en 2020 en el mes de abril. Gráfica 3.22 – Utilización de plantas en 2019 frente al 2020 [60]
69 69 Análisis de los procesos de digitalización de las empresas del sector del transporte Las preferencias de los consumidores también han cambiado tras la pandemia. Para poder explorar una variedad de problemas críticos que afectan al sector automotriz, incluido el desarrollo de tecnologías avanzadas Deloitte encuestó a más de 24,000 consumidores en 23 países de septiembre a octubre de 2020. En el Estudio Global del Consumidor Automotriz se proporcionan datos e información acerca de las opiniones sobre los vehículos eléctricos, la compra de vehículos y la financiación de los consumidores. Debido al COVID-19 aproximadamente un tercio de los consumidores de India, China y la República de Corea planean retrasar la adquisición de su próximo vehículo según este estudio. (Gráfica 3.23) Gráfica 3.23 – Porcentaje de consumidores que modificaron su cronograma para adquirir el próximo vehículo debido a la Pandemia de COVID-19 [60] Con respecto al tipo de vehículo preferente, la pandemia ha provocado el aumento en la intención de compra de vehículos de gasolina o diésel frente a los eléctricos, ya que los consumidores buscan una tecnología asequible, probada y comprobada en tiempos inciertos (gráfica 3.24). También afecta en la demanda de los coches eléctricos la preocupación por el alcance y la falta de infraestructura de carga. En la tabla 2 aparecen las principales preocupaciones a la hora de adquirir un coche eléctrico. Sin embargo, el aumento en la concienciación por el medio ambiente hace que continúe el creciendo las ventas de coches eléctricos, aunque en menor medida de la estimaba para 2020. Gráfica 3.24 – Preferencias del consumidor para su próximo vehículo [60]
El sector automovilístico 70 70 Tabla 2 – [60] En cuanto a los vehículos conectados, en algunos mercados parece estar aumentando su percepción positiva (gráfica 3.24). Los consumidores incluyen la conectividad como una característica importante ha tener en cuenta para la próxima compra. (Tabla 3) Gráfica 3.25 – Porcentaje de consumidores que ven beneficiosos los vehículos conectados [60] Tabla 3 – [60]
71 71 Análisis de los procesos de digitalización de las empresas del sector del transporte 3.2 Sostenibilidad Los desafíos ambientales y las políticas gubernamentales han obligado a las empresas automotrices a incorporar en sus actividades la gestión sostenible de la cadena de suministro, lo que ha ayudado a implementar el uso de prácticas amigables con el medio ambiente. La movilidad sostenible y respetuosa con el medio ambiente es un objetivo para los fabricantes de automóviles. El sector de la automoción reconoce su papel. Las inversiones en tecnología de vehículos, sistemas de transporte inteligentes y procesos de producción más limpios ya han desempeñado un papel importante en la reducción de emisiones y la mejora de la seguridad. A lo largo de una cadena de suministro, los recursos naturales, las materias primas y los componentes se transforman en un producto terminado que se entrega al consumidor. Dada la naturaleza de sus productos, la industria automotriz tiene una cadena de suministro global profunda y compleja. Asegurar la sostenibilidad de esta cadena de suministro es una prioridad clave para los fabricantes. Esto significa proporcionar un producto final "responsable" desde un punto de vista social, humano y ambiental, con un enfoque en las condiciones laborales, los derechos humanos, la ética empresarial y la huella ambiental en toda la cadena. El desempeño sostenible implicará algunos cambios en la estructura de la cadena de suministro tradicional que se vinculará con una serie de desafíos. Las prácticas de gestión sostenible deben seguir dos principios. El primero es la promoción de la salud ecológica. El segundo es la priorización del medio ambiente en primer lugar, la sociedad en segundo lugar y la economía en tercer lugar. La cadena de suministro sostenible comienza con garantizar que el producto sea lo suficientemente ecológico y satisfaga las necesidades del cliente. Luego, la medición del desempeño debe