Propuesta de una arquitectura de la industria 4.0 en la cadena de suministro desde la perspectiva de la ingeniería industrial

Universidad Distrital Francisco José de Caldas
Estudiante de Ingeniería Industrial
email: ktgonzalezr@correo.udistrital.edu.co

Universidad Distrital Francisco José de Caldas
Estudiante de Ingeniería Industrial.
email: ktgonzalezr@correo.udistrital.edu.co

Universidad Distrital Francisco José de Caldas
Doctor en Ingeniería Informática. Profesor
email: ktgonzalezr@correo.udistrital.edu.co
Introducción: este artículo es producto de la investigación sobre aplicaciones del big data, desarrollada en la Universidad Distrital Francisco José de Caldas en el 2017, la cual busca solucionar el problema de compatibilidad entre la información generada por sensores en equipos y máquinas con las plataformas que soportan la información. Se muestra una propuesta de arquitectura que pueden adoptar las cadenas de suministro inmersas en la industria 4.0. Se identificaron los elementos, autores y partes interesadas que interactúan en la arquitectura.
Metodología: a) se argumenta la importancia de la industria 4.0; b) se expone que las organizaciones deben adaptarse a la nueva revolución industrial; c) se realiza la revisión de la literatura de investigaciones. A estos hallazgos se les realiza un análisis metódico de las propuestas, avances, metodología, investigaciones futuras, resultados y conclusiones. d) Se plantea una arquitectura; e) se crea una aplicación móvil para evaluar la interconexión de la capa de sensores con la capa de aplicación planteada en la arquitectura; f) se comprueba la usabilidad de la aplicación, y g) se exponen las ventajas y limitaciones de la arquitectura.
Resultados: la aplicación tiene una usabilidad del 91%, permitiendo que haya conexión en tiempo real entre la capa de sensores con la capa de aplicación.
Conclusiones: la presente investigación expone herramientas que brindan a la cadena de suministro directrices para incluirse en la industria 4.0 y obtener ventajas competitivas.
J. Ang, C. Goh, A. Saldivar y Y. Li, “Energy-Efficient Through-Life Smart Design, Manufacturing and Operation of Ships in an Industry 4.0 Environment”, Energies, vol. 10, n.º 5, p. 610, 2017. [Online]. doi: https://doi.org/10.3390/en10050610
B. Mrugalska y M. K. Wyrwicka, “Towards Lean Production in Industry 4.0”, Procedia Eng., vol. 182, pp. 466–473, 2017. [Online]. doi: https://doi.org/10.1016/j.proeng.2017.03.135
J. Qin, Y. Liu y R. Grosvenor, “A Categorical Frame-work of Manufacturing for Industry 4.0 and beyond”, Procedia cirp, vol. 52, pp. 173-8, 2016. [Online]. doi: https://doi.org/10.1016/j.procir.2016.08.005
A. Jayaram, “Lean Six Sigma Approach for Global Supply Chain Management Using Industry 4.0 and IIoT”, 2016 2nd Int. Conf. Contemp. Comput. Informatics, pp. 89-94, 2016. [Online]. doi: https://doi.org/10.1109/IC3I.2016.7917940
International Electrotechnical Commission, “Facto-ry of the future”, White Pap. Futur. Fac t., pp. 44-7, 2015. [Online]. Disponible en http://www.quality-mag.com/articles/93484-stepping-up-to-the-facto-ry-of-the-future
V. Díez, A. Arriola, I. Val y M. Vélez, “Validation of rf Communication Systems for Industry 4. 0. through Channel Modeling and Emulation”, ieeeIn t . Wo r k, pp. 2-7, 2017. [Online]. doi: https://doi.org/10.1109/ECMSM.2017.7945906
