Tesis_Gabriel_Final-4 0-LATAM

Vista previa del material en texto

Universidad de Los Andes 
Facultad de Ingeniería 
Escuela de Ingeniería Mecánica 
 
 
Evolución de la Ingeniería Mecánica para la Industria 4.0 en el contexto 
latinoamericano, desde la perspectiva de los Sistemas Blandos. 
 Proyecto de Grado presentado en opción al título de: 
INGENIERO MECÁNICO. 
 
Autor: Br. Gabriel José García Contreras. 
Tutor Académico: MSc. Sara Beatriz Yépez Vivas. 
 
 
 
Mérida, 2021. 
 
 
 
 
Resumen del Proyecto 
 
La Cuarta Revolución Industrial, a la que se enfrentan los mercados, está enmarcada en una serie 
de avances tecnológicos en diversos aspectos que están generando cambios disruptivos en los 
sistemas productivos, económicos y sociales. Los pilares principales de esta nueva revolución 
industrial son: Big Data, Robots Autónomos, Simulación, Internet Industrial De Las Cosas, 
Impresión 3D, Realidad Aumentada y Computación en la Nube. En el caso de la industria de 
manufactura, dichos avances tecnológicos han permitido la virtualización de esta industria y 
servicios relacionados a ella, incluyendo diferentes áreas ingenieriles de las que la Ingeniería 
Mecánica no es la excepción. Este proyecto de investigación plantea determinar cómo se ha ido 
adaptando esta rama de la ingeniería a los requerimientos tecnológicos que caracterizan esta 
nueva realidad tecnológica, en distintas industrias como manufacturera, petrolera, minera entre 
otras; y para diferentes sectores como por ejemplo el área de mantenimiento. Se analiza la 
adaptación de los procesos automatizados y digitalizados, desde la concepción de mecanismos y 
maquinarias, pasando por su configuración y construcción, hasta su mantenimiento. Todo con el 
fin de proponer un protocolo de adaptación tecnológica del sector Empresarial en América 
Latina, principalmente en países emergentes como lo son Brasil, Argentina, Chile, Colombia y 
México, que pueda contribuir a reducir la brecha existente frente a países industrialmente más 
desarrollados y fortalecer así el mercado regional utilizando la metodología de Peter Checkland. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Tabla de Contenidos 
 
Introducción ................................................................................................................................................ 1 
Capítulo I: Marco Problemático ................................................................................................................ 3 
Planteamiento del Problema .................................................................................................................. 3 
Objetivos .................................................................................................................................................. 4 
Objetivo General ................................................................................................................................... 5 
Objetivos específicos ............................................................................................................................. 5 
Alcance ..................................................................................................................................................... 5 
Justificación ............................................................................................................................................. 5 
Metodología ............................................................................................................................................. 6 
Tipo de Investigación ............................................................................................................................ 7 
Metodología de Checkland ................................................................................................................... 7 
Población de estudio ............................................................................................................................. 10 
Técnicas de recolección de datos .......................................................................................................... 10 
Capitulo II: Marco Teórico ...................................................................................................................... 11 
Antecedentes .......................................................................................................................................... 11 
Fundamentos Teóricos .......................................................................................................................... 13 
Ingeniería Mecánica ............................................................................................................................ 13 
Desarrollo tecnológico ........................................................................................................................ 15 
Adaptación tecnológica ...................................................................................................................... 18 
Revolución industrial ........................................................................................................................... 20 
Industria 4.0 ........................................................................................................................................ 21 
El Modelo Arquitectónico de Referencia Industria 4.0 (RAMI 4.0) ...................................................... 25 
Arquitectura de referencia de internet industrial (IIRA)...................................................................... 27 
Ingeniería Mecatrónica. ...................................................................................................................... 28 
CAPITULO III: Análisis Del Problema .................................................................................................. 30 
Etapa 1, Situación Problema No estructurado: .................................................................................. 30 
Diagnóstico actualizado de la Ingeniería Mecánica e Industria 4.0 en LATAM .................................. 30 
Etapa 2, Situación Problema expresado: .............................................................................................. 1 
 
