Hacia fines de 2023, Statista publicó estadísticas sobre el volumen de datos creados, capturados, copiados y consumidos en todo el mundo. Solo el año pasado la humanidad generó cerca de 181 zettabytes (ZB). ¿Qué hacen las organizaciones del mundo con tanta información? Aquí es donde aparece el fenómeno de la Industria 4.0.
Al tomar la cantidad de usuarios en internet (5,35 mil millones), ese número se reduce a 15,87 terabytes de datos per cápita, ¡diarios!
Inteligencia artificial e internet 5G son al menos dos de las técnicas que más se aplican entre los países líderes de la cuarta revolución industrial. Entre ellos, China y Estados Unidos lideran el podio de publicaciones y patentes.
Los datos: el oro de esta nueva era
Las fábricas inteligentes producen su propia información (tiempos de fabricación, control de stock, merma de inventario) y usan también datos externos (tendencias de consumo, nivel de compra, demanda de producto) para mejorar sus indicadores económicos y tomar decisiones clave en su negocio.
Las industrias deben explotar el oro que son hoy en día la generación de datos y conocer sobre big data aumentará su competitividad.
Las organizaciones utilizan los datos que las personas generan en internet, por ejemplo, para alimentar a una inteligencia artificial generativa.
Solo en los primeros cinco días luego de su lanzamiento en noviembre de 2022, el chatbot de OpenAI, ChatGPT, acumuló 1,000,000 de usuarios. Actualmente, este número escaló hasta 1,675 millones solo en febrero de 2024.
Introducción a la industria 4.0
Inteligencia artificial (AI, por sus siglas en inglés), big data, Internet de las Cosas o tecnología IoT; son términos que resuenan cada vez más a nuestro alrededor, principalmente en los polos industriales de México.
Luego de la industria alimenticia, la automotriz es la segunda industria más importante de México. Representa el 2,9% del PIB y sitúa al país como uno de los principales productores automotrices del mundo, manufacturando aproximadamente 3,5 millones de unidades por año.
Según la consultora PwC, 10% de las grandes compañías manufactureras son líderes digitales, la mayoría de ellas proviene del sector automotriz y electrónico.
Eso significa una oportunidad única para incorporar tecnologías de la industria 4.0 a la manufactura mexicana. De cara al futuro, se espera que la automatización inteligente contribuya al PIB mundial en un 14% para 2030.
¿Quién inventó el término industria 4.0?
Pero ¿de qué hablamos cuando decimos industria 4.0?
El término se introdujo en 2011 durante la Feria de la Hannover Messe en Alemania, una exposición industrial que desde hace cinco años se realiza también en el Estado de Guanajuato.
Según su boletín oficial, este destino es el epicentro de la tecnología 4.0 en México. En su edición de 2023 recibió cerca de 200 expositores y la visita de 15,000 profesionales de distintos países.
Definición de Industria 4.0
Si bien se originó en el programa de alta tecnología del gobierno alemán, su terminología no se generalizó hasta que el Foro Económico Mundial lo adoptó como tal en 2016.
La industria 4.0 marca una segunda etapa de la digitalización, iniciada en los años 70 con la evolución de la informática y las telecomunicaciones.
La introducción del microchip revolucionó el mundo, desencadenando uno de los cambios tecnológicos más rápidos de los últimos 30 años.
Tan solo en la última década contamos con dos innovaciones tecnológicas que marcaron un antes y un después en la sociedad: La aparición del smartphone y las redes sociales.
Smartphone, la herramienta de la cuarta revolución
Según los indicadores del Competitive Intelligence Unit, entre 2015 y 2021 la cantidad de smartphones pasó de 62,6 millones de unidades a 122,3 millones en México, representando un 92,7% del mercado de los teléfonos móviles en el país.
Figura 01 – CIU Penetración de Smartphones en México.jpg
Actualmente, cerca de un 62,5% de las personas se conectan a la red en un promedio de 6 horas diarias. En México ese número aumenta.
Según el Laboratorio de Salud y Alimentación de la Facultad de Psicología (FP) de la UNAM, los mexicanos son quienes más tiempo permanecen en internet a nivel mundial, con un promedio de casi 9 horas al día.
La industria 4.0 implica un alto grado de automatización en sus procesos y digitalización, haciendo un uso intensivo de Internet y de sistemas de control y diagnóstico a distancia.