F. Shrouf, J. Ordieres y G. Miragliotta, “Smart Fac-tories in Industry 4.0: A Review of the Concept and of Energy Management Approached in Production Based on the Internet of Things Paradigm”, ieeeInternational Conference on Industrial Engineer-ing and Engineering Management, 2014, vol. 2015,pp. 697-701, Mar. 2015. [Online]. doi: https://doi.org/10.1109/IEEM.2014.7058728
L. Spendla, M. Kebisek, P. Tanuska y L. Hrcka, “Con-cept of Predictive Maintenance of Production Systems in Accordance with Industry 4.0”, sami 2017 - ieee 15th Int. Symp. Appl. Mach. Intell. Informatics, Proc., pp. 405-10, 2017. [Online]. doi: https://doi.org/10.1109/SAMI.2017.7880343
H. Meissner, R. Ilsen y J. C. Aurich, “Analysis of Con-trol Architectures in the Context of Industry 4.0”, Procedia cirp, vol. 62, pp. 165-9, 2017. [Online]. doi: https://doi.org/10.1016/j.procir.2016.06.113
L. Thames and D. Schaefer, “Software-defined Cloud Manufacturing for Industry 4.0”, Procedia cirp, vol. 52, pp. 12-17, 2016. [Online]. doi: https://doi.org/10.1016/j.procir.2016.07.041
M. K. Soundarapandian, K. Suri, J. Cadavid, I. Barosan, M. Van Den Brand, M. Alferez y S. Gerard, “Towards Industry 4.0: Gap Analysis between Cur-rent Automotive mes and Industry Standards using Model-Based Requirement Engineering”, 2017 ieeeInternational Conference on Software Architecture Wo r k s h o p s, pp. 29-35, 2017. [Online]. Disponible en http://ieeexplore.ieee.org/document/7958432/
A. Chaouni Benabdellah, A. Benghabrit, I. Bouhad-dou y E. M. Zemmouri, “Big data for Supply Chain Management: Opportunities and Challenges”, Int. J. Sci. Eng. Res., vol. 7, n.º 11, pp. 20-5. [Online]. doi: https://doi.org/10.1016/j.cie.2016.07.013
D. Ghosh, “Big data in Logistics and Supply Chain Management - A Rethinking Step”, Int. Symp. Adv. Comput. Commun., pp. 168-173, 2015. [Online]. doi: https://doi.org/10.1109/ISACC.2015.7377336
M. J. Farooq and Q. Zhu, “Secure and Reconfig-urable Network Design for Critical Information Dissemination in the Internet of Battlefield Things (IoBT)”, 15th International Symposium on Modeling and Optimization in Mobile, Ad Hoc y Wireless Net-works (WiOpt), 2017, pp. 1-8. [Online]. doi: https://doi.org/10.23919/WIOPT.2017.7959892
F. Alkhabbas, R. Spalazzese y P. Davidsson, “Emer-gent Configurations in the Internet of Things as Sys-tem of Systems”, Proc. Jt. 5th Int. Work. Softw. Eng. Syst. 11th Work. Distrib. Softw. Dev. Softw. Ecosyst. Syst., n.º iii, pp. 70-1, 2017. [Online]. doi: https://doi.org/10.1109/JSOS.2017.6
A. Iglesias-Urkia, Markel; Orive, Adrián; Urbieta, “Analysis of CoAP Implementations for Industrial Internet of Things: A Survey”, 8th Int. Conf. Ambi-ent Syst. Networks Technol. (ant 2017), vol. 0, n.º 2016, 2017. [Online]. doi: https://doi.org/10.1016/j.procs.2017.05.323
K. Rose, S. Eldridge y C. Lyman, “The Internet of Things: An Overview”, Internet Soc., n.º October, p. 53, 2015. [Online]. Disponible en https://cdn.prod.internetsociety.org/wp-content/uploads/2017/08/ISOC-IoT-Overview-20151221-en.pdf
T. Saarikko, U. H. Westergren y T. Blomquist, “The Internet of Things: Are You Ready for What’s Com-ing?”, Bus. Horiz., 2017. [Online]. doi: https://doi.org/10.1016/j.bushor.2017.05.010
D. Mourtzis, E. Vlachou y N. Milas, “Industrial Big Data as a Result of iot Adoption in Manufacturing”, Procedia cirp, vol. 55, pp. 290-5, 2016. [Online]. doi: https://doi.org/10.1016/j.procir.2016.07.038
F. Nie, “A Value-oriented Model of Big Data-Driven Knowledge Management and Collaborative Services: A Meteorological Service Case”, pp. 511-6, 2017. doi: https://doi.org/10.1109/INFOMAN.2017.7950438