cuantificar qué tan ecológico es el proceso de fabricación y entrega de los vehículos, incluyendo el compromiso de los proveedores con el ejercicio ecológico. Por último, asegurarse de que los vehículos al final de su vida útil se reciclen correctamente y puedan reabsorberse en el proceso de manufactura Gobiernos de todo el mundo han establecido o propuesto normas de ahorro de combustible o emisiones de gases de efecto invernadero para vehículos de pasajeros y vehículos comerciales. Las regulaciones en estos mercados, que cubren más del 80 % de las ventas globales de vehículos de pasajeros, influyen en las decisiones comerciales de los principales fabricantes de vehículos de todo el mundo y se encuentran entre las medidas de mitigación del cambio climático más efectivas que se han implementado durante la última década. En la gráfica 3.26 se observa como dichas medidas han ayudado a la reducción de las emisiones de CO₂ en los vehículos de pasajeros en los últimos años. También aparece como se prevé que disminuyan las emisiones en los próximos años. Gráfica 3.26 – Emisiones de CO₂ de vehículos pasajeros [75]
El sector automovilístico 78 78 3.2.1.2.3 Hıbridos enchufables Los vehículos eléctricos híbridos enchufables (PHEV) son la combinación de BEV y HEV, donde pueden ser propulsados por su motor de combustión interna (que funciona con gasolina o diésel) o el propio motor eléctrico a batería (Figura 3.30). Por lo tanto, la batería se puede cargar enchufándola al cargador eléctrico, o se puede cargar de la misma manera que HEV carga su batería. La ventaja de este vehículo es el ahorro de combustible. Figura 3.30 – PHEV [74] El desarrollo de PHEV en los EE. UU. Ha mejorado drásticamente. El Chevrolet Volt es un ejemplo de PHEV en los EE. UU. El automóvil puede conducir hasta 85 kilómetros con 100% de electricidad, mientras que cuando está en modo híbrido, puede recorrer hasta 675 kilómetros. El consumo medio es de 2,22 l/100 km con emisiones de CO₂ de 27 gr/km. Tardará trece horas en cargarse por completo cuando se cargue en un tomacorriente de 130 voltios, mientras que cuando se cargue en una toma de corriente de 240 voltios solo empleará dos horas y veinte minutos. La potencia de este vehículo es de 149 CV. El Ford Fusion también es un híbrido enchufable que ayuda a crear un ambiente amigable y una excelente eficiencia de combustible y desempeño. El Ford Fusion 2020 tiene un rango de manejo estimado de hasta 981 kilómetros cuando el vehículo está completamente cargado con gasolina. El rango de conducción estimado cuando se opera con 100% de electricidad es de 42 kilómetros. Esto es menos de la mitad del rango de conducción en comparación con el Chevrolet Volt. El consumo urbano es de 8,5 l/100km, el extraurbano de 5,3 l/100km y el consumo medio es de 6,5 l/100km, mientras que produce una potencia de 190 CV. Tiene una asistencia llamada SmartGauge, que proporciona información de conducción en tiempo real, de manera eficiente para el conductor. Los conductores pueden experimentar tres modos diferentes de operación: el modo Auto EV, el modo EV Now y el modo EV Later. Cada modo depende de la cantidad de electricidad utilizada o ahorrada para su uso posterior. El Mercedes-Benz E 300 de es un híbrido enchufable diésel-eléctrico. Tiene cuatro modos de funcionamiento diferentes, que son Híbrido, E-Mode, E-Save y Charge, que es controlado por el propio automóvil. La instalación del cargador de a bordo refrigerado por agua puede cargarse del 10 % al 100 % en aproximadamente una hora y media, utilizando un Mercedes-Benz Wallbox. Al utilizar otros enchufes de 240 voltios, tardará de tres a cinco horas en cargarse. Este automóvil puede lograr una conducción sin emisiones de hasta 48 kilómetros. Cuando ambas fuentes lo alimentan, el consumo medio es de 3.45 l/100 km con una emisión de 35 g/km. Este es también un coche potente que puede proporcionar una potencia de 306 CV. También se instalan muchos sistemas en el vehículo para mejorar el ahorro de combustible. Un ejemplo es el ECO Assist; esta asistencia proporciona el cálculo preciso de cuándo los conductores deben soltar el acelerador.
