Eryn Devola | Vicepresidenta de sostenibilidad, Siemens Digital Industries
Las industrias de todo el mundo se enfrentan al reto de acelerar el cambio hacia operaciones con bajas o nulas emisiones de carbono. En cualquier sector, la producción industrial puede contribuir a casi el 20% de las emisiones de CO2. Sin embargo, este cambio no está impulsado exclusivamente por las crecientes normativas medioambientales y la demanda de productos ecológicos por parte de los consumidores.
Hacer que una empresa sea sostenible crea oportunidades para convertirse en líder del mercado y cosechar utilidades financieras.
Según la consultora Accenture, las empresas que persiguen un valor impulsado tanto por la sostenibilidad como por las tecnologías digitales tienen unas 2,5 veces más probabilidades de figurar entre las empresas más fuertes del mañana. Llegar a ese futuro requerirá trabajo, pero existe una creciente cartera de herramientas digitales para ayudar a cualquier empresa a iniciar su viaje hacia la descarbonización.
La descarbonización no se producirá en el vacío. Cada proceso, en cada empresa, de cada industria tendrá que ser analizado y optimizado para alcanzar un futuro sostenible. Las empresas tendrán que aprovechar sus datos y colaborar con socios, proveedores y distribuidores de toda la cadena de valor para tomar decisiones sostenibles y eficientes en el uso de los recursos que respeten el ciclo de vida completo de sus productos. Y a medida que los materiales adquieran más valor, ya sea de forma intrínseca o artificial a través de la intervención normativa, la circularidad se convertirá en una fuerza impulsora en muchas empresas manufactureras.
No se debería subestimar la necesidad urgente de descarbonizar los sectores industrial y manufacturero. Esto tiene que atenderse rápidamente. Por eso es importante centrarse en las acciones de mayor impacto. Todos los procesos que requiere un producto pueden contribuir a ello, desde las materias primas hasta la eliminación al final de la vida útil, lo que convierte a los datos en un bien valioso en el camino hacia la descarbonización.
Desde el punto de vista energético:
- ¿Hasta qué punto son eficientes las máquinas del taller?
- ¿El mineral metálico se extrajo y se refinó de forma sostenible?
- ¿Existe una ruta más eficiente para las operaciones logísticas?
- ¿Y qué ocurre con el producto una vez finalizada su vida útil?
Estas preguntas requieren que las empresas aprovechen la inteligencia colectiva establecida en el gemelo digital para permitir optimizaciones globales de sostenibilidad a lo largo de toda la cadena de valor.
Enfoque sistemático de los sistemas
El primer paso es crear transparencia: los datos que se crean en toda la empresa deben ser fácilmente accesibles, tanto en formatos legibles por humanos como por máquinas. Tradicionalmente, esto incluía datos de cada uno de los ámbitos de ingeniería que trabajan en un producto (mecánico, eléctrico, electrónico y de software), e incluso alguna conexión con la red de proveedores. Sin embargo, para comprender realmente la complejidad de la descarbonización de una empresa y hacerla sostenible, la recopilación de datos debe abarcar desde el diseño conceptual inicial del producto hasta su desmantelamiento al final de su vida útil. Esto requiere un enfoque de sistema de sistemas para caracterizar digitalmente los detalles y las dependencias de productos tan complejos que conduzcan a un análisis y una optimización procesable.
Las decisiones que se están tomando se basan en datos procedentes de muchas fuentes diferentes que convergen en el gemelo digital del producto: datos del modelo de simulación, datos de fabricación, información sobre el uso en el mundo real, datos de materiales y datos de la huella de carbono. Solo construyendo un gemelo digital completo del producto y en el proceso pueden los fabricantes descubrir y priorizar el mayor potencial de optimización. El seguimiento de los datos a lo largo del ciclo de vida ofrece muchas soluciones sustanciales para la descarbonización.