De acuerdo con la Secretaría de Economía de México, permitió que las plantas industriales se modernicen para convertirse en fábricas inteligentes.
¿Qué es una fábrica inteligente?
Una fábrica inteligente se caracteriza por adoptar innovaciones propias de la industria 4.0, tales como una intercomunicación continua y en tiempo real entre las diferentes cadenas de producción.
A modo de ejemplo, en 2016 Audi inauguró su smart factory en México, con robots trabajando conjuntamente junto a humanos para fabricar sus vehículos.
Utilizando sistemas conectados y analítica de big data, las tecnologías 4.0 desempeñan un papel fundamental en el proceso de fabricación de sus autos.
Incorporaron técnicas como la fabricación aditiva, realidad virtual, transporte de materiales con drones, machine learning y coches pilotados que salen solos de las líneas de producción. Actualmente, la capitalización de Audi está valuada en 82,900 millones de dólares (2023).
En relación a su market size, un análisis de la Global Market Insights indica que las smart factories superaron los US$ 100 mil millones en 2022 y crecerán anualmente un 9% desde 2023 hacia 2032.
Parte de esto se debe al desarrollo de la red 5G, el uso de robots industriales en la gestión de cadenas de suministro y la adopción de AI e redes de objetos inteligentes en la toma de decisiones.
En Norteamérica, Estados Unidos y Canadá impulsan principalmente el desarrollo; pero también existen competidores clave en Latinoamérica.
Según la CEPAL, México ocupa el puesto 22 de 150 frente a los países con mejores resultados en términos de productividad. Brasil, Argentina y Chile le siguen en esta lista.
Tecnologías clave en la industria 4.0
En Latinoamérica, la transformación digital se encuentra en una fase temprana de desarrollo.
Según el Índice de Conectividad Global (ICG) de Huawei, que mide a más de 79 naciones del mundo por sus inversiones en TIC, su madurez y el desempeño económico digital; México se ubica en el puesto 53 de la lista. Está dentro de los países que adoptan tecnologías 4.0 pero no lideran el mercado.
Huawei mide a los países en 40 indicadores distintos con tecnologías clave para la transformación digital.
Cuatro de ellas son las más importantes y generan un impacto positivo en la industria mexicana, aplicándose en segmentos como:
- Ingeniería climática
- La domótica
- Nanotecnología
- El desarrollo de aplicaciones móviles
- Y la venta de productos de manufactura local
Internet de las cosas industrial (IIoT) y la industria 4.0
El internet de las cosas industrial (IIoT) es el uso de la red para controlar y optimizar entornos de maquinaria industrial: fábricas, almacenes y sistemas de transporte.
Al implementar IIoT, las organizaciones conectan sus máquinas y equipos de fabricación a internet y entre sí, lo que permite recopilar y almacenar datos en tiempo real
Esos datos, luego pasarán a la gestión de diversos aspectos de las operaciones industriales. Con ayuda de un analista de datos, las empresas pueden hacer business y data analytics para hallar patrones y algoritmos en la información almacenada.
Esto le permitirá mejorar sus procesos en las líneas de producción, una gestión eficiente del inventario e incluso reducir de manera sostenida el uso de energía.
La situación en México de la industria 4.0
De cara al futuro, Statista informa que México verá un crecimiento significativo en la adopción de internet de las cosas industrial en sus PYMEs. Los ingresos para el país alcanzarán los US$ 3,720 millones hacia fines de 2024.
Además, esta tecnología 4.0 crecerá a una tasa anual del 11,5% de aquí a 2028, aumentando también su volumen de mercado.
En México, la conectividad de objetos en el sector automotriz lidera el uso de estos métodos de trabajo, con un volumen de mercado proyectado de 5,630 millones de dólares en 2024.
Si bien la industria automotriz y aeroespacial son dos de los casos que presentaron una mayor adopción de la digitalización, aún se necesita talento especializado que ayude a la implementación y el desarrollo de nuevas tecnologías.
Inteligencia artificial (AI) e industria 4.0
Uno de los modelos funcionales más utilizados en la inteligencia artificial es el aprendizaje automatizado, popularmente conocido como machine learning.
Este procedimiento ocurre cuando un modelo de aprendizaje que se entrena con la incorporación de grandes cantidades de datos en su sistema operativo.
