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La iluminación como apoyo hacia la Industria 4.0

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CONTENIDO

RESUMEN 4

INTRODUCCIÓN 5La Industria 4.0 6

LA EVOLUCIÓN HASTA LA INDUSTRIA 4.0 9

IoT, BIG DATA y LAS HERRAMIENTAS BASE DE LA I-4.0 10

BENEFICIOS 12

EL PAPEL DE LA ILUMINACIÓN EN LA I-4.0 14

PRODUCTOS LED Y SOLUCIONES IoT PARA LA INDUSTRIA 16

¿CÓMO ADAPTARSE A LA I-4.0? 18

CASO DE ÉXITO 20

CONCLUSIONES 23

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RESUMEN

Los avances tecnológicos son muchos y, por lo tanto, es difícil especificar exactamente el camino o qué tipo de tecnologías seguirán surgiendo en el futuro. Sin embargo, una cosa es cierta, estos ya han comenzado y son una realidad en nuestro medio.

Centrándose también en la eficiencia, la Industria 4.0 (I 4.0) llega para aportar valor, modernidad y optimizar procesos, sistemas y equipos, también cambiando los comportamien-tos y la mentalidad. Con numerosos beneficios y diversos segmentos de actuación, permite la integración de sistemas, máquinas y personas, maximizando la capacidad de una industria, permitiendo buenos negocios y un menor retorno de la inversión a través de equipos más eficientes.

Las luminarias LED junto con tecnologías como IoT y Big Data entregan la posibilidad de ser integrados a los sistemas de control, lo que puede ser un primer paso para adaptar el concepto de Industria 4.0 en la fábrica, aumen-tando así la importancia de ésta, al adquirir un gran número de soluciones. Adicionalmente, para llevar esta solución a cabo solo se requiere de pocos cambios en la estructura ya existente, además de que el sistema de infraestructura para iluminación es también el medio que permite alcanzar la eficiencia energética de manera más rápida.

Ya no se puede negar la Industria 4.0, pero es possible adaptarse a ella y aprovechar al máximo sus beneficios.

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INTRODUCCIÓN

La tecnología en la industria ha recorrido un largo camino en las últimas décadas. Ha habi-do numerosos avances innovadores que han revolucionado la forma en que se hacen las cosas. Internet es ahora una parte importante de cualquier negocio, y ninguna marca puede hacer negocios sin estar conectada. Paralelo a esto, la búsqueda de la eficiencia se ha con-vertido en regla en diversas áreas alrededor del mundo, entre todos los tipos que existe se encuentra la eficiencia energética, tan discutida y necesaria en los últimos tiempos.

Actualmente, disminuir el consumo ener-gético es uno de los mayores desafíos en las ciudades, el 54% de la energía con-sumida en el mundo es utilizada por la industria, siendo que, alrededor del 38% proviene de la manufactura. Lo más ate-rrador es que, en la situación actual, el 42% de la energía de fabricación se des-perdicia debido a la pérdida de calor, la iluminación de la fábrica y otros proble-mas que las tecnologías de la Industria 4.0 pueden resolver fácilmente.

Con la gran cantidad de industrias en el mundo, la representatividad de este con-sumo de energía se convierte en una gran oportunidad para el desarrollo y la moder-nización de las plantas en búsqueda de la eficiencia en su conjunto.

Una forma de lograr los objetivos de eficiencia, productividad e innovación, es a través de la aplicación práctica, sistemática y convergente de las tecnologías actualmente disponibles y cada vez más accesibles, ya sea digital o no. Indiscutiblemente este camino es la Industria 4.0 en sí, un modelo de prácticas e iniciativas que consumen la tecnología actual y la fusionan con modelos de producción que hasta ahora se han utilizado.

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La Industria 4.0Según la definición del estudio de i-SCOOP,1 el concepto de Industria 4.0 es la transfor-mación digital de la fabricación, que apro-vecha tecnologías de tercera plataforma acelerando la innovación, lo que converge en las IT (Tecnologías de la Información) y en las OT (Tecnologías Operativas) con el fin de interconectar las industrias, los sistemas inteligentes descentralizados, así como los de auto-optimización y también la cadena de suministro digital al entorno ciberfísico, el cual es basado en la información de la 4ta revolución industrial.

