Los estudiantes se preparan tanto para el mundo físico como para el virtual

 

Los fabricantes recurren cada vez más a las nuevas tecnologías, como el IoT industrial, la robótica y la fabricación aditiva, para eliminar ineficiencias y aumentar la productividad. Esto significa que los equipos docentes deben formar a los trabajadores actuales y futuros en las nuevas competencias necesarias para trabajar en estas nuevas fábricas.

En la fábrica del futuro (conocida también como ‘fábrica inteligente’ o ‘industria 4.0’) las personas y la tecnología colaboran en un entorno en el que el mundo físico se fusiona con el virtual para aumentar la eficiencia y la sostenibilidad.

En su artículo monográfico Factory of the Future, la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC), una organización internacional de estandarización tecnológica con sede en Suiza, considera que «combinando el mundo virtual con el real para tener una visión completa de toda la cadena de valor, las fábricas podrán producir de una forma más rápida, eficiente y productiva con menos recursos».

Aunque parece una visión futurista, los fabricantes más avanzados ya la han aplicado con buenos resultados. En el estudio de la American Society for Quality 2014 Manufacturing Outlook Survey se concluyó que el 82 % de las organizaciones que habían implantado la fabricación inteligente lograron aumentar la eficiencia, el 49 % sufrieron menos defectos de fabricación y el 45 % afirmaron que sus clientes estaban más satisfechos.Sin embargo, para que todos los fabricantes se puedan beneficiar de la fábrica del futuro, el IEC advierte que se necesitan «perfiles técnicos altamente cualificados», es decir, trabajadores que puedan entender y manipular modelos virtuales del entorno físico. Esto es un auténtico reto para los profesionales de la educación, y algunas de las principales instituciones académicas técnicas ya están adoptando nuevas estrategias para ayudar a los trabajadores a desarrollar las competencias necesarias para las fábricas del futuro.

REALIDAD VIRTUAL

El concepto de las fábricas inteligentes, creado en Alemania con el nombre de «Industrie 4.0», ha cambiado la forma de ver la fabricación y la educación.

«En nuestros planes de estudios nos encontramos con los mismos retos a los que se enfrenta la industria con los procesos de producción», explica Vera Hummel, profesora de Compras, Producción y Logística de la Escuela de Ingeniería Industrial de la Universidad de Reutlingen (Alemania). «Tenemos que preparar a nuestros alumnos con una visión holística del sistema, es decir, la tecnología, los robots de sistemas de trabajo híbridos, los nuevos sistemas de localización con sensores que recopilan datos, y los nuevos procesos y modelos empresariales que surgen de estos datos».

 

82 %

La American Society for Quality concluyó que el 82 % de las

organizaciones que habían implantado la fabricación inteligente

lograron aumentar la eficiencia y el 49 % sufrieron menos defectos de

fabricación.

 

Esto significa que los estudiantes deben aprender tres competencias que no forman parte del plan de estudios tradicional.

«El primer reto para los estudiantes es aprender a utilizar el sistema de trabajo híbrido junto con la asistencia técnica y los sistemas ciberfísicos», añade Hummel.

«El segundo es un entorno de ingeniería digital homogéneo. En el pasado, los alumnos trabajaban con una de estas tres disciplinas: CAD, ingeniería de procesos o simulaciones de robots; en la actualidad, deben combinar las tres en un proceso de desarrollo uniforme. El tercer reto es aprender a controlar los productos inteligentes en sistemas de producción autodirigidos.

Para enseñar estas competencias es necesario alejarse de las clases tradicionales, en las que los temas se dividen en asignaturas, para dar a los alumnos una visión más global de las interrelaciones y dependencias entre los procesos mecánicos, informáticos y de automatización», concluye Hummel.

Los estudiantes de licenciatura dedican dos días a la semana a trabajar en proyectos en una «fábrica de prácticas» construida para este fin, que combina la infraestructura física de la producción con herramientas de ingeniería digital en la nube.

«Aprenden a gestionar el big data, los procesos digitales, nuevos modelos de negocio y nuevos modelos de cooperación entre departamentos». Según Hummel, el objetivo es crear un modelo virtual que reproduzca cada uno de los aspectos de la maquinaria, las operaciones y los controles de una fábrica «para que los alumnos tengan experiencia práctica con las nuevas tecnologías que se utilizan en la Industria 4.0».

TRABAJAR EN UN CONTEXTO GLOBAL

En Francia, la Escuela Nacional de Ingeniería de Metz (ENIM) forma parte del Instituto Nacional Politécnico de Lorena (Lorraine‑INP), un conglomerado académico que reúne once escuelas de ingeniería en la Universidad de Lorena. La ENIM ha lanzado el programa Factory Futures, un proyecto de colaboración internacional que utiliza tecnología de PLM (gestión del ciclo de vida del producto) basada en la nube para diseñar, simular y fabricar productos con el fin de preparar a alumnos de todo el mundo para trabajar en las fábricas del futuro.

