Cuarta Revolución Industrial

La Cuarta Revolución Industrial, 4IR, o Industria 4.0, conceptualiza el cambio rápido en la tecnología, las industrias y los patrones y procesos sociales en el siglo XXI debido a la creciente interconectividad y la automatización inteligente. El término se ha utilizado ampliamente en la literatura científica y en 2015 fue popularizado por Klaus Schwab, el fundador y presidente ejecutivo del Foro Económico Mundial. Schwab afirma que los cambios observados son más que simples mejoras en la eficiencia, sino que expresan un cambio significativo en el capitalismo industrial.

Una parte de esta fase de cambio industrial es la unión de tecnologías como la inteligencia artificial, la edición de genes y la robótica avanzada que desdibujan las líneas entre los mundos físico, digital y biológico.

A lo largo de esto, se están produciendo cambios fundamentales en la forma en que opera la red global de producción y suministro a través de la automatización continua de las prácticas industriales y de fabricación tradicionales, utilizando tecnología inteligente moderna, comunicación máquina a máquina (M2M) a gran escala e Internet de las cosas. (Internet de las Cosas). Esta integración da como resultado una mayor automatización, una mejor comunicación y autocontrol, y el uso de máquinas inteligentes que pueden analizar y diagnosticar problemas sin necesidad de intervención humana.

También representa un cambio social, político y económico de la era digital de finales de la década de 1990 y principios de la de 2000 a una era de conectividad integrada que se distingue por el omniuso y el uso común de la tecnología en toda la sociedad (por ejemplo, un metaverso) que cambia las formas los humanos experimentan y conocen el mundo que los rodea. Postula que hemos creado y estamos entrando en una realidad social aumentada en comparación con los sentidos naturales y la capacidad industrial de los humanos.

Historia

La frase Cuarta Revolución Industrial fue introducida por primera vez por un equipo de científicos que desarrollaba una estrategia de alta tecnología para el gobierno alemán. Klaus Schwab, presidente ejecutivo del Foro Económico Mundial (WEF), presentó la frase a una audiencia más amplia en un artículo de 2015 publicado por Foreign Affairs. "Dominar la Cuarta Revolución Industrial" fue el tema de 2016 de la Reunión Anual del Foro Económico Mundial, en Davos-Klosters, Suiza.

El 10 de octubre de 2016, el Foro anunció la apertura de su Centro para la Cuarta Revolución Industrial en San Francisco. Este también fue tema y título del libro de Schwab de 2016. Schwab incluye en esta cuarta era tecnologías que combinan hardware, software y biología (sistemas ciberfísicos), y enfatiza los avances en comunicación y conectividad. Schwab espera que esta era esté marcada por avances en tecnologías emergentes en campos como robótica, inteligencia artificial, nanotecnología, computación cuántica, biotecnología, internet de las cosas, internet industrial de las cosas, consenso descentralizado, tecnologías inalámbricas de quinta generación, impresión 3D y vehículos totalmente autónomos.

En la propuesta The Great Reset del WEF, la Cuarta Revolución Industrial se incluye como una Inteligencia Estratégica en la solución para reconstruir la economía de manera sostenible tras la pandemia de COVID-19.

Primera Revolución Industrial

La Primera Revolución Industrial estuvo marcada por una transición de métodos de producción manual a máquinas mediante el uso de energía de vapor y energía hidráulica. La implementación de nuevas tecnologías llevó mucho tiempo, por lo que el período al que se refiere fue entre 1760 y 1820, o 1840 en Europa y Estados Unidos. Sus efectos tuvieron consecuencias en la industria textil, que fue la primera en adoptar tales cambios, así como en la industria del hierro, la agricultura y la minería, aunque también tuvo efectos sociales con una clase media cada vez más fuerte. También tuvo un efecto en la industria británica en ese momento.