 
Industria 4.0 desfasada en LATAM e Ingeniería Mecánica incipiente .................................................. 1 
Etapa 3, Definiciones Raíz: .................................................................................................................... 6 
Definición raíz 1: Desarrollo de Competencias Tecnológicas en diferentes disciplinas – Sector 
Educativo ............................................................................................................................................. 16 
Definición raíz 2: Adaptación Tecnológica del Sector Empresarial ..................................................... 17 
Definición raíz 3: Influencia del sector Gubernamental y Organismos. .............................................. 20 
Definición raíz 4. Ciudadano Tecnológico del mundo. ........................................................................ 21 
Definición raíz 5: Adaptación tecnológica con el consumo energético ............................................... 22 
CAPITULO IV: Propuesta ...................................................................................................................... 24 
Etapa 4. Elaboración de modelos conceptuales:................................................................................. 24 
Modelo conceptual 1: Desarrollo de Competencias Tecnológicas en diferentes disciplinas – Sector 
Educativo ............................................................................................................................................. 24 
Modelo conceptual 2: Adaptación Tecnológica del Sector Empresarial ............................................. 26 
Modelo conceptual 3: Influencia del sector Gubernamental y Organismos. ......................................28 
Modelo conceptual 4. Ciudadano Tecnológico del mundo. ................................................................ 29 
Modelo conceptual 5: Adaptación tecnológica con el consumo energético ....................................... 30 
Etapa 5. Comparación de los modelos conceptuales con la realidad. .............................................. 30 
Etapa 6. Diseño de cambios deseables/viables: ................................................................................... 32 
Conclusiones ................................................................................................. ¡Error! Marcador no definido. 
Referencias................................................................................................................................................. 41 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Índice De Figuras 
Figura 1. Metodología de Checkland.(wordpress, 2011) ........................................................................... 10 
Figura 2. Evolución de la Industria 4.0. (Sardón, 2019) ............................................................................ 21 
Figura 3 Arquitectura RAMI 4.0. (RAMI,2015)........................................................................................ 27 
Figura 4. Contexto actual en LATAM en relación a la Industria 4.0. (García G, 2021).............................. 1 
Figura 5. Transformación de la industria 3.0 a la 4.0. (García G, 2021) ..................................................... 3 
Figura 6. Gráfico Resultado Pregunta 1. (García G, 2021) .......................................................................... 7 
Figura 7. Gráfico Resultado Pregunta 2. (García G, 2021) .......................................................................... 8 
Figura 8. Gráfico Resultado Pregunta 3. (García G, 2021) .......................................................................... 8 
Figura 9. Gráfico Resultado Pregunta 7. (García G, 2021) .......................................................................... 9 
Figura 10. Gráfico Resultado Pregunta 9. (García G, 2021) ........................................................................ 9 
Figura 11. Gráfico Resultado Pregunta 3. (García G, 2021) ...................................................................... 10 
Figura 12. Gráfico Resultado Pregunta 4. (García G, 2021) ...................................................................... 11 
Figura 13. Gráfico Resultado Pregunta 4.1. (García G, 2021) ................................................................... 11 
Figura 14. Gráfico Resultado Pregunta 5. (García G, 2021) ...................................................................... 12 
Figura 15. Gráfico Resultado Pregunta 6. (García G, 2021) ...................................................................... 12 
Figura 16. Gráfico Resultado Pregunta 9. (García G, 2021) ...................................................................... 13 
Figura 17. Gráfico Resultado Pregunta 11. (García G, 2021) .................................................................... 14 
Figura 18. Gráfico Resultado Pregunta 13. ................................................................................................ 15 
Figura 19. Gráfico Resultado Pregunta 14. (García G, 2021) .................................................................... 15 
Figura 20. Gráfico Resultado Pregunta 15. (García G, 2021) .................................................................... 19 
Figura 21. Gráfico Resultado Pregunta 9. (García G, 2021) ...................................................................... 20 
Figura 22. Gráfico Modelo conceptual 1: Desarrollo de Competencias Tecnológicas en diferentes 
disciplinas – Sector Educativo. (García G, 2021) ....................................................................................... 24 
Figura 23. Modelo conceptual 2: Adaptación Tecnológica del Sector Empresarial. (García G, 2021) ..... 27 
Figura 24. Modelo conceptual 3: Influencia del sector Gubernamental y Organismos. (García G, 2021) 28 
Figura 25. Modelo conceptual 4. Ciudadano Tecnológico del mundo. (García G, 2021) ......................... 29 
Figura 26. Modelo conceptual 5. Adaptación tecnológica con el consumo energético. (García G, 2021) 30 
Figura 27. Transformación tecnológica de la Industria 2.0 a la 3.0. Diagrama de uso de alto nivel. (García 
G, 2021) ...................................................................................................................................................... 34 
Figura 28. Protocolo Final de la Adaptación Tecnológica-Sector Empresarial. (García G, 2021) ............ 35 
 