C. Tidbits, “Cloud Computing Changes Data Inte-gration Forever: What’ s Needed Right Now”, ieeeComput. Soc., pp. 50-3, 2017. [Online]. doi: https://doi.org/10.1109/MCC.2017.47
N. Khan and A. Al-Yasiri, “Identifying Cloud Se-curity Threats to Strengthen Cloud Computing Adoption Framework”, Procedia Comput. Sci., vol. 94, pp. 485-90, 2016. [Online]. doi: https://doi.or-g/10.1016/j.procs.2016.08.075
M. H. Raza, A. F. Adenola, A. Nafarieh y W. Ro-bertson, “The Slow Adoption of Cloud Computing and it Workforce”, Procedia Comput. Sci., vol. 52, n.º 1, pp. 1114-9, 2015. [Online]. doi: https://doi.org/10.1016/j.procs.2015.05.128
T.-M. Choi y B. Shen, “A System of Systems Fra-mework for Sustainable Fashion Supply Chain Ma-nagement in the Big Data Era”, 2016 ieee 14Th Int. Conf. Ind. Informatics, pp. 902-8, 2016. [Online]. doi: https://doi.org/10.1109/INDIN.2016.7819290
S. A. Hussain, M. Fatima, A. Saeed, I. Raza y R. K. Shahzad, “Multilevel classification of security con-cerns in cloud computing”, Appl. Comput. Infor-matics, vol. 13, n.º 1, pp. 57-65, 2017. [Online]. doi: https://doi.org/10.1016/j.aci.2016.03.001
D. Pop, “Machine Learning and Cloud Comput-ing: Survey of Distributed and SaaS Solutions”, Inst. e-Austria Timisoara, Tech. Rep 1, 2012. [Online]. Disponible en https://arxiv.org/pdf/1603.08767.pdf
K. Christensen, S. Nørskov, L. Frederiksen y J. Schol-derer, “In Search of New Product Ideas: Identifying Ideas in Online Communities by Machine Learn-ing and Text Mining”, Creat. Innov. Manag., vol. 26, n.º 1, pp. 17-30, 2017. [Online]. doi: https://doi.org/10.1111/caim.12202
A. Talwar y Y. Kumar, “Machine Learning: An Arti-ficial Intelligence Methodology”, Int. J. Eng. Comput. Sci., vol. 2, n.º 12, pp. 3400–3405, 2013. [Online]. Disponible en http://www.ijecs.in/issue/v2-i12/11%20ijecs.pdf
J. Di Deco-Sampedro y J. Díaz-García, “Estudio y aplicación de técnicas de aprendizaje automático orientadas al ámbito médico: estimación y explicación de predicciones individuales”, p. 103, 2012. [Online]. Disponible en https://repositorio.uam.es/handle/10486/12100
A. Stăncioiu, “The Fourth Industrial Revolution”, n.º 1, pp. 74-9, 2017. [Online]. Disponible en http://bit.ly/2wncneN
H. Lasi, P. Fettke, H.-G. Kemper, T. Feld y M. Hoff-mann, “Industry 4.0”, Bus. Inf. Syst. Eng., vol. 6, n.º 4, p. 239, 2014. [Online]. Disponible en https://www.cgi.com/en/white-paper/Industry-4-mak-ing-your-business-more-competitive
J. Manuel, C. Lovelle, C. Enrique y M. Marín, “Meta-modelo para la integración de la Internet de las co-sas y redes sociales”, 2014. [Online]. Disponible en http://di002.edv.uniovi.es/~cueva/investigacion/tesis/Tesis-JoseIgnacio.pdf
A. Arvind and D. Bourne, “Architecture for Industry 4.0-based Manufacturing Systems”, n.º July, 2016. [Online]. Disponible en http://ri.cmu.edu/publica-tions/architecture-for-industry-4-0-based-manu-facturing-systems/
M. A. Pisching, F. Junqueira, D. J. dos Santos-Filho y P. E. Miyagi, “An Architecture for Organizing and Locating Services To the Industry 4.0”, January, pp. 0-8, 2015. [Online]. doi: https://doi.org/10.20906/CPS/COB-2015-0415
M. Hermann, T. Pentek y B. Otto, “Design Princi-ples for Industrie 4.0 Scenarios”, 2016 49th Hawaii Int. Conf. Syst. Sci., ieee, 2016: pp. 3928–3937, 2016. [Online]. doi: http://doi.ieeecomputersociety.org/10.1109/HICSS.2016.488
J. H. Ang, C. Goh y Y. Li, “Smart Design for Ships in a Smart Product Through-Life and Industry 4.0 Environment”, 2016 ieee Congr. Evol. Comput. cec2016, pp. 5301-8, 2016. [Online]. doi: https://doi.org/10.1109/CEC.2016.7748364
