Industria 4.0: Reimaginar las operaciones de fabricación después del COVID-19

Las tecnologías de la Cuarta Revolución Industrial o Industria 4.0 ya estaban transformando las operaciones de fabricación antes de la pandemia. En la actualidad, la adopción se divide entre quienes las poseen o pueden incorporarlas y quienes no.

Incluso en regiones del mundo donde los efectos iniciales del COVID-19 han comenzado a retroceder, es muy probable que persistan desarticulaciones significativas durante un buen tiempo, que enfrentarán a los ejecutivos constantemente a nuevas presiones. En una reciente encuesta de McKinsey con empresarios industriales de Asia, los faltantes repentinos de materiales eran un problema común (reportado por el 45 por ciento de los participantes), junto con abruptas caídas de la demanda (41 por ciento) y falta de trabajadores disponibles (30 por ciento).

Sin embargo, “volatilidad” ya era un término frecuente entre los líderes de fabricación y cadena de suministro (CS) desde antes de la pandemia. Ahora que llegó el momento de adaptarse a la nueva normalidad, los ejecutivos están lidiando con un interrogante a más largo plazo: ¿Cómo evolucionarán las operaciones de fabricación y sus cadenas de abastecimiento después del COVID-19?

Principalmente, casi no hay dudas de que serán mucho más digitales, como ya lo evidencia la respuesta inmediata a la crisis. Los líderes de la industria están recurriendo a soluciones 4.0: El 39 por ciento ha implementado un centro neurálgico o una torre de control para mejorar la transparencia en toda la cadena de suministro, y cerca de una cuarta parte está acelerando programas de automatización para responder a los faltantes de personal derivados de la crisis sanitaria.

“Aceleración” es la palabra clave. La Industria 4.0 – que comprende conectividad, analítica avanzada (AA) y tecnologías de fabricación avanzada (Gráfico 1) – estaba ganando momentum antes de la pandemia, ayudando a las empresas a transformar sus operaciones en todas las áreas, desde eficiencia de producción hasta personalización de productos, con mejoras en velocidad de salida al mercado, efectividad del servicio y creación de nuevos modelos de negocios.

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Adopción de tecnologías de la Industria 4.0 a dos velocidades

Pero el rol de la Industria 4.0 se vuelve más crítico en el contexto de una crisis como la del COVID-19. Los jugadores que emplean soluciones digitales están mejor posicionados para enfrentar la tormenta, puesto que se han movido más rápido y llegado más lejos que sus pares durante la crisis.

En el proceso de reiniciar las operaciones y desarrollar musculatura para reaccionar a crisis futuras, el uso de tecnologías digitales será una prioridad para muchos. Una reciente encuesta de McKinsey con profesionales de fabricación y cadena de suministro reveló que el 93 por ciento de los participantes prevé enfocarse en la resiliencia de su CS, y el 90 por ciento invertir en talento para la digitalización.

No obstante ello, el auge de la adopción tecnológica podría ser asimétrico debido a la acción de dos fuerzas opuestas: la necesidad de desarrollar resiliencia y agilidad para responder a la crisis, frente a las limitaciones impuestas por la preservación de efectivo. Así, surgen tres arquetipos de rutas de adopción.

Adopción acelerada para soluciones de tipo “quick-win” que ayudan a las compañías a responder y adaptarse a las nuevas normas, como monitorear la salud de los empleados, garantizar un distanciamiento seguro en el piso de trabajo y apoyar la colaboración remota. Las instrucciones de trabajo digitales, la asistencia a operarios mediante realidad aumentada y los casos de uso basados en automatización simple y económica por retroadaptación también pueden volverse más frecuentes independientemente de la infraestructura tecnológica de las compañías (Gráfico 2). La gestión digital del desempeño (DPM, por su sigla en inglés), por ejemplo, ha sido un caso de uso muy popular en muchas organizaciones, incluidas varias compañías pequeñas de ingeniería de precisión en las que los pilotos de DPM contribuyeron a elevar la productividad en un rango del 40 al 70 por ciento.