79 79 Análisis de los procesos de digitalización de las empresas del sector del transporte El BMW 330e híbrido enchufable es un sedán que logra un desempeño de conducción eficiente y excelente para el cliente. Puede conducir hasta 66 kilómetros sin usar gasolina con una potencia de 292 CV. El coche incorpora una tecnología TwinPower Turbo, que aumenta el par de su sistema impulsando sus fuentes junto con el motor eléctrico. Se instala un sistema conveniente donde se mostrará la estación de carga cercana y el sistema de control hará que sea más fácil para el conductor cargar. El BMW 330e PHEV 2021 tiene un consumo medio de 4,75 l/100 km y tarda en cargar aproximadamente tres horas si se conecta a una toma de corriente doméstica convencional y apenas dos horas si se utiliza un BMW i Wallbox. En Japón, el Honda Clarity PHEV se lanzó en 2018, proporcionando un excelente desempeño ambiental y una conducción altamente eficiente. Incorpora un sistema híbrido de dos motores, el Sport Hybrid Intelligent Multi- Mode Drive (i-MMD), un sistema de dos motores que proporciona instantáneamente una aceleración suave y potente. También tiene tres modos diferentes: EV Drive, Hybrid Drive y Engine Drive. Al igual que el HEV, cambia de modo a medida que el automóvil decide su rendimiento para lograr una conducción más eficiente. Durante el comienzo del desarrollo del PHEV con sistema Sport Hybrid i-MMD, solo alcanzó una autonomía de conducción de 21 kilómetros en modo EV. Se han realizado muchas mejoras en el vehículo, que ahora puede conducir hasta 76 kilómetros en modo EV. El motor instalado es el DOHC i-VTEC de ciclo Atkinson de 1,5 L, que se traduce en una mejor eficiencia de combustible y una alta eficiencia térmica máxima del 40,5%. La autonomía de conducción combinada de gasolina y electricidad es de 547 kilómetros, donde el consumo medio es de 3.46 l/100 km cuando funciona con electricidad y gasolina. Nuevamente, debido a que es un vehículo enchufable, tomará un tiempo cargar la batería, que es de dos horas y media usando un cargador de 240 voltios para cargar completamente. El Mitsubishi Outlander PHEV también es un vehículo competitivo, que fue el PHEV más vendido en Europa según los datos de enero de 2018. Este SUV se puede conducir con un sistema híbrido, mientras que la batería se puede cargar con energía regenerativa. Es uno de los primeros vehículos enchufables con carga rápida de corriente continua. El Outlander 2020 se puede cargar con un cargador doméstico de 240 voltios, que tarda menos de tres horas y media en cargarse por completo. Cuando está en modo EV, operado con motores eléctricos 100 % gemelos con cero emisiones, puede conducir hasta 35 kilómetros. Mientras que el modo híbrido proporciona potencia adicional, logra una autonomía de conducción de hasta 499 kilómetros. Los motores eléctricos gemelos tienen un sistema de aceleración instantánea, que proporciona un par inmediato ofreciendo una aceleración sin emitir ningún gas. El motor también puede cambiar entre el ciclo Otto, que es para