• La PLM en un futuro conectado

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Hacia la unificación de la gestión del ciclo de vida de los productos y la automatización

Los mundos de la gestión del ciclo de vida del producto (PLM) y la automatización se están unificando gracias a una serie de avances tecnológicos que comienzan a tener efectos de gran alcance, no solo en la fabricación, sino en todos los sectores.

Para los proveedores de PLM, esta combinación se manifiesta en un aumento de la actividad de investigación y desarrollo, la adquisición y las sociedades. Para las empresas del sector que estén considerando la posibilidad de invertir en el futuro, tanto desde la perspectiva de la mejora de la tecnología como del negocio, tomar la decisión es ahora más difícil. La fuerza impulsora es una combinación de los elementos de hardware, los dispositivos "inteligentes" y la nube.

Hardware y dispositivos

La fabricación aditiva y los componentes impresos están preparados para revolucionar la forma de desarrollar y suministrar los productos. Modelos 3D totalmente definidos sitúan la definición de fabricación directamente en el punto de producción. Los nuevos dispositivos industriales tienen más potencia y más capacidad, lo que permite la comunicación directa con los sistemas de negocio de nivel 4 y 5. Escáneres y vehículos autónomos proporcionan nuevas formas de captar información sobre el entorno tal y como está construido, producido y operado.

"Inteligente"

Los productos, los edificios e incluso las ciudades son cada vez más inteligentes, en tanto que los dispositivos inteligentes y las redes proporcionan una interconectividad más amplia. Sin embargo, la mejora continua en la capacidad requiere conexión a la definición del producto y de los equipos y una manera de gestionar el proceso de bucle cerrado.

Nube

La proliferación de las tecnologías móviles permite acceder a la información desde cualquier lugar. La infraestructura basada en la nube puede ser un mecanismo más rentable para que empresas más pequeñas puedan participar plenamente en un entorno altamente conectado. Estas influencias son parte de una verticalización multisectorial, desde los servicios hasta el hardware, que afecta a cómo se definen, producen, instalan y mantienen los productos. En otras palabras, la tendencia es a cubrir el ciclo de vida completo, y por ese mismo motivo la PLM es una parte esencial de este proceso.

Aquí examinamos cómo la PLM está haciendo frente a estos factores y los cambios que se están produciendo en muchos sectores. En este artículo se utilizan los términos producto, servicio, instalaciones y equipos casi indistintamente para reflejar el hecho de que la gestión del ciclo de vida de completo se aplica a todos ellos, aunque las rutas de operación y los tiempos sean diferentes.

Influencias entre sectores

Para algunos sectores, la gestión del ciclo de vida completo ha sido una forma de vida desde hace mucho tiempo porque sus equipos son de largo plazo. Estos sectores eran, por lo general, sectores regulados y que requerían una fuerte inversión, como la energía nuclear, el sector naval y la ingeniería civil.

Los sectores de la construcción, los procesos y la minería llevan años controlando, recopilando y procesando datos operativos. Las soluciones para instalaciones, de gestión de equipos y de seguimiento de la ubicación captan grandes volúmenes de datos a diario. ¿Tiene la tecnología PLM un papel en este futuro mundo conectado? En este contexto, la PLM "envuelve" la vida útil de cada uno de los equipos. Puede proporcionar la definición y los parámetros de funcionamiento de equipos concretos, sean bombas y accionadores; ascensores; calefacción, ventilación y aire acondicionado; o maquinaria pesada, y responder a cuestiones intrínsecas a los servicios. Los datos de rendimiento, independientemente de si son relativos al caudal y la temperatura en plantas de procesos, deformación estructural de las estructuras o el control ambiental en espacios habitados, se pueden procesar para algo más que solo medidas correctivas a corto plazo. Se pueden volver a introducir en el sistema para repetir simulaciones en el marco de mejoras continuas a largo plazo y para obtener datos de diseño para la siguiente generación.

