Introducción y estado de la cuestión
A través de generaciones, y de las distintas revoluciones industriales, las organizaciones se han convertido en un sector esencial e inteligente en la sociedad debido a que se han incorporado nuevas tecnologías, sistemas de gestión de energía, automatización de producción y de procesos administrativos, entre otros, los cuales les han permitido mejorar los procesos empresariales, no solo desde el punto de vista del tiempo, sino también desde la calidad.
La última de estas revoluciones, conocida también como industria 4.0 (I4.0), congrega un sinnúmero de tecnologías ya establecidas y en desarrollo para generar una revolución a gran escala capaz de cambiar la forma de operar a las organizaciones, incluyendo los conceptos de ética en este nuevo paradigma (Calvo 2017). Pero las organizaciones encuentran distintos desafíos que deben tomar en cuenta al momento de buscar la transformación digital.
Esta problemática genera la interrogante: ¿cuáles son los nuevos retos y desafíos de las organizaciones con la llegada de I4.0? Por esta razón, el objetivo principal de este artículo es conocer los retos y desafíos que trae consigo la cuarta revolución industrial para las organizaciones, cuyos objetivos específicos se enfocan en presentar la importancia y las características de la I4.0 y de explicar su influencia en muchos aspectos relacionados a su implementación en las organizaciones.
La transformación digital representa un desarrollo adicional dentro de la organización, incluyendo la gestión de los procesos llevados a cabo a través de la automatización, la robótica y el intercambio de datos (Fernández y Pajares 2016), permitiendo integrar nuevos recursos dentro de la organización (Bartodziej 2017).
El hecho de que la industria pueda fabricar productos altamente personalizados e inteligentes ayudados por tecnologías como big data (BD), computación en la nube, inteligencia artificial (AI), internet de las cosas (IoT), internet industrial de las cosas (IIoT), manufactura aditiva (3D-P), redes 5G, realidad virtual (VR), realidad aumentada (AR), ciberseguridad, blockchain, entre otras, está reforzada en la congregación de las mencionadas tecnologías para dar paso a una nueva revolución industrial.
Este artículo va más allá del estado del arte, en donde ya se presentan algunos retos y riesgos relacionados a la llegada de la I4.0, especialmente con orientación a la responsabilidad social de las organizaciones (Mora 2019a; 2019b); en todo el documento se hace referencia al estado del arte de las tecnologías de la I4.0, para avanzar y enfocarse a los ámbitos que las organizaciones tendrán que prestar atención para una posible transformación digital.
Material y métodos
La metodología utilizada es una investigación exploratoria, en la que se busca realizar un primer contacto con el paradigma llamado I4.0 y su relación con las organizaciones, conocer y familiarizarse con este tema de estudio aún desconocido, y así lograr tener un horizonte superficial que permita ofrecer una primera aproximación a la realidad actual y de lo que les espera a las organizaciones. La exploración responde a una contribución sobre los desarrollos recientes en el ámbito de la cuarta revolución industrial y su impacto en las organizaciones, teniendo en cuenta sus beneficios, riesgos y desafíos a los que se enfrentan.
Este estudio se centró en la pesquisa de bibliografía en temas relacionados con las revoluciones industriales a través de los tiempos, las peculiaridades propias de la I4.0 como la automatización industrial (Gil 2017).
Para la recopilación se utilizó como criterio de búsqueda las palabras clave del artículo: cuarta revolución, reto, industria 4.0, organización, digitalización. La recopilación de literatura hizo sobre la base de una gran colección de artículos, libros e informes. Se limitó a bibliografía en los idiomas inglés, español y alemán, y se ejecutó buscando en tres fuentes diferentes: 1. repositorios científicos como JCR, Scopus, Springer, Taylor & Francis, Gale, Redib, Refseek, Scielo, Dialnet Métrics, Academia.edu, Redalcyc, Re.public@polimi, archivos HAL, Sage journal, J-Stage e IEEE Xplore; 2. se consideraron algunos libros de última generación para explorar los últimos conceptos relacionados; y 3. informes especiales de organizaciones globales relacionadas a la I4.0. La evaluación y selección de la literatura se basó en criterios de relevancia a la pregunta de investigación y calidad de las publicaciones, y luego de este filtro se obtuvo la literatura referenciada y citada en este artículo. La información se elaboró finalmente con el enfoque en el problema de investigación, información existente, conclusiones y resultados encontrados en la literatura.