potencia, y el ciclo Atkinson, que es para eficiencia. La comparativa de la economía de combustible en distintos modelos PHEV se muestra en la Tabla 7. Tabla 7 Modelo Tipo de Híbrido Tiempo de carga (240 voltios) Consumo medio (Urbano/Carretera) [l/100km] Potencia [CV] Chevrolet Volt (EE. UU.) PHEV 2 h 20 min 2,22 149 Ford Fusion (EE. UU.) PHEV 4 h 30 min 6,5 190 Mercedes-Benz E 300 de (EU) PHEV 3 h- 5 h 3,45 306 The BMW 330e (EU) PHEV 3 h 4,75 292 Honda Clarity (Japón) PHEV 2 h 30 min 3,46 176 Mitsubishi Outlander (Japón) PHEV 3h 30 min 2,4 150
El sector automovilístico 80 80 3.2.1.3 Vehículos eléctricos de pila de combustible Los vehículos eléctricos de pila de combustible (FCEV) son vehículos propulsados por hidrógeno. Se ha demostrado que el hidrógeno es una poderosa fuente de energía. Se ha utilizado para impulsar naves espaciales, carretillas elevadoras y submarinos. Este vehículo es más eficiente que el motor de combustión interna y no produce gases de escape, y solo produce vapor de agua. Utiliza la misma técnica que el EV, pero la diferencia es que el hidrógeno convierte la electricidad. A diferencia de los otros coches eléctricos, FCEV se puede alimentar en poco tiempo como los vehículos con motor de combustión interna. También puede cargar su batería utilizando el sistema de frenado regenerativo. El tipo más común de pila de combustible que se utiliza en un FCEV es la membrana de polímero electrolítico (PEM). Figura 3.31 – FCEV [74] A finales de 2014, Toyota lanzó el sedán Mirai en Japón. El Mirai 2020 emite cero emisiones y solo se necesitan cinco minutos para repostar su tanque con un rango de conducción estimado de 502 kilómetros. No consume mucho hidrógeno, pero comparando el precio del hidrogeno con el de la gasolina sería como si su consumo medio fuera de 7,4 l/100 km. Este vehículo utiliza un canal de flujo de malla adecuado en 3D, el primero en el mundo, para generar electricidad de manera eficiente. El sistema de pila de combustible de Toyota, también conocido como TFCS, proporciona un entorno de conducción estable. Por ejemplo, colocaron la pila de celdas de combustible, el tanque de hidrógeno de alta presión y otros componentes debajo del vehículo para lograr un centro de gravedad bajo. La batería produce una potencia máxima de 114 kW y utiliza el primer canal de flujo de malla 3D aceptable del mundo, que ayuda a generar electricidad de manera eficiente. El Toyota Mirai cuenta con una potencia total de 182 CV y 300 Nm de par motor. Honda también lanzó Clarity con una fuente de energía de celda de combustible. El Clarity 2020 tampoco emite ninguna emisión de escape. El rango de conducción estimado es de 579 kilómetros, que está más lejos que el Mirai 2020, y está diseñado para tener una resistencia mínima al viento. La celda de combustible activa el motor eléctrico, que crea una aceleración instantánea al convertir el hidrógeno en electricidad. La pila de combustible es pequeña y puede caber debajo del capó. Como resultado, crea un interior espacioso para cinco pasajeros.