Este concepto promete eliminar el des-perdicio y aumentar la productividad del negocio. Por lo que, teniendo en cuenta este escenario, que es tan ventajoso para las in-dustrias, la eficiencia energética juega un papel central en éste. A través de la Industria 4.0, las empresas pueden ser más sosteni-bles al eliminar las fallas en toda la línea de producción, lo que resultará en la posibilidad de utilizar los recursos naturales de manera más controlada, más eficiente y oportuna, reduciendo así la generación de desechos y extendiendo la vida útil de los productos.

Las fábricas conectadas y automatizadas proveerán una gran cantidad de datos, por lo que será posible identificar con mayor precisión los dos factores que influyen en el aumento del consumo innecesario de energía: el escenario real de la capacidad de producción y la inactividad de los equipos.

1 https://www.i-scoop.eu/industry-4-0/#Indus-try_40_definition_the_digital_transformation_of_in-dustry_and_the_fourth_industrial_revolution

Por lo tanto, la eficiencia energética apa-recerá como consecuencia de un mejor uso y control de estos datos, así como la reduc-ción del mantenimiento de los equipos, el aumento de la productividad y la eficiencia de las máquinas y la mano de obra humana.

Según los expertos, la eficiencia energética en la Industria 4.0 se puede lograr de dos ma-neras: la primera es por medio de la adquisición de máquinas y equipos modernos, como las luminarias LED, cuyo consumo de energía es menor que las actuales, debido a que la mayo-ría son equipos muy antiguos, y simplemente al cambiarlos se puede aumentar la eficiencia energética. La segunda está relacionada con el uso de tecnologías asociadas a Internet de las Cosas (IoT), debido a que los sensores y controladores que se pueden acoplar a má-quinas y luminarias antiguas para controlar el uso de electricidad, permiten también identi-ficar desviaciones en el consumo de energía y por lo tanto, posibilita a las empresas adoptar medidas para combatir el desperdicio de elec-tricidad, así como también permite ajustar la iluminación de acuerdo con la necesidad y/o el tiempo de uso del ambiente.

Los beneficios son muchos, como las fábricas independientes y conectadas con un mayor control del proceso de producción y de los cuellos de botella, al proporcionar datos en tiempo real que permiten una toma de decisiones más rápida y precisa. De esta forma, la eficiencia energética será una rea-lidad y promoverá, al contrario de lo que pueda parecer al principio, una economía de consumo mucho mayor y más sostenible.

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LA EVOLUCIÓN HASTA LA INDUSTRIA 4.0

La llegada de la Industria 4.0 es un proce-so natural, que se debe a una evolución en las tecnologías disponibles, así como de una transformación en la forma en que producimos.

La primera revolución industrial facilitó el trabajo con la creación y el uso de má-quinas de vapor que aportaron agilidad y velocidad a la fabricación. La segunda revolución, en la posguerra, trajo el for-dismo y el taylorismo, responsables de la producción en serie y la separación del trabajo manual e intelectual. La tercera revolución industrial trajo la tecnología en ascenso y mano de obra calificada para agilizar los procesos de fabricación. En la segunda mitad del siglo XX, el toyotismo surgió en Japón, y definió la flexibilidad de la producción. El trabajo horizontal basado en la cooperación, la coparticipación y la externalización de servicios comenzó a ofrecer una mayor optimización del proce-so, siempre con el objetivo de reducir los costos y mantener la producción.

Con el surgimiento de la Industria 4.0, la tecnología se ha vuelto esencial para satisfacer las demandas cada vez mayores y personalizadas. Como consecuencia, el uso de IoT se ha convertido en una herramienta vital para un mayor control y monitoreo de

procesos, así como de la optimización del mantenimiento predictivo y de recursos.

Según SAP, hay alrededor de 25 mil mi-llones de “cosas” conectadas a Internet y hay indicios que este número debería duplicarse para 2020, y que la mayoría de estas “cosas” serán equipos industriales.

