La visión de Industria 4.0 consiste en la introducción y explotación de las tecnologías digitales en la industria, transformando la empresa en una industria inteligente. Esta transformación sólo es posible a través de un conjunto de habilitadores digitales, esto es, herramientas tecnológicas que tienen la capacidad de impulsar la transformación digital de la industria.
En la bibliografía se han identificado una amplia variedad de habilitadores digitales, de los que se han considerado que sectorialmente son relevantes los indicados a continuación:
Hibridación del mundo físico y digital |
Sensores, actuadores, nanosensores, biosensores |
Dispositivos micro-/nano- electrónicos: MEMS, NEMS, OLAE, wearables |
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Sistemas Ciber-Físicos (sistemas empotrados y sistemas de sistemas) |
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Interacción Hombre-Máquina (reconocimiento de patrones, visión artificial, gestos y movimiento, habla) |
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Geolocalización (GPS, GIS, localización in-house) |
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Visualización avanzada: realidad aumentada, realidad virtual |
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Modelado y simulación digital |
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Comunicación y tratamiento de datos |
Redes de comunicaciones y banda ancha |
IoT (dispositivos conectados, redes de sensores) |
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Cloud Computing y XaaS |
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Analítica de datos (minería de datos, Big Data, gestión de bases de datos) |
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Inteligencia artificial y sistemas cognitivos |
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Ciberseguridad |
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Nuevos sistemas de fabricación |
Fabricación aditiva (impresión 3D) |
Fabricación basada en láser |
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Robótica avanzada y sistemas automatizados |
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Sistemas TIC para gestión empresarial, logística y negocio |
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Conexión de la empresa con el consumidor |
Sistemas para gestión multicanal/omnicanal con cliente |
Hiperconectividad: nuevos canales digitales (apps, plataformas digitales) |
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Plataformas y entornos colaborativos |
Cada uno de los habilitadores tecnológicos Industria 4.0 se describen brevemente a continuación.
Sensórica: Sensores, actuadores, nanosensores, biosensores.
Se incluyen en esta categoría los dispositivos sensores y/o actuadores para la monitorización y control de propiedades o actividades de equipos, procesos productivos o elementos del entorno. Se incluyen sensores/actuadores a escalas micro y nano, así como sensores biológicos para procesos industriales.
Microelectrónica: Dispositivos micro-/nano- electrónicos (MEMS, NEMS, OLAE, wearables)
Dispositivos y sistemas electrónicos a escala micro- o nano- para el desarrollo de circuitos de control (sistemas embebidos), objetos inteligentes (smart objects), textiles inteligentes (wearables), o electrónica flexible (OLAE, organic electronics). Estos dispositivos pueden estar basados en tecnologías eléctricas, fotónicas (photonic integrated circuits), químicas, electro-mecánicas (MEMS & NEMS), o optoelectrónicas.
CPS: Sistemas Ciber-Físicos (sistemas empotrados y sistemas de sistemas).
Sistemas que hibridan el mundo físico con el mundo digital, permitiendo que equipos/objetos reales y sistemas digitales interactúen entre sí. Para ello integran capacidades de computación, almacenamiento y comunicación, junto con capacidades de seguimiento y/o control de objetos en el mundo físico. Son sistemas compuestos por dispositivos electrónicos embebidos, interconectados, y con capacidades de cómputo en tiempo real. En el ámbito industrial, estos sistemas permiten virtualizar procesos físicos, monitorizando y controlando su funcionamiento.
HMI: Interacción Hombre-Máquina (reconocimiento de patrones, visión artificial, gestos y movimiento, habla).
Tecnologías que permiten interactuar a agentes del mundo físico con el mundo digital, reconociendo objetos o patrones como los gestos, la mirada, el habla humana, formas y objetos, o múltiples patrones simultáneamente (multimodal pattern recognition). Se incluyen tecnologías basadas en algoritmos de computer vision, pattern recognition, speech & language processing, multimodal interaction.
Geolocation: Geolocalización (GPS, GIS, localización in-house).
Tecnologías diseñadas para permitir la permitir la identificación y posicionamiento de objetos en espacios tanto cerrados como abiertos, con precisión, permitiendo así digitalizar su posición.
VR/AR: Visualización avanzada: realidad aumentada, realidad virtual.