El estudio de la I4.0 arranca desde sus faces históricas, descripción, interiorización, hasta las implicaciones de una virtual implementación y todos los aspectos a tener en cuenta en las organizaciones.
Análisis de la delineación histórica
Al referirse al término revolución industrial, se enfatizan las innovaciones tecnológicas que comenzaron a reemplazar la capacidad humana con maquinaria, así como la fuerza humana y animal con las basadas en nuevas energías, y dando lugar a diferentes ciclos económicos (Basco et al. 2018; Humphries y Schneider 2018). En la figura 1 se representa un breve resumen de las diferentes revoluciones industriales y sus semblantes característicos.
Figura 1
Desarrollo de las revoluciones industriales
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Elaboración propia.
Primera revolución industrial
Este período se desarrolló en Gran Bretaña desde mediados del siglo XVIII hasta el XIX. La particularidad general se fundamentó en sociedades agrícolas y rurales que crecieron y se transformaron en actividades industriales y urbanas, respectivamente (Crafts 1996).
Las industrias del hierro y textil se favorecieron especialmente de un desarrollo ingenioso llamado máquina de vapor, que fue el punto de arranque del desarrollo de los motores que la sociedad conoce actualmente, y que proporcionó múltiples usos en la industria (Mokyr 1999).
Segunda revolución industrial
La segunda revolución industrial se llevó a cabo entre 1870 y 1914, poco antes de la Primera Guerra Mundial, período en el que se evidenció un gran crecimiento industrial que generó la expansión y la creación de organizaciones (Mokyr 1998).
Entre las nuevas materias primas destacan el acero, y el petróleo y sus respectivos productos derivados; pero no solo los recursos fueron los avances más importantes. El sector energético también se vio beneficiado con la electricidad.
Tercera revolución industrial
Este período, que inició en los años ochenta y aún continúa, se fundamenta en la automatización y la tecnología digital. Con el advenimiento del internet, sistemas informáticos y comunicaciones, las organizaciones pudieron generar diferentes dispositivos electrónicos que son de uso general (Mowery 2009).
Este período se ha caracterizado por enfocarse en una sociedad de la información, sumado a la internet, la automatización y la robotización.
Cuarta revolución industrial
Los períodos anteriores han dejado muchas contribuciones a la sociedad y a las organizaciones, y es aquí en donde surge la astucia de integrar nuevas tecnologías en un cuarto período industrial (Del Val 2016). Y como un agregado, a pesar de las contribuciones que generaron las anteriores revoluciones, hoy se cuestiona el impacto ambiental y social que han generado en la historia y que aún lo siguen haciendo (Yin, Stecke y Li 2018).
La hiperconectividad hace referencia a que todos los dispositivos participarían y colaborarían entre sí, generando nuevas capacidades en los sistemas. Los sistemas de sistemas (SoS), también conocidos como supersistemas o megasistemas (Mora, Taisch y Colombo 2012a; Mora et al. 2012) dieron la primicia a sistemas hiperconectados en implementaciones de automatización industrial sostenibles (Mora, Taisch y Colombo 2012b).
I4.0 apareció inicialmente como un término en 2010, y un año después se lo presentó en la Hannover Messe en Hannover, Alemania. Este país, conocido como uno de los fundadores de la I4.0, lo incluyó en su agenda gubernamental como un proyecto clave en estrategias tecnológicas, ineludible para aumentar su PIB y estimular la revolución digital (Schwab 2017).
I4.0 es compatible con varias tecnologías, tanto ya establecidas como nuevas y en desarrollo (Del Val 2016). Muchas de las tecnologías integradas en la I4.0 facilitan a las organizaciones desarrollar una producción inteligente y personalizada, permitiendo la transición a nuevos sistemas ciberfísicos (CFS) que conectan un organización con su gemelo digital (Telukdarie et al. 2018).
La I4.0 es un paradigma que podría fomentar el espíritu empresarial en todo el mundo (Hidayat y Yunus 2019). Hay muchas pesquisas sobre I4.0, sus tecnologías, y los bosquejos de organización inteligente (Thoben, Wiesner y Wuest 2017).
Análisis de los rasgos propios de la I4.0
Cada día se pueden evidenciar mayores interacciones entre máquinas y humanos gracias al desarrollo de nuevas tecnologías (Frank, Dalenogare y Ayala 2019). En relación con la I4.0, dichas tecnologías son integradas desde una perspectiva de interoperabilidad y, aunque al día de hoy aún no existe un consenso sobre las tecnologías integradas a manera de orquesta en la I4.0, las más frecuentes encontradas en la literatura se exhiben en este artículo (figura 2).