81 81 Análisis de los procesos de digitalización de las empresas del sector del transporte En Europa, el Mercedes-Benz GLC F-CELL es el primer sistema de pila de combustible del mundo que contiene un vehículo con batería enchufable. La característica de este sistema es que solo puede funcionar con hidrógeno o electricidad y no emite emisiones. Por lo tanto, se puede repostar en dos estaciones diferentes: estación de hidrógeno y estación de carga. Otra característica es que se puede operar en cuatro modos diferentes. Estos son HYBRID, BATTERY, F-CELL y CHARGE. Este vehículo tiene una potencia de 211 CV y un par motor de 365 Nm. El sistema también detecta el estado de la carretera y decide el porcentaje de uso de energía producido por la pila de combustible y la batería. La potencia máxima de la batería es de 155 kW, que es más alta que la del Toyota Mirai. Solo se necesitan tres minutos para repostar hidrógeno, y el rango de conducción durante la operación de hidrógeno completo es de aproximadamente 399 kilómetros. La batería proporciona 50 kilómetros adicionales. Las principales características de varios FCEV se mencionan en la Tabla 8. Tabla 8 Modelo Rango de Conducción [km] Potencia máxima batería [kW] Potencia [CV] Toyota Mirai (Japón) 502 114 182 Honda Clarity (Japón) 579 130 174 Mercedes-Benz GLC F-CELL (EU) 399 155 211
El sector automovilístico 82 82 3.2.1.1 Otros vehículos limpios Hay varios tipos de vehículos electrificados que se han desarrollado para reducir las emisiones del tubo de escape. Los fabricantes también están desarrollando vehículos que instalan paneles solares. Toyota Corporation está probando su Prius Plug-in Hybrid impulsado por energía solar con Sharp Corporation y la New Energy and Industrial Technology Development Organization (Figura 3.32). Figura 3.32 – Toyota Prius Plug-in Hybrid [74] Han estado probando varias veces usando el panel solar, y está mostrando su mejora. El resultado muestra que el nuevo panel solar puede producir casi cinco veces la energía producida en el panel anterior, y se puede accionar siete veces más del rango. La ventaja de este tipo es que sus conductores no necesitan encontrar una estación de carga. Sin embargo, no puede moverse muy lejos en comparación con otros vehículos con una fuente de energía diferente. Podría conducir hasta 56 kilómetros cuando el vehículo se conduce en modo BEV. Los paneles solares, un total de aproximadamente 1100 células, están montados en el techo, el capó, la puerta trasera y otras partes del vehículo. Sharp desarrolla sus celdas de batería solar, que son conocidas por su alta eficiencia de clase mundial. La eficiencia de conversión es del 34 % o más. Puede entregar 860 vatios de potencia y se puede cargar mientras se conduce. Actualmente hay 33 autobuses públicos propulsados por hidrógeno que operan en Japón fabricados por Toyota y están planeando aumentar su número. También se espera ver más autobuses de pila de combustible fabricados por otros fabricantes de automóviles en el futuro. En 2015, el 42% del total de turismos en la Unión Europea eran vehículos diésel. Actualmente, la tasa de emisión de los modelos nuevos coincide con los estándares de emisión, pero los vehículos más antiguos no alcanzan su objetivo. Por lo tanto, los fabricantes europeos están modernizando los viejos vehículos diésel para reducir la cantidad de emisiones de gases del tubo de escape. Una de las estrategias es la instalación de un filtro de partículas diésel (DPF). El DPF es un filtro que captura y almacena el hollín, que se quemará durante el proceso de regeneración. Sin embargo, este sistema no es adecuado para personas que conducen una distancia corta a baja velocidad porque bloquea el filtro. Otra estrategia es instalar el sistema Selective Catalyst Reduction (SCR). El sistema SCR convierte NOx en nitrógeno y agua añadiendo amoniaco, como AdBlue. Estas nuevas tecnologías mejoran la tasa de reducción de emisiones de un vehículo diésel y está disponible para instalar estos sistemas en vehículos diésel más antiguos.
