Monitoreo de condiciones: la puerta de entrada a la Industria 4.0

La Industria 4.0 se refiere a la cuarta revolución industrial, y con razón se le llama revolución. Internet y sus capacidades de conectividad, junto con el Internet de las Cosas (IdC), el aprendizaje automático y la inteligencia artificial (IA), están transformando literalmente la gestión y el mantenimiento de las plantas de fabricación. Desde que se establecieron sus objetivos en 2010, la industria manufacturera ha trabajado para aprovechar la automatización en busca de la eficiencia superior que ofrecen las tecnologías de la Industria 4.0 y el Internet Industrial de las Cosas (IIdC).

Algunas organizaciones ya han logrado avances notables en la implementación de estos potentes sistemas conectados en sus instalaciones. Además, muchos nuevos sitios están incorporando tecnologías conectadas desde la fase de planificación, incluso antes de la instalación de los activos.

Las empresas que dieron el salto a la Industria 4.0 antes de la pandemia de COVID-19 estaban mejor preparadas para los desafíos y las disrupciones que enfrentaron los fabricantes industriales, según un estudio de McKinsey.

Mientras tanto, muchas organizaciones aún tienen dificultades para trabajar con infraestructuras obsoletas y satisfacer las nuevas y cambiantes demandas para las que no fueron diseñadas. Para complicar aún más la situación, las plantas más antiguas a menudo tienen dificultades para superar la compartimentación, los silos organizativos y los hábitos de trabajo arraigados, lo que puede dificultar la adopción del IIoT.

Para las plantas más antiguas que enfrentan estos desafíos, este artículo proporcionará una sólida descripción general de por qué el monitoreo de condici´ón es la mejor manera para que las plantas de fabricación alcancen los objetivos de eficiencia prometidos por la Industria 4.0.

¿Cuáles son los beneficios de la Industria 4.0?

Los entornos de la Industria 4.0 están conectados por una red troncal de sistemas interconectados, formando una red inteligente de máquinas y procesos. Imagine una capa digital sobre las operaciones mecánicas y humanas que monitoree, interprete, informe y, en algunos casos, dirija constantemente las acciones de la capa física de la máquina.

Si bien el Control de Supervisión y Adquisición de Datos (SCADA) ya realiza parte de esto, al igual que las máquinas individuales de fabricantes de equipos originales (OEM) y muchos otros sistemas de circuito cerrado, la Industria 4.0 nos reta a analizar estos sistemas en función del valor de sus datos operativos. Estos datos son esenciales para convertir los activos de la planta de sistemas individuales a una estructura integral conectada que trasciende el sistema de ejecución de fabricación (MES) y se integra en la gestión de activos empresariales (EAM).

Los pioneros en adoptar el enfoque de la Industria 4.0, como la logística y la gestión de la cadena de suministro, ya han demostrado sus beneficios. Es hora de que otras áreas de la planta adopten la mentalidad de "fábrica inteligente".

Monitoreo de condiciones, mantenimiento predictivo e Industria 4.0

En cuanto al mantenimiento, la Industria 4.0 promete ofrecer un retorno de la inversión (ROI) sin precedentes, al proporcionar a los equipos de mantenimiento información en tiempo real sobre el estado y el rendimiento de los activos, para que puedan planificar y enfocar las tareas de mantenimiento donde realmente se necesitan con mayor eficacia. Esto se conoce como mantenimiento basado en la condición y se basa en... monitoreo de condición en tiempo real con la ayuda de sensores conectados.

La monitorización de condiciones es el proceso de monitorizar datos clave sobre el estado de los activos, como los niveles de vibración o la temperatura, mediante sensores o sistemas para detectar posibles fallos en las máquinas. La monitorización de condiciones en tiempo real es una potente tecnología de la Industria 4.0 que no para de crecer en popularidad: el 48 % de las plantas ya utilizan dispositivos conectados para mejorar sus programas de mantenimiento, y el 30 % los está considerando, según un estudio de 2021 de Planta de ingeniería.