Desde una perspectiva matemática, los modelos de Machine Learning funcionan como ecuaciones.
Asignan numéricamente datos conocidos y desconocidos a las variables X e Y. En lugar de imágenes, la AI reconoce píxeles, vibraciones, patrones de color y formas; las interrelaciona con otros datos para generar una variable de la misma.
Industria 4.0: un mercado que crece
Un artículo del Seminario Industria 4.0 y Convergencia Tecnológica (SINOTEC) explica que, en el negocio de los vehículos autónomos y conectados, la IA avanza a pasos agigantados con la ayuda del aprendizaje automático.
La inteligencia artificial aprende comportamientos basados en reglas simples para responder a estímulos que pueden ocurrir durante la conducción de un vehículo.
El algoritmo de una AI, luego de consumir una vasta cantidad de imágenes de peatones e información codificada (vibraciones, patrones y formas), es capaz de interpretar la orden de frenar el vehículo si algo que se asemeja a un peatón se interpone en sus sensores.
Este mercado está en pleno desarrollo. Según un estudio de la Noventiq Holdings , el 60% de los ejecutivos y directores mexicanos piensa que la inteligencia artificial es una prioridad en la educación de nuestras próximas generaciones.
Análisis de big data e industria 4.0
En la industria 4.0, los datos se recopilan a lo largo de toda la cadena de producción de una organización. La información se aglomera en una misma base de datos y conforma aquello que en inglés se conoce como big data.
Estos datos proporcionan información valiosa sobre el rendimiento de la maquinaria, su eficiencia productiva y es capaz de monitorear la calidad del producto final.
Saber qué hacer con una base de datos es una posición altamente competitiva en el mercado y, afortunadamente, México lidera el desarrollo de software y el procesamiento de datos.
Un informe de 360 Research Reports en 2023 indica que el país desempeña un papel importante en el progreso del business analytics.
Business analytics, data analytics, forecasting y predictive modeling son cinco de las profesiones más comunes en lo que refiere al análisis de datos.
Quienes practican estas metodologías piensan a los datos como un activo comercial, capaz de agilizar operaciones como:
- Cronometrar el tiempo que se demora en finalizar una tarea;
- Supervisar el uso de recursos para reducir gastos;
- Automatizar procesos mecánicos;
- Almacenar documentos en un entorno cloud.
El caso de BBVA Bancomer como industria 4.0
A modo de ejemplo, en el año 2015, la Secretaría de Turismo del Gobierno de México y la firma BBVA Bancomer firmaron un convenio para colaborar en el “Big Data y Turismo”.
El propósito de ese trabajo era compartir información derivada del trabajo exhaustivo realizado por BBVA Data Analytics, sobre el comportamiento comercial de los turistas nacionales y extranjeros a lo largo de un año.
El análisis almacenó datos de más de 86 millones de usuarios de tarjetas bancarias nacionales, con 1,5 millones de transacciones y un monto final de 813 mil millones de pesos.
Ofreció una visión real de las zonas y servicios de interés para los visitantes mediante el reflejo de datos estadísticos. Siempre respetando las leyes de protección al consumidor y su anonimato.
Además, generó oportunidades de desarrollo entre entidades públicas y privadas. Se elaboraron estrategias de negocios o diseño de políticas públicas que potenciaron el desarrollo de destinos turísticos que, según los datos, contenían un alto tráfico de turismo y no estaban siendo atendidos.
Muchas de esas localidades que participaron estaban inscriptas en la Lista de Pueblos Mágicos de México, como es el caso de Quintana Roo, Tijuana, Guerrero, entre otras.
Sistemas Ciberfísicos (CPS)
Este sistema es conocido principalmente por integrar computación y comunicación con la finalidad de controlar e interactuar un proceso físico.
En los mecanismos de sistemas ciberfísicos (CPS en inglés), todo su entorno está interconectado y en varias oportunidades son pensados como sinónimos de la IoT; dado que ambos sistemas interactúan con robots vía internet.
Las organizaciones vinculan los dispositivos a sistemas ciberfísicos. Estos generan información mediante algoritmos y la envían a sus servidores en tiempo real para poner en marcha herramientas de analítica de datos.
Con ayuda de una inteligencia artificial, los CPS trasladan órdenes a otras máquinas o dispositivos de la fábrica.
Por ejemplo, detener una cadena de montaje cuando un sensor de temperatura detecta que se superó determinado umbral de temperatura.