Cuando una empresa puede introducir la inteligencia en el gemelo digital a lo largo de todo el ciclo de vida del producto, puede aprender y mejorar continuamente para ofrecer el mejor producto al cliente de la forma más eficiente posible. Por ejemplo, muchos fabricantes dependen en gran medida de la energía eléctrica para alimentar sus procesos: accionamientos de motores, calentamiento resistivo, sistemas láser y otros.
Entendiendo la fabricación como un sistema de sistemas, con datos alimentados, analizados y modelados para una variedad de procesos, toda la empresa de fabricación, desde los motores hasta las líneas, plantas y redes, puede orquestarse para utilizar la electricidad de la forma más eficiente posible.
Así, un gran fabricante de automóviles redujo el consumo de energía de su línea de fabricación en casi un 30% optimizando los estados de energía de las máquinas de la planta. En lugar de dejar que los motores se apaguen según su programación predeterminada, se puede aplicar una temporización optimizada que maximice la disponibilidad del siguiente componente con la energía desperdiciada por permanecer inactivos.
Se trata de un claro ejemplo de cómo la simulación del sistema de sistemas en la planta de producción proporciona ahorros accionables y significativos en el consumo de energía, directamente correlacionados con los costes energéticos y las emisiones de la red eléctrica regional. Un negocio
también puede querer combinar estos datos energéticos con los datos de producción existentes para mejorar la productividad general de la planta junto con el uso de la energía, aumentando aún más la eficiencia por producto. Adoptar un enfoque de sistema de sistemas sienta las bases para hacer posibles estas optimizaciones.
Gestión de la complejidad de los ecosistemas
Incluso una empresa que optimice su propio sistema de producción internamente aún tiene mucho que mejorar, porque cada empresa industrial forma parte de una red más amplia con proveedores,
distribuidores y otros socios que influyen en el rendimiento de la sostenibilidad y el potencial de descarbonización.
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Por ejemplo, un proceso de fabricación puede diseñarse para que sea neutro en carbono, o incluso negativo, pero si un proveedor de subsistemas o materias primas no comunica sus datos de carbono, será difícil certificar la sostenibilidad medioambiental de ese producto. Ofrecer esta transparencia a lo largo del ciclo de vida de un producto es una exigencia cada vez mayor para muchos consumidores de diversos sectores, pero también está llamando la atención de los inversores como participaciones ESG (medioambientales, sociales y gubernamentales) y para los reguladores que buscan frenar las emisiones de carbono.
La transparencia en la cadena de valor proporciona la comprensión compartida para tomar decisiones en colaboración con toda la red de proveedores para reducir las emisiones de carbono y construir el marco para optimizaciones más complejas. Para una empresa más grande, esto podría llevar a decidir si refinar una materia prima más cerca de la fuente para eliminar las emisiones adicionales del transporte de más masa o procesar los materiales más lejos con una mejor eficiencia de extracción.
Tomar la mejor decisión exige datos que reflejen la intensidad de carbono y la utilización de materiales en toda la cadena de valor. Estas decisiones complicadas pueden extenderse incluso al diseño inicial del producto, con la selección de materiales y la vida útil prevista de un componente: elemento de desgaste como los discos de freno de un coche, los engranajes de las turbinas eólicas o las baterías de los vehículos eléctricos se beneficiarían de unas características de reparación o reciclaje mejoradas.
Los componentes de larga duración podrían beneficiar a la descarbonización general gracias a materiales más resistentes que no
necesitan ser sustituidos a lo largo de la vida útil de un producto: se puede invertir más energía en la fabricación para evitar las emisiones de uso.
Al conectar los ecosistemas industriales, las empresas obtienen la transparencia y la inteligencia necesarias para la acción colectiva con todas sus partes interesadas a fin de cumplir los objetivos generales de sostenibilidad. Comprender la intensidad de carbono y la utilización de recursos a lo largo de la cadena de valor, desde los proveedores y distribuidores hasta los productores de energía y recicladores, permite intercambiar fácilmente información para informar mejor a su gemelo digital. De este modo, la empresa puede abordar nuevas oportunidades para asociarse, co-crear y crecer juntos de forma sostenible.