«El modelo pedagógico de las escuelas de ingeniería de Francia y otros países no prepara a los jóvenes para realizar proyectos de ingeniería en un contexto mundial», afirma Julien Zins, director del proyecto PLM y coordinador de la ENIM en América Latina. «Los alumnos de la ENIM están obligados a cursar parte de sus estudios en una universidad extranjera, y por eso tenemos acuerdos con más de 120 instituciones de todo el mundo».

 

«LA INDUSTRIA 4.0 NO SOLO SE PREOCUPA DE LA EFICIENCIA EN LA PRODUCCIÓN;

TAMBIÉN PRETENDE CREAR NUEVOS MODELOS EMPRESARIALES A PARTIR DE LAS

NUEVAS TECNOLOGÍAS Y SOLUCIONES DE SERVICIO».

VERA HUMMEL

PROFESORA DE COMPRAS, PRODUCCIÓN Y LOGÍSTICA DE LA ESCUELA DE

INGENIERÍA INDUSTRIAL DE LA UNIVERSIDAD DE REUTLINGEN (ALEMANIA)

 

El proyecto Global Factory, presentado en el 2012, junto con el programa Factory Futures, iniciado en septiembre del 2016, da la oportunidad a los estudiantes de llevar a cabo un proyecto de ingeniería con 17 de las universidades colaboradoras, trabajando con 100 alumnos y profesores de diez países. Según Zins, otro objetivo era compartir con otras universidades la propia experiencia con soluciones 3D digitales de PLM.

 

 

 

«Gracias al aprendizaje multidisciplinario por problemas se pueden integrar colaboradores internacionales con distintas competencias, como la mecatrónica o la gestión de la innovación», añade Zins. «Este año, por ejemplo, se han añadido dos escuelas que forman parte del conglomerado Lorraine‑INP de la Universidad de Lorena —la Escuela Superior de Ciencia y Tecnologías de Ingeniería de Nancy (ESSTIN) y la Escuela Nacional Superior en Ingeniería de Sistemas e Innovación (ESSTIN)— para incluir estas dos competencias».

 

«LAS UNIVERSIDADES DEBEN ENTENDER QUE ENSEÑAR A LOS INGENIEROS LOS ASPECTOS

DE LA CREACIÓN DE PRODUCTOS RELACIONADOS CON LA INGENIERÍA NO ES SUFICIENTE;

TAMBIÉN DEBEN CONOCER LOS ENTRESIJOS DE LA FABRICACIÓN».

MICHAEL GRIEVES

PROFESOR Y DIRECTOR EJECUTIVO DEL CENTRO DE FABRICACIÓN AVANZADA

Y DISEÑO DE INNOVACIÓN (CAMID) DEL INSTITUTO DE TECNOLOGÍA DE FLORIDA

 

Para los profesores, mantenerse al día es fundamental si quieren poder transmitir las competencias necesarias. Zins y sus colegas, por ejemplo, siguen de cerca la acciones del gobierno francés y la «Industria del Futuro», una iniciativa nacional en la que participan empresas tecnológicas, asociaciones profesionales e instituciones académicas y que promueve el programa del gobierno para llevar a cabo la transformación digital de la industria en Francia.

«Desde el punto de vista de la maquinaria, las escuelas francesas están preparadas para responder a este reto, pero los profesores tendrán que ir actualizando los cursos con mayor frecuencia y dominar las nuevas aplicaciones de software», advierte Zins. «Es fundamental que tanto los profesores como el personal de ingeniería cuenten con las certificaciones de las soluciones relevantes. Una ventaja es que en Francia existe la red AIP‑ PRIMECA, que centraliza las necesidades de formación del profesorado universitario en las soluciones 3D que utilizamos. Esta red ofrece formación continuada para aquellos docentes que quieren formase en ámbitos especializados».

TRANSFORMAR LA ENSEÑANZA

Para el profesorado de EE. UU., la fábrica del futuro implica la creación de nuevos puestos de trabajo en el sector industrial.

«En las universidades norteamericanas hay interés en transmitir conocimientos sobre fabricación, que es un ámbito que hasta ahora ha pasado prácticamente desapercibido en este sector educativo», afirma Michael Grieves, profesor y director ejecutivo del Centro de Fabricación Avanzada y Diseño de Innovación (CAMID) del Instituto de Tecnología de Florida. «Los factores que están impulsando este cambio son la necesidad de crear puestos de trabajo en el sector de la fabricación en Estados Unidos y el uso de las tecnologías avanzadas, que están transformando la forma de trabajar y reduciendo los costes de producción».