83 83 Análisis de los procesos de digitalización de las empresas del sector del transporte También existen los vehículos propulsados por gas licuado de petróleo y por gas natural comprimido, que son combustibles más limpios y económicos. El gas licuado de petróleo es fundamentalmente butano y propano mientras que la composición del gas natural comprimido es un 90% de metano. Los vehículos movidos por gas licuado de petróleo (GLP) funcionan con un solo motor de combustión, pero pueden quemar tanto gasolina como gas. Además, tiene casi las mismas propiedades que un propulsor de gasolina y apenas se nota la diferencia a la hora de conducir. Al no tener dos motores diferentes que utilicen diferente fuente de energías no es un coche híbrido. El número de gasolineras donde repostar GLP es considerable menor que con el gasoil o diésel, lo que es una gran desventaja para viajes de largas distancia donde se hace necesario asegurarte de tener gasolineras suficientes. El depósito de gas dura menos que uno de gasolina y ocupa un espacio que supone la pérdida de amplitud en el maletero o la pérdida de la rueda de repuesto. El consumo de gas puede llegar a ser un 30% superior al de gasolina, pero hay que tener en cuenta que el gas es más barato. Repostando gas apenas se necesitará repostar gasolina más que unas pocas veces al año. Los vehículos de GLP emiten un 20% menos de CO₂ y un 90% menos de PN que los vehículos de gasolina y emiten un 98% menos de NOx y un 81% menos de PN que los vehículos diésel. [54] Al igual que los vehículos GLP los vehículos movidos por gas natural comprimido (GNC) cuentan con un único motor de combustión interna. El motor está capacitado para utilizar un gas natural comprimido como combustible, además de la gasolina; son por tanto coches bifuel. Se puede adaptar para funcionar con un combustible u otro. El gas natural comprimido es fundamentalmente metano y es más limpio que el carbón, fuel, gasolina, gasóleo y GLP. Genera menos emisiones contaminantes porque su combustión se realiza de manera muy completa, así que deja menos restos en inyectores y válvulas, por lo que el motor se mantiene limpio de manera natural, y se minimizan los problemas de obstrucción en los inyectores. Comparado con el mismo vehículo diésel, equipado ya con filtro de partículas, el vehículo a GNC emite aproximadamente un 10 % menos de dióxido de carbono (CO₂), más o menos un 33 % menos de óxidos de nitrógeno (NOx), y alrededor de un 95 % menos de partículas en suspensión (PM). La eficiencia de un motor de combustión de GNC es algo mayor que la de uno de gasolina, principalmente porque puede trabajar con una mayor compresión. Es muy parecida a la de un motor diésel. Los coches GNC tardan en repostar gas natural poco más que lo que se tarda en repostar gasolina. Además, aporta la ventaja de un menor ruido y vibraciones durante el funcionamiento del motor. La principal desventaja de estos vehículos es la escasez de puntos de recarga, por ejemplo, España cuenta con 11.609 estaciones de servicio agrupando a las grandes petroleras, como Repsol, Cepsa y BP, pero tan solo hay 50 estaciones aproximadamente de GNC y unas 600 de GLP. Además, la autonomía a GNC es menor que la autonomía a gasolina o gasóleo y suele estar entre 300 y 400 km. [54]
El sector automovilístico 84 84 3.2.2 Producción ecológica en Europa La Asociación Europea de Fabricantes de Automóviles (ACEA) demuestra con los siguientes gráficos, como los fabricantes de automóviles europeos han reducido significativamente el impacto ambiental de la producción de automóviles desde 2005. [47] Consumo de energía durante la producción A medida que los automóviles se han equipado con cada vez más funciones para hacerlos más seguros, más limpios e inteligentes, la complejidad de la producción de vehículos ha aumentado. Este aumento de complejidad afecta la demanda de energía. Sin embargo, los fabricantes han estado trabajando continuamente para mejorar la eficiencia energética de producción. Como resultado, el consumo de energía por automóvil producido se ha reducido en un 16.7% en los últimos 15 años. Gráfica 3.33 – Consumo de energía durante la producción [47] Emisiones de CO₂ de la producción Las emisiones de CO₂ por coche producido se redujeron un 37,7% entre 2005 y 2019, mientras que la cifra global se redujo en un 35% durante el mismo período, lo que refleja los esfuerzos de la industria para reducir las emisiones de CO₂ de producción. Incluso con el aumento del 4.3% en la producción de automóviles desde 2005, los fabricantes han podido desacoplar las emisiones de CO₂ del crecimiento de la producción al obtener cada vez más energía de fuentes renovables y / o fuentes bajas en carbono. Gráfica 3.34 – Emisiones de CO₂ de la producción [47]