Considerar: ¿Qué datos son esenciales para generar una imagen digital en tiempo real de la salud de la planta? ¿De dónde provienen esos datos? ¿Qué debemos hacer con ellos para que sean procesables? En el ámbito operativo, el objetivo es mejorar drásticamente la visibilidad del estado de la maquinaria con suficiente historial de datos y potencia de computación de IA para generar información sobre el mantenimiento y la fiabilidad de la planta.

La Industria 4.0 ayuda a las empresas a abandonar sus anticuados sistemas de mantenimiento reactivo y Avanzar hacia el mantenimiento predictivoEl mantenimiento predictivo utiliza datos de monitoreo de condiciones y algoritmos de aprendizaje automático para predecir las necesidades de mantenimiento con el fin de evitar fallas inesperadas.

Hace años, una rutina de mantenimiento 80/20 se consideraba ideal: 80 % de trabajo planificado y basado en el calendario, y 20 % de mantenimiento correctivo sobre la marcha. Pero las buenas prácticas de ayer no nos servirán para el mañana. Con el tiempo, nos hemos dado cuenta de que el mantenimiento basado en el calendario puede suponer un riesgo. ¿Se ajustó el tornillo? ¿Se obtuvieron correctamente los consumibles? ¿Se realizó una lubricación perfecta? Es más, cuando se sigue un enfoque basado en el calendario, a menudo se gasta más de lo previsto en mantenimiento en algunas áreas y menos de lo previsto en otras.

Ahora, más organizaciones prefieren un enfoque predictivo y centrado en los activos, de modo que el dinero destinado al mantenimiento solo se gaste cuando es absolutamente necesario. Grupo CXP Descubrió en 2018 que el 91% de las empresas reducen el tiempo de reparación y el tiempo de inactividad no planificado una vez que invierten en mantenimiento predictivo.

La tecnología y los procesos de la Industria 4.0 trabajan para minimizar las emergencias de mantenimiento no planificadas y aprovechar la eficiencia del inventario, la mano de obra y las reparaciones basadas en la condición.

Por qué la monitorización de condiciones es la base de la Industria 4.0

Un plan de monitoreo de condición eficaz es la clave para generar nuevo valor comercial en la Industria 4.0. La clave para una implementación exitosa de un plan de monitoreo de condición es la conectividad de datos: el flujo de datos desde el monitor hasta los sistemas de software del equipo de mantenimiento. Este es también el aspecto más difícil de lograr. Las soluciones de análisis solo son sofisticadas en la medida en que su backend de datos lo admita. En otras palabras, la cantidad y la calidad de los datos disponibles influirán en la efectividad de un plan de monitoreo de condición.

Lograr los beneficios de mantenimiento predictivo Requiere un sistema de captura de datos adecuado, capaz de monitorear los activos más críticos de la planta y llevar esos datos significativos donde se necesitan. Por lo tanto, automatizar la captura de datos suele ser la forma más realista de que un equipo de operaciones avance. Muchos equipos informan:

• Demasiados activos para mantener
• Escasez de experiencia en confiabilidad de activos
• Un cambio desde miembros de equipo basados ​​en la experiencia a miembros de equipo generalizados
• Falta de tiempo

Todos estos desafíos se abordan eficazmente mediante un sistema de monitorización de condiciones de alta calidad. Los equipos suelen beneficiarse más de un enfoque centrado en los activos, donde los datos se capturan y organizan específicamente para ofrecer información sobre el estado de los activos. Los sensores deben monitorizar las señales de vibración, temperatura y potencia del 20 % de los activos más críticos de la planta.  

Muchas plantas también priorizan la implementación del monitoreo de condición en equipos que son demasiado peligrosos para los procedimientos de inspección estándar y demasiado críticos para fallar inesperadamente: bombas en lugares de difícil acceso, áreas sujetas a temperaturas peligrosas, ventiladores de techo alojados en conductos y ventiladores de transmisión por correa con protectores que impiden el acceso a los cojinetes. La instalación del monitoreo de condición en estos sistemas mejora las condiciones de salud y seguridad, proporciona datos cuantificables sobre el riesgo de daños y, en última instancia, previene tiempos de inactividad.