Tecnologías para facilitar la visualización de elementos digitales dentro de entornos reales (como la realidad aumentada, en la que la visión del entorno físico se combina con elementos digitales, sintéticos, para la creación de una realidad mixta en tiempo real), o para recrear por completo una simulación de un entorno físico en condiciones realistas (como la realidad virtual).
Mod & Sim: Modelado y simulación digital.
Tecnologías para el modelado y simulación de procesos, productos o sistemas complejos, mediante el empleo de modelos físicos o matemáticos y la simulación de su comportamiento ante distintos parámetros.
Redes: Redes de comunicaciones y banda ancha.
Infraestructuras de comunicaciones fijas o móviles, cableadas o inalámbricas, que permiten la transmisión de información de forma segura, robusta y rápida. Se incluyen circuitos y implementaciones de la futura tecnología 5G.
IoT: Dispositivos conectados, redes de sensores.
Las tecnologías IoT introducen la presencia ubicua de objetos físicos en el entorno digital (Smart Objects), mediante conexiones cableadas e inalámbricas y esquemas de direccionamiento único que permiten la interacción con ellos de forma permanente y ubicua, así como cooperar con otros objetos para crear nuevas aplicaciones y servicios. Los dispositivos inteligentes se apoyan en las plataformas IoT para para disponer de conectividad y generar servicios y aplicaciones.
Cloud: Cloud Computing y XaaS
Infraestructuras que prestan, a través de la red, en tiempo real y bajo demanda (escalado automático), recursos hardware y software en forma de servicios predefinidos o parametrizables. Estos servicios van desde el almacenamiento, la computación, la accesibilidad y la construcción de aplicaciones y servicios de aplicaciones finales. Según el tipo de servicio ofertado, se distingue entre IaaS, PaaS, SaaS (XaaS) y arquitecturas de servicios.
Data Analytics: Analítica de datos (minería de datos, Big Data, gestión de bases de datos).
Tecnologías para captura/adquisición e integración de datos (data mining, data handling), procesamiento (almacenamiento, gestión datos e infraestructuras) y análisis de datos (extracción de conocimiento mediante la aplicación de modelos estadísticos o basados en aprendizaje automático). Se incluyen tanto soluciones Business Intelligence como soluciones Big Data (datos con elevado volumen, frecuencia o tipología que requieren métodos avanzados).
IA: Inteligencia artificial y sistemas cognitivos.
Tecnologías que habilitan a una máquina o dispositivo a adquirir y aplicar conocimiento y llevar a cabo comportamiento inteligente, permitiendo así construir sistemas inteligentes para diferentes áreas de aplicación. Se incluyen tecnologías basadas en lógicas difusas, árboles de decisión, y aprendizaje automático (que incluye técnicas basadas en pattern recognition o deep learning, y mediante las cuales el sistema aprende mediante la experiencia).
Ciberseguridad.
Tecnologías esenciales para el desarrollo de una industria digital segura, confiable y exitosa. Abarca tecnologías con las que garantizar la protección completa de los datos, proteger las comunicaciones digitales y las transacciones digitales, y protección de las infraestructuras digitales.
Fabricación aditiva (impresión 3D).
Componentes, equipos y sistemas para la impresión 3D de modelos/prototipos digitales mediante la adición de sucesivas capas de materiales como plástico, metal, madera, cerámica, cristal, ...
Láser: Fabricación basada en láser.
Sistemas de fabricación basados en tecnologías láser para múltiples aplicaciones, entre las que se encuentran el procesado rápido de materiales con alta precisión, reducción de costes, y mínimo impacto de calor.
Robótica: Robótica avanzada y sistemas automatizados.
Equipos y soluciones robóticas diseñadas para entornos industriales, que garantizando la seguridad, ofrecen adaptabilidad y flexibilidad para aplicaciones como el procesado o transporte de materias, piezas, herramientas o dispositivos especiales, la inspección de calidad automatizada o el mantenimiento de infraestructuras.
Gestión empresarial: Sistemas TIC para gestión empresarial, logística y negocio.
Sistemas y soluciones TIC para la digitalización de procesos empresariales: gestión de recursos (ERPs), gestión de la producción (MES, Manufacturing Execution System), gestión de almacenes (WMS, Warehouse Management System) y cadena de suministro (SCM, Supply Chain Management), logística.
Omnicanalidad: Sistemas para gestión multicanal/omnicanal con cliente.