85 85 Análisis de los procesos de digitalización de las empresas del sector del transporte Agua utilizada en producción Las estrategias a largo plazo para reducir el consumo de agua han permitido reducir el uso de agua por automóvil producido en un 44,8% entre 2005 y 2019. Esto incluye la mayor aplicación de recirculación tecnologías para la reutilización del agua. Gráfica 3.35 – Agua utilizada en producción [47] Residuos de producción Los residuos generados por unidad producida por la fabricación de turismos se redujeron un 15% en 15 años. Las fluctuaciones de los desechos, tanto en términos absolutos como por unidad, pueden explicarse por la ocurrencia de eventos singulares, como la caída de la producción total durante la crisis económica. Gráfica 3.36 – Residuos de producción [47]
El sector automovilístico 86 86 Emisiones de VOC de la producción Los compuestos orgánicos volátiles (VOC) son disolventes orgánicos emitidos principalmente por los talleres de pintura. El gráfico muestra emisiones de VOC (Volatile organic compounds) por automóvil producido y las emisiones absolutas de todos los fabricantes de automóviles combinados. Con nuevas tecnologías, como la sustitución de pinturas a base de disolventes por equivalentes a base de agua y sin disolventes, los fabricantes han podido reducir las emisiones unitarias en un 43,3% durante los últimos 15 años. Gráfica 3.37 – Emisiones de VOC de la producción [47]
87 87 Análisis de los procesos de digitalización de las empresas del sector del transporte 4 CONCLUSIONES l objetivo de este documento ha sido proporcionar una visión amplia de lo que implica adoptar las nuevas tecnologías para las empresas automotrices. Para ello, se ha centrado principalmente en dos aspectos fundamentales: la Industria 4.0 y la aplicación de ésta al sector automotriz. En este apartado se han revisado los conceptos principales extraídos para cada uno de ellos y se ha presentado una breve conclusión de lo que implica un proyecto de este tipo. Como se ha visto a lo largo de los capítulos dos y tres, la transformación digital es necesaria para aquellas empresas que quieran sobrevivir en la era digital. Esto se consigue definiendo, valorando y priorizando las necesidades que se deben cubrir y planificándolas en base a estos parámetros. Aunque ya existen las tecnologías necesarias para una transformación digital completa, es importante saber cuáles implantar para alcanzar los mayores beneficios posibles. Ayuda también estudiar los aspectos que hayan funcionado bien, que deban seguir ejecutándose de la misma manera, y los aspectos a mejorar en el futuro y evaluar si las necesidades identificadas inicialmente siguen siendo las mismas o deben ser sustituidas por nuevas necesidades que se ajusten a la situación real de la empresa en ese momento. También se ha comprobado que, para poder adoptar este modelo, es necesario que exista una mayor implicación y colaboración de todos los participantes, desde los equipos hasta las personas encargadas de definir y priorizar los requerimientos, de manera que todos trabajen de forma conjunta y con una comunicación fluida durante toda la cadena de suministro. La comunicación y la conectividad son los aspectos más importantes que logra la digitalización. El ecosistema digital que tanto se busca solo será posible con la financiación de las empresas y del Gobierno. La industria automotriz siempre ha ido un paso por delante y actualmente está sabiendo aprovechar las oportunidades que brinda la Industria 4.0. Aunque todavía queda un largo camino por recorrer hacia la transformación digital ya se han alcanzado grandes resultados. Por ejemplo, la creciente demanda de vehículos limpios por parte de los consumidores, así como la necesidad de cumplir con las nuevas normativas ambientales obligó a estas empresas a buscar alternativas que cumplieran con estos requisitos. Año tras año están disminuyendo las emisiones contaminantes tanto en las fábricas como en sus vehículos fabricados, demostrando que las empresas automotrices están consiguiendo alcanzar sus objetivos. E