Compuesta por grandes tecnologías, la Industria 4.0 conduce a fábricas inteligen-tes donde los sistemas de producción, los componentes y las personas se comunican a través de una red y la producción es casi autónoma, lo cual hoy en día ya es conoci-do como "sistema de producción ciberfísi-co", teniendo como resultado fábricas más eficientes, productivas y sostenibles. Por otro lado, de acuerdo con una investigación conducida por la PwC, la digitalización y automatización inteligente en la industria de manufactura contribuirá con el 14% del PIB mundial para 2030, lo equivalente a 15 billones de dólares.

Hay muchos ejemplos de fábricas en las industrias electrónica, automotriz, aeroes-pacial y en otros sectores, cuyas operacio-nes son ejemplos de mejores prácticas en todo el mundo. Este alto nivel de madurez operativa significa que estos sectores tienen grandes oportunidades para prosperar en la adopción de la Industria 4.0.

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IoT, BIG DATA y LAS HERRAMIENTAS BASE DE LA I-4.0

Por todo esto, la I-4.0 está en el centro del debate mundial sobre todo alrededor de temas como la productividad y la innovación de las industrias manufactureras en todo el mundo, al representar la interacción, autó-noma e inteligente, entre los sistemas de fabricación. Todo esto es ya una realidad, puesta en práctica mediante la combinación de recursos modernos, los cuales permiten que las líneas de ensamblaje y los productos intercambien información entre sí durante todo el proceso de producción, mientras que las fábricas asociadas a estos procesos toman decisiones de producción y compra de inventario sin interferencia humana.

De acuerdo con el informe del BCG (Bos-ton Consulting Group), los 9 pilares de la Industria 4.0 son: el Internet de las Cosas, Big Data Analytics, Robots Autónomos, Fabricación Aditiva, Ciberseguridad, Simu-lación, Computación en la nube, Sistemas Integrados y Realidad Aumentada.

Los beneficios que el IoT y Big Data pueden proporcionar para la industria son muchos, como dispositivos conectados, la posibilidad de encontrar errores más fácil-mente, hacer ajustes y correcciones en los procesos más rápido, almacenar datos en la nube, optimizar equipos y operaciones, entre otros. Investigaciones indican que a través del análisis del big data existe potencial para

reducir el tiempo de inactividad de los equi-pos de una industria en un 26%, esto como resultado del análisis y el cruce de datos, y al mismo tiempo contribuye a que fabrican-tes puedan aumentar su productividad en hasta un 30%, al introducir automatización, conectividad y técnicas de producción más flexibles, por medio del IoT.

En contrapartida, muchos países se en-frentan al reto de la conectividad, lo que representa un importante atraso en cuanto a Internet de las Cosas. Esta falta de conec-tividad podría impactar negativamente en el sector de manufactura, debido a que, sin la suficiente información compilada por el Big Data, no se puede explorar el estudio de patrones de demanda para el cálculo de la producción, una de las principales carac-terísticas de la I- 4.0.

Por otro lado, el aumento de los eventos relacionados con esta área y sus correspon-dientes éxitos y cubrimientos, como la feria tecnológica anual de Hannover Messe, re-conocida como referencia del segmento en el mundo, indica que las empresas se han dedicado al desarrollo de tecnologías y a la adición de estos pilares en sus fábricas y procesos, y que la revolución industrial 4.0 es ya una realidad que está caminando hacia un gran avance en la productividad y eficiencia de las empresas.

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BENEFICIOS

Para las compañías, adaptarse a la cuarta revolución industrial puede parecer algo muy complejo, pero es relativamente sim-ple. Los sistemas de IoT y la automatiza-ción están cada vez más accesibles y fáciles de implementar. Buenos ejemplos son los ERP, que organizan líneas de producción y aportan una serie de ventajas. Además de ellos, también debemos hablar sobre redes inalámbricas, que hoy en día pueden realizar comunicaciones de máquina a máquina, asegurando que los operadores puedan realizar procesos de forma remota.

Por todas estas razones, podemos decir que la Industria 4.0 es un avance que traerá excelentes beneficios a la industria, como:

• Más ganancias garantizadas, debido a que existe un menor desperdicio de materiales

• Menos posibilidades de avería de los equipos y más previsibilidad del mantenimiento de las máquinas

• Mano de obra más calificada, que migra de la línea de producción a la operación de estos sistemas

• Menos accidentes laborales y menos riesgos para la vida de los trabaja-dores en general, ya que no tienen que estar tan cerca de las máquinas.

