Estado del Arte sobre la aplicación de la Industria 4.0 en los Sistemas de Planificación y Control de Operaciones: Propuesta de Marco Conceptual

Abstract

[ES] El desarrollo tecnológico a lo largo de la historia ha innovado los sistemas de manufactura, desde la primera revolución industrial hasta la actualidad, en donde la evolución de la tecnología ha permitido una transformación digital, originando la cuarta revolución industrial. Las nuevas tecnologías aplicadas a la fabricación, así como también la nueva forma de producción, organización y realidad industrial de los procesos productivos, han modificado el diseño y gestión del funcionamiento de los sistemas de producción. Esta investigación tiene como objetivo proponer un marco conceptual que integre las actividades del Sistema de Planificación y Control de Operaciones (SPyCO) en un contexto de Industria 4.0, para ello, se realiza un análisis estructurado de artículos científicos relacionados con el tema de estudio que permita desarrollar la propuesta de marco conceptual, tomando como referencia los marcos conceptuales de los artículos analizados junto con un análisis crítico de los mismos. El método de investigación utilizado para este trabajo es de tipo cualitativo-documental, el cual inicia con la recolección de información de bases de datos relevantes como: Scopus, Science Direct, y WoS, luego se realiza un análisis descriptivo de los documentos encontrados que permite evaluar los aspectos formales de los documentos seleccionados, obteniendo al final un total de 53 artículos para la revisión bibliográfica, después se realiza la propuesta del marco conceptual el cual agrupa las categorías en dimensiones para un mejor tratamiento de la información que facilite el estudio del tema a investigar, por último se realiza la evaluación del material de acuerdo con las dimensiones planteadas en el marco conceptual propuesto que permiten obtener un resultado significativo que contribuya a este trabajo de investigación. El marco conceptual propuesto se compone de 8 dimensiones que integra y resume los elementos comunes encontrados, entre ellos tenemos: 1) las características generales del artículo, que considera los aspectos formales del material encontrado; 2) las dimensiones propuestas, que permite conocer cuáles son los parámetros utilizados en el estudio realizado por los autores, en cada uno de los artículos seleccionados; 3) las tecnologías y funcionalidades de la Industria 4.0, que se encuentran relacionadas e integradas dentro del sistema de producción inteligente; 4) la conectividad y flujos de información, que permiten la interconexión en tiempo real e inteligente entre personas, equipo y objetos; 5) los aspectos estratégicos, que hace referencia a las categorías de decisión dentro de la gestión de operaciones; 6) el Sistema de Planificación y Control de Operaciones que aborda la gestión del sistema productivo y sus actividades; 7) los sectores y campo de aplicación en los cuales la Industria 4.0 ha sido implementada; 8) los beneficios e impacto que genera la Industria 4.0 por los cambios generados en las nuevas formas de producción y organización en la industria. El estado del arte muestra que hoy en día, la idea visionaria de la Industria 4.0 u otros sinónimos como Manufactura Inteligente o Producción Inteligente, permiten describir la tendencia a la digitalización, la automatización y el creciente uso de las tecnologías de la información en el entorno de la manufactura, en donde la creciente incorporación de sensores en varios tipos de dispositivos y maquinaria permiten la adquisición de datos en tiempo real, estos al mismo tiempo generan un enorme volumen de datos, que pueden ser almacenados, procesados y analizados en los servidores en la nube, por algoritmos inteligentes predefinidos por reglas basadas en la inteligencia artificial, este conjunto de avances tecnológicos se está utilizando en los sistemas de producción que permiten diseñar, planificar, ejecutar, controlar y monitorear los procesos productivos.

[EN] Technological development throughout history has innovated manufacturing systems, from the first industrial revolution to the present, where the evolution of technology has allowed a digital transformation, originating the fourth industrial revolution. The new technologies applied to manufacturing, as well as the new way of production, organization, and industrial reality of the production processes, have modified the design and management of the production planning and control systems. This research aims to propose a conceptual framework that integrates the activities of the Planning and Control Operations System (PCOS) in a context of Industry 4.0. For this, a structured analysis of scientific articles related to the subject of the study was made to develop the proposed conceptual framework. The research method used for this work was qualitative documentary, which begins with the collection of information from relevant databases such as Scopus, Science Direct, and WoS. Follow by a descriptive analysis of the documents found, which allowed the evaluation of the formal aspects of the selected documents, with a total of 53 articles for the literature review. Then a proposal of the conceptual framework was done, this had the purpose of group the categories in dimensions for a better treatment of the data that facilitated the study of the topic to be researched. Finally, the evaluation of the material was done according to the dimensions proposed in the conceptual framework, which obtained a significant result that contributed to this research work. The proposed conceptual framework was composed by 8 dimensions that integrated and summarized the common elements found. Among them we had: 1) the general characteristics of the article, which considers the formal aspects of the material found; 2) the proposed dimensions, which allow us to know which are the parameters used in the study carried out by the authors in each one of the selected articles; 3) the technologies and functionalities of the Industry 4.0, which are related and integrated within the intelligent production system; 4) the connectivity and information flows, which allow the real-time and intelligent interconnection between people, equipment, and objects; 5) the strategic elements, which refer to the decision categories within the operations management; 6) the Operations Planning and Control System, which addresses the management of the production system and its activities; 7) the sectors and application field in which the Industry 4.0 has been implemented; 8) the benefits and impact generated by the Industry 4.0 due to the changes generated in the new forms of production and organization in the industry. The state-of-the-art shows that today, the visionary idea of Industry 4.0 or other synonyms such as Intelligent Manufacturing or Intelligent Production, allow us to describe the trend towards digitalization, automation, and the growing use of information technologies in the manufacturing environment. Where the increasing incorporation of sensors in various types of devices and machinery allow the acquisition of data in real time, these simultaneously generate a huge volume of data, which can be stored, processed and analyzed in the cloud servers, by intelligent algorithms predefined by rules based on artificial intelligence. These set of technological advances are being used in production systems that allow the design, planning, execution, control, and monitoring of production processes.