Segunda Revolución Industrial

La Segunda Revolución Industrial, también conocida como Revolución Tecnológica, es el período entre 1871 y 1914 que resultó de la instalación de extensas redes ferroviarias y telegráficas, que permitieron una transferencia más rápida de personas e ideas, así como de electricidad. El aumento de la electrificación permitió que las fábricas desarrollaran la línea de producción moderna. Fue un período de gran crecimiento económico, con un aumento de la productividad, que también provocó un aumento del desempleo ya que muchos trabajadores de las fábricas fueron reemplazados por máquinas.

Tercera Revolución Industrial

La Tercera Revolución Industrial, también conocida como Revolución Digital, ocurrió a fines del siglo XX, después del final de las dos guerras mundiales, como resultado de una desaceleración de la industrialización y el avance tecnológico en comparación con períodos anteriores. La producción de la computadora Z1, que usaba números binarios de coma flotante y lógica booleana, una década más tarde, fue el comienzo de desarrollos digitales más avanzados. El siguiente desarrollo significativo en las tecnologías de la comunicación fue la supercomputadora, con un amplio uso de tecnologías informáticas y de comunicación en el proceso de producción; la maquinaria comenzó a abrogar la necesidad del poder humano.

Cuarta Revolución Industrial

En esencia, la Cuarta Revolución Industrial es la tendencia hacia la automatización y el intercambio de datos en tecnologías y procesos de fabricación que incluyen sistemas ciberfísicos (CPS), IoT, internet industrial de las cosas, computación en la nube, computación cognitiva e inteligencia artificial.

La Cuarta Revolución Industrial marca el comienzo de la Era de la Imaginación.

Temas importantes

Industria 4.0 aumenta la eficiencia operativa. Se presentan cuatro temas que resumen una Industria 4.0:

• Interconexión: la capacidad de las máquinas, los dispositivos, los sensores y las personas para conectarse y comunicarse entre sí a través de Internet de las cosas o Internet de las personas (IoP).
• Transparencia de la información: la transparencia que brinda la tecnología Industry 4.0 brinda a los operadores información completa para tomar decisiones. La interconectividad permite a los operadores recopilar inmensas cantidades de datos e información de todos los puntos del proceso de fabricación, identificar áreas clave que pueden beneficiarse de mejoras para aumentar la funcionalidad.
• Asistencia técnica: la instalación tecnológica de los sistemas para ayudar a los humanos en la toma de decisiones y la resolución de problemas, y la capacidad de ayudar a los humanos con tareas difíciles o inseguras.
• Decisiones descentralizadas: la capacidad de los sistemas físicos cibernéticos para tomar decisiones por sí mismos y realizar sus tareas de la manera más autónoma posible. Solo en el caso de excepciones, interferencias u objetivos en conflicto, las tareas se delegan a un nivel superior.

Diferencia

Los defensores de la Cuarta Revolución Industrial sugieren que es una revolución distinta en lugar de simplemente una prolongación de la Tercera Revolución Industrial. Esto se debe a las siguientes características:

• Velocidad: velocidad exponencial a la que las industrias establecidas se ven afectadas y desplazadas
• Alcance e impacto en los sistemas: la gran cantidad de sectores y empresas que se ven afectados
• Cambio de paradigma en la política tecnológica: nuevas políticas diseñadas para esta nueva forma de hacer están presentes. Un ejemplo es el reconocimiento formal de Industria 4.0 de Singapur en sus políticas de innovación.

Los críticos del concepto descartan la Industria 4.0 como una estrategia de marketing. Sugieren que aunque los cambios revolucionarios son identificables en distintos sectores, hasta ahora no hay un cambio sistémico. Además, el ritmo de reconocimiento de la Industria 4.0 y la transición de políticas varía según los países; la definición de Industria 4.0 no está armonizada.

