La era del cambio de la fabricación de metal

Los recuerdos, el sentimiento y las maravillas están envueltos en estos artículos que de otro modo serían mundanos.

Tengo un juego de viejas herramientas de dibujo de marfil sobre mi escritorio. Mi difunto abuelo me los dio cuando se jubiló. Una regla de cálculo, un transportador y una balanza antigua con una nota adhesiva adjunta: compré esto en 1957 (enero) por $0,68. Muy buena escala.

Los recuerdos, el sentimiento y las maravillas están envueltos en estos artículos que de otro modo serían mundanos. Significa algo para mí que, después de que mi abuelo vació su escritorio por última vez, regaló sus herramientas de hace décadas a sus nietos. Estos artefactos cuentan una historia sobre el cambio. Mi abuelo entró en una tienda en algún lugar y compró esa vieja báscula solo tres años después de que se lanzara la primera radio de transistores. ¿Y quién sabe cómo usar una regla de cálculo? Es una especie de curiosidad arcana de una era diferente.

En aquel entonces, ingenieros como mi abuelo diseñaban todo a mano. Es difícil imaginar ese proceso: sin computadoras, sin Internet, solo una biblioteca de hojas de datos, manuales de referencia, colegas expertos (espero) y una mesa de dibujo con papel. Sin embargo, no ha pasado tanto tiempo. Estamos a solo una o dos generaciones de aquellos días.

Todos tenemos el privilegio de vivir un cambio sin precedentes. Las computadoras, Internet y los teléfonos móviles se han vuelto tan ubicuos y convenientes que es difícil imaginar un mundo sin ellos. Soy relativamente joven, pero todavía recuerdo que me quedé anonadado cuando un amigo sacó un viejo teléfono Blackberry con un mapa y una ubicación GPS. No tuve un teléfono celular hasta la universidad. Aun así, hoy apenas puedo imaginar un mundo sin la comodidad de la conectividad instantánea. Nos hemos acostumbrado a cambiar tan rápido que es fácil olvidar cuán diferente se ha vuelto el mundo.

El ritmo del cambio sigue siendo lo suficientemente lento como para pasar desapercibido mientras estamos en la mala hierba de nuestra vida diaria. Pero si damos un paso atrás y observamos lo que está sucediendo, es absolutamente asombroso. Con todo derecho, deberíamos exclamar de asombro cada vez que sacamos un smartphone para comprobar la hora. O para ver un video de gatos, supongo.

La gente también está cambiando. Los adultos jóvenes de hoy nunca han experimentado un mundo sin Internet. Imagina eso. Es posible que ya demos por sentado que podemos pedir casi cualquier cosa en línea y tenerlo en nuestras manos mañana, pero pronto, nadie recordará que no siempre fue así. Ese cambio de mentalidad representa un cambio sísmico. Estamos muy lejos de cuando los ingenieros nunca salían de casa sin una regla de cálculo y pasaban sus días de trabajo encorvados sobre mesas de dibujo.

Llegué tarde a la fiesta, pero los veteranos de la industria han visto cambiar drásticamente los métodos de fabricación. Los equipos CNC, las prensas hidráulicas y eléctricas hiperprecisas, los láseres de CO2 y de fibra, la robótica, la automatización, Internet y el correo electrónico se introdujeron durante la vida de las personas que aún administran talleres en la actualidad. ¡Eso es increíble!

Es difícil predecir hacia dónde se dirige todo esto, pero apenas estamos comenzando. Los analistas y fabricantes llevan años hablando de Industria 4.0. Los sistemas automatizados de software, impulsados ​​por IA, conectados a la nube y ricos en datos están preparados para transformar la forma en que operan los fabricantes. Al menos eso es lo que dice la gente.

Irónicamente, aunque parece que la Industria 4.0 tiene un potencial increíble, tenemos dificultades para describirlo. Todos esperamos cambios, pero ¿cómo es realmente una tienda habilitada para la Industria 4.0? Los ejemplos en la literatura se enfocan en frutos fáciles como el mantenimiento predictivo y el análisis de la cadena de suministro, pero ¿cuántos talleres realmente se preocupan lo suficiente por el mantenimiento predictivo como para contratar a un ingeniero con doctorado para recopilar datos y construir modelos predictivos a lo largo de los años?

Es difícil describir el cambio mientras se está en medio de él. También es difícil porque las soluciones de Industria 4.0 pueden ser muy específicas de la aplicación. Lo que se aplica a una operación de fabricación puede ser completamente irrelevante en otra. Finalmente, los fabricantes que preguntan: "¿Cómo puedo aplicar la Industria 4.0 en mi taller?" puede estar haciendo la pregunta equivocada. Están tomando una solución y buscando un problema.

La fabricación es complicada y los fabricantes ya son los mejores solucionadores de problemas de su clase. Industry 4.0 no cambia eso; simplemente agrega nuevas herramientas a la caja de herramientas. La Cuarta Revolución Industrial ya está ocurriendo orgánicamente, lo suficientemente lenta como para que a veces solo sea obvia en retrospectiva.

