Industria 1.0 – Primera revolución industrial

Producción mecánica alimentada por vapor y agua. Primer  telar mecánico 1784.

El primer motor a vapor conocido es la turbina a vapor  llamada Eolípila, inventada por el ingeniero egipcio Heron en el siglo primero, cerca del año 50. La Eolípila consiste en una vasija, normalmente un sólido de revolución “simple”, como una esfera o un cilindro, arreglado para rotar sobre su propio eje, que tienen boquillas curvadas que se proyectan opuestamente. El uso industrial de la energía de vapor pudo ser posible hasta el siglo 18.

Thomas Savery, un ingeniero e inventor inglés construyó el primer motor a vapor de uso comercial en 1698. Esta máquina obtuvo una gran ventaja y por tanto un gran uso  en el dragado de minas, conociéndose como “el amigo del minero”. La máquina trabajaba a muy altas presiones, las cuales no se podían manejar de forma segura con la tecnología de la época. También consumía una gran cantidad de combustibles comparada con motores posteriores. La máquina de Savery no pudo encontrar un lugar en la industria por su baja eficiencia, pero creó una base para los sistemas de bombeo posteriores y motores de vapor.

En 1712 Thomas Newcomen desarrolló una nueva máquina. El motor operado por vapor condensado que se aspiraba en el cilindro, creaba un vacío parcial, permitiendo a la presión atmosférica empujar el pistón dentro del cilindro. El ciclo continuaba mientras el vapor llenaba el pistón de nuevo. Pese a que era menos peligroso que la máquina de Savery, la eficiencia deseada no fue alcanzada; el consumo de combustible no fue reducido.

En 1764, una de las máquinas de Newcomen que estaba averiada, fue entregada al ingeniero escoces James Watt para ser reparada. Watt reparó la máquina y empezó a  trabajar en el mejoramiento del bajo rendimiento de la misma. En 1781, produjo una máquina de vapor que proveía un ciclo continuo y entregaba 10 caballos de potencia.

Dibujo de la máquina de Watt..

Diseñado por Edmund Cartwright en 1784 y producido en 1785, el telar mecánico fue aceptado como el principal desarrollo ligado a la revolución industrial. Con éste desarrollo, la eficiencia en la industria textil se incrementó unas 40 a 50 veces, resultando en una enorme producción textil.

El ser humano descubrió el poder del agua y el vapor, lo usó de la forma más eficiente con el diseño de sistemas mecánicos y telares, los cuales redujeron la necesidad de la energía humana en procesos de producción.

La revolución industrial marcó un gran punto de giro en la historia, afectando tantas industrias como la textil, metalúrgica, química, agricultura, minería, transporte y prácticamente todos los aspectos de la vida cotidiana fueron influenciados en alguna medida.

Industria 2.0 – Segunda revolución industrial

Producción en masa y división de labores con la ayuda de la energía eléctrica.

La línea de ensamble fue usada por primera vez a gran escala por la industria de la carne de Cincinnati durante la década de 1870. Estos mataderos utilizaban carros de monorraíl para movilizar  las canales suspendidas con una línea estacionaria de trabajadores, cada uno de ellos realizaba una tarea específica. En los años siguientes, las fábricas introdujeron la electricidad. Los motores eléctricos fueron mucho más eficientes comparados con las turbinas de tamaño reducido. El uso de la electricidad se convirtió en una práctica muy común con el desarrollo de los motores DC y AC; La línea de ensamble y la división de labores llegaron a su punto máximo con el modelo T de Henry Ford.

Gracias al movimiento mecánico de las partes en el trabajo de ensamble y el movimiento del ensamblaje semi-terminado de una estación a otra, un producto terminado podía ser ensamblado más rápido y con menos mano de obra que teniendo trabajadores cargando las partes a una estación de trabajo estacionaria. La estandarización de partes y el uso de partes intercambiables también ayudó a reducir los costos.

La industria de carne de Chicago se considera como una de las primeras líneas de ensamble (o desensamble)  utilizadas en los Estados Unidos a principios de 1867. Los trabajadores se ubicaban en estaciones fijas de trabajo y un sistema de poleas traía la carne a cada trabajador, entonces cada uno completaba una única tarea. Henry Ford y otros escribieron acerca de la influencia de las prácticas en ese matadero en los desarrollos posteriores de la Ford Motor Company.

La línea de ensamble móvil fue desarrollada para el Ford Modelo T y comenzó su operación en Octubre 7 de 1913. La línea de ensamble, conducida por cintas transportadoras, redujo el tiempo de producción de un modelo T a solamente 93 minutos. La producción fue muy rápida (un vehículo cada 3 minutos), creando un cuello de botella en el taller de pinturas porque la pintura no se secaba a tiempo. Solamente el color negro japonés se secaba lo suficientemente rápido, forzando a la compañía a descartar la variedad en los colores disponibles después de 1914, hasta que la laca de secado rápido Duco fue desarrollada en 1926.

