Industria 4.0 transforma la producción y trazabilidad de productos empacados

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El término Industria 4.0 surgió en Alemania en 2010, como un proyecto de estrategia de alta tecnología del Gobierno Alemán. En términos generales, consiste en la interconexión de toda la cadena de valor de una empresa, aprovechando los avances tecnológicos como big data, internet de las cosas (IoT, por sus siglas en inglés), inteligencia artificial, analítica de datos, robótica, realidad virtual, impresión 3D, nanotecnología, entre otros, para desarrollar ecosistemas con alta productividad y eficiencia.

Estas ayudan a adaptar la compañía a las necesidades cambiantes de los consumidores, que quieren velocidad, personalización, entretenimiento, integración y transparencia.

Según McKinsey, la Industria 4.0 trata de la búsqueda de la efectividad operativa, la eficacia general del equipo (OEE por sus siglas en inglés) y la capacidad de lograr una personalización masiva de forma rentable. También se trata de abordar las cosas de manera diferente, introducir niveles más altos de automatización y conectividad y hacer un mejor uso de los grandes datos.

La industria del embalaje está respondiendo a las crecientes demandas de los propietarios de marcas de ciclos de vida del producto más cortos y variaciones en los costos, lo que lleva a tiradas más cortas, más cambios de línea y más tiempo de inactividad en las líneas de conversión tradicionales.

Si se implementa bien, la Industria 4.0 mejora los procesos industriales involucrados en la fabricación, ingeniería, uso de materiales, desempeño y gestión de activos.

Sin embargo, también presenta nuevas demandas significativas de la cadena de suministro: adopción del Packaging Machine Language o PackML, estándar técnico para el control de máquinas de embalaje; implementación de inteligencia artificial y machine learning, automatización de procesos a lo largo de la cadena; y uso de cobots y robótica avanzada.

La Industria 4.0 en el mercado minorista y de fabricantes de bienes de consumo

Strategy mostró las oportunidades para el sector minorista y de bienes de consumo para la integración de la cadena de valor con tecnologías digitales, presentando ejemplos de modelos de negocio:

  • Una cadena alemana de venta al por menor de alimentos, con oferta multicanal integrada, combina compras en línea y en tienda. La primera oferta, conocida como 'Haz clic y recoge' (click and collect) permite que el cliente compre en línea y recoja en tiendas de fácil localización. La segunda oferta multicanal se llama 'Escanear y comprar' (scan and shop), donde el cliente escanea el producto en las tiendas con su smartphone y las compras se recolectan y despachan a su casa mientras el cliente paga a través de su cuenta en línea.
  • Una procesadora de alimentos lácteos gestiona la logística desde la vaca hasta el consumidor con rutas de recolección optimizadas para la entrega de leche a las lecherías locales, trazabilidad de lotes de leche, gestión de embalaje automatizada, documentación de producción basada en sensores, trazabilidad de producto en tiempo real y optimización dinámica de las rutas.

Los motores de la adopción de la Industria 4.0

Automatización

La creciente variedad de envases individualizados y personalizados requiere que las plantas ofrezcan la máxima flexibilidad, respuesta dinámica y fiabilidad en el flujo de material y fabricación.

La automatización también favorece la productividad, pero al mismo tiempo aumenta la complejidad. Por esta razón, es crucial utilizar soluciones modulares que reduzcan el tiempo de comercialización y aumenten la disponibilidad de la planta, con ingeniería eficiente y menor complejidad.