Componentes

La aplicación de la Cuarta Revolución Industrial opera a través de:

• Dispositivos móviles
• Plataformas de Internet de las cosas (IoT)
• Tecnologías de detección de ubicación (identificación electrónica)
• Interfaces hombre-máquina avanzadas
• Autenticación y detección de fraude
• Sensores inteligentes
• Big analytics y procesos avanzados
• Interacción multinivel con el cliente y creación de perfiles de clientes
• Realidad aumentada/ wearables
• Disponibilidad bajo demanda de los recursos del sistema informático
• Visualización de datos y entrenamiento activado "en vivo"

Principalmente estas tecnologías se pueden resumir en cuatro grandes componentes, definiendo el término “Industria 4.0” o “fábrica inteligente”:

• Sistemas ciberfísicos
• Internet de las cosas (IoT)
• Disponibilidad bajo demanda de los recursos del sistema informático (por ejemplo, computación en la nube)
• Computación cognitiva

Industria 4.0 conecta una amplia gama de nuevas tecnologías para crear valor. Usando sistemas ciberfísicos que monitorean procesos físicos, se puede diseñar una copia virtual del mundo físico. Las características de los sistemas ciberfísicos incluyen la capacidad de tomar decisiones descentralizadas de forma independiente, alcanzando un alto grado de autonomía.

El valor creado en la Industria 4.0 se puede confiar en la identificación electrónica, en la que la fabricación inteligente requiere que se incorporen tecnologías establecidas en el proceso de fabricación para clasificarse así como en la ruta de desarrollo de la Industria 4.0 y ya no como digitalización.

Conductores primarios

Digitalización e integración de cadenas de valor verticales y horizontales

Industry 4.0 integra procesos verticalmente, en toda la organización, incluidos los procesos de desarrollo de productos, fabricación, estructuración y servicio; horizontalmente, Industry 4.0 incluye operaciones internas de proveedores a clientes, así como a todos los socios clave de la cadena de valor.

Digitalización de productos y servicios.

La integración de nuevos métodos de recopilación y análisis de datos, como a través de la expansión de productos existentes o la creación de nuevos productos digitalizados, ayuda a las empresas a generar datos sobre el uso del producto para refinar los productos.

Modelos de negocios digitales y acceso de clientes

La satisfacción del cliente es un proceso perpetuo de varias etapas que requiere modificaciones en tiempo real para adaptarse a las necesidades cambiantes de los consumidores.

Tendencias

Fábrica inteligente

Smart Factory es la visión de un entorno de producción en el que las instalaciones de producción y los sistemas logísticos se organizan sin intervención humana.

La Fábrica Inteligente ya no es una visión. Si bien diferentes fábricas modelo representan lo factible, muchas empresas ya aclaran con ejemplos prácticos cómo funciona Smart Factory.

Los fundamentos técnicos sobre los que se asienta la Smart Factory -la fábrica inteligente- son sistemas ciberfísicos que se comunican entre sí a través del Internet de las Cosas y los Servicios. Una parte importante de este proceso es el intercambio de datos entre el producto y la línea de producción. Esto permite una conexión mucho más eficiente de la cadena de suministro y una mejor organización dentro de cualquier entorno de producción.

La Cuarta Revolución Industrial fomenta lo que se ha dado en llamar una “fábrica inteligente”. Dentro de las fábricas inteligentes modulares estructuradas, los sistemas ciberfísicos monitorean los procesos físicos, crean una copia virtual del mundo físico y toman decisiones descentralizadas. A través de Internet de las cosas, los sistemas ciberfísicos se comunican y cooperan entre sí y con los humanos en tiempo sincrónico tanto internamente como a través de los servicios organizacionales ofrecidos y utilizados por los participantes de la cadena de valor.

Mantenimiento predictivo

La Industria 4.0 también puede proporcionar mantenimiento predictivo, debido al uso de tecnología y sensores IoT. El mantenimiento predictivo, que puede identificar problemas de mantenimiento en vivo, permite a los propietarios de máquinas realizar un mantenimiento rentable y determinarlo con anticipación antes de que la maquinaria falle o se dañe. Por ejemplo, una empresa en Los Ángeles podría entender si un equipo en Singapur está funcionando a una velocidad o temperatura anormal. Luego podrían decidir si necesita o no ser reparado.

