Producción modular

Los ciclos de producto e innovación son cada vez más cortos gracias al aumento de la demanda de lotes pequeños y soluciones individualizadas. La producción reducida y los tiempos de innovación pueden ser un problema para los fabricantes, especialmente para los de las industrias farmacéutica y de la producción. Las plantas de proceso utilizadas en estas industrias y por las empresas cosméticas y los productores de alimentos no suelen ser lo suficientemente flexibles como para adaptarse y cambiar a corto plazo.

Entra en la producción modular, que simplifica el proceso de cambiar las cantidades de producción o adaptar los equipos para producir nuevos productos o formulaciones. La producción modular divide tareas grandes en varias partes más pequeñas. La producción se divide en servicios individuales estandarizados. Puesto que cada módulo está interconectado, existen múltiples posibilidades de configuración. Los fabricantes pueden «enchufar y producir», cambiando las configuraciones necesarias para el producto que se esté fabricando.

La producción modular y el paquete de tipos de módulos (MTP) ofrecen una solución de alto rendimiento que ha revolucionado la producción en múltiples sectores. Antes de examinar las ventajas del MTP, veamos con más detalle a qué retos se enfrentan los fabricantes con respecto a la producción ágil.

1. Cada vez más competencia

La competencia es muy alta para los fabricantes a nivel global. Hoy, los fabricantes tienen que competir en precio y productividad, y lo que pagan a las personas que trabajan para ellos también afecta a la competitividad. Por ejemplo, para las empresas ubicadas en EE. UU., puede ser un reto controlar los costes, sobre todo porque los fabricantes de otros países pagan mucho menos a sus empleados que a los trabajadores estadounidenses. En el Reino Unido, la actual escasez de mano de obra podría suponer un reto para que los fabricantes británicos compitan a escala global.

Otra área de la competitividad son las cantidades que pueden llegar a producir. Algunos fabricantes pueden fabricar más productos y más rápido que otros.

Para ponerse y mantenerse a la cabeza, los fabricantes deben centrarse en las siguientes áreas:

Crear una marca sólida y una buena reputación
Mejorar la competitividad de los precios sin que afecte negativamente a los resultados
Hacer uso de la tecnología para potenciar la innovación

2. Altos costes de producción

Muchos fabricantes se enfrentan a dos problemas que contribuyen directamente a unos altos costes de producción: las interrupciones en la cadena de suministro y la escasez de mano de obra. Los costes de producción incluyen el precio de los materiales, de la mano de obra y cualquier gasto general asociado con el funcionamiento de una fábrica. En algunos casos, los costes de producción pueden estar fuera del control de un fabricante. Por ejemplo, la inflación o las interrupciones en la cadena de suministro puede llevar a aumentos en el precio de los materiales, lo que afecta a los costes de producción de una empresa.

La escasez de mano de obra también puede elevar los costes de producción. Cuando hay más vacantes que trabajadores, las empresas tienen a veces que aumentar la remuneración de los empleados para que los puestos resulten más atractivos. La falta de mano de obra también puede aumentar los costes de producción, cuando esta se ralentiza por falta de personal en la fábrica.

Afortunadamente, existen formas de reducir los costes de producción. Si los problemas en la cadena de suministro impiden a una empresa conseguir los materiales adecuados, puede tener en cuenta otras opciones de sustitución que estén más disponibles. Los métodos de producción modular también aumentan la flexibilidad, lo que puede llevar a una reducción de costes.

3. Ciclos de vida del producto más cortos

Los ciclos de vida del producto se van acortando, lo que supone un reto para los fabricantes, que a menudo tienen que invertir una considerable cantidad de dinero y tiempo para fabricar un nuevo producto, y todo para que ese producto desaparezca del mercado en solo unos años. Las empresas necesitan entonces fabricar y comercializar un nuevo producto, gastando más dinero y tiempo. Unos ciclos de vida del producto más cortos pueden afectar negativamente a los fabricantes de las siguientes maneras:

Menos oportunidades de obtener beneficios
Mayor dificultad para prever cómo va a funcionar un producto
Menor flexibilidad y poco margen de error

Adoptar un proceso de producción de lotes pequeños permite a los fabricantes ajustarse y adaptarse a unos ciclos de vida del producto reducidos.

4. Mayor demanda de productos personalizados

La personalización y los productos a medida son muy populares, lo cual puede ser una buena noticia para las empresas que busquen diferenciarse de la competencia, pero todo un reto para los fabricantes que tienen que fabricar esos productos personalizados. Ya no es suficiente para una empresa fabricar el mismo producto de marca blanca y que las empresas pongan su marca en ellos; ahora el producto tiene que ser diferente al resto.

Los viejos métodos de fabricación hacen que para las fábricas sea difícil ajustar y adaptar la producción para hacer sitio a una gama más amplia de productos personalizados. El MTP y la producción modular facilitan a los fabricantes la tarea de cambiar la configuración de sus fábricas para poder manufacturar varios productos.