De acuerdo con un estudio de Frost & Sullivan, en cooperación con Siemens, en el siglo XXI, el cambio hacia la automatización estará impulsado por la necesidad de los fabricantes de gestionar ciclos de innovación rápidos, requisitos de personalización complejos y las presiones de costos en un panorama global con fuerte competencia. Presenta seis niveles de cambios:

  1. Uso de Inteligencia Artificial (IA): tecnologías como el aprendizaje automático, aprendizaje profundo, redes neuronales y procesamiento de lenguaje natural.
  2. Realidad aumentada: tecnología que superpone una imagen generada por el sistema en la vista del mundo real de un usuario.
  3. Edge Computing: expande la capacidad funcional de los sistemas de automatización, sin tener que enviar los datos críticos a una nube externa.
  4. Blockchain: una base de datos distribuida, donde las transacciones se encriptan de forma segura.
  5. Sistemas autónomos: sistemas que pueden obtener información de su entorno, adaptarse y tomar decisiones de forma independiente en función del razonamiento.
  6. Ingeniería cognitiva: aplicación de la psicología cognitiva y disciplinas relacionadas en el diseño de la operación de sistemas hombre-máquina.

Un caso de uso de la automatización es el de la empresa de ingeniería mecánica Optima, con sede en Schwäbisch Hall, se dedica al diseño y fabricación de máquinas de envasado para las industrias farmacéutica, alimentos y bebidas, cosméticos, productos químicos y productos de cuidado personal.

Al abarcar numerosas industrias, Optima necesitaba habilitar la producción de lotes de 1 a 1. Gracias al sistema modular Multi-Carrier de Siemens, la compañía pudo implementar múltiples formatos en una sola línea y, además, simular el diseño de cada máquina para detectar posibilidades de optimización, aumentando la productividad y reduciendo las zonas de amortiguación.

 

 

Robótica

El uso de robots en sistemas de empaque automatizado se identifica como el futuro de las líneas de producción de empaques. Su uso reduce las lesiones del personal y proporciona mayor consistencia y precisión en la operación. En una encuesta del PMMI,  se destaca que el análisis de big data y los robots colaborativos (cobots) son percibidos como elementos transformadores en la industria de bienes de consumo empacados.

A diferencia de los robots tradicionales, los cobots trabajan en cooperación con los trabajadores, en un espacio compartido, y cuentan con capacidades que van desde la visión integrada para imitar la cinemática humana hasta la utilización de dispositivos simples de enseñanza, están equipados para ayudarles a los productores de bienes empacados a llenar los vacíos laborales, proporcionar una ocupación de espacio más pequeña y mitigar los riesgos de seguridad de los trabajadores y de contaminación de los productos.

Stenner Pump, empresa estadounidense que fabrica sistemas de tanques, medidores y bombas dosificadoras, es un ejemplo de implementación de la robótica en la línea de producción. La empresa, con sede en Jacksonville, Florida, adquirió un cobot para apoyar las labores de empaquetado de las distintas piezas que recoge directamente de la cadena de fabricación. Lejos de reemplazar a los trabajadores, el cobot comparte espacio con ellos en la línea de operación, haciéndose cargo de las tareas repetitivas para que los empleados puedan dedicarse a las labores más complejas.

Gracias el robot, que fue construido por Rethink Robotics, Stenner Pump redujo en un 75 % la intervención humana en las labores de empaquetado.

Según la Federación Internacional de Robótica, se espera que el uso de cobots, se multiplique por diez para el año 2025, hasta alcanzar 34 % de todas las ventas de robots industriales.

RFID y la importancia de la trazabilidad del producto

Tradicionalmente los códigos de barra en los envases han sido utilizados para recopilar datos y realizar el seguimiento de inventario. Con la llegada de la Industria 4.0, y particularmente con el desarrollo de la tecnología RFID, el rastreo de los envases y empaques ha llegado a un nuevo nivel.

La tecnología RFID, desarrollada por el MIT en 1920, consiste en una etiqueta o tag que transmite ondas de radio por medio de una antena, y que puede ser detectada sin contacto por medio de un lector.

A diferencia de los códigos de barras, que están diseñados para escanearse uno a la vez y requieren que el escáner mantenga una línea de visión de cada código, la tecnología RFID permite el escaneo de múltiples etiquetas al mismo tiempo, siempre y cuando se encuentren dentro del área de alcance del escáner.