Soluciones TIC para adaptarse a la transformación de canales (digitalización de canales y multicanalidad) y alcanzar la omnicanalidad (relaciones con cliente independientemente del medio utilizado). Se incluyen sistemas CRM (Customer Relationship Management) y soluciones para explotación homogénea de múltiples canales digitales (gestión y análisis redes sociales, blogs, email marketing, webs personalizadas).
Hiperconectividad: nuevos canales digitales (apps, plataformas digitales).
Soluciones TIC para adaptarse a la hiperconectividad del cliente: desarrollo de nuevos canales que permitan ofrecer productos y servicios interconectados digitalmente entre personas y cosas, ofreciendo mayor información y valor al cliente respecto al producto/servicio. Se incluyen aplicaciones propias (apps móviles) o plataformas digitales.
Plataformas y entornos colaborativos.
Plataformas tecnológicas y entornos colaborativos que permiten: (a) la interacción digital interempresa (B2B) o clientes (B2C, C2C) (b) automatizar ciertos procesos como la cadena de suministro, o (c) potenciar la innovación mediante el uso de modelos de innovación abierta o colaborativa
(1) Acatech & Forschungsunion: "Securing the future of German manufacturing industry. Recommendations for implementing the strategic initiative INDUSTRIE 4.0. Final report of the Industrie 4.0 Working group". Abril 2011.
(2) N.N. 'Strategic R&D opportunities for 21st century, Cyber-physical systems, Connecting computer and information systems with the physical world'. Report of the Steering Committee for Foundations and Innovation for Cyber-Physical Systems, USA, January, 2013: 24.
(3) PwC: 'Industry 4.0: Building the digital enterprise'. Global Industry 4.0 Survey, 2016.
El origen de la visión de Industria 4.0 viene motivado por la observación de cómo las tradicionales palancas impulsoras de la productividad industrial están agotando sus efectos [1]. En los años 70 y 80, destacó la adopción de metodologías Lean para maximizar la eficiencia de los recursos. En los años 90, destacó el outsourcing y offshoring de actividades de baja cualificación, alcanzando su máxima expansión en los años 2000 con la globalización, provocando el traslado de la capacidad productiva a las economías emergentes.
En la actualidad, la frontera en la efectividad operacional se encuentra en la mejora del time-to-market, la personalización, y la relación con el cliente, que están impulsando el rediseño de las redes de fabricación, el acercamiento de las empresas a sus clientes y la colaboración con centros de I+D (next-shoring). Es en este contexto donde se identifica el potencial de las tecnologías digitales para introducir nuevos ahorros de coste hasta ahora desconocidos.
El término Industria 4.0, también denominado 'la cuarta revolución industrial', nace de la introducción de tecnologías para la digitalización y ciberconectividad en el sector de la manufactura. Las tres revoluciones industriales previas (mecanización, producción en masa, y globalización, ver figura) provocaron grandes avances en la productividad y cambiaron la vida de las personas en todo el mundo. La cuarta revolución industrial se caracterizaría por la digitalización e interconexión extrema de la actividad productiva, mediante la sensorización de componentes, equipos y sistemas físicos, el despliegue de sistemas ciber-físicos ubicuos, y el análisis de todos los datos relevantes en los procesos productivos y logísticos.
Etapa |
Periodo |
Tecnologías y capacidades |
I: MECANIZACIÓN (Vapor) |
1784 - mediados siglo XIX |
Fabricación mecánica mediante agua y energía de vapor |
II: PRODUCCIÓN EN MASA (Electricidad) |
Finales siglo XIX - 1970s |
Producción en masa mediante electricidad basada en la división del trabajo (cadena de montaje) |
III: GLOBALIZACIÓN (Electrónica e IT) |
1970s - Actualidad |
La electrónica y las tecnologías de la información conducen a nuevos niveles de automatización de tareas complejas |
IV: DIGITALIZACIÓN (Sistemas Ciber-Físicos) |
2020 - |
La tecnología de sensores, interconectividad y análisis de datos permiten la personalización en masa, la integración de cadenas de valor y una mayor eficiencia |
Los sistemas ciber-físicos (CPS, del inglés Cyber-Physical Systems) son la nueva generación de sistemas en los cuales las tecnologías de computación, comunicación y control están estrechamente integradas, resultando en la hibridación del mundo físico (dispositivos, materiales, productos, maquinaria e instalaciones) con el digital (sistemas software). Esta conexión permitirá que dispositivos y sistemas colaboren entre sí y con otros sistemas para crear la llamada industria inteligente.
