Cómo la IA ayuda a Siemens y thyssenkrupp a cerrar las brechas de habilidades en la manufactura
CHEMNITZ, Alemania – En un pequeño rincón de una gran fábrica de thyssenkrupp en esta ciudad industrial, un ingeniero hablaba con una máquina.
«Al principio solo le hablaba en inglés, pero hoy descubrí que habla alemán bastante bien», dijo Marcus Schoenherr, uno de los ingenieros de thyssenkrupp que utiliza el Copilot Industrial de Siemens para programar y probar esta máquina. El Industrial Copilot es un asistente generativo impulsado por IA que se desarrolló a través de una colaboración entre Siemens y Microsoft. El servicio Azure OpenAI de Microsoft impulsa las capacidades del copiloto.
«Cuando empiezo con el copiloto, por lo general empiezo con una bienvenida y me presento», dijo Schoenherr. «Pero me preguntaba si entendería la típica palabra del norte de Alemania ‘Moin’, que significa buenos días, entre otras cosas. Y de repente el copiloto contestó en alemán». Schoenherr pasó el resto de esa sesión en interactuar con la máquina por medio de su idioma nativo.
Este proyecto en thyssenkrupp es parte de un esfuerzo por utilizar el poder de la IA para compensar la escasez de trabajadores calificados en la fabricación en Alemania, Europa y muchos otros países, incluido Estados Unidos.
Schoenherr está sentado en un escritorio frente a la máquina de prueba de baterías, encerrado en una caja de vidrio del tamaño de un minibús, y el artilugio parpadea con luces rojas y verdes que iluminan las celdas que fluyen en una cinta transportadora, mientras que las cámaras digitales y los sensores miden y prueban cada una. Con el tiempo, estas células constituirán el paquete de energía de un coche o camión eléctrico. Si una celda tiene fallas, toda la fuente de energía fallará, lo que le costará al fabricante de automóviles miles de euros.
Schoenherr ha trabajado con el Siemens Industrial Copilot, impulsado por Azure OpenAI Service con GPT-4, desde julio. La aplicación se desarrolló durante el último año y medio. En colaboración con Siemens, thyssenkrupp ha trabajado en la adaptación del copiloto a los requisitos específicos de la maquinaria de thyssenkrupp. Siemens ahora tiene más de 100 clientes que evalúan y prueban el Copilot Industrial.
Siemens Industrial Copilot tiene dos facetas. Schoenherr se ha centrado en el uso del copiloto de ingeniería, que le ayuda a crear el código de automatización que dirige el funcionamiento de la máquina. El segundo es el copiloto de operaciones. Permite que los trabajadores e ingenieros se comuniquen con la máquina mientras está en funcionamiento. Si un paso del proceso no funciona, el operador puede preguntar a Siemens Industrial Copilot qué es lo que está mal al escribir una pregunta. A continuación, el copiloto puede decirle cómo resolver el problema. De manera eventual, el operador podrá hablar con la máquina, por medio del reconocimiento de voz del copiloto. Siemens ve el Copiloto Industrial como algo que se puede implementar en diferentes versiones para apoyar a los trabajadores en todo el proceso industrial, desde el diseño hasta la planificación, desde la ingeniería hasta las operaciones y los servicios; los responsables de la toma de decisiones de thyssenkrupp también lo ven como una aplicación versátil que les gustaría aplicar de forma generalizada.
Abordar la escasez de mano de obra calificada
Al igual que muchos grandes fabricantes en Europa y en otros lugares, thyssenkrupp se enfrenta a desafíos que inspiran nuevas formas de pensar.
«Nos enfrentamos a una escasez de trabajadores cualificados, no solo en Alemania, sino también en Europa y Estados Unidos», afirma Marcel Pfeiffer, director de soluciones de fábrica digital de thyssenkrupp. «Queremos permitir que los ingenieros menos experimentados puedan escribir codificación en poco tiempo, y queremos aumentar la eficiencia a un nivel muy alto».
La multinacional planea implementar el Siemens Industrial Copilot en su proceso estándar de desarrollo y fabricación a nivel mundial en 2025, dice Pfeiffer.