 
 
 
 
 
 
 
Índice de tablas 
 
Tabla 1.Etapa metodología Peter Checkland. (Checkland, 1994)................................................................. 8 
Tabla 2. Tecnologías disruptivas. (García G, 2021) ................................................................................... 24 
Tabla 3 Empresas con tecnología disruptivas. (García G, 2021) ................................................................ 32 
Tabla 4. Porcentajes de la región en lo que respecta a dificultades de implementación de tecnologías 
disruptivas. (A, Belisario, M, & S, 2020) ..................................................................................................... 5 
Tabla 5. Nombre de la empresa en que se desenvuelve. (Encuestados, 2021) ............................................. 7 
Tabla 6. Observaciones. (Encuestados, 2021) ............................................................................................ 10 
Tabla 7. Ciclo de vida. (Encuestados 2021) ................................................................................................ 13 
Tabla 8. Se debe crear protocolos. (Encuestados, 2021)............................................................................. 14 
Tabla 9. Cuadro comparativo etapa 2 vs etapa 4. ....................................................................................... 31 
Tabla 10. Plan de Actividades. (García G, 2021) ....................................................................................... 36 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Introducción 
A través de la historia se han presentado cambios disruptivos, originados por las 
nuevas tecnologías y nuevas formas de percibir el mundo, creando retos y oportunidades 
para las organizaciones a nivel mundial. Entre estos cambios disruptivos se encuentran las 
diferentes revoluciones industriales. 
La primera revolución industrial empieza desde la segunda mitad del siglo XVIII 
hasta aproximadamente mediados del siglo XIX. Está representada por el impacto tecno 
productivo con la invención de máquinas de vapor y especialmente el sistema fabril de 
producción, que marca el comienzo de la producción mecánica. (J. Motta, H. Moreno y R. 
Ascúa, 2019). La segunda revolución industrial, entre el siglo XIX y principios del XX, se 
caracteriza por la generación de la energía eléctrica, en donde se diseñan los motores 
eléctricos como unidades de potencia en los sistemas de manufactura. A su vez, la línea de 
ensamblaje implanta las líneas de producción en la planta con reducción en los tiempos de 
producción, lo que hace posible la producción en masa. La tercera revolución industrial, 
también denominada revolución digital o del ordenador, se inicia en la década de 1960 
hasta 1990. Está caracterizada por la producción automatizada, el desarrollo de 
semiconductores, la computación mediante servidores, los modos de producción flexible y 
la masificación del internet, la cual es posible gracias a la aplicación electrónica y la 
tecnología de la información (ANEPE, 2020). 
El internet globalizado, ocasiona grandes procesos de transformación, en los 
diferentes sectores de la vida, de modo que, para inicios del 2000 en Alemania, se concibe 
la versión masivamente informatizada de la fábrica, donde todos los procesosse conectan e 
 
 
interactúan entre sí, a través de las tecnologías disruptivas que hacen posible que los 
procesos tomen conciencia de lo que en ellos ocurre en tiempo real. Y esa conciencia de las 
cosas, esa virtualización, es la que ha marcado la pauta de la denominado Cuarta 
Revolución Industrial. 
Es así, como gran parte de América Latina y el Caribe, se ha visto obligada a 
incorporar las tecnologías digitales en los diferentes ámbitos de la sociedad, para mantener 
y aumentar la competitividad en los mercados conquistados y pretendidos (CEPAL, 2018). 
Tal como lo establece Sardón (2019), la Industria 4.0 se fundamenta en que las 
máquinas se organicen por sí solas, suponiendo una estrecha relación entre los equipos 
físicos del mundo real y el mundo virtual, y grandes cambios en las concepciones de 
operación donde participan disciplinas variadas. La Ingeniería Mecánica no es la 
excepción, interactuando en el camino de la evolución con la electrónica y otras 
tecnologías, para contribuir con mecanismos, procesos de conversión y principios de 
funcionamiento más precisos, a ritmos y velocidades antes nunca vistos (Academia 
Journals, 2019). 
 A partir de lo anterior, se busca en el presente trabajo de investigación, analizar el 
papel de la Ingeniería Mecánica y su evolución en la Industria 4.0, dentro del contexto de 
los países emergentes de Latinoamérica, procurando aportar una guía de adaptación 
tecnológica replicable, mediante la Metodología de Peter Checkland, por el carácter 
complejo, que supone esta temática. 
 