Los distintos informes y estudios elaborados hasta la fecha coinciden en señalar que las transformaciones asociadas a la Industria 4.0 conducirán a una serie de innovaciones disruptivas en la producción y un salto significativo en la productividad de los procesos industriales. Estas transformaciones implican no sólo cambios o retos tecnológicos, sino también cambios organizacionales en la estructura de las empresas [2].
Entre las principales ventajas competitivas derivadas de esta transformación destacan [3]:
Las tecnologías digitales, por su efecto transversal en todos los campos, constituyen el motor de la actual Revolución Digital, y cuyo efecto en la Industria está empezando a tomar forma a través de la Industria 4.0. Su impacto será imparable, afectará a todos los sectores industriales y redefinirá las cadenas de valor y los mercados, gracias al incremento de la escalabilidad y la posibilidad de generar nuevos productos, servicios y modelos de negocio que antes no eran posibles.
El impacto de la digitalización de productos y servicios se estima, a nivel europeo, en más de 110 billones ?/año en beneficios industriales [4], a través del incremento de la productividad industrial (8% en 10 años) y el aumento del empleo directo e indirecto (6%). A nivel nacional, estudios como el de la CEOE [5], estiman que incrementar la digitalización de España un 10%, supondría un incremento del PIB del 3,2% y crecimiento del 1,3% en el empleo neto.
Todo esto supone una gran oportunidad para la modernización del tejido industrial de la Comunitat Valenciana, en la que predominan las PYMES de sectores industriales tradicionales, y adaptarse así a un mercado cambiante cada vez más global y competitivo.
Más información:
[1] McKinsey & Company: 'Industry 4.0: How to navigate digitization of the manufacturing sector'. 2015.
[2] M.E. Porter; J.E. Heppelmann: 'How Smart, connected products are transforming competition'. Harvard Business Review 92:11-64, 2014.
[3] M. Navarro, X. Sabalza: 'Reflexiones sobre la industria 4.0 desde el caso vasco'. Ekonmiaz Nº89, 1er semestre 2016.
[4] Boston Consulting Group: 'The future of productivity and growth in manufacturing industries'. Abril 2015.
[5] CEOE: 'Plan Digital 2020. La digitalización de la sociedad española'. Mayo 2017.
El concepto de Industria 4.0 describe la organización de procesos productivos basados en tecnologías y dispositivos que se comunican de manera autónoma entre ellos a lo largo de la cadena de valor, sobre un modelo de fábrica inteligente ('smart factory'). En este modelo, los activos y procesos físicos son monitorizados por sistemas digitales, que crean una copia virtual del mundo físico y toman decisiones en tiempo real basadas en órdenes programadas.
Este concepto está vinculado al incremento de la digitalización en la industria, donde los objetos físicos son integrados con la información digital o disponible en red, y que está cambiando la forma en que se diseñan, producen, comercializan, y se genera valor de los productos y servicios. Esta digitalización comprende desde la integración de innovaciones digitales en los productos (e.g. objetos conectados e inteligentes: sensores, wearables, software embebido, redes de comunicaciones), la transformación digital de los procesos de prestación de servicios (e.g. mejoras en la eficiencia de los recursos, productividad, gestión logística, diseño de productos, automatizaciones, etc.), hasta la creación de nuevos modelos de negocio (e.g. XaaS, impresión 3D y personalización, mantenimiento, CRMs).
El término Industria 4.0, también denominado la cuarta revolución industrial, nace de la introducción de conceptos o tecnologías como el Internet de las cosas -IoT- y la implantación de servicios de internet -IoS- en el sector de la manufactura. Dicho término impulsa la transformación digital de la industria a través de la introducción de tecnologías que permiten la hibridación del mundo físico (dispositivos, materiales, productos, maquinaria e instalaciones) con el digital (sistemas software). Esta conexión permitirá que dispositivos y sistemas colaboren entre sí y con otros sistemas, contribuyendo a incrementar sustancialmente la eficiencia operativa, la capacidad de respuesta ante demandas cambiantes y cubriendo tanto volúmenes de producción como variedad de productos, materializando así la llamada industria inteligente.