Con una inversión razonablemente baja, las empresas pueden obtener su retorno de la inversión en unos pocos meses y al mismo tiempo formar parte de los cambios que esta revolución industrial ha impuesto. Vale la pena investigar sobre los sistemas de au-tomatización, pensar en redes inalámbricas, invertir en maquinaria y equipos compatibles, debido a que la mayoría de ellos son adap-tables a las nuevas tecnologías y emplean mano de obra capaz de hacer frente a éstas.

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EL PAPEL DE LA ILUMINACIÓN EN LA I-4.0

La Industria 4.0 se divide en algunos de los más importantes pilares tecnológicos, que incluyen computación en la nube, big data, movilidad y seguridad; los cuales pueden ser aplicados en el sector de la ilumina-ción industrial. El sistema de iluminación de una industria es uno de los más fáciles de implementar y puede servir como base para el despliegue de otras tecnologías, como también la incorporación de con-troles de iluminación como sensores de presencia, temporizadores, atenuadores y sistemas de automatización, a través de productos modernos con tecnología LED. Como consecuencia de que el enfoque de la Industria 4.0 es la eficiencia ener-gética, por lo tanto, la tecnología LED es la mejor alternativa a considerar, la cual

representa bien este concepto, sabiendo que consume alrededor de 70% menos de energía que otros tipos de fuentes, requiere menos mantenimiento e incluso permite recopilar información y automati-zar toda la iluminación de los ambientes.

La mayoría de las compañías han es-cuchado sobre el potencial de ahorro de energía de la iluminación LED, pero la ca-pacidad de aprovechar esta infraestructura para crear un entorno más inteligente es menos conocida. De hecho, la integración de estos sensores, controles y otros hardware permite que la iluminación LED se convierta en una red de comunicaciones inalámbricas perceptiva y exigente capaz de compilar datos y aplicar el análisis de software para lograr una mayor eficiencia de la planta.

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Un buen proyecto de iluminación in-dustrial genera una gran cantidad de in-formación, como datos de consumo de energía, así como, en qué lugares se nece-sita más iluminación y a qué días y a qué horas, encendiendo el sistema solo cuando realmente se necesita, de la misma forma tiene la capacidad de realizar monitoreo continuo de la temperatura además de la capacidad de detectar posibles defectos, lo que ofrece a las empresas una nueva forma de trabajar. De la misma forma, al agregar un sistema moderno, la información se almacena automáticamente mientras que los datos se transforman en informes de-tallados, a los que se puede acceder desde cualquier lugar, ofreciendo conexión en todo momento y en todo lugar al gerente, el cual ya no tiene que estar en la empresa para tomar una decisión.

De hecho, el objetivo de la mayoría de las compañías es tener una empresa co-nectada donde los sistemas y dispositivos dispares hablen el mismo idioma y donde los puntos finales inteligentes y los análisis

de software avanzados impulsan diseños de procesos y productos optimizados.

Con este fin, algunas empresas con vi-sión de futuro están comenzando a imaginar una red que se puede extender a todos los rincones de la planta a través de luces LED con componentes inteligentes. Esta "vista panorámica" de la fábrica es exclusiva de la infraestructura de iluminación y puede utilizarse como un futuro sistema nervio-so en instalaciones conectadas, donde los accesorios inteligentes pueden monitorear activamente las actividades críticas y los pun-tos de datos, compartir esta información con otros sistemas y permitir que el personal de la fábrica responda en consecuencia. Todo esto genera economía, seguridad y eficiencia, cumpliendo así el primer paso de moderni-dad hacia la Industria 4.0 para la empresa.

Además, una cosa que las empresas deben tener en cuenta es la ventaja de que estas tecnologías se pueden implementar lentamente, por lo que los costos asociados con el cambio se pueden diluir durante un período estratégico.

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PRODUCTOS LED Y SOLUCIONES IOT PARA LA INDUSTRIA

Una transición a la iluminación LED traba-jando bajo el concepto de eficiencia ener-gética, puede generar ahorros inmediatos y significativos, lo que al mismo tiempo puede catalizar y respaldar la implementación de nuevas tecnologías inteligentes, e incluso puede llegar a enlazarse con el Internet de las Cosas.