 
 
 
Capítulo I: Marco Problemático 
En este capítulo, se detalla el problema que da origen a esta investigación, el 
objetivo general y los objetivos específicos, el alcance y justificación de la misma. 
Planteamiento del Problema 
La Industria 4.0 incorpora la organización de los procesos de producción basados en 
tecnología y dispositivos, que se comunican autónomamente entre sí a lo largo de la cadena 
de valor (J. Motta, H. Moreno y R. Ascúa, 2019); no sólo se fundamenta en una 
modificación tecnológica de los procesos mecánicos, térmicos, energéticos, etc. Sino 
también, en un nuevo modelo de negocio cuya base es la conectividad, con la que se 
consigue un rastreo en tiempo real de la industria. El desarrollo de este campo supone una 
transformación digital considerable en los procesos de producción actuales. 
Si bien es cierto que, Latinoamérica está rezagada en el desarrollo de las tecnologías 
disruptivas, según la CEPAL (2018) los países emergentes de la región, como son México, 
Chile, Brasil, Argentina y Colombia, tienen entre sus lineamientos políticos la 
virtualización de sus procesos productivos. 
El desarrollo limitado del parque industrial en estos países, el desconocimiento de 
arquitecturas (normas) para la implementación de los recursos de la nueva revolución, 
además de la carencia de apoyo económico concreto de entes gubernamentales y no 
gubernamentales, la falta de profesionales con formación en tecnología así como de 
proyectos educativos con esa orientación, se constituyen como factores que retrasan el 
cambio que el mundo exige (Zamorano, 2021). 
 
 
La industria 4.0 (I4.0) ha modificado la forma de ver y hacer en muchas áreas de 
trabajo, desde sus conceptos base, que influenciados por las TIC (Tecnología de la 
información y comunicación), posibilitan acciones antes inalcanzables. Así todas las ramas 
ingenieriles como otras aristas de la ciencia, han tenido que innovar, para adecuarse a este 
nuevo paradigma (Davim, 2017). 
Esta industria, viene a revolucionar cómo se incorporan las distintas tecnologías en 
diferentes procesos y cómo se concibe el papel de cada ingeniería y cada profesional. La 
Ingeniería Mecánica, concebida como el diseño y análisis de mecanismos, maquinarias, 
configuración de instalaciones industriales y el mantenimiento de los anteriores, no escapa 
de la transformación tecnológica que se ha gestado, de allí que se observan en este nuevo 
escenario, modificaciones e ideas en el “know how”, donde si bien es cierto, adquieren un 
carácter transitorio, debido a la aceleración del proceso de cambio tecnológico (Aquino J, 
2013). 
En ese sentido, se pretende en este trabajo, estudiar como la Ingeniería Mecánica 
incorpora estas tecnologías, cambia y se adapta al contexto de la región latinoamericana, 
para superar la brecha tecnológica y apoyar procesos virtuales de manufactura mundial. De 
allí, que se formulen las siguientes interrogantes: ¿cuál es el contexto actual y real de la 
industria desde la perspectiva tecnológica latinoamericana?, ¿qué debe adecuarse desde la 
óptica de la Ingeniería Mecánica para que sucedan cambios tecnológicos industriales al 
mismo ritmo de la industria 4.0? y ¿existen estrategias de transformaciones tecnológicas 
tomando en cuenta la Ingeniería Mecánica, con el objetivo de lograr naciones rentables y 
competitivas en la región latinoamericana?. 
 