Una consecuencia de la continua búsqueda de un uso más intensivo de los equipos en estos sectores es la adopción de la tecnología móvil. Históricamente, se ha centrado en actividades como la gestión de tareas, datos operativos y registro y comunicación de fallos. La tendencia es hacia la entrega de información en tiempo real en forma de modelos en 3D, animaciones y datos de servicio. Este tipo de entrega es común en algunos sectores manufactureros, donde las instrucciones de producción, las simulaciones, la información de las inspecciones y la presentación de informes sobre excepciones se entregan y procesan directamente en el punto de producción a través de la PLM. En la medida en que el sector de la construcción residencial y la obra civil avance más hacia estructuras modulares y fabricadas e, incluso, edificios "impresos", la PLM puede ganar relevancia. Los procesos implicados se sitúan más bien en el ámbito de la fabricación tradicional y el ensamblaje que en la construcción. China está utilizando mucho la construcción modular, y en EE. UU. se usa cada vez más. Este hecho, en combinación con la proliferación de sensores inteligentes para edificios para optimizar no solo el consumo de electricidad, sino también el rendimiento equipos y acabados, y la posibilidad de reconfigurar espacios y la PLM, comienza a posicionarse como una capacidad clave en este sector. Los mundos de la construcción y la fabricación están colisionando en el sentido de que la información sobre los productos, los procesos y la maquinaria que los producen, y sobre las instalaciones involucradas, el suministro y las redes de distribución que los hacen posible se están acercando entre sí más que nunca.

Pero no debemos dejarnos llevar por la creencia de que la PLM es un tecnología que puede englobarlo todo. Otros muchos entornos empresariales ya proporcionan buena parte de esta capacidad, desde las instalaciones tradicionales y las soluciones de gestión de equipos, hasta el sector de la gestión de la información de los edificios (BIM), un sector que se está desarrollando rápidamente. Los entornos físicos están cada vez más conectados y, por tanto, las infraestructuras subyacentes que lo hacen posible necesitan interactuar y conectarse sin fallos y de manera fiable. Esto es tan cierto para el mundo de la PLM y como para el de la automatización, donde los protocolos y normas establecidos (como ISA-95, OPC UA, BAC-Net) se encuentran también ante el reto de brindar nuevos niveles de conectividad.

La contribución de la PLM

Para poner este tema en su contexto, vale la pena dar un paso atrás para ganar perspectiva y ver algunas capacidades fundamentales ligadas a la PLM. El ámbito es, en potencia, muy amplio, por lo que nos centraremos en dos áreas clave de especial relevancia en este análisis: la gestión de la definición de productos y la gestión de la configuración de productos.

La definición del producto de PLM abarca requisitos, modelos de sistemas, modelos 3D, pruebas, instrucciones, planes de procesos, herramientas, métricas de calidad, información de servicio y embalaje. Tradicionalmente, estas áreas adoptaban la forma de documentación, pero cada vez más forman parte de una definición virtual completa. La definición del producto también incluye la definición de las estructuras del producto (listas de materiales) y, fundamentalmente, los pasos que han conducido hasta la definición. Esta última capacidad es de vital importancia cuando se considera el posible aumento de información que genera tanto la supervisión de la producción, como la supervisión de los productos inteligentes en servicio.

Sin embargo, el alcance de la definición del producto está cambiando. La PLM surgió en el ámbito de la fabricación discreta, con especial interés en el hardware y desde el punto de vista de la ingeniería con los listados clásicos de materiales. Ahora la PLM se encuentra en sectores de servicios, como las telecomunicaciones, las finanzas, la moda y la industria farmacéutica. Tiene que gestionar los productos con componentes de información, materiales, eléctricos y electrónicos. Incluso los componentes materiales están cambiando con la adopción de materiales compuestos y otros materiales nuevos. Esto introduce cambios tanto en la definición del producto como en los procesos de producción y los equipos.

Cada vez más, el software es el valor clave para los productos acabados, lo que permite mejoras incrementales para los productos en servicio. Con esto, y con la supervisión en servicio, la definición de los productos avanza hacia una prestación de servicios en la que el componente físico sea solo parte del "producto". Los fabricantes pueden aprender del sector servicios que ha desplegado la PLM de forma eficaz para definir y apoyar un portfolio de ofertas de servicios.

Conforme el paso a los servicios se acelera, ¿cómo afectará ello a los proveedores de la inmensidad de datos supervisados de los productos en servicio? ¿Veremos un claro aumento de la retirada de productos cuando productores y consumidores tengan acceso a más información sobre defectos y riesgos? Resulta evidente que el registro completo de las auditorías desde la definición hasta la entrega será cada vez más importante.