La integración de sistemas permite la comunicación entre activos y equipos

Por sí solos, los datos de monitoreo de condición son incompletos. No se sabe cuándo se realizó el último mantenimiento a un activo, qué acciones se realizaron ni cuándo vence el próximo mantenimiento. No se ve el historial de fallas del activo, qué piezas se necesitan para completar tareas específicas ni si esas piezas están disponibles.

Por lo tanto, una vez recopilados los datos relevantes, el sistema debe canalizarlos a una plataforma donde se puedan agregar e integrar con datos de otros sistemas. Allí, se pueden comparar con las indicaciones de fallos de la máquina. Cuanto más podamos anticiparnos, mejor podremos prepararnos para evitar fallos en la máquina.

La monitorización continua debe combinarse con un historial de activos cuidadosamente seleccionado, así como con datos específicos de tiempo de ejecución y fallos, para crear un plan de mantenimiento basado en la condición. Los técnicos reciben notificaciones cuando un activo cambia de condición y el trabajo se prioriza según su estado en tiempo real.

Los sistemas eficaces de seguimiento de la condición deberían incluir:

• Conectividad de datos: Los datos se combinan en un estado utilizable y se almacenan en una ubicación accesible
• Conectividad del sistema: Integración de datos sobre el estado de los activos con los sistemas relacionados utilizados por los equipos de mantenimiento
• Conectividad del equipo: Todo el personal tiene acceso a la información de los activos, lo que permite acciones de mantenimiento más eficientes.

Visualizando una hoja de ruta hacia la Industria 4.0

Muchas operaciones comienzan con la monitorización de condiciones, que se convierte en la base para el progreso continuo hacia sistemas conectados. Si enfrenta desafíos de integración o limitaciones presupuestarias, siga el modelo piloto clásico: concéntrese en proyectos viables que aborden necesidades urgentes con beneficios visibles. Sea selectivo y evite ideas preconcebidas.

A continuación se presentan tres principios clave para progresar:  

1. Centrarse en los impulsores de valor

• Piense en el valor retrospectivo, no en la tecnología avanzada, y concéntrese en los impulsores de valor clave específicos de cada industria.
• Desarrollar una visión convincente e inspirar a la organización a través de pilotos faro.

2. Movilizar la organización

• Impulse la transformación desde arriba con una clara propiedad del negocio.
• Consiga beneficios finales rápidamente para demostrar su valor de manera temprana.
• Cultivar una cultura altamente ágil.
• Construya un equipo multifuncional que represente diferentes departamentos y áreas.

3. Innovar la infraestructura

• Definir una pila de tecnología objetivo integrada basada en un análisis exhaustivo del status quo.
• Elija una ruta de transición y habilítela localmente antes de escalarla globalmente.

Empiece con poco para escalar rápidamente

Empiece poco a poco. Un grupo reducido, capacitado en los aspectos fundamentales de la Industria 4.0 y la monitorización de condiciones, contribuirá en gran medida a fomentar el apoyo interno hacia un sistema conectado.

Puede demostrar fácilmente la eficacia de la Industria 4.0 estableciendo objetivos de proyecto medibles que superen ligeramente la capacidad de los procesos existentes. Asegúrese de que la alta dirección apoye plenamente el proyecto y, si surgen dudas, haga todo lo posible por involucrarlos como impulsores y promotores.

Avanzar hacia la Industria 4.0 ofrece un sinfín de oportunidades. Las tecnologías se están integrando: los sensores, las redes y la potencia de procesamiento mejoran a medida que bajan los precios.

Los equipos ahora pueden escalar de forma viable su programa de monitoreo de condición más allá del 20% de sus activos principales al siguiente nivel de operaciones, aprovechando su inversión inicial para obtener una rentabilidad mucho mayor. Antes de que se den cuenta, estaremos hablando de monitoreo de condición en toda la planta, lo que permitirá un nivel de conectividad aún mayor.