 
Objetivos 
Objetivo General 
Proponer un protocolo de adaptación tecnológica en el sector empresarial, en el contexto de 
los países emergentes latinoamericanos, como: Brasil, Argentina, Chile, Colombia y 
México, a partir de la transformación tecnológica de la Ingeniería Mecánica, considerando 
la problemática como un sistema blando. 
Objetivos específicos 
Determinar el papel de la Ingeniería Mecánica dentro de la industria 4.0. 
Examinar las estrategias que han ejecutado los países con mayor desarrollo industrial a 
nivel mundial para el implemento de la Industria 4.0. 
Diagnosticar el estado actual del desarrollo industrial en los países emergentes de 
Latinoamérica, enfocado en la Ingeniería Mecánica. 
Desarrollar estrategias y tácticas viables para la adaptación tecnológica del sector 
empresarial, de mayor injerencia de la Ingeniería Mecánica, a la Industria 4.0, a un mediano 
plazo, en los países emergentes de América Latina. 
Alcance 
El propósito fundamental del presente trabajo plantea generar un documento escrito, 
de carácter investigativo que evidencie el estado actual del papel de la Ingeniería Mecánica 
respecto al paradigma de la Industria 4.0, mostrando la diferencia tecnológica de los países 
emergentes con el primer mundo, en sus ambientes empresariales e industriales, aplicando 
 
 
la metodología de los Sistemas Blandos propuesta por Checkland. Se espera que el 
resultado de este estudio, genere una herramienta genérica, replicable y escalable, para 
cualquier contexto industrial, que facilite la adaptación tecnológica pro-cuarta revolución. 
Justificación 
La Industria 4.0 se ha convertido en el nuevo paradigma de la tecnología; en el que 
la Ingeniería Mecánica cambiada y evolucionada, con un rol preponderante en distintas 
industrias, como la manufacturera, automotriz, petrolera, minera y otras, se constituye en 
un eje base de transformación de repercusiones económicas en muchos países en el mundo. 
Por lo tanto, es de carácter obligatorio potencializar y adecuar las distintas industrias con 
ese perfil transformador, de acuerdo a nuevos lineamientos que se van presentando 
conforme al modelo 4.0. 
Los países emergentes de Latinoamérica, para evitar quedarse retrasados en el 
mercado de competencia mundial conquistado, saben que, si no realizan las adaptaciones 
tecnológicas necesarias de manera oportuna, van a ser desplazados por empresas de otras 
latitudes, representando este contexto más pobreza y hambre para la región. 
El objetivo del presente trabajo, es proponer un protocolo de referencia para el 
parque industrial emergente, con pensamiento colectivo, a partir del uso de metodologías y 
estrategias de acción, para dar el salto tecnológico necesario hacia la I4.0. 
 
 
 
Metodología 
Tipo de Investigación 
Teniendo en cuenta la problemática detectada en el presente trabajo y, en función a 
los objetivos establecidos, se plantea una investigación de tipo ingenieril-exploratoriay 
correlacional, que pretende llevar a cabo el análisis sistemático de éste problema real con 
elevada actividad social, política y humana (Checkland, 1994), entendiendo y describiendo 
su naturaleza; con el propósito de generar una propuesta para el contexto industrial 
Latinoamericano. 
Metodología de Checkland 
En este trabajo se aplica la Metodología de Sistemas Blandos de Peter Checkland, 
debido a que el estudio muestra un problema con una base compleja, donde interactúan 
diferentes actores, que se afectan mutuamente por no orientarse y dirigirse hacia un 
objetivo común. Con la aplicación de esta metodología se busca un diagnóstico de las 
causas que generan el problema, para luego generar estrategias y propiciar su resolución. 
Los sistemas blandos (SSM, por sus siglas en inglés) tienen esa denominación, por 
la injerencia de elementos dinámicos como es el papel de diferentes actores dentro del 
entorno que se analiza, teniendo que ver los intereses políticos, sociales y culturales que 
hace modificar o alterar una situación, hecho o la conformación de un producto (wordpress, 
2011). 
La Metodología de Sistemas Blandos (SMM, por sus iniciales en inglés) de Peter 
Checkland es una metodología sistémica basada en el “concepto de perspectiva o en el 
 
 
lenguaje Weltanschauung, introduciendo una reflexión y debate, …..a través de lo cual se 
construyen modelos sistémicos. Éstos se conciben como tipos holísticos Ideales de ciertos 
aspectos de la situación problema…” (Checkland, 1994). En esta metodología, se 
representa la visión propia de un observador, o grupo de ellos, sobre un objeto de estudio, 
visión que afecta en las decisiones en que los observadores puedan tomar en un momento 
dado sobre su accionar con el objeto. 
 La SSM toma como punto de partida la idealización de estos Weltanschauung o 
perspectivas, para proponer cambios sobre el sistema en el que deberían tender a mejorar 
su funcionamiento. La SSM está conformada por siete etapas cuyo orden puede variar de 
acuerdo a las características del estudio. 
Tabla 1.Etapa metodología Peter Checkland. (Checkland, 1994) 
Etapa Definición 
1: La Situación 
Problema no 
Estructurado 
En esta etapa se busca realizar una descripción de la 
situación donde se percibe la existencia de un problema, sin 
hacer hincapié en el problema en sí, con la finalidad de no 
dar ningún tipo de estructura a la situación. Simplemente 
reconocer que hay un problema. 
 