Línea de ensamble de Ford, producción del modelo T.

La reducción de costos en la producción permitió que cayera el costo del modelo T  hasta el alcance del bolsillo de la clase media estadounidense. En 1908, el precio de un modelo T estaba alrededor de los 825 USD, y para 1912 esta había descendido a cerca de 575 USD. Esta reducción de precios es comparable a una reducción de 15.000 USD a 10.000 USD en términos del dólar en 2000. En 1914, un trabajador de línea de ensamble podía comprar un modelo T con el sueldo de cuatro meses.

Las líneas de ensamble disminuyeron el número de accidentes en os lugares de trabajo. Asignando un trabajador a una tarea específica en lugar de permitirle  deambular, redujo dramáticamente el índice de accidentes. El incremento en la productividad permitió a las compañías incrementar el salario de los trabajadores de 1.50 USD por día a 5.00 USD por día.

Industria 3.0 – Tercera revolución industrial

Mayor producción automatizada usando electrónica y tecnologías de la información.

La automatización en la producción trajo consigo la tercera revolución industrial; La producción controlada por computadora permitió una producción más sensible, más eficiente y más estandarizada.

El término “automatización” no fue utilizado formalmente sino hasta cuando Ford decidió establecer un departamento de automatización cubierto en 1947. La automatización principalmente trajo distintos dispositivos e interfaces juntos como mecanismos, hidráulica, neumática, electricidad, electrónica y computación.

El primer mecanismo de control realimentado fue el termostato, inventado en 1620 por el científico alemán Cornelius Drebbel. La automatización en la industria moderna inicia con el uso de los PLC (Controlador lógico programable).

Modicon 084 PLC

El primer sistema PLC fue inventado por  la compañía American Automobile Manufacturers en la década de 1960. Los PLC fueron diseñados para reemplazar los sistemas lógicos de relés, de este modo, el reemplazo del hardware por el software ayudó a implementar cambios en los planes de producción rápidamente. La primera unidad PLC, Modicon 084 fue diseñada por la compañía Bedford Associates como un reemplazo electrónico del sistema de relés cableados para General Motors. Antes de los sistemas PLC, la producción era controlada por relés, temporizadores y controladores de circuito cerrado, el número de dispositivos utilizados por línea de ensamble era identificado en cientos e incluso miles en algunos casos. Como resultado, Actualizar y mejorar estos sistemas resultaba costoso e inconveniente.

Industria 4.0 – Cuarta revolución industrial

Producción basada en sistemas físicos cibernéticos.

Industria 4.0, en otras palabras cuarta revolución industrial. Apareció por primera vez en la exhibición de Hannover en 2011; hoy el término es comúnmente utilizado para definir las tendencias de automatización y transferencia de información como los sistemas físicos cibernéticos, el internet de las cosas y la computación en la nube.

Predicho por los expertos, el internet de las cosas, sensórica y reacción a tiempo real, servicios basados en la nube, análisis “big data”, robótica, inteligencia artificial, impresión 3D y muchas otras nuevas tecnologías estarán marcando el futuro de la producción y los servicios.

El objetivo principal de la industria 4.0 combina las tecnologías de la información con la industria. La nueva, bajos costos, ahorro de energía, equipos de alta eficiencia, transferencia de información a través de sistemas operativos y software intercomunicados; los sistemas físicos cibernéticos con la conectividad de internet son construidos de esta manera. El objetivo también consiste en ahorro de costos y de tiempo mediante realidad virtual avanzada, realidad aumentada, modelado y simulación de infraestructuras. Fabricas virtuales serán agregadas también a estas aplicaciones de realidad virtual en el futuro cercano. Las pruebas de producción para nuevos productos y proyectos viables pueden realizarse en estas fábricas virtuales, así, potenciales problemas pueden ser identificados incluso antes de la construcción de la fábrica.

Además, en las fábricas virtuales, la maquinaria usada en la producción puede comunicarse a través de internet, haciendo el análisis necesario en detenciones y reparándose ellas mismas u optimizando la producción con análisis a tiempo real de las líneas de producción y decidiendo sobre la gran mayoría de parámetros.

Las revoluciones industriales no solamente han cambiado métodos de producción, también han afectado las comunidades y la vida social a través de la historia. Cada revolución disminuye la necesidad de recursos humanos, trayendo nuevos negocios e incrementando la necesidad de información. En el futuro, la ayuda física del recurso humano probablemente disminuirá y nuevas profesiones que aún no existen se empezarán a mostrar.