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Las tasas de adopción diferenciales son más probables para soluciones como gemelos digitales y automatización logística, que caen en una categoría intermedia que requiere una infraestructura básica de datos, tecnología de la información (TI) y tecnología de operaciones (TO). Las empresas que ya cuentan con las capacidades críticas, como sistemas de ejecución de fabricación, stacks de TI/TO y data marts o data lakes pueden avanzar a gran velocidad, mientras que las organizaciones que carecen de estos prerrequisitos – particularmente compañías pequeñas y medianas (PyMEs) y empresas en una situación financiera o de liquidez más compleja – podrían retrasar la implementación hasta tanto sean capaces de construir las bases u obtener el financiamiento necesario.

Algunas tecnologías de automatización están exhibiendo diferencias en la adopción. Los fabricantes chinos fueron casi tres veces más rápidos que los de otras regiones en utilizar robots industriales. Ese momentum pareció haber menguado en el primer trimestre de este año, cuando las ventas de robots en China experimentaban una baja del 20 por ciento en comparación con el mismo período de 2019. Pero en nuestra última encuesta, más de un tercio de los participantes de China respondieron que sus empresas estaban acelerando las iniciativas de automatización, a diferencia de apenas el 16 por ciento de sus pares en el resto de Asia y el 18 por ciento en las demás regiones del planeta.

La adopción diferida es más factible para soluciones que requieren una fuerte inversión de capital y tienen períodos de recuperación poco claros o extendidos. Algunos ejemplos incluyen blockchain, nanotecnologías y sistemas de automatización avanzados.

Un futuro resiliente y automatizado más allá de las paredes de la fábrica

Las empresas pueden desplegar soluciones digitales fuera de las cuatro paredes de una planta de producción, y abarcar toda la cadena de valor para responder a desafíos de planeación (y re-planeación) asociados a disrupciones en los proveedores o las instalaciones de producción, retos operacionales en el manejo de riesgos sanitarios en el trabajo, y problemas con la ejecución asociados a modos de transporte o almacenamiento.

Planear las operaciones

Un elemento clave de las operaciones de fabricación y cadena de suministro – la planeación – se ha llevado a cabo tradicionalmente en silos, con equipos separados a cargo de aspectos como proyección de demanda, planeación de suministros, de producción, logística, y ventas y operaciones (S&OP). Las interrupciones de los flujos comerciales y las cadenas de valor globales han forzado a las compañías a romper con los silos para mejorar la visibilidad de principio a fin. Como resultado, el impacto potencial de una planeación optimizada es más evidente, pero requiere una metodología analítica más sofisticada, además de colaboración entre funciones y stakeholders.

Considerar las proyecciones de demanda: los algoritmos de proyección tradicionales se basan en herramientas estadísticas relativamente simplistas para extrapolar la demanda histórica, bajo la hipótesis de que las relaciones entre las variables independientes (como las ventas previas) y las dependientes (demanda futura) permanecerán sin cambios. Por otra parte, las compañías habitualmente han utilizado únicamente información interna, a lo sumo en combinación con tendencias históricas de ventas y señales de los clientes sobre pedidos futuros. Un shock externo de la escala del COVID-19 vuelve inútil un proceso de proyección de demanda de esas características.

Por el contrario, la planeación autónoma emplea algoritmos basados en inteligencia artificial (IA) y aprendizaje automático (ML), complementados no solo con datos internos sino también con información de proveedores, clientes, pronósticos del clima, fuentes demográficas e indicadores macroeconómicos. La incorporación de estas variables extra ayuda a las organizaciones a reaccionar más eficazmente a los cambios en la dinámica y los eventos externos. La analítica avanzada también puede optimizar la planeación a lo largo de toda la cadena de valor de un modo que sería inviable con un abordaje en silos y usando herramientas analíticas tradicionales (Gráfico 3).