«De todos modos, para que los alumnos adquieran las competencias necesarias, las instituciones deben subsanar las lagunas formativas que arrastran», afirma Grieves.

«En los Estados Unidos, las universidades de primer nivel han estado formando a ingenieros con escasos conocimientos en fabricación», asegura Grieves. «Existe un conjunto de conocimientos que no estamos transmitiendo a nuestros alumnos, que deben aprenderlos cuando empiezan a trabajar. Las universidades deben entender que enseñar a los ingenieros los aspectos de la creación de productos relacionados con la ingeniería no es suficiente; también deben conocer los entresijos de la fabricación para dominar todo el proceso desde el diseño virtual hasta la producción física eficiente y económica»

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«ES FUNDAMENTAL CREAR UN ENTORNO FORMATIVO QUE REPRODUZCA EL ENTORNO

DE FABRICACIÓN PARA QUE LOS ALUMNOS PUEDAN CONECTARLO CON EL LUGAR DE TRABAJO».

ASHOK SHETTAR

VICERRECTOR DE LA UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA KLE DE LA INDIA

 

Entre las instituciones que están liderando este avance en el país, Grieves cita el Instituto de Tecnología de Florida, la Universidad Purdue y el Instituto de Tecnología de Georgia, pero en su opinión incluso estos centros necesitan trabajar de forma más interdisciplinaria.

«La mayoría de las universidades norteamericanas tienen escuelas de ingeniería, pero no escuelas de ingeniería y fabricación», asevera Grieves. «Ya no se trata de diseñar un producto y luego pasarlo como una pelota al departamento de fabricación. Para crear un producto se necesita implantar una estrategia holística de ingeniería y fabricación. Por este motivo, los profesores deben evolucionar hacia esta estrategia holística con el fin de adaptarse a las necesidades de una industria en constante evolución».

TALENTO COLECTIVO

Según el Banco Mundial, en el año 2014 la fabricación representó el 16 % del PIB de la India. Ese mismo año, Narendra Modi, Primer Ministro indio, presentó la iniciativa «Make in India» para atraer a inversores extranjeros y convertir la India en un gran centro de fabricación mundial.

 

 

«Para poder competir con otros países necesitamos ingenieros con competencias multidisciplinarias, lo que nos hace replantear por completo nuestro programa de formación en ingeniería», explica Ashok Shettar, vicerrector de la Universidad Tecnológica KLE de la India. «Ya estamos enseñando muchas de las tecnologías que se utilizarán en la fábrica del futuro, como el big data, la nube, los análisis, los sistemas integrados, la robótica y la automatización, pero no lo hemos hecho de una forma integrada».

«La fábrica del futuro también es un espacio de colaboración en el que se pueden realizar muchos procesos en distintos lugares y pueden surgir problemas de tipo cultural. Es fundamental crear un entorno formativo que reproduzca el entorno de fabricación para que los alumnos puedan contextualizar su aprendizaje y conectarlo con el lugar de trabajo».

El plan de estudios de ingeniería de la Universidad KLE hace hincapié en el aprendizaje vivencial. En el primer año se incluye como materia la innovación social, que desarrolla la conciencia en el diseño para satisfacer necesidades sociales, así como la exploración de ingeniería, que combina varias disciplinas para fomentar una mentalidad más abierta en torno a la producción. En otros cursos se realizan prácticas de producción con un enfoque multidisciplinario en la fábrica de prueba de 500 m² de la universidad.

«Los alumnos trabajan en equipos interdisciplinarios que mezclan a alumnos de ingeniería mecánica con otros de ingeniería eléctrica para que aprendan cómo los equipos de distintas disciplinas trabajan con un único objetivo», explica Shettar.

Para poder impartir estas materias, los profesores de la Universidad KLE tuvieron que ampliar sus conocimientos más allá de sus áreas de especialización.

«En su momento detectamos nuestras lagunas de formación y colaboramos con la industria manufacturera para subsanarlas e impartir esos cursos», añade Shettar. «Como de lo que se trata es que nuestros alumnos trabajen en equipos interdisciplinarios, quisimos predicar con el ejemplo y experimentarlo nosotros mismos antes de empezar a enseñar con este nuevo sistema.

NUEVAS VÍAS DE COLABORACIÓN ENTRE LA INDUSTRIA Y LA UNIVERSIDAD

Para desarrollar las competencias que se necesitarán en la fábrica del futuro, los profesores de cualquier país deben poner de manifiesto el carácter interdisciplinario del nuevo entorno de fabricación. Este es un reto que obliga a establecer una colaboración entre disciplinas académicas y entre el sector educativo y la industria, lo que hace patente la necesidad de comprometerse con los nuevos sistemas pedagógicos y de fabricación.