1. Aumento de la capacidad de innovar

Una mayor competencia significa que las empresas tienen que ser más innovadoras para seguir siendo relevantes y mantener a sus clientes. Esto hace que muchas empresas se sientan forzadas a introducir con regularidad nuevas líneas de productos o variantes de sus productos más populares.

Piensa, por ejemplo, en las distintas versiones de sabores de los refrescos, en las diferentes variedades de galletas rellenas o en los nuevos colores de barra de labios o colorete. Las empresas farmacéuticas ajustan la fórmula de sus medicamentos o suplementos para mantener sus patentes al día. Las empresas de automoción introducen nuevos modelos o diseños de sus vehículos más populares. Cada vez que una empresa introduce un nuevo producto o actualización, es necesario cambiar el proceso de fabricación.

Con la modularización, un fabricante puede reducir significativamente el riesgo. Puede cambiar la capacidad de producción del nuevo producto en función de la demanda del mercado. Por ejemplo, si un nuevo sabor de refresco resulta ser más popular que el original, una empresa que haya adoptado la producción modular puede ajustar sus fábricas para aumentar la producción del nuevo y más popular producto. La modularización ayuda a las empresas a seguir siendo competitivas.

2. Reduce los costes de producción en un 40 %

Los métodos de fabricación tradicionales hacen que modificar la distribución de la planta a la hora de cambiar de producto suponga una considerable cantidad de tiempo y dinero. Con la producción modular, los costes pueden reducirse en un 40 %, permitiendo una mayor flexibilidad. Los costes de producción reducidos se notan especialmente cuando una planta produce pequeños lotes de cada artículo.

La producción modular y el MTP optimizan la transición de un proceso de fabricación a otro. Una planta puede dedicar los dos primeros días de la semana a fabricar el Producto A y luego pasar al Producto B durante un día. Puede así servir como configuración de transición para fabricar el Producto C durante los dos días restantes de la semana sin tener que dedicar horas y considerables cantidades de dinero a hacer el cambio.

3. Reduce el plazo de lanzamiento en un 50 %

Unos ciclos de vida del producto cortos requieren unos plazos de lanzamiento más cortos. Cuanto más rápido pueda poner una empresa el producto a la venta, más rápido podrá calibrar el éxito del producto. Si el producto funciona bien, la empresa puede seguir haciéndolo y vendiéndolo. Si es un fracaso, la empresa puede desechar el producto y pasar a la siguiente opción.

Un método de producción modular reduce los plazos de lanzamiento en un 50 %, porque se basa en módulos prefabricados. Los ingenieros pueden integrar los módulos en el sistema de control del proceso con un coste mínimo. También se tarda menos en desarrollar los productos usando un método modular, ya que la transición desde el laboratorio a la fase de desarrollo y a la fase de producción es mucho más sencilla.

4. Máxima flexibilidad en la producción

Las plantas se vuelven más flexibles con la introducción de la producción modular. Los ingenieros pueden cambiar fácilmente de un módulo a otro al cambiar el proceso de producción sin tener que rediseñar o modificar sus operaciones. Las unidades modulares también se pueden reutilizar según sea necesario.

La producción modular también da a los fabricantes la libertad de elegir las máquinas que utilizan. Los métodos tradicionales requieren usar máquinas de determinadas empresas o usar los mismos equipos. Esto ya no es necesario con el proceso de producción modular.

¿Qué es un paquete de tipo modular?

El paquete de tipo modular, o MTP, permite la interoperabilidad creando un marco para los modelos de datos de equipos a utilizar. El MTP describe funcionalmente las propiedades e interfaces del proceso con independencia de la tecnología o el fabricante. Esto permite interconectar varios modelos y reutilizarlos fácilmente, incluso de diferentes fabricantes.

Los módulos contienen funcionalidades que reducen su interdependencia. Una forma de ilustrar cómo funciona el MTP es compararlo con un ordenador personal y una impresora. Los dos pueden funcionar juntos, incluso si son de diferentes fabricantes. Distintos modelos de impresoras funcionan con diversos tipos de ordenadores, porque cada modelo de impresora viene con un driver. El usuario instala en su equipo el driver de la impresora que le da al ordenador la información que necesita para utilizar la impresora.

En este caso, la impresora es el módulo, el driver es el MTP y el ordenador es el control de procesos. Si la impresora se avería o una persona quiere cambiar de un dispositivo a color a otro en blanco y negro, solo tiene que reemplazar el módulo y el MTP, pero no el control de procesos.

Toda la información suministrada por un MTP está en un formato estandarizado, lo que facilita su integración en una capa de orquestación de procesos (POL) superior. zenon POL y zenon Engineering Studio se entrelazan de una manera totalmente automatizada. Todos los pasos de trabajo se automatizan así en zenon Engineering Studio y se transfieren al Service Engine a través de POL, con el resultado de un sistema de control de procesos (PCS) generado de manera totalmente automática.