La circularidad es el objetivo
Comprender y optimizar un producto para los objetivos de la descarbonización a lo largo de todo su ciclo de vida es un objetivo noble, pero no se trata simplemente de un cambio de mentalidad en la forma de diseñar y fabricar el producto. Diseñar productos para el desmontaje y la reutilización de sus componentes es una culminación de los principios anteriores, para establecer un flujo circular de materiales. La circularidad es un objetivo al que aspiran muchas industrias y empresas que necesitan ser sostenibles: los productos deben utilizarse el mayor tiempo posible para minimizar las emisiones asociadas a la fabricación.
La eficiencia de los procesos es limitada, por lo que es fundamental reducir el número de productos. Esto puede hacerse reparando y sustituyendo componentes desgastados en un producto complejo, reutilizando materiales viables en una segunda vida o reciclando materiales que no pueden utilizarse directamente. Para ello es necesario trabajar en todo el ciclo de vida, ya sea diseñando el producto de forma modular para actualizar fácilmente un sistema con componentes nuevos y más duraderos o utilizando materiales fácilmente reciclables y mantenimiento predictivo para ampliar la vida útil del producto.
La circularidad no es sólo un camino hacia la descarbonización, sino que en muchas industrias que dependen de materiales caros y raros puede ser un gran incentivo financiero para conservar este material. Ya es una práctica utilizada por algunas empresas de electrónica: recoger los metales y materiales preciosos de los dispositivos para volver a utilizarlos en la siguiente generación de productos.
De hecho, hay todo un sector que quiere adoptar la circularidad, el de las baterías, y hay clientes que ya están aplicando herramientas digitales de vanguardia para hacerlo realidad a gran escala. Redux Recycling gestiona las baterías de iones de litio que se encuentran habitualmente en todo tipo de aparatos, desde teléfonos móviles hasta vehículos eléctricos.
A medida que crece la demanda de este material, aumenta también el valor de las materias primas, lo que supone un argumento empresarial y de sostenibilidad para el reciclaje y la circularidad. Redux acudió a Siemens para crear una planta de reciclaje innovadora y de alto rendimiento para diferentes flujos masivos de baterías de iones de litio.
Para ello fue necesario clasificar los materiales recuperados de todo tipo de baterías: coches eléctricos, bicicletas eléctricas, herramientas eléctricas y productos domésticos antes de extraer el valioso litio. Gracias a la digitalización y a un enfoque de sostenibilidad y eficiencia basado en los datos, el rendimiento aumentó de 2 mil a 10 mil toneladas al año, y van camino de alcanzar las 30 mil toneladas anuales.
Conclusión
Puede que la descarbonización no sea una tarea sencilla para ninguna empresa, pero aplicar el poder de las soluciones digitales es un primer paso desplegable hacia una empresa sostenible. Además de permitir una innovación acelerada en productos ya de por sí complejos, las herramientas digitales interconectadas proporcionan la transparencia necesaria en una empresa para optimizar al máximo los costos, la calidad, el tiempo y la sostenibilidad.
Las herramientas modernas ofrecen el espacio necesario para diseñar, fabricar, utilizar y desmantelar productos de forma colectiva con socios y proveedores de todo el mundo. La toma de decisiones colaborativa y basada en datos será fundamental para construir las empresas de éxito del mañana: aquellas que puedan implantar el uso circular de materiales, otras que puedan llegar a ser neutras en carbono y aún más que puedan hacer que las operaciones existentes sean lo más eficientes posible.
Siempre que una empresa emprende el camino hacia la descarbonización, existen herramientas digitales y soluciones físicas que pueden ayudar a conseguirlo. Comienza informando a su gemelo digital con datos de todo el ciclo de vida del producto y los ecosistemas, y luego evoluciona hacia la conversión de esos datos en inteligencia colectiva y la toma de decisiones informadas en su viaje hacia el cero neto.