Impresión 3d

Se dice que la Cuarta Revolución Industrial tiene una gran dependencia de la tecnología de impresión 3D. Algunas ventajas de la impresión 3D para la industria son que la impresión 3D puede imprimir muchas estructuras geométricas, además de simplificar el proceso de diseño del producto. También es relativamente respetuoso con el medio ambiente. En la producción de bajo volumen, también puede reducir los plazos de entrega y los costos totales de producción. Además, puede aumentar la flexibilidad, reducir los costos de almacenamiento y ayudar a la empresa a adoptar una estrategia comercial de personalización masiva. Además, la impresión 3D puede ser muy útil para imprimir piezas de repuesto e instalarlas localmente, lo que reduce la dependencia del proveedor y reduce el tiempo de entrega del suministro.

El factor determinante es el ritmo del cambio. La correlación de la velocidad del desarrollo tecnológico y, en consecuencia, las transformaciones socioeconómicas y de infraestructura con la vida humana permite afirmar un salto cualitativo en la velocidad del desarrollo, que marca una transición a una nueva era temporal.

Sensores inteligentes

Los sensores y la instrumentación impulsan las fuerzas centrales de la innovación, no solo para la Industria 4.0 sino también para otras megatendencias "inteligentes", como la producción inteligente, la movilidad inteligente, los hogares inteligentes, las ciudades inteligentes y las fábricas inteligentes.

Los sensores inteligentes son dispositivos que generan los datos y permiten una mayor funcionalidad, desde el autocontrol y la autoconfiguración hasta el control del estado de procesos complejos. Con la capacidad de comunicación inalámbrica, reducen en gran medida el esfuerzo de instalación y ayudan a realizar una gran variedad de sensores.

La importancia de los sensores, la ciencia de la medición y la evaluación inteligente para la Industria 4.0 ha sido reconocida y reconocida por varios expertos y ya ha llevado a la declaración "Industria 4.0: nada va sin sistemas de sensores".

Sin embargo, existen algunos problemas, como el error de sincronización de tiempo, la pérdida de datos y el manejo de grandes cantidades de datos recopilados, que limitan la implementación de sistemas completos. Además, los límites adicionales de estas funcionalidades representan la energía de la batería. Un ejemplo de la integración de sensores inteligentes en los dispositivos electrónicos, es el caso de los relojes inteligentes, donde los sensores reciben los datos del movimiento del usuario, procesan los datos y como resultado, brindan al usuario la información de cuántos pasos han caminado en un día y también convierte los datos en calorías quemadas.

Agricultura e industrias alimentarias

Los sensores inteligentes en estos dos campos aún se encuentran en la etapa de prueba. Estos innovadores sensores conectados recogen, interpretan y comunican la información disponible en las parcelas (área foliar, índice de vegetación, clorofila, higrometría, temperatura, potencial hídrico, radiación). A partir de estos datos científicos, el objetivo es permitir la monitorización en tiempo real a través de un smartphone con una serie de consejos que optimicen la gestión de parcelas en términos de resultados, tiempo y costes. En la finca, estos sensores pueden usarse para detectar etapas de cultivo y recomendar insumos y tratamientos en el momento adecuado. Así como controlar el nivel de riego.

La industria alimentaria requiere cada vez más seguridad y transparencia y se requiere documentación completa. Esta nueva tecnología se utiliza como sistema de seguimiento, así como para la recopilación de datos humanos y de productos.

Transición acelerada a la economía del conocimiento

La economía del conocimiento es un sistema económico en el que la producción y los servicios se basan en gran medida en actividades intensivas en conocimientos que contribuyen a un ritmo acelerado de avance técnico y científico, así como a una rápida obsolescencia. La Industria 4.0 ayuda a las transiciones hacia la economía del conocimiento al aumentar la dependencia de las capacidades intelectuales en lugar de los insumos físicos o los recursos naturales.