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Fabricar los productos

Las disrupciones provocadas por el COVID-19 en los procesos de fabricación provienen de diversos orígenes, desde las medidas de distanciamiento seguro y los horarios de trabajo escalonados hasta las restricciones al traslado de mano de obra migrante entre países. Las tecnologías digitales ayudan a mitigar estos efectos mejorando la seguridad de los empleados, la eficiencia operacional, la productividad y la calidad de los productos.

Garantizar la seguridad de los trabajadores y la continuidad de las operaciones

Las tecnologías digitales que hacen posible el trabajo y la colaboración remotas y eliminan la necesidad de que los trabajadores no esenciales abandonen sus hogares se han transformado en una necesidad. Además de las aplicaciones móviles básicas de seguimiento de contactos, localización y de video conferencia, otras soluciones más avanzadas como algoritmos de visión computarizada y tecnologías incorporadas a la vestimenta también ayudan a mantener una distancia segura en el reinicio de las operaciones.

Mejorar la productividad y la gestión del desempeño

En la mayoría de las empresas, y principalmente en las PyMEs, la recolección de datos es manual, con lápiz y papel o como mucho planillas de cálculo elementales. Este proceso es proclive a errores e imprecisiones, que naturalmente se multiplican con las tensiones que acarrea la crisis. Las soluciones digitales permiten a los productores automatizar la recolección de datos por medio de sensores o extraerlos directamente de los controladores lógicos programables (PLC) de los equipos y mostrarlos en tableros que se actualizan continuamente.

De esta manera, los supervisores pueden monitorear el desempeño de la planta remotamente y en tiempo real, decidir intervenciones cuando sea necesario, llevar a cabo reuniones sobre desempeño efectivas, adaptar la planeación diaria a las necesidades de los clientes y mejorar la productividad laboral y la eficiencia operacional – todo ello en forma remota.

Adicionalmente, la automatización de procesos y la automatización física o robótica pueden complementar la capacidad de la mano de obra. En algunos casos, la automatización de operaciones existentes (“brownfield”) ha sido una manera más atractiva de solucionar la escasez de personal y minimizar las pérdidas potenciales por incumplimiento de pedidos. En una planta industrial, los robots transportan materias primas y productos semi-terminados a las distintas líneas de producción, ayudando al equipo de fabricación a superar la falta de personal y previniendo el contacto estrecho entre los empleados de producción y los manipuladores de materiales.

Aumentar la eficiencia y la utilización de los activos

Las tecnologías de vestir, como las lentes de realidad aumentada, facilitan la asistencia remota en mantenimiento, por ejemplo cuando un operario necesita ayuda de un experto que no puede trasladarse a la planta debido a las restricciones vigentes. Esto ayuda a aumentar la disponibilidad de los equipos al reducir el tiempo de inactividad.

Del mismo modo, los sistemas automatizados de monitoreo de equipos y control de procesos pueden reforzar la continuidad de las operaciones, incluso con personal reducido. Estos sistemas también permiten ajustar los parámetros operativos de máquinas y procesos, elevando la efectividad global para optimizar la tasa de producción, la calidad y la energía con tiempos de ciclo reducidos, un aspecto de especial interés para industrias con procesos continuos donde estos parámetros deben ser monitoreados continuamente.

Mejorar la calidad

Además de mejorar las operaciones del día a día, las tecnologías digitales pueden ir un paso más allá en la gestión de la calidad. Por ejemplo, las herramientas de visión computarizada llevan a cabo inspecciones y controles de calidad automáticos usando algoritmos predictivos, aliviando los problemas causados por la baja disponibilidad de trabajadores y mejorando la precisión de los controles y los umbrales de calidad. Adicionalmente, con el aumento del número de SKUs de productos terminados y materiales, garantizar la trazabilidad de principio a fin se vuelve cada vez más importante para la calidad. Las tecnologías de la Industria 4.0, desde el simple escaneo de códigos de barras hasta el rastreo por RFID y blockchain, son de gran utilidad (Gráfico 4).