La gestión de la configuración es la segunda capacidad clave. No se trata solo de controlar las versiones, si no de gestionar múltiples configuraciones complejas de múltiples líneas de producto y mantener no solo la definición de la lista de materiales, sino todos los datos de definición asociados. Cuanto más se puedan personalizar los productos, más importante será gestionar esta complejidad. Concretamente, cuando las actualizaciones de software entren a formar parte del ciclo de vida del servicio, los productos deberán definirse de forma que permitan las futuras modificaciones de tal forma que dejen margen suficiente para los cambios. Si bien, este no es un problema nuevo. Hace más de 25 años, un importante proveedor de sistemas de automatización declaró que la coordinación de las configuraciones de versiones de hardware y firmware era una cuestión importante que daba lugar a muchas reclamaciones de garantía. Ahora tenemos sistemas mejores para intentar evitar este problema, pero en el futuro será exponencialmente más difícil.

La coordinación de toda la información que interviene en el desarrollo, la fabricación y la construcción, así como el mantenimiento de estos productos de tecnologías y materiales mixtos (de producción local y entregados en un mundo cada vez más personalizado) requiere capacidades de gestión de la configuración considerablemente potentes asociadas con una estricta trazabilidad.

Visiones más amplias

¿Cómo están abarcando los proveedores de soluciones para la gestión del ciclo de vida un ámbito más amplio?

Entre los proveedores de PLM más destacados se han conseguido avances notables. Siemens ha estado forjando las conexiones entre la PLM y la automatización industrial desde que adquirió Unigraphics en 2007. Dassault Systèmes adquirió Apriso y de este modo se colocó en el centro de este acercamiento de dos mundos. Ahora, bajo la marca Delmia, Apriso forma parte de una capacidad más amplia para la simulación virtual de la planificación y puesta en marcha de la fábrica y la producción y la gestión de las operaciones. PTC ha optado por la colaboración, en lugar de la adquisición, para introducir la verticalización en la fabricación, con una intrigante vinculación con las plataformas inteligentes de GE. Sin embargo, el enfoque de PTC está tomando forma en la parte de servicios del ciclo de vida con sus capacidades de Internet de las Cosas (IoT, por sus siglas en inglés), cortesía de Axeda y ThingWorx. Con la persecución del objetivo Industria 4.0 y la IoT, se ha creado la necesidad de sistemas PLM más sofisticados e integrados en el mercado de la automatización industrial.

Los desarrollos multisectoriales requieren conocimientos y experiencia fuera de la visión históricamente restringida de la PLM. Las organizaciones de servicios, como IBM, HP y Accenture, se están preparando para esto. Accenture, por ejemplo, amplió recientemente sus capacidades de servicios de PLM. Además, hay indicios de que otros sectores y terceros proveedores están detectando la necesidad de reunir datos de definición y de operación. Rand Worldwide ha fusionado sus divisiones Imaginit Technologies y de gestión de instalaciones (FM) con el fin de unir los mundos de BIM y FM.

Aunque no necesariamente proporcionen la PLM en el sentido tradicional, algunos proveedores de sectores adyacentes están ampliando sus capacidades en direcciones que se solapan a la PLM e interactúan con ella. Bentley Systems ha estado ampliando su presencia en la gestión de activos de infraestructura para complementar sus capacidades de BIM y control de proyectos. Se ha asociado con Siemens para capacidades complementarias en la construcción y operación de instalaciones de fábrica, lo que podría constituir una señal de que se están dando pasos hacia una mayor cooperación multisectorial. Autodesk tiene una solución PLM basada en la nube y se ha asociado con el proveedor de planificación de recursos empresariales (ERP) en la nube Net-Suite, lo que demuestra el potencial de interacción abierta entre plataformas empresariales. Autodesk es también el principal proveedor de soluciones para arquitectura, ingeniería y construcción (como BIM). Con sus movimientos coordinados hacia el despliegue en la nube, ha logrado posicionarse para prestar servicio a los ciclos de vida de distintos sectores.