Desafíos

Desafíos en la implementación de la Industria 4.0:

Económico

• Altos costos económicos
• Adaptación del modelo de negocio
• Beneficios económicos poco claros/inversión excesiva

Social

• Preocupaciones sobre la privacidad
• Vigilancia y desconfianza
• Reticencia general al cambio por parte de las partes interesadas
• Amenaza de redundancia del departamento de TI corporativo
• Pérdida de muchos trabajos debido a procesos automáticos y procesos controlados por TI, especialmente para trabajadores de cuello azul
• Mayor riesgo de desigualdades de género en profesiones con roles laborales más susceptibles de ser reemplazados por IA

Político

• Falta de regulación, estándares y formas de certificaciones
• Cuestiones legales poco claras y seguridad de datos

Organizativo

• Problemas de seguridad de TI, que se ven agravados en gran medida por la necesidad inherente de abrir talleres de producción previamente cerrados.
• Fiabilidad y estabilidad necesarias para la comunicación crítica de máquina a máquina (M2M), incluidos tiempos de latencia muy cortos y estables
• Necesidad de mantener la integridad de los procesos de producción.
• Necesidad de evitar inconvenientes de TI, ya que provocarían costosas interrupciones de la producción
• Necesidad de proteger el know-how industrial (contenido también en los archivos de control para el equipo de automatización industrial)
• Falta de conjuntos de habilidades adecuados para acelerar la transición hacia una cuarta revolución industrial
• Bajo compromiso de la alta dirección
• Cualificación insuficiente de los empleados.

Solicitudes de países

Muchos países han establecido mecanismos institucionales para fomentar la adopción de tecnologías de Industria 4.0. Por ejemplo,

Australia

Australia tiene una Agencia de Transformación Digital (est. 2015) y el Grupo de Trabajo de Industria 4.0 del Primer Ministro (est. 2016), que promueve la colaboración con grupos industriales en Alemania y EE. UU.

Alemania

El término "Industria 4.0", abreviado como I4.0 o simplemente I4, se originó en 2011 a partir de un proyecto en la estrategia de alta tecnología del gobierno alemán y se relaciona específicamente con esa política de proyecto, en lugar de una noción más amplia de una Cuarta Revolución Industrial. de 4IR. que promueve la informatización de la fabricación. El término "Industria 4.0" se presentó públicamente ese mismo año en la Feria de Hannover. El renombrado profesor alemán Wolfgang Wahlster a veces es llamado el inventor del término "Industria 4.0".En octubre de 2012, el Grupo de Trabajo sobre Industria 4.0 presentó un conjunto de recomendaciones de implementación de Industria 4.0 al gobierno federal alemán. Los miembros y socios del grupo de trabajo son reconocidos como los padres fundadores y la fuerza impulsora detrás de la Industria 4.0. El 8 de abril de 2013 en la Feria de Hannover se presentó el informe final del Grupo de Trabajo Industria 4.0. Este grupo de trabajo estuvo encabezado por Siegfried Dais, de Robert Bosch GmbH, y Henning Kagermann, de la Academia Alemana de Ciencias e Ingeniería.

Dado que las empresas han aplicado los principios de Industria 4.0, a veces han cambiado de nombre. Por ejemplo, el fabricante de piezas aeroespaciales Meggitt PLC ha calificado su propio proyecto de investigación Industria 4.0 M4.

La discusión sobre cómo el cambio a la Industria 4.0, especialmente la digitalización, afectará el mercado laboral se está discutiendo en Alemania bajo el tema de Trabajo 4.0.

El gobierno federal de Alemania, a través de sus ministerios BMBF y BMWi, es líder en el desarrollo de la política I4.0. A través de la publicación de objetivos y metas establecidos para que las empresas logren, el gobierno federal alemán intenta establecer la dirección de la transformación digital. Sin embargo, existe una brecha entre la colaboración de la empresa alemana y el conocimiento de estas políticas establecidas. Los mayores desafíos a los que se enfrentan actualmente las pymes en Alemania con respecto a la transformación digital de sus procesos de fabricación es garantizar que exista un panorama de aplicaciones y TI concreto para respaldar los esfuerzos de transformación digital.