Hoy en día, para la iluminación industrial y de almacenes existe una amplia gama de productos LED e innovadoras soluciones para aplicaciones de iluminación tanto de techo alto como bajo, ideales y específicas para cada tipo de proyecto en una industria, desde las más simples hasta las más robus-tas, las cuales colaboran con la eficiencia energética de las instalaciones, mientras se aumenta la productividad.

La iluminación LED es una tecnología establecida y madura con ahorros de ener-gía comprobados, vidas útiles más largas y costos de mantenimiento reducidos, y que cuando se combina con controles conec-tados y sensores de recopilación de datos para facilitar la optimización de todos los servicios clave de la industria, las potencia-les oportunidades de ahorro de energía se llevan a otro nivel.

Con la evolución de la industria en bús-queda de la modernización, la eficiencia

y de entornos de trabajo más flexibles, la recopilación de datos precisos del uso de los espacios y el uso más amplio de los sistemas y controles vinculados no podría ser más importante. A su vez la iluminación inteli-gente, los sensores y los controles desem-peñarán un papel cada vez más convincente y catalizador en la industria, optimizando los servicios impulsados por la energía que los respaldan.

El reemplazo y modernización de los equipos de iluminación son cada vez más necesarios e importantes para la eficiencia energética de la planta, pero hay que se considerar que, de hecho, parte del mayor potencial de ahorro de energía proviene de los controles. En el nivel más básico, los sen-sores de ocupación pueden ahorrar del 15% al 30% del uso de energía de iluminación de un espacio, siempre y en cuando este tenga un uso intermitente durante todo el día.

Los sensores de ocupación pueden ser simplemente reemplazos por interruptores de pared, y hay versiones inalámbricas dis-ponibles que eliminan la necesidad de que un electricista vuelva a realizar el cableado en el espacio. En espacios con luz diurna, las fotoceldas que atenúan automáticamente las luces junto con la luz diurna pueden aho-rrar de un 30% a un 50% adicional del uso

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de energía. Al dar el salto de dispositivos a sistemas, se pueden vincular los controles de iluminación a los horarios de los ambientes, proveer un control individual de las lumina-rias en áreas inmediatas, eliminar carga para evitar los cargos adicionales por demanda máxima por parte de la compañía eléctrica y establecer un ajuste de alta gama si los niveles de luz son más altos de lo necesario. Este tipo de sistema también puede servir como base o trabajar integrado con otros sistemas para proporcionar la solución más completa, específica o no, para cada tipo de actividad de la industria.

Con soluciones que proporcionan un control completo de iluminación, así como la automatización del termostato programable y el control de interruptores y de muchos otros sensores y dispositivos, tales como ventiladores, calentadores de agua, compre-sores de aire, equipos de refrigeración, entre otros; la instalación de un sistema de control inalámbrico puede entregar impresionantes ahorros de energía y mejoras en la eficiencia operativa de la manera más sencilla y renta-ble, de la misma forma que contribuye a las industrias a funcionar con más eficiencia y mayor productividad, al mismo tiempo que proporcionan una plataforma sobre la cual pueda trabajar la Internet de las Cosas (IoT).

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¿CÓMO ADAPTARSE A LA I-4.0?

A pesar de todos los desarrollos tecnológicos actuales, el enfoque de las compañías no solo debe estar en las máquinas y herramientas, sino también en cómo se utilizan dentro de un nuevo modelo de negocio. Es en este punto en donde varias compañías erran y, por lo tanto, no logran resultados concretos.

La Industria 4.0 surge de toda la transfor-mación causada en los procesos industriales y promueve la descentralización completa del control de los procesos de producción y de la proliferación de dispositivos inteligen-tes interconectados a lo largo de la cadena de producción y logística.

Estos cambios dan como resultado los modelos de negocio de I-4.0, que otorgan gran importancia a la creación de valor a partir de los datos generados y colocan a los clientes en una posición aún más central utilizando redes que permiten la creación de valor. De igual forma, los datos gene-rados por las cadenas de valor pueden mejorar la automatización y la eficiencia operativa al permitir estructuras y redes de diseño optimizadas.