Los CPS pueden aplicarse en distintos tipos de trabajo, como:
- fabricación de automóviles;
- monitoreo médico;
- robótica.
Mercado y contradicciones
Si bien su tamaño de mercado está valuado en unos US$ 7,656 millones de dólares, un artículo de la revista Science Direct dice que sus tres atributos principales son, en parte, contradictorios:
Seguridad
Al reducir la huella ambiental de un sistema ciberfísico, pueden surgir vulnerabilidades que comprometan su seguridad. Esto se debe a que las medidas destinadas a minimizar el impacto ambiental a veces implican cambios en sus materiales, procesos o configuraciones que podrían no haber sido suficientemente evaluados en términos de seguridad;
Protección
Los sistemas ciberfísicos son menos predecibles en comparación con un entorno cloud debido a su estrecha conexión con su espacio de trabajo. Esta conexión implica que las variaciones y cambios en su entorno físico pueden afectar directamente su funcionamiento. Así se dificulta garantizar un comportamiento consistente y seguro;
Sostenibilidad
La naturaleza impredecible de su espacio de desarrollo presenta otros desafíos. Por ejemplo, el suministro de energía puede ser interrumpido e intervenir en sus operaciones. Estos factores complican el diseño y la operación de CPS sostenibles, ya que es necesario adaptarse continuamente a condiciones cambiantes para contener su eficiencia y funcionalidad.
Impactos y beneficios de la industria 4.0
Como ya hemos visto, Latinoamérica se encuentra en fase de implementación de las tecnologías 4.0. Por su carácter revolucionario, su aparición generó conflicto.
Según estimaciones del Foro Económico Mundial (WEF en inglés), la industria 4.0 corre el riesgo de agudizar las desigualdades entre países en desarrollo y desarrollados.
Antes del siglo XIX, no había mucha disparidad de ingresos entre países. Hoy, la diferencia media de renta per cápita entre el mundo en desarrollo y el desarrollado supera los US$ 40,000.
Si bien sus beneficios son altos (un aumento en la disponibilidad de la línea de producción entre un 5% y 15%; ahorro de energía en un 40%), sólo unos pocos países del mundo cuentan con la tecnología suficiente para desarrollar y comercializar bajo estos términos.
Países líderes en la Industria 4.0
Inteligencia artificial e internet 5G son al menos dos de las técnicas que más se aplican entre los países líderes de la cuarta revolución industrial. Entre ellos, China y Estados Unidos lideran el podio de publicaciones y patentes. Además:
- Poseen fábricas inteligentes mucho más grandes que la media del mercado;
- El 70% de los principales investigadores de IA del mundo;
- La mitad de los centros de datos a hiper escala del mundo;
- Las tasas más altas de adopción de 5G;
- El 94% de toda la financiación de nuevas empresas de IA en los últimos cinco años.
Por su parte, la industria europea realizó muchas investigaciones sobre M2M (Machine to Machine). Junto a China y Estados Unidos, representan alrededor de tres cuartas partes de todo el gasto en internet de las cosas en el mundo.
México en la Industria 4.0
Si bien las relaciones socio comerciales entre México y Estados Unidos son fundamentales para la industria 4.0, hay tres principales desafíos que debe resolver para avanzar hacia la cuarta revolución industrial:
- La falta de formación de capital humano en el manejo de nuevas tecnologías;
- Su débil conectividad;
- El bajo nivel en inversión en tecnología.
El estudio más reciente del Centro de Implementación de Políticas Públicas para la Equidad y el Crecimiento (CIPPEC), indica que el porcentaje de trabajadores mexicanos con habilidades complementarias a la IA y otras tecnologías es del 14%. Un nivel bajo frente al 33% que tiene Estados Unidos.
Los autores de este estudio, llamado “Inteligencia artificial y crecimiento económico. Oportunidades y desafíos para México”, consideran que la incorporación de tecnología 4.0 en México no se dará de forma espontánea. Requerirá de acciones públicas, líneas de crédito atractivas e inversión en las PYMEs mexicanas.
Para lograrlo, una publicación del Instituto Politécnico Nacional (IPN) dice que México deberá invertir cerca de 1,5% de su PIB durante los próximos cinco años.