Las características de la estrategia Industria 4.0 del gobierno alemán implican la fuerte personalización de los productos bajo las condiciones de una producción (en masa) altamente flexible. La tecnología de automatización requerida se mejora mediante la introducción de métodos de autooptimización, autoconfiguración, autodiagnóstico, cognición y apoyo inteligente de los trabajadores en su trabajo cada vez más complejo. El proyecto más grande en Industria 4.0 a partir de julio de 2013 es el clúster de vanguardia del Ministerio Federal de Educación e Investigación de Alemania (BMBF) "Sistemas Técnicos Inteligentes Ostwestfalen-Lippe (su OWL)". Otro proyecto importante es el proyecto RES-COM de BMBF, así como el Clúster de Excelencia "Tecnología de Producción Integrada para Países con Salarios Altos".En 2015, la Comisión Europea inició el proyecto de investigación internacional Horizonte 2020 CREMA (Proporcionando fabricación elástica rápida basada en la nube basada en el modelo XaaS y en la nube) como una iniciativa importante para fomentar el tema Industria 4.0.

Indonesia

Otro ejemplo es Making Indonesia 4.0, con un enfoque en mejorar el desempeño industrial.

Sudáfrica

Sudáfrica nombró una Comisión Presidencial sobre la Cuarta Revolución Industrial en 2019, compuesta por unas 30 partes interesadas con experiencia en la academia, la industria y el gobierno. Sudáfrica también ha establecido un Comité Interministerial sobre Industria 4.0.

Corea del Sur

La República de Corea ha tenido un Comité Presidencial sobre la Cuarta Revolución Industrial desde 2017. La estrategia I-Korea de la República de Corea (2017) se centra en nuevos motores de crecimiento que incluyen IA, drones y automóviles autónomos, en línea con la innovación del gobierno. política económica impulsada.

España

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Uganda

Uganda adoptó su propia Estrategia Nacional 4IR en octubre de 2020 con énfasis en el gobierno electrónico, la gestión urbana (ciudades inteligentes), la atención médica, la educación, la agricultura y la economía digital; Para apoyar a las empresas locales, el gobierno estaba contemplando la introducción de un proyecto de ley de creación de empresas locales en 2020 que requeriría que todos los contables agotaran el mercado local antes de adquirir soluciones digitales del extranjero.

Reino Unido

En un documento de política publicado en 2019, el Departamento de Negocios, Energía y Estrategia Industrial del Reino Unido, titulado "Regulación para la Cuarta Revolución Industrial", describió la necesidad de evolucionar los modelos regulatorios actuales para seguir siendo competitivos en entornos tecnológicos y sociales en evolución.

Aplicaciones industriales

La industria aeroespacial a veces se ha caracterizado como "un volumen demasiado bajo para una automatización extensa"; sin embargo, varias empresas aeroespaciales han investigado los principios de la Industria 4.0 y se han desarrollado tecnologías para mejorar la productividad donde no se puede justificar el costo inicial de la automatización. Un ejemplo de esto es el proyecto M4 del fabricante de piezas aeroespaciales Meggitt PLC.

El uso cada vez mayor del Internet industrial de las cosas se conoce como Industria 4.0 en Bosch y, en general, en Alemania. Las aplicaciones incluyen máquinas que pueden predecir fallas y desencadenar procesos de mantenimiento de forma autónoma o coordinación autoorganizada que reacciona ante cambios inesperados en la producción.

La Industria 4.0 inspiró la Innovación 4.0, un paso hacia la digitalización para la academia y la investigación y el desarrollo. En 2017, la Fábrica de Innovación de Materiales (FOMIN) de £81M en la Universidad de Liverpool se inauguró como un centro de ciencia de materiales asistida por computadora, donde la formulación robótica, la captura de datos y el modelado se están integrando en las prácticas de desarrollo.

Crítica

Con el desarrollo constante de la automatización de las tareas cotidianas, algunos vieron el beneficio en exactamente lo contrario de la automatización, donde los productos hechos a sí mismos se valoran más que los que involucran automatización. Esta valoración se denomina 'efecto IKEA', un término acuñado por Michael I. Norton de Harvard Business School, Daniel Mochon de Yale y Dan Ariely de Duke.