X. Liu y O. Baiocchi, “A Comparison of the Defi-nitions for Smart Sensors, Smart Objects and Things in iot”, 7th ieee Annu. Inf. Technol. Electron. Mob. Commun. Conf. ieeeiemcon 2016, pp. 1-4, 2016. [Online]. doi: https://doi.org/10.1109/IEM-CON.2016.7746311
C. González, D. Meana-Llorián, C. Pelayo G-Bus-telo y J. M. Cueva-Lovelle, “A Review about Smart Objects, Sensors, and Actuators”, Int. J. Interact. Multimed. Artif. Intell, pp. 7-10, 2017. [Online]. doi: https://doi.org/10.9781/ijimai.2017.431
A. M. Turri, R. J. Smith y S. W. Kopp, “Privacy and rfid Technology: A Review of Regulatory Efforts”, J. Consum. Aff., vol. 51, n.º 2, pp. 329-54, 2017. [On-line]. doi: https://doi.org/10.1111/joca.12133
E. Asensio-Blasco, “Aplicación de técnicas de min-ería de datos en redes sociales/web”, p. 50, 2015. [Online]. Disponible en https://riunet.upv.es/han-dle/10251/56102
D. Wee, R. Kelly, J. Cattel y M. Breunig, “Industry 4.0: How to Navigate Digitization of the Manufacturing Sector”, McKinsey Co., pp. 1-62, 2015. [On-line]. Disponible en https://www.mckinsey.de/files/mck_industry_40_report.pdf
J. I. Rodríguez-Molano, E. Sierra-Yara y L. K. Ja-ramillo-García, “Model for Measuring Usability of Survey Mobile Apps, by Analysis of Usability Evalu-ation Methods and Attributes”, 2015 10th Iber. Conf. Inf. Syst. Technol. Cist. 2015, 2015. [Online]. doi: https://doi.org/10.1109/CISTI.2015.7170420
M. Gubán y G. Kovács, “Industry 4.0 Conception”, Bull. Eng., vol. X, n.º 1, pp. 111-4, 2017. [Online]. Dis-ponible en https://search.proquest.com/openview/d6ee02cbb198937e93f6421f4f692c76/1?pq-orig-site=gscholar&cbl=616471
T. Fukui, “A Systems Approach to big data Technolo-gy Applied to Supply Chain”, pp. 3732-6, 2016. [On-line]. doi: https://doi.org/10.1109/BigData.2016.7841041
R. Rana, M. Staron, J. Hansson, M. Nilsson y W. Meding, “A Framework for Adoption of Machine Learning in Industry for Software Defect Prediction”, Proc. 9th Int. Conf. Softw. Eng. Appl., pp. 383–392, 2014. [Online]. Disponible en http://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/7293887/
H. Kagermann, W. Wahlster y J. Helbig, Recommen-dations for Implementing the Strategic Initiative indus-trie 4.0, Frankfurt: National Academy of Science and Engineering, April 2013, p. 82. [Online]. Disponible en http://www.acatech.de/fileadmin/user_upload/Baumstruktur_nach_Website/Acatech/root/de/Ma-terial_fuer_Sonderseiten/Industrie_4.0/Final_re-port__Industrie_4.0_accessible.pdf
A. H. Glas y F. C. Kleemann, “The Impact of Indus-try 4.0 on Procurement and Supply Management: A Conceptual and Qualitative Analysis”, Int. J. Bus. Manag. Invent. vol. 5, n.º 6, pp. 55-66, 2016. [On-line]. Disponible en http://www.ijbmi.org/papers/Vol(5)6/I0506055066.pdf
J. Wang, R. R. Muddada, H. Wang, J. Ding, Y. Lin, C. Liu y W. Zhang, “Toward a Resilient Holistic Supply Chain Network System: Concept, Review and Future Direction”, ieee Syst. J., vol. 10, n.º 2, pp. 410-21, 2016. [Online]. doi: https://doi.org/10.1109/JSYST.2014.2363161
D. Kolberg y D. Zühlke, “Lean Automation Enabled by Industry 4.0 Technologies”, ifac-Papers On Line, vol. 28, n.º 3, pp. 1870–1875, 2015. [Online]. doi: https://doi.org/10.1016/j.ifacol.2015.06.359
M. E. Porter y J. E. Heppelmann, “How Smart, Con-nected Products are Transforming Competition”, Harvard Business Review, vol. 92, n.º 11, pp. 64-88, 2014. [Online]. Disponible en http://www.gospi.fr/IMG/pdf/porter-2014-hbr_how-smart-connec-ted-products-are-transforming-competition-hbr-2014.pdf
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