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Entregar los productos terminados

La entrega de los productos finales a los clientes es una tarea compleja y dinámica que con frecuencia involucra a socios logísticos externos. La crisis del COVID-19 redujo la disponibilidad de modos de transporte, a la vez que introdujo complejidades adicionales, como nuevos requerimientos de empaque y entregas seguras sin contacto en la última milla. En este contexto, las soluciones digitales y analíticas (DnA) pueden aumentar la visibilidad de la oferta y la demanda de servicios logísticos, mejorando el desempeño en tiempo real.

Logística

Una torre de control de logística digital crea visibilidad instantánea del desempeño en cada etapa de la logística saliente, desde la carga en el almacén hasta la descarga en el punto de entrega. En combinación con gestión digital de la flota, optimización de rutas y análisis de transportistas, estas herramientas aumentan el tiempo útil de los activos de transporte y optimizan la operación, la gestión y la asignación de recursos. Colectivamente, estos cambios pueden hacer mucho por aumentar la resiliencia de las operaciones para responder a la crisis.

Almacenamiento

Los almacenes presentan varias oportunidades para intervenciones de automatización. Estas incluyen sistemas de shuttles, métodos automáticos de almacenamiento y recolección de productos, estantes inteligentes, robots y “cobots” para picking, además de sistemas automatizados de clasificación, selección y empaque, y drones para realizar inspecciones de inventario. Un gemelo digital es un buen recurso para diseñar operaciones de almacenamiento óptimas, creando un duplicado digital de un almacén para comprender los resultados disponibles con diferentes tecnologías digitales. Otras soluciones de la Industria 4.0 también asisten a los trabajadores del almacén, como herramientas de realidad aumentada que facilitan la preparación de varios pedidos en un solo viaje, o exoesqueletos para minimizar las lesiones causadas por la manipulación de materiales pesados (Gráfico 5).

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Una receta de transformación triple para la Industria 4.0

Antes del inicio de la pandemia de COVID-19 se observaba un entusiasmo generalizado en torno a la Industria 4.0, y el 90 de los participantes de la encuesta anual de McKinsey sobre el tema manifestaron estar convencidos del valor de estas tecnologías – la mayoría de ellos incluyó a la Industria 4.0 como un elemento clave de sus planes de mejora operacional.

Sin embargo, la asimetría en la adopción como resultado de la pandemia ha provocado que algunas compañías congelen sus iniciativas 4.0 para preservar efectivo, mientras que otros líderes aceleraron la adopción, particularmente de casos de uso para apoyar la continuidad del negocio, como planeación automatizada, gestión del desempeño digital, trabajo remoto y automatización para reducir las interacciones entre individuos. En consecuencia, a medida que más y más empresas emerjan de la crisis, la justificación para continuar con la digitalización a escala será más fuerte que nunca.

Pero las transformaciones a escala son difíciles. Nuestra investigación, que abarcó más de una década, indica que cerca del 70 por ciento de las iniciativas no logra alcanzar los objetivos propuestos. Nuestra última encuesta de sentimiento sobre la Industria 4.0, llevada a cabo a finales de 2019, reveló que después de iniciar sus recorridos de transformación, una gran parte de las compañías cayeron en la “trampa del piloto”: solo el 44 por ciento estaban implementando los cambios en toda la planta, y apenas el 38 por ciento tenía como objetivo la integración horizontal más allá de las cuatro paredes de la fábrica.

A pesar de ello, existen motivos para mantener las esperanzas, tanto para las PyMEs como para las grandes multinacionales. Una colaboración entre el Foro Económico Mundial y McKinsey identificó 44 fábricas alrededor del mundo que implementaron tecnologías digitales a escala con un fuerte impacto operacional, a las que denominamos Faros (“Lighthouses”). Dentro de este grupo, 14 plantas fueron designadas Faros de principio a fin (E2E) en vista de que digitalizaron en toda la cadena de valor, desde los proveedores hasta los clientes, pasando por la fabricación y la logística.