En esta planta, distribuida en un área más grande que un campo de fútbol, ingenieros y trabajadores construyen sistemas conectados de máquinas para fabricar baterías de vehículos eléctricos. Estas líneas de montaje están destinadas a los fabricantes de vehículos de Europa y Asia. Si bien thyssenkrupp planea utilizar en un inicio el copiloto de ingeniería en todo el mundo, todavía se encuentra en la fase de prueba del copiloto operativo. Pfeiffer afirma que thyssenkrupp también introducirá el copiloto de operaciones a nivel mundial, de acuerdo con la demanda de los clientes y otros factores.
Erik Scepanski, de Siemens, también pensaba en la escasez de mano de obra cualificada cuando él y otros ingenieros de Siemens empezaron a desarrollar el Copiloto Industrial en 2022. Scepanski, de 29 años, es el gerente de innovación de Siemens para la automatización de fábricas. Comenzó su carrera como ingeniero eléctrico que programaba máquinas a la antigua usanza, con máquinas complejas en la planta de Siemens cerca de Essen, Alemania.
En ese trabajo, a menudo recurría a un mentor que había trabajado con las máquinas durante décadas.
«Hablé con muchos clientes durante el último año y medio, y lo que me dijeron es que su mayor desafío es que no encuentran mano de obra calificada, en especial cuando se trata de ingenieros de automatización».
Erik Scepanski es el director de innovación de Siemens para la automatización de fábricas. Foto de Anastasia Pivovarova para Microsoft.
«Como principiante, no tenía ni idea de cómo programar máquinas», dice. «Y siempre volvía a él y le hacía preguntas, cómo hacer esto, cómo hacer aquello, y él siempre sabía qué hacer. Pero él tenía sus propios proyectos y no quería molestarlo tanto».
Una generación mayor de ingenieros, como el mentor de Scepanski, está a punto de jubilarse.
«Hablé con muchos clientes durante el último año y medio, y lo que me dijeron es que su mayor desafío es que no encuentran mano de obra calificada, en especial cuando se trata de ingenieros de automatización». Scepanski citó un estudio de Korn Ferry que sugiere que habrá una escasez mundial de hasta 85 millones de trabajadores calificados para 2030.
Una forma de hablar con las máquinas
Cuando Scepanski y otros ingenieros de Siemens comenzaron a experimentar con los grandes modelos de lenguaje de OpenAI, vieron el potencial de cerrar esa brecha generacional, tanto para los ingenieros que programan las máquinas como para los operadores que las manejan en la fábrica. Cuando Microsoft, un socio de Siemens desde hace mucho tiempo, integró la tecnología y creó Azure OpenAI Service, Scepanski vio una oportunidad increíble para combinar la experiencia industrial y tecnológica de Siemens con este nuevo conjunto de herramientas.
«Hablar con una máquina y obtener retroalimentación de una manera casi humana es algo que en verdad resuena con las personas», dice Scepanski. «Vemos un gran potencial para incluir el conocimiento de las personas que se jubilarán, pero también para incorporar a los colegas que no están familiarizados con las máquinas y facilitar la comprensión de cómo resolver problemas».
Schoenherr, de thyssenkrupp, dijo que está entusiasmado con el potencial del Siemens Industrial Copilot, tanto para ingenieros como él como para los operadores de las máquinas. El copiloto proporciona una base sólida, dice; a continuación, los ingenieros y programadores de thyssenkrupp se encargan de crear las bases de datos de las que se basará el copiloto para ayudar a programar y hacer funcionar las máquinas, así como de realizar la programación necesaria para cada componente de una línea de montaje.
Dentro de su versión del Siemens Industrial Copilot, thyssenkrupp controla sus datos propietarios, y todos los datos se almacenan en su nube privada en Azure. Los datos específicos de sus productos no se comparten con Siemens.
«Hablar con una máquina y obtener retroalimentación de una manera casi humana es algo que en verdad resuena con las personas», dice Scepanski. «Vemos un gran potencial para incluir el conocimiento de las personas que se jubilarán, pero también para incorporar a los colegas que no están familiarizados con las máquinas y facilitar la comprensión de cómo resolver problemas».