La mayoría de los sistemas de ingeniería ya incorporan ingeniería modular. Por consiguiente, la integración de módulos totalmente automatizados en el sistema de control de procesos no requerirá un desembolso significativo.

Todos los módulos compatibles con MTP y sus estados se pueden gestionar a través del conjunto de equipos de procesos (PEA). Este ofrece una vista general de los módulos integrados actualmente en la POL y que están disponibles para usar.

Producción MTP

El proceso de la producción MTP

El proceso de producción MTP funciona normalmente así:

el MTP contiene información en un formato estandarizado. Los MTP están diseñados para incluir información que define las interfaces de tecnología y crean las imágenes y la lógica de control. El MTP se importa en la capa de orquestación de procesos, como zenon POL.
después de la importación, es necesario configurar el MTP. Se establecen los parámetros de servicio y se crean los vínculos logísticos.
la Sociedad Internacional de Automatización (ISA) creó la ISA 88 para definir los modelos y términos relativos al control de lotes. El objetivo de la ISA 88 es permitir a los proveedores de automatización comunicar, configurar e integrar los lotes más fácilmente. Muchos fabricantes usan la ISA 88 para rastrear la producción de lotes. Con el MTP, el concepto de la ISA 88 avanza hacia un modelo abierto de tipo «enchufar y producir» independiente del proveedor.
el paso final del proceso son las pruebas para asegurarse de que el MTP está correctamente integrado en la POL. Una forma de entenderlo es compararlo con la impresión de una página de prueba después de configurar una impresora nueva. Si la página de prueba se imprime y todo está bien, puedes proceder a imprimir los documentos que necesitas.

Fabricación farmacéutica

Los fabricantes farmacéuticos operan en una industria muy regulada, que requiere de una constante supervisión para garantizar la conformidad con las normas. Muchos fabricantes también producen distintos tipos de medicamentos y tratamientos, que precisan una gran agilidad y flexibilidad en la producción. Una planta podría necesitar producir un Medicamento A una semana y un Medicamento B la siguiente. O, en función de la demanda, una planta podría tener que cambiar su calendario de producción. Por ejemplo, en los meses de invierno, la planta podría tener que centrarse en producir vacunas para la gripe sobre otros productos.

Las empresas que fabrican productos farmacéuticos se benefician de la producción modular, ya que les permite pivotar según sea necesario. Pueden programar fácilmente los equipos para producir distintos medicamentos o productos reduciendo a la vez el riesgo de contaminación cruzada y otros problemas de seguridad.
Industria química

De manera similar, las empresas que producen sustancias químicas, como las utilizadas en productos de limpieza, medicamentos o tintes, tienen que cumplir con la normativa manteniéndose a la vez flexibles. Un proceso de producción modular permite a una planta química ajustar sus planes de producción basándose en la demanda de sus distintos productos.
Agua y residuos

Las plantas que procesan residuos y agua o que contribuyen a las infraestructuras energéticas también se pueden beneficiar de la producción modular. El MTP y la producción modular les permite ser flexibles, reducir costes y mantener la seguridad.
Fabricación por procesos

La industria de la fabricación por procesos utiliza a menudo una fórmula específica para combinar materias primas y suministros en bienes, como cosméticos, plásticos, productos químicos y alimentarios. Normalmente, los bienes creados en la industria de la fabricación por procesos siguen una fórmula o receta específica y, una vez hechos, no se pueden dividir de nuevo en sus componentes individuales.

En muchos casos, un ligero retoque en una fórmula o receta puede significar cambios sustanciales en el proceso de fabricación de un bien o producto en particular. La producción modular permite a la industria de la fabricación por procesos hacer los ajustes necesarios sin incurrir en gastos considerables.
Alimentos y bebidas

Las empresas de alimentos y bebidas están constantemente introduciendo nuevos productos, y los fabricantes necesitan mantenerse al día con unos ciclos de vida del producto más cortos y una mayor variedad en el mercado. La producción modular les permite hacerlo eliminando la necesidad de reconfigurar completamente los equipos cada vez que se crea un nuevo producto o se retira uno viejo.

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COPA-DATA lleva más de 30 años dedicándose a simplificar los procesos con soluciones digitales y de automatización. Aprovechamos nuestra amplia experiencia para seguir desarrollando la plataforma de software zenon. Puedes confiar en nosotros para satisfacer tus necesidades de producción modular, tanto ahora como en el futuro. Cuando está bien diseñada, la modularización a través de MTP puede revolucionar el sector de la fabricación por procesos y hacer que sea competitivo de cara al futuro. Contacta con nosotros ya para obtener más información sobre zenon.

The high level of risk present in the pharmaceutical industry has made many manufacturers hesitant to move away from paper documentation and embrace the total digitalization of the manufacturing plant. As drug patents expire, however, production efficiency becomes increasingly important. At COPA-DATA, we have developed our pharmaceutical manufacturing software zenon to help companies overcome industry challenges and optimize their processes using innovative technology.