La nube también ofrece a las nuevas empresas la oportunidad de desarrollar soluciones de tipo PLM rápidamente y prestar servicios sin grandes inversiones en infraestructura. Estas soluciones han tendido a centrarse en las fases de definición del ciclo de vida, pero también están apareciendo otras tendencias interesantes. En primer lugar, destacamos la adquisición de GrabCAD por parte de Stratasys, una empresa de impresión en 3D. GrabCAD no puede considerarse estrictamente un sistema PLM completo. Sin embargo, la estrecha relación entre la definición y la fabricación del producto es importante, ya que en algún momento cambiará el concepto de la producción industrial. Una segunda área es el acercamiento entre las principales capacidades de la PLM, como la gestión de flujos de trabajo y de la configuración, para posibilitar el desarrollo de aplicaciones para IoT. Empresas como Solair Sri., con sede en Italia, están empezando a ofrecer plataformas de aplicaciones IoT en la nube que vinculan los datos de producto en servicio con los datos de definición del producto.

Evitar los silos del futuro

Los entornos de gestión del ciclo de vida, con el apoyo del software de empresa, han ido descomponiendo desde hace algún tiempo los silos organizativos y funcionales de las empresas y sus cadenas de valor extendidas. Pero las tecnologías que han contribuido a esta desaparición corren a su vez el peligro de crear sus propios silos. En su carrera por posicionarse, los proveedores corren el riesgo de crear nuevos silos. Estos no son los silos funcionales y organizativos que siempre han existido en las áreas de ingeniería, fabricación y suministro; software, hardware y electrónica; arquitectura, ingeniería y construcción; y la producción de servicios públicos y planificación de la red. Se trata más bien de silos de datos que encierran el potencial de un enorme valor.

¿Se conoce dónde deben residir estos datos? La idea de una "única fuente de la verdad" se plantea con frecuencia en el mundo de la PLM, pero, ¿qué significa en la práctica? ¿Cómo puede funcionar en un mundo futuro de yottabytes? Este no es un trabajo para una única fuente de la verdad. Esto requiere una pila de soluciones altamente conectadas que incluya al menos capacidades de PLM, ERP y sistemas de ejecución de la fabricación en la fabricación y se amplíe a la gestión de instalaciones y equipos, BIM y otros entornos específicos de cada sector.

No cabe duda de que la respuesta debe ser la apertura impulsada por protocolos, estándares y arquitecturas definidas. De la misma manera que los protocolos son esenciales para la comunicación entre los componentes de automatización, se requieren protocolos similares para conectar las plataformas de servicios de datos actualmente delineadas en los ámbitos de los sistemas empresariales. Pero con aseveraciones del tipo "los datos son el nuevo petróleo", puede que haya demasiado en juego para permitir esa apertura. Sin ella, el futuro inteligente conectado y todo lo que conlleva no desplegará su verdadero potencial.

AVANCE RÁPIDO

  • La PLM y la automatización están cada vez más cerca, lo que tendrá consecuencias de gran alcance en todos los sectores.
  • La fuerza impulsora es una combinación de los elementos de hardware, los dispositivos "inteligentes" y la nube.
  • La I+D, las adquisiciones y las sociedades están aumentando entre los distribuidores de PLM.

La PLM surgió en el ámbito de la fabricación discreta, con especial interés en el hardware y desde el punto de vista de la ingeniería con los listados clásicos de materiales. Ahora la PLM se encuentra en sectores de servicios, como las telecomunicaciones, las finanzas, la moda y la industria farmacéutica.

ACERCA DEL AUTOR

Simon Hailstone (Simon.Hailstone@cambashi.com) cuenta con más de 20 años de experiencia en el sector del software para ingeniería. Antes de entrar en Cambashi en 2008, ocupó distintos puestos, desde I+D para CAD/CAM, desarrollo de software y despliegue de bases de datos, pasando por dirección de ventas y de cuentas técnicas, hasta la gestión de proyectos y cambios de procesos. Hailstone conoce especialmente bien las necesidades de transformación empresarial de la PLM y posee un profundo conocimiento de las tecnologías de apoyo.

Versión on-line disponible en www.isa.org/intech/20150403.

Derechos de autor de International Society of Automation, marzo/abril de 2015

Este artículo fue redactado por Simon Hailstone, de InTech, y cuenta con licencia legal a través de la red editorial NewsCred.