Este porcentaje equivale a unos US$ 20,000 millones, aunque sigue siendo un número inferior comparado con los de la Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económico (OCDE); quienes recomiendan destinar un 2,4% del PIB en investigación y desarrollo (I+D).
Aumento de la eficiencia y productividad
Transformarse digitalmente tiene repercusiones considerables para las empresas. Requiere de un cambio en sus esquemas de trabajo para operar de forma eficiente y competitiva, adaptarse a los nuevos patrones de consumo de sus clientes y ampliar las competencias de su fuerza laboral.
De acuerdo con Oracle, las exigencias de esta nueva era podrían generar hasta US$ 3,7 billones de valor para las economías del mundo en 2025.
El mercado de fábricas inteligentes
El precio de la energía, los combustibles y la concientización del medio ambiente está en aumento. En este contexto, encuestadoras como Mordor Intelligence pronostican una tendencia al alza en la adopción de productos como sistemas de visión artificial y robots.
Esto incrementará la demanda del mercado de smart factories:
- México es la 15° economía mundial que alberga 20 fabricantes de automóviles y se espera que sus plantas de ensamblaje mejoren la calidad y eficiencia de sus servicios impulsando tecnologías como el machine learning y la robótica en sus cadenas de suministro;
- En los servicios públicos, la energía ha sido uno de los primeros en adoptar automatizaciones y control en sus procesos. Según la Secretaría de Energía, se esperan inversiones de MXN 2,039 mil millones para 2030 destinadas a la generación y transmisión energética renovable.
Sin embargo, uno de los mayores miedos de los trabajadores ante la revolución industrial es ver en riesgo sus puestos de trabajo.
Si bien los cambios en la fabricación debido a la Industria 4.0 y la aprobación de Redes de dispositivos conectados requieren que las empresas adopten formas ágiles y eficientes en su producción; tecnologías como la automatización buscan complementar el trabajo humano, no sustituirlo.
Dispositivos y sensores que funcionan en una comunicación M2M (machine to machine en inglés), dispositivos que se intercomunican para compartir datos, son efectivos para reducir el margen de accidentes industriales, mejorando la seguridad de los trabajadores en sus trabajos.
Estas tecnologías están creciendo principalmente en la industria manufacturera mexicana.
Mayor flexibilidad y personalización
A través del uso de sistemas ciberfísicos, internet de las cosas e inteligencia artificial, estos sistemas integran el mundo físico con el virtual. Esto permite comunicarse y controlar las operaciones en tiempo real, lo que flexibiliza y personaliza los procesos de producción.
Uno de los ejemplos más claros es atacar la demanda de un producto en tiempo real estudiando el comportamiento de los clientes.
Tal es el caso de Siemens, quienes en 2023 destinaron US$ 2.180 millones para el establecimiento de nuevas instalaciones, laboratorios de innovación, centros educativos y otros sitios propiedad de la empresa. Parte de esas inversiones se centraron en el mercado del sudeste asiático, uno de los más competitivos en tecnologías 4.0 y fabricantes de equipos originales (OEM en inglés).
Según Mordor Intelligence, se espera que el mercado global de la Industria 4.0 alcance los US$ 267 mil millones para 2026, con una tasa de crecimiento anual del 20,71%.
En México, la adopción de estas tecnologías está transformando sectores específicos como la automoción y la electrónica.
Bosch, por ejemplo, invirtió US$ 120 millones en una fábrica inteligente en Celaya, optimizando su producción y generando cerca de 1,200 empleos nuevos en el mercado mexicano.
Conclusión
Si bien los cambios tecnológicos tienden a exponer las desigualdades en relación al salario, el empleo y las ganancias; el Foro Económico Mundial insiste en que la industria 4.0 aumenta en mayor medida la productividad y puede revertir este panorama desalentador de las últimas revoluciones industriales.
A medida que volver más productivas a las empresas, estas pueden aumentar su competitividad y por ende necesitaran contratar nuevo personal calificado o capacitar al resto de su fuerza laboral.
Esto deriva en una mejor calidad de empleo y la necesidad de educarse para ser resiliente en el mercado.
Pero nada de esto será posible si las instituciones educativas no actualicen su oferta académica con cursos y diplomaturas relacionados con las demandas de esta nueva época.
Por su parte, el rol del Estado será crucial en el fortalecimiento de sus sistemas de innovación y la construcción de políticas de ciencia, tecnología e información.