 
2: La Situación 
Problema Expresada 
Se da forma a la situación describiendo la estructura en la 
organización mostrando: los actores, actividades, procesos e 
interrelación de éstas. 
3: Definiciones Raíz 
 
Se elaboran enunciados ideales según los diferentes 
“weltanschauung” involucrados, es el sistema. La 
construcción de estas definiciones se basa en los factores del 
nemónico CATWOE: 
C: Consumidorers (beneficiarios), 
A: Actores (que realizan la transformación), 
T: Proceso de transformación (actividades), 
W: Weltanschauung (visión del mundo), 
O: Poseedor (dueño) y 
E: Restricción del ambiente (factores ambiéntales o 
externos). 
Cada visión o perspectiva deternminar o considerar, la 
fórmula P.Q.R propuesta por Checkland: 
 P (qué), Q (cómo), y R (por qué) la transformación 
4: Elaboración de 
modelos conceptuales 
Una vez descrita la definición básica, se construye un modelo 
conceptual que se plantea llevar a cabo de acuerdo a lo 
establecido en la definición raíz y por lo tanto, el modelo 
conceptual (modelo ideal) es un conjunto de actividades de 
lo que el sistema debe hacer con el fin de cumplir el objetivo 
definido. Existirán tantos modelos conceptuales como 
definiciones raíz. 
5: Comparación de los 
modelos conceptuales 
con la realidad 
Se comparan los modelos conceptuales (etapa 4) con la 
situación actual del sistema expresada (etapa 2), para 
determinar las diferencias existentes entre lo descrito en los 
modelos conceptuales y lo que existe en la actualidad en el 
sistema. 
6: Diseño de Cambios 
Deseables, Viables 
De las diferencias emergidas entre la situación actual y los 
modelos conceptuales, se proponen cambios tendientes a 
superarlas, dichos cambios deben ser evaluados y aprobados 
por las personas que conforman el sistema humano, para 
garantizar con esto que sean deseables y viables. 
7: Acciones para 
Mejorar la Situación 
Problema 
Este estadio comprende la puesta en marcha de los cambios 
diseñados, tendientes a solucionar la situación problema, y el 
control de los mismos. 
 
 
 
Se destaca que, en el presente estudio, no se tiene planificado desarrollar la etapa 7, de 
implementación de acciones. En la figura 1, se muestra la secuencia de pasos de la 
metodología de Checkland. 
 
 
 
Figura 1. Metodología de Checkland. (wordpress, 2011) 
 
Población de estudio 
Está definida por los ciudadanos de países latinoamericanos emergentes, de 
diferentes sectores de interés (industrial-empresarial, educativo, gubernamental, normativo, 
otros). 
Técnicas de recolección de datos 
Se propone la revisión documental de artículos, manuales y documentos públicos de 
la CEPAL y BID para la recolección de datos, así como la aplicación de encuestas y 
entrevistas a actores interesados en distintos sectores de la sociedad. 
 
 
 
 
Capitulo II: Marco Teórico 
Antecedentes 
Adam Hamrol (2019), en su artículo de investigación, mencionó métodos y sistemas 
usados en la Ingeniería Mecánica, en combinación con las tecnologías de la información, 
con las cuales crean bases a la Industria 4.0. El autor destaca que la Ingeniería Mecánica 
siempre ha sido la base de la actividad industrial, mientras que la tecnología de la 
información, parte esencial de la Industria 4.0, es su principal fuente de innovación. El 
artículo analiza las herramientas y sistemas de logros de TI más recientes, utilizados para el 
diseño de productos, herramientas de mecanizado, herramientas de máquina y sistemas de 
medición (Hamrol A., 2019). 
La CEPAL (2018), en su documento “La nueva revolución digital”, se planteó 
generar conciencia regional sobre los efectos de la revolución tecnológica que se vive, 
además de medir los avances alcanzados, resaltar oportunidades y áreas de política, para 
aprovechar todo el potencial de las economías digitales con el fin de llevar a cabo un 
cambio de la estructura productiva de la región en favor de sectores con mayor intensidad 
de conocimiento y productividad, de manera que pueda lograrse una mayor igualdad 
(CEPAL, 2018). 
M. Casalet en su documento “La digitalización industrial: un camino hacia la 
gobernanza colaborativa. Estudios de casos” habla acerca de las tendencias tecnológicas en 
la manufactura evidente por el internet de las cosas, la inteligencia artificial, la robotización 
y la analítica de grandes datos, están transformando los procesos industriales. Estos 
cambios marcan las pautas de lo que se conocen como la cuarta revolución industrial, la 
 