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Fuente y elaboración propia.
Sistemas ciberfísicos (CPS)
La característica esencial de estos sistemas son los componentes físicos y digitales (informáticos, comunicacionales, de almacenamiento), los cuales están intensamente entretejidos con un mundo físico, y con el valor agregado de comunicarse entre sí (Shrouf, Ordieres y Miragliotta 2014).
Una de las aplicaciones más llamativas de los CPS es la logística 4.0 (Neumann 2019), en donde estos sistemas tanto físicos como digitales son muy útiles para monitorear productos y equipos proporcionando variables físicas como temperatura, humedad, ubicación, cantidad, etc. (Wang, Törngren y Onori 2015; Wang, Wan, Li et al. 2016; Wang, Wan, Zhang et al. 2016).
Hiperconectividad
La hiperconectividad busca la sincronización de todos los actores en un CPS (Coyle et al. 2018). Cuando se trata de conectividad dentro del contexto de la I4.0, esa percepción se relaciona al IoT, y en el ámbito industrial a su extensión llamada IIoT. La hiperconectividad de todos los actores IoT e IIoT y sus procesos agregó velocidad, y los datos generaron un análisis automático, inteligente, rápido y preciso en toda la cadena (Ananth, Seshadri y Vasher 2009).
IoT se basa principalmente en dispositivos como sensores, actuadores y controladores, identificados y conectados a dicha súper red (Cueva, Rodríguez y Montenegro 2015; Barrio 2018). Las aplicaciones de IoT cubren prácticamente todos los sectores, incluidos el de la industria, de servicios y productos, de gestión ambiental, de ciudades inteligentes, etc. (Kagermann, Wahlster y Helbig 2013; Mattern 2013).
IIoT, en el mismo contexto, es una versión de IoT basada en aplicaciones puramente industriales. El concepto de IIoT se refiere al uso de tecnologías de IoT en procesos industriales, que integra capacidades como procesamiento, almacenamiento y comunicación para controlar uno o más procesos físicos (Branger y Pang 2015).
Otro aspecto indispensable en la hiperconectividad son las redes de comunicaciones, y en la actualidad no se espera menos que una red de conectividad de quinta generación (5G). Estas redes móviles son una verdadera revolución y más aún si se las enfoca dentro de una solución de I4.0 (Xu et al. 2018). Estas redes inteligentes de comunicaciones de banda ancha móvil pueden ofrecer velocidades cien veces más altas que las de cuarta generación actuales y resolverían el problema causado por la gran explosión de la demanda de comunicaciones, servicios y aplicaciones móviles (Bangerter et al. 2014; Talwar et al. 2014).
Así mismo, la tecnología blockchain implica un paso más en la hiperconectividad, ya que significa descentralización y validación de información multimodal, convirtiéndose así en una tecnología clave en esta I4.0 (Apte y Petrovsky 2016; Bahga y Madisetti 2016).
Gestión y seguridad de la información
La masiva concepción de datos debe analizarse muy cuidadosamente para encontrar patrones, tendencias y oportunidades para mejorar y optimizar los procesos y operaciones (Malvicino y Yoguel 2016), a través de procedimientos llamados analítica de datos. Estos datos pueden procesarse y analizarse de tal manera que se podrían extraer patrones, que pueden ser utilizados por otras aplicaciones y servicios como, por ejemplo: sistemas de salud, sistemas de información pública, gestión de la ciudad, eficiencia energética, gestión de residuos, gestión del agua, entre otros (Ries y Gins 2017).
La gran cantidad de datos pueden ser procesados y almacenados en servidores locales, pero la I4.0 se enfoca al uso de la nube. Esta tecnología facilita la gestión de la información y su almacenamiento en la misma red al evitar que las organizaciones adquieran su propia infraestructura física (Murazzo et al. 2013). El beneficio para la organización es tener la información correctamente almacenada y procesada desde cualquier ubicación (Vachálek et al. 2017).
Por otro lado, dicho gran volumen de datos generados ha permitido la investigación y el desarrollo de sistemas de AI capaces de procesar todos esos datos de manera confiable y esencialmente de forma autónoma. Esta tecnología está actualmente en uso y es compatible con otras tecnologías como aprendizaje de máquina (ML) y aprendizaje profundo (DL) (Dopico et al. 2016).