Según expertos internacionales, la In-dustria 4.0 a menudo se discute desde una perspectiva tecnológica de aprendizaje au-tomático, algoritmos, sensores inteligentes y activos conectados, pero la verdad es que su mayor impacto se da en los modelos de negocio de la compañía, especialmente en los de las organizaciones bien establecidas.

Esto significa que la adaptación a la In-dustria 4.0 no se basa en el uso de nuevas tecnologías, sino en la aplicación que el empresario les da dentro de su empresa. Todo el modelo de negocio debe repen-sarse en función de las nuevas tendencias derivadas de los desarrollos tecnológicos.

El camino a seguir por las industrias que buscan la adaptación debe estar relacionado con el propósito del negocio, que va más allá de venderle al cliente y generar ganancias. El enfoque de la compañía debe permanecer en la satisfacción del cliente, pero con el uso de todas las características introducidas por la Industria 4.0. Así es como se puede agregar valor a la propuesta entregada al consumidor y mejorar los resultados obtenidos.

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CASOS DE ÉXITO

Tras llevar a cabo varios proyectos en diversas ciudades del mundo, la aplicación de sistemas de iluminación inteligente en grandes centros ha demostrado ser una solución de éxito indiscutible, con excelentes resultados en todas las situaciones. Vale la pena conocer algunos de estos casos de éxito a seguir.

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Cummins en la planta de Jamestown (JEP) en Jamestown, Nueva York, alberga 1,600 emplea-dos y produce más de 450 motores por día.

Las luminarias LED de Current, Luminaria LED Albeo™ ABV, redujeron el consumo de energía en casi un 50% (134 Watts frente a 254 Watts) en comparación con las lámparas fluorescentes T8 anteriores de la planta, y duran hasta cinco veces más (vida útil nomi-nal de L70 a 100,000 horas), lo que significa un menor costo de mantenimiento a futuro.

Los controles de iluminación inalámbri-cos Daintree fueron habilitados por Contro-ladores de Área Inalámbricos (WAC), ponen-do la capacidad de controlar y programar la iluminación y preestablecer los niveles de salida de luz de las luminarias Albeo en el rango del 60%.

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Otro beneficio es la reducción de la demanda, lo que ahorra energía adicional durante la demanda máxima. Utilizando sensores de ocupación integrados con el sistema Daintree, se puede controlar de forma automática o manual, permitiendo a Cummins ahorrar aún más cuando las zonas de trabajo están desocupadas.

Cummins logró ahorros totales de $ 409,000 y se calificó para obtener $ 1.5 mi-llones en reembolsos de eficiencia energéti-ca de National Grid New York, de los cuales

$ 736,000 son atribuibles a la nueva ilumina-ción y controles de la planta.

El proyecto de iluminación fue clave para obtener la certificación ISO 50001. Las áreas de trabajo están mejor iluminadas, no hay lámparas quemadas y las luces no se dejan encendidas innecesariamente.

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CONCLUSIONES

Con la conciencia del uso de los recursos y teniendo en cuenta el impacto del consumo de energía por parte de las industrias en todo el mundo, se hace necesario avanzar en la eficiencia. Sin embargo, a medida que avanza la tecnología, es posible combinar varias soluciones, aumentar la eficiencia de las industrias y aun así agregar valor a la sociedad.

Se denota que es importante actualizar la maquinaria y los equipos, pero también agregar sistemas y controles basados en los pilares de la Industria 4.0, de modo que no solo se logren ahorros de energía, sino que se pue-dan optimizar los equipos y también los procesos, incluso contribuyendo con la gestión y la toma de decisiones de la planta.

La tecnología LED ha demostrado su fuerza, eficiencia y versatilidad desde hace ya algún tiempo, y se ha con-vertido en una puerta de entrada a la Industria 4.0 para las empresas, ofreciendo beneficios más allá de una mejor iluminación y economía, dando apertura para el control y la optimización de sistemas y procesos en los más variados segmentos de la industria, lo que permite a la compañía dar el verdadero enfoque necesario para su negocio y sus clientes, contribuyendo en el camino a la sostenibilidad.

Éste es realmente un camino que no tiene vuelta atrás, ahora solo depende de las industrias aprovechar la opor-tunidad y adaptarse para que no quedarse atrás.

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