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97 97 Análisis de los procesos de digitalización de las empresas del sector del transporte ÍNDICE DE CONCEPTOS ACEA Asociación Europea de Fabricantes de Automóviles 84 As-a-service ....................................................... 25 BEV Vehículo eléctrico de batería72, 73, 74, 78, 82, 98 Big Data ..... 10, 12, 19, 20, 23, 24, 25, 29, 31, 50 Blockchain Cadena de bloques 27 Ciberseguridad ................................................... 33 Cloud computing Computación en la nube 31 Cobots Robot colaborativos 40 CPS ...................................... 19, 26, 33, 49, 50, 98 Sistemas ciberfísicos 12, 19, 49 Dashboards ................................................... 25, 26 Paneles de informes 25 Data mining Minería de datos 23 Data science ....................................................... 23 Ciencia de datos 23 data scientifics .................................................... 25 Data scientifics ................................................... 25 Deep learning ..................................................... 23 Aprendizaje profundo 23 DPF Filtro de partículas diésel 82 ERP Planificación de recursos empresariales 31 EV Vehículo eléctrico 72, 74, 78, 79, 80, 98 Fábricas inteligentes ....................... 12, 43, 45, 49 FCEV vehículos eléctricos de pila de combustible 80, 81, 98 Vehículos eléctricos de pila de combustible 72 Gemelo digital ................................................... 19 GLP Gas licuado de petróleo 83 GNC Gas natural comprimido 83 HEV Vehículos eléctrico híbridos72, 74, 75, 76, 78, 79, 98 IA Inteligencia artificial 23, 40, 98 IaaS Infraestructura como servicio 31 IIoT Internet Industrial de las cosas 19, 27, 43, 54, 98 Industria 4.010, 11, 12, 13, 19, 28, 31, 33, 34, 38, 41, 42, 43, 44, 47, 49, 51, 52, 54, 87 IoT19, 23, 26, 27, 28, 29, 33, 38, 47, 48, 50, 54, 98 Internet industrial de las cosas 12 Malware Virus informático 33 MRO Mantenimiento, reparaciones y operaciones 26 Nubevii, 10, 12, 19, 20, 23, 25, 30, 31, 32, 33, 40, 98 Open Data .......................................................... 22 PaaS Plataforma como servicio 31 PHEV Vehículo eléctrico híbrido enchufable72, 74, 78, 79, 98 Vehículos eléctricos híbridos enchufables 72 PLC Controlador lógico programable 17, 33, 98 RA Realidad aumentada 34, 35, 36, 98 RFID Identificación por radio frecuencia 23, 27, 98 SaaS Software como servicio 31 SCR Selective Catalyst Reduction 82 SoA Arquitectura orientada a servicios 32 VOC Compuestos orgánicos volátiles 86
Glosario 98 98 GLOSARIO ACEA: Asociación Europea de Fabricantes de Automóviles 85 BEV: Vehículo eléctrico de batería 73 Blockchain: Cadena de bloques 28 Cloud computing: Computación en la nube 32 Cobots: Robot colaborativos 41 CPS: Sistemas ciberfísicos 13 Dashboards: Paneles de informes 26 Data mining: Minería de datos 24 Data science: Ciencia de datos 24 Data scientifics: Científico de datos 26 Deep learning: Aprendizaje profundo 24 DPF: Filtro de partículas diésel 83 ERP: Planificación de recursos empresariales 32 EV: Vehículo eléctrico 73 FCEV: Vehículos eléctricos de pila de combustible 73 GLP: Gas licuado de petróleo 84 GNC: Gas natural comprimido 84 HEV: Vehículos eléctricos híbridos 73 IA: Inteligencia artificial 24 IaaS: Infraestructura como servicio 32 IIoT: Internet industrial de las cosas 20 IoT: Internet de las cosas 13 Malware: Virus informático 34 MRO: Mantenimiento, reparaciones y operaciones 27 PaaS: Plataforma como servicio 32 PHEV: Vehículos eléctricos híbridos enchufables 73 PLC: Controlador lógico programable 18 RA: Realidad aumentada 35 RFID: Identificación por radio frecuencia 24 SaaS: Software como servicio 32 SCR: Selective Catalyst Reduction 83 SoA: Arquitectura orientada a servicios 33 VOC: Compuestos orgánicos volátiles 87
99 99 Análisis de los procesos de digitalización de las empresas del sector del transporte