También es posible que la adopción generalizada de tecnología esté limitada solo por la comprensión. El propósito de esta columna es ayudar a cambiar eso. Este es el primero de una serie de artículos que explorarán cómo la tecnología moderna está afectando a los fabricantes modernos. Proporcionaré ejemplos concretos que muestran cómo la automatización de software, el análisis de datos y el aprendizaje automático han afectado las operaciones reales. Espero no solo mostrar lo que es posible, sino también proporcionar información procesable.

La fabricación es un tesoro de problemas sin resolver. Durante mi carrera como ingeniero eléctrico, construí drones, pilotos automáticos, sistemas de posicionamiento por radio y dispositivos médicos inalámbricos. Diseñé sistemas de visión artificial y algoritmos de IA para medir sistemas complicados y controlar robots. Sin embargo, después de una década inmerso en tecnología de punta, descubrí que la fabricación es, en muchos sentidos, más compleja e interesante que cualquier otro campo llamado "alta tecnología".

Hace seis años, mi hermano y yo construíamos simuladores de movimiento; estas eran sillas accionadas que le permitían usar un casco de realidad virtual y experimentar el movimiento que vio en la simulación. Imagínese sentado en una cabina virtual y piloteando un avión o un cohete. Era solo un proyecto apasionante, pero eso fue lo que nos atrajo al mundo de la fabricación de metales. Todo lo que construimos fue cortado de chapa o tubo y soldado.

Nuestras piezas eran únicas y prototipos que obviamente nunca se convertirían en producción en volumen. Por esa razón, nuestros trabajos eran comprensiblemente menos interesantes para los fabricantes locales. Esa experiencia nos motivó a abrir un nuevo servicio bajo demanda diseñado para aceptar el trabajo que otros talleres no querían abordar. Lo que siguió fue un bautismo de fuego predecible, mientras luchábamos por aprender a dirigir un taller de fabricación de alta mezcla.

Estábamos bastante verdes. Estábamos resolviendo problemas que los fabricantes experimentados resolvieron hace décadas. Parte de eso implicaba resolver cosas tan mundanas y obvias como almacenar inventario, pero otros problemas eran un poco menos triviales. Hay mucho que hacer: ofertar, preparar archivos de piezas, programar trabajos, gestionar el inventario, realizar un seguimiento de la producción, contabilizar los desechos y las reelaboraciones, comunicarse con los operadores, enviar y facturar. La fabricación es un trabajo ocupado.

Cuatro años después, hemos resuelto algunos problemas. No hay nada extraordinario en eso, pero debido a que ingresamos a la industria con experiencia en tecnología, nuestras soluciones se han centrado en la tecnología. Tendemos a escribir software que nos hace la vida más fácil. Eso ha producido un taller que es un estudio de caso de Industria 4.0 decente, al menos para un taller de trabajo de alta mezcla como el nuestro.

Toda nuestra oficina principal está automatizada, desde la cotización hasta la preparación del trabajo, la programación, el anidamiento, la generación de NC e incluso la compra de inventario. La primera vez que vemos un trabajo, ya se verificó la capacidad de fabricación, se limpió y preparó, se programó, se anidó con otros pedidos y se preparó para la revisión final antes de enviarlo a producción.

Nuestro propio proceso de producción también está impulsado por software. Las consolas de nuestra tienda muestran representaciones en 3D de piezas en cada etapa de producción, junto con notas, archivos adjuntos y otros detalles relevantes. Los operadores pueden realizar trabajos de valor agregado y mover piezas al siguiente paso de producción, o desechar piezas si es necesario. Las piezas desechadas se anidan automáticamente para su reproducción, para que los operadores las revisen y las liberen. Finalmente, los trabajos terminados se escanean en cajas para su envío, y se imprime un conocimiento de embarque y una etiqueta de envío generados por el sistema para finalizar el trabajo. A lo largo del proceso, los clientes reciben correos electrónicos automatizados sobre el estado de sus pedidos.

No nos hacemos ilusiones sobre lo bien que nuestros sistemas podrían funcionar para otras tiendas. La tecnología de fabricación se utiliza de muchas maneras en diversas industrias. Nuestro software fue construido por nosotros, para nosotros. También sabemos que no somos el único taller que aprovecha la tecnología moderna para desarrollar mejores procesos.

Aun así, nos apasiona la fabricación de metal y estamos entusiasmados con el rumbo que tomará. Esperamos hacer mella en el ritmo de adopción de tecnología compartiendo lo que hemos hecho y lo que hemos aprendido. Con ese fin, los artículos futuros incluirán estudios de casos, aplicaciones prácticas para IA y aprendizaje automático, y ejemplos de los beneficios de la fabricación rica en datos, entre otras cosas. Mucho será informado por aplicaciones prácticas en nuestro propio piso de producción.

El ritmo del cambio se está acelerando. Las generaciones futuras pueden ver la tecnología de punta de hoy en día de la misma manera que vemos las viejas reglas de cálculo y las tablas de dibujo. Es imposible saber cómo se verá ese mundo, pero los fabricantes literalmente ayudarán a construir ese futuro, una pieza de metal a la vez. Los fabricantes solo necesitan continuar haciendo lo que mejor saben hacer: resolver problemas. A medida que la tecnología nos brinde nuevas herramientas con las que trabajar, los fabricantes cambiarán con ella. Con suerte para mejor.