Los Faros incluyen empresas grandes y pequeñas, localizadas tanto en países desarrollados como en economías emergentes, y comprenden instalaciones nuevas y existentes. Un aspecto común a todos los Faros es que encararon este recorrido desde una perspectiva holística: una “triple transformación” del negocio, la tecnología y la organización.

Negocio. El primer paso es articular con claridad el estado futuro deseado por la compañía, vinculado en mayor medida a la estrategia y los objetivos que a la tecnología en auge en un determinado momento. La selección de casos de uso para pilotos se basa en un business case favorable, a ser refinado a medida que se avanza con la implementación.

Definir un business case claro se torna más difícil al expandirse más allá de las paredes de la fábrica, pero a la vez es más importante. Por ejemplo, la integración de la cadena de suministro produce ahorros cuando se tienen en cuenta costos ocultos que no siempre son considerados explícitamente. Comprender estos problemas ayuda a las organizaciones a formular un argumento capaz de convencer a los proveedores de embarcarse en un recorrido hacia la integración.

Tecnología. Casi todas las empresas desean evaluar sus sistemas de TI y TO y mejorarlos para entregar la potencia que exigen los nuevos casos de uso digitales y analíticos, particularmente para dar soporte a la Internet de las Cosas. Un stack de TI escalable y resistente a la obsolescencia es esencial. Del mismo modo, pueden ser necesarias mejoras en los sistemas de TI/TO de los proveedores para una integración horizontal de extremo a extremo de los datos.

Para actualizar el stack de TI/TO e implementar una serie de casos de uso, una opción es apalancar proveedores de tecnología externos creando un ecosistema de socios que ayuden a las compañías a completar la transformación digital. Los modelos de asociación pueden variar entre tercerización, adquisiciones o alianzas estratégicas, con ecosistemas exitosos que integran un mix de start-ups y proveedores reconocidos de tecnología y servicios.

Organización. Casi ninguna transformación digital tiene chances de éxito si no se pone a las personas en el centro. Cuatro factores proveen un soporte esencial.

  • Gobierno. Una transformación digital sin un responsable claro corre riesgo de quedar huérfana. Un equipo multi-funcional y estructuras de gobierno adecuadas ayudan a garantizar una rápida ejecución.
  • Compromiso de la alta dirección. Las transformaciones tienen mejores perspectivas de éxito cuando son impulsadas por los líderes más altos, y acompañadas de una historia de cambio convincente para movilizar a toda la organización. Para sostener el momentum, una buena medida es celebrar los logros inmediatos – y también los errores que permiten a la compañía fallar rápido y aprender de ellos.
  • Adquisición de capacidades digitales. Las brechas en las competencias pueden ser solucionadas con nuevas contrataciones en los casos necesarios, y también capacitando al personal existente para cubrir roles digitales avanzados, como traductor analítico, ingeniero de datos, científico de datos o arquitecto de IoT.
  • Nuevas formas de trabajar. La implementación de métodos de trabajo ágiles provee a los equipos de las herramientas, los procesos y las mejores prácticas requeridas para triunfar en un mundo digital.

La pandemia de COVID-19 ha planteado desafíos humanitarios a escala global que requieren un nuevo tipo de colaboración. Con el reinicio de las operaciones bajo la nueva normalidad, las organizaciones tienen una oportunidad para reimaginar un futuro con operaciones digitalizadas y resilientes. Los primeros logros han mostrado que las compañías pueden iniciar su recorrido en la Industria 4.0 con pequeños pasos y luego escalar rápidamente, con la condición de que el compromiso con la transformación esté alineado con sus objetivos estratégicos y el contexto de negocios y que la ejecuten aplicando un abordaje de tres componentes.