Esta transformación sólo es posible a través de los llamados habilitadores digitales, esto es, herramientas tecnológicas que tienen la capacidad de impulsar la transformación digital de la industria, y por supuesto, de la mano de las personas.
El Instituto Valenciano de Competitividad Empresarial, IVACE, es una entidad de derecho público, integrada en el sector público instrumental de la Generalitat de las previstas en el artículo 2.3.a) 3º de la Ley 1/2015, de 6 de febrero, de la Generalitat, de Hacienda Pública, del Sector Público y de Subvenciones.
Los fines del Instituto son la gestión de la política industrial de la Generalitat y el apoyo a las empresas en materia de innovación, emprendimiento, internacionalización y captación de inversiones, así como la promoción de enclaves tecnológicos, la seguridad industrial de productos e instalaciones industriales, la metrología, vehículos y el fomento del ahorro, la eficiencia energética y las fuentes de energías renovables, así como la gestión de la política energética de la Generalitat.
Situación de la Comunitat Valenciana en Industria 4.0
El impacto de las tecnologías digitales en la industria varía entre sectores y países. A nivel europeo, la digitalización ha contribuido significativamente al crecimiento (se calcula que un 30% del aumento del PIB entre 2001 y 2011) y se estima que, si se sigue la senda adecuada, en el futuro aportará 2,5 billones de ? a la economía para 2025 e incrementará la productividad de la industria hasta en un 20%.
Actualmente, 1 empresa de cada 5 está altamente digitalizada[1]; aunque por tamaño, sólo lo están el 17% de las PYMES frente a un 54% de las grandes empresas. A nivel sectorial, destacan las empresas del sector TIC (63%) y las High-Tech como aeroespacial y automoción, frente a las escasamente digitalizadas en el sector de la construcción (4%), fabricación metal (9%) y alimentación (13%).
Por países, en España el nivel de digitalización de las empresas se encuentra en la 14ª posición (1), ligeramente por delante de la media europea, a pesar de que la crisis económica ha hecho descender el nivel de inversión de las empresas (y especialmente de las PYME).
La economía valenciana supone el 10% del total nacional. La industria viene representando según los últimos datos el 17% del VAB regional en la Comunitat. La Generalitat tiene como objetivo que el peso de la industria en el VAB regional alcance el 20% en 2020, pero no sólo esto, sino que además el sector industrial apueste por la transformación digital.
La Industria 4.0 representa la oportunidad de alinear esfuerzos y de sinergiar en torno a un mismo mensaje. Según el estudio realizado en el marco del proyecto europeo BeinCPPS (ver figura) la Comunitat tiene un sector industrial manufacturero muy representativo en términos de PIB, sin embargo respecto a otras regiones presentamos un índice de adopción de industria 4.0 que si bien está en torno a la media nacional, está por debajo de la media europea.
Figura 1: Industry 4.0 Readiness Index (Fuente: Proyecto BeInCPPS, elaboración propia)
La Agenda Industria 4.0 Comunitat Valenciana se construye como una estrategia regional, coordinada por el IVACE, que tiene como objetivo la evolución del modelo productivo de la Comunitat Valenciana hacia el concepto de nueva industria sostenible, inteligente e integradora, a través de la digitalización y mediante la actuación alineada y la colaboración efectiva de los agentes clave del Sistema Valenciano de Innovación, públicos y privados, en un contexto de actuación global.
Al mismo tiempo, desarrolla la política de nueva industria sostenible de la Estrategia de Especialización Inteligente para la Investigación e Innovación de la Comunitat Valenciana, RIS3CV, a la vez que potencia su ejecución con las medidas previstas en los Ejes 1 y 3 del PO FEDER CV 2014-2020
(1) Comisión Europea, DG Conect: "Digital Economy and Society Index (DESI)"
(2) Generalitat Valenciana, Consellería d'Hisenda i Model Econòmic: 'Plan de acción para la transformación del modelo económico valenciano 2027'. Julio 2018.
[1] Disponibilidad de más de 7 tecnologías digitales diferentes, según las recogidas en el Digital Intensity Index (DII): internet para un 50% de los empleados, recurso de especialistas TIC, internet alta velocidad, dispositivos móviles para un 20% empleados, web corporativa, ERP, CRM, intercambio electrónico de información para la cadena de suministro.
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