El RFID tiene un doble propósito: se encarga tanto de la gestión de inventario como del seguimiento de activos. Si bien la tecnología de código de barras solo permite a las empresas de la cadena de suministro rastrear su inventario, la tecnología RFID también les permite rastrear el movimiento de sus carretillas elevadoras, camiones, artículos de tránsito retornables o cualquier otro activo valioso que entra y sale de sus instalaciones, en tiempo real.

Uno de los casos de uso de RFID más destacados de la región es el de Grupo Boticario, pionero en el uso de RFID para cosméticos en Brasil. La compañía, que es considerada la marca de belleza más importante de Brasil y uno de las más grandes de la región, llevó a cabo en 2018 una prueba piloto con Avery Dennison en cuatro tiendas, en el que migró a un sistema digital de gestión de la cadena de suministro para mejorar su trazabilidad.

Los empleados de los puntos de venta vieron mejoras de inmediato: Gracias a las etiquetas RFID se podía registrar el código ubicado fuera de la caja, en lugar de abrirla y registrar en el sistema los artículos, uno por uno; clasificar el inventario y monitorear el flujo de venta; y recibir al alertas sobre productos próximos a vencer.

Como resultado, el Grupo Boticario logró reducir hasta en un 97 % los productos faltantes, disminuir en 14 % los costos de mano de obra y mejorar en un 50 % la identificación de falta de productos ocultos.

Otra industria que ha implementado con éxito la tecnología RFID para resolver inconvenientes de trazabilidad es la Industria agrícola de semillas en Estados Unidos que, utilizando un sistema de etiquetas pasivas de RFID, logró entregar los reportes de producción al Departamento de Agricultura de los Estados Unidos (USDA) en menor tiempo y con 100 % de exactitud.

Los comercializadores de cacao también se han visto beneficiados por los avances en etiquetado 4.0 A través de los sensores infrarrojos, la empresa Consensus permite registrar la cantidad de bultos que se almacenan, automatizando una labor manual que generaba grandes márgenes de error, y logrando un control exacto del stock en tiempo real que le permite al empresario conocer qué productos tienen mayor movimiento, qué días, en qué horarios, a qué tipo de clientes y a qué lugares se están despachando.

Industria 4.0 en América Latina

Latinoamérica tiene grandes oportunidades con el desarrollo de la Industria 4.0, pero su adopción aún no está en sus inicios.

Factores como la resistencia cultural, la limitada disponibilidad de tecnología, la brecha en capacidades y disponibilidad de personal calificado, la falta de recursos financieros de las pymes, la adopción desigual de la tecnología y la falta de planificación y apoyo gubernamental, disminuyen la posibilidad de un rápido desarrollo de la cadena de suministros 4.0.

Según el Foro Económico Mundial, para acelerar la adopción de tecnologías 4.0 en el sector hay que empezar por encarar los desafíos del contexto regional. "Los costos de la tecnología están disminuyendo constantemente, con lo cual la ventaja económica de los bajos costos de mano de obra se está reduciendo constantemente", afirma Francisco Betti, jefe del manufactura y producción del Foro Económico Mundial. "Aun si el retorno a la inversión de la cadena de suministros 4.0 no es positiva en el corto plazo, en un futuro cercano, estos procesos serán más económicos, particularmente cuando se los asocie a otros beneficios, como la reducción de los defectos de calidad o costos de fricción".

Asimismo, las empresas deben trabajar con los representantes de la fuerza laboral para reducir la disrupción asociada a la falta de capacitación resultante de la implementación de cobots y sistemas de automatización.  

Para lograr avanzar se requieren políticas que tengan como modelo los avances logrados en este sentido por economías y sectores industriales avanzados, así como políticas públicas que solucionen las brechas que se tienen a nivel logístico y de recursos, para no quedar rezagados frente a los rápidos avances tecnológicos.

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