Finalmente, otro aspecto muy necesario al gestionar información es su seguridad. La ciberseguridad se alinea en tener sistemas de información y comunicación seguros y más confiables, y que estos sean en lo posible lo menos vulnerables para lograr salvaguardar los datos (Sancho 2017).
Dispositivos y autonomía
Luego de la tercera revolución aparece la automatización industrial, la cual permite el desarrollo de procesos independientemente controlados, que logran sistemas dinámicos (Serna, Catalán y Blesa 2015; Kolberg y Zühlke 2015). Pero aún existen muchísimas organizaciones que mantienen sus procesos manuales y no pasan de la segunda revolución industrial, lo cual hace más difícil la migración a la cuarta revolución.
La robótica también se empodera como aporte a la I4.0, especialmente en procesos repetitivos e interconectados, como por ejemplo tareas de empaque y etiquetado (Ortega Moody et al. 2016). Además, los vehículos autónomos dentro de la I4.0, debido a que estos dispositivos pudieran transportar mercancías de una estación a otra, sin la intervención humana (Pieroni, Scarpato y Brilli 2018).
Otra tecnología disruptiva dentro de una solución de I4.0 es la manufactura aditiva, que va más allá del sistema tradicional de abastecimiento de productos para llegar a permitir la fabricación de piezas complejas en un tiempo récord, a un costo competitivo a través de la utilización de impresoras 3D (3D-P) (Thompson et al. 2016; Dilberoglu et al. 2017).
Adicionalmente, y actuando de manera transversal, se encuentran las nuevas tecnologías energéticas, las cuales permiten obtener eficiencia energética y el uso de energías alternativas (Mora 2019a).
Finalmente, la I4.0 no duda en la utilización de sistemas no tripulados, como es el caso de los drones conectados dentro de este mundo ciberfísico, permitiendo así interconectarse e interactuar con las diferentes unidades de proceso en las organizaciones (Mora 2019a).
Virtualización y digitalización
La AR se encarga de generar una capa virtual por sobre la real, y utiliza el entorno físico real para proporcionar datos e información en tiempo real, ejemplificando procesos como el almacenamiento y el transporte, como la recepción, la ubicación, la recolección, el embalaje, la carga del vehículo y la entrega final (Paelke 2014).
Por otro lado, la VR está más relacionada con un mundo nuevo, donde el cerebro está conectado y el personal podría pensar que el mundo virtual es, de hecho, el real (Kovar et al. 2016).
Dentro de la I4.0 también se hace referencia a la simulación 2D y 3D, las cuales se basan, en el caso de procesos industriales logísticos, en la planificación y el estudio de escenarios operativos que permitan a los gerentes de la cadena de suministro y a los gerentes de procesos logísticos conocer de antemano y visualmente el comportamiento del flujo de materiales dentro y fuera de la empresa.
Resultados: I4.0 y su influencia en la organización
El arribo de la I4.0 genera nuevos retos y desafíos en las organizaciones, razón por la cual es importante tener una visión general de las áreas más importantes en que las empresas tendrán que reajustarse y restructurarse, que se encuentran concisos en la
Universidad UTE (Quito, Ecuador); Universidad UTE (Quito, Ecuador)
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© 2020. This work is published under https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/ (the “License”). Notwithstanding the ProQuest Terms and Conditions, you may use this content in accordance with the terms of the License.
Abstract
La cuarta revolución industrial, conocida como Industria 4.0, promueve que los sistemas físicos industriales estén conectados al mundo digital, forzando que las organizaciones salgan de su statu quo. Esta realidad representa un antecedente para que las organizaciones conciban esta nueva revolución para poder migrar a este paradigma desde donde se encuentren actualmente. El objetivo principal de este artículo es conocer los retos y desafíos que trae consigo la cuarta revolución industrial para las organizaciones, a través de exteriorizar su importancia y características, y explicando su influencia en aspectos relacionados a su implementación en las organizaciones. La metodología exploratoria empleada incluye una revisión de literatura en las bases de datos científicas más importantes, en aspectos específicos como: las revoluciones industriales, rasgos característicos de la Industria 4.0, y su influencia en las organizaciones. En los resultados se puede evidenciar el influjo de las distintas revoluciones industriales, los detalles intrínsecos de la Industria 4.0, la atención que puede requerir su implementación dentro de las organizaciones, y abrir la posibilidad de tener un enfoque de organización 4.0 sostenible. Finalmente, se concluye que para migrar a la Industria 4.0, una organización debe entender los retos en la gestión de sus operaciones, del talento humano, energética, operativa, estratégica y de sostenibilidad.