Erik Scepanski es el director de innovación de Siemens para la automatización de fábricas. Foto de Anastasia Pivovarova para Microsoft.
Poner las cosas juntas «de forma más sencilla»
Schoenherr dijo que la tarea de programar estas complejas máquinas lleva mucho tiempo. Cada máquina tiene un PLC, o controlador lógico programable, que Schoenherr comparó con una computadora portátil con Windows. El PLC conecta y controla todos los dispositivos más pequeños, cada uno con su propia programación, dentro de una máquina como la que prueba las celdas de las baterías de los vehículos eléctricos.
Schoenherr dice que esta es una de las áreas en las que el Copiloto Industrial ha demostrado ser muy útil. Cita una situación con la que lidiaba ese día, en la que una cámara captura datos sobre cada célula individual a partir de una inscripción en su costado; la cámara no siempre era capaz de leer la inscripción.
«Tienes un cierto componente, como la cámara que es parte de la máquina, pero tiene su propio programa», dice. «Alguien te da el programa para usar la cámara, pero nunca la usaste antes». La programación de la cámara contiene la clave para resolver el problema, pero descomponer el código puede ser una tarea que pone a prueba la paciencia.
«Esa es la situación en la que le pides al copiloto: ‘Por favor, explícame el código fuente. ¿Qué puedo hacer? ¿Para qué es la entrada A, para qué es la entrada B? Y explica, así que eso es genial. El copiloto te ayuda a armar las cosas de forma más sencilla».
Scepanski dice que confía en clientes como Schoenherr en thyssenkrupp para ayudar a mejorar el Copilot Industrial de Siemens. Dijo que algunos de los clientes de Siemens han comenzado a encontrar usos que él y otros ingenieros no habían imaginado.
«Un cliente tomó el código existente, el código antiguo que usaban, y dijeron: ‘Está bien, no sé qué hace el código, no conozco el lenguaje’. Lo pegaron en el copiloto, y el copiloto lo tomó y lo tradujo al nuevo código y explicó lo que hacía el código», dijo Scepanski. «Y esto no fue algo que implementamos como una característica, pero viene con las sólidas capacidades de los modelos de IA generativa que Microsoft ofrece».
Scepanski dijo que Siemens prevé lanzar versiones de Industrial Copilot en muchos campos diferentes.
«Veremos copilotos a lo largo de toda la cadena de valor para diferentes industrias», dijo Scepanski. Como ejemplos, mencionó industrias como la infraestructura, el transporte y la atención médica. «Tienen justo el mismo problema, la falta de mano de obra calificada».
Una visión más amplia de la IA generativa
Marcel Pfeiffer, de thyssenkrupp, afirma que la colaboración con Siemens y Microsoft ha sido fructífera.
«Creo que Siemens buscaba dos aspectos principales, un caso de uso real con un cliente real detrás y alguien que desafíe el estado de desarrollo real, digamos, de la herramienta», dijo. «Juntos podemos ampliar los límites de la herramienta para mejorarla con el tiempo».
Dijo que visualiza este proyecto como el primer paso en un uso más amplio de Industrial Copilot en thyssenkrupp y el comienzo de una revolución en la forma en que se conciben y ejecutan los procesos de fabricación.
«Planeamos utilizar los copilotos a partir de principios del próximo año en nuestros proyectos en serie en todo el mundo», dijo Pfeiffer.
Pfeiffer decía que hace 50 años, en general, la gente consideraba que una máquina era una unidad separada y funcional. Hoy en día, una máquina se ve como una parte conectada de un todo más grande, conectada a la nube y a otras máquinas.
«En el futuro, veremos la maquinaria como una construcción de cambio permanente, porque la tecnología se mueve mucho más rápido que el mercado de la maquinaria», dijo. «El Industrial Copilot, en especial para ingeniería, ayudará mucho a mantener el ritmo de ese juego. En general, estoy convencido de que los copilotos de IA cambiarán las reglas del juego para toda la industria».