 
industria 4.0 o la manufactura inteligente. Como consecuencia a estas transformaciones, los 
países industrializados, han implementado decisiones públicas y privadas en el diseño de 
programas y proyectos para reorientar sectores productivos estratégicos y apropiarse de las 
oportunidades de esta fase industrial. 
En tanto, los países latinoamericanos más industrializados, han manifestado una 
incipiente preocupación sobre estas tendencias tecnológicas en las discusiones académicas 
y en las agendas industriales y de innovación. Parte del objetivo de este trabajo es 
caracterizar este nuevo paradigma industrial como protagonista de una etapa disruptiva. La 
preocupación abarca la revisión de estrategias y programas adoptados en Alemania, Estados 
Unidos, la Comunidad del País Vasco y China, con la intención de proporcionar 
información relevante para plantear una visión que facilite la apropiación de nuevos 
conocimientos, tecnologías, procesos y quealiente la transformación productiva de la 
región, y particularmente la del sector industrial mexicano (Casalet, La digitalización 
industrial: un camino hacia la gobernanza, 2018). 
Por su parte, Basco, Beliz, Coatz y Garnero (2018) mencionan en sus documentos 
de recopilación de datos, sobre el nuevo escenario productivo, donde se explora el impacto 
de las nuevas tecnologías sobre la industria manufacturera, la mano de obra, las cadenas 
globales de valor y el comercio. Aborda las evoluciones de las cadenas de valor y del 
mercado laboral, enfatizando sobre las nuevas habilidades y lo desafías regulatorios, con 
especial atención sobre los países emergentes de América Latina (Basco, 2018). 
Carvajal (2017), en su artículo de investigación, hace énfasis en el impacto de la 
ingeniería en la Educación Superior en Latinoamérica y el Caribe” destacando la 
automatización, la robótica, las tecnologías de información y las tecnologías de 
 
 
telecomunicación, como una unidad multidisciplinar para formular/restablecer nuevos 
instrumentos de producción, medios de producción, métodos de producción, y nuevos 
sistemas productivos, en la ciudad y en el campo, que exigirán nuevos actores para su 
exitoso y eficiente funcionamiento (técnicos, tecnólogos, nuevos profesionales) (Carvajal, 
2017). 
Fundamentos Teóricos 
Se muestran los conceptos base que se deben revisar y conocer para discutir sobre el 
problema planteado: 
Ingeniería Mecánica 
La Ingeniería Mecánica es una de las ramas de la ingeniería que resalta por tener un 
amplio campo laboral, emplea los principios de la termodinámica, transferencia de calor, 
mecánica clásica, mecánica de fluidos, análisis estructural, ciencia de materiales, entre 
otros; esta misma se fundamenta en la construcción, diseño, instalación de instrumentos, 
análisis y mantenimiento de maquinaria (Paul D. Ronney University of Southern California 
). 
La Ingeniería Mecánica se ocupa en forma principal del diseño, construcción y 
operación de los sistemas mediante los cuales se convierte la energía en formas mecánicas 
útiles. Ejemplos: turbinas (de vapor, de gas o hidráulicas), motores de combustión interna, 
etc., y los mecanismos necesarios para convertir la energía de salida de esas máquinas a la 
forma deseada: bombas, compresores, sistemas de transmisión, etc. (krick, 2006). 
El ingeniero mecánico estudia y soluciona problemas de sistemas físicos estáticos y 
dinámicos, mediante el uso de principios como: calor, energía y trabajo; desarrolla modelos 
 
 
matemáticos y computacionales para facilitar la selección de parámetros necesarios para 
llevar a cabo un buen diseño. Posee los conocimientos técnicos y científicos para el diseño 
e instalación de máquinas y procesos, además de contemplar todos los posibles fallos de la 
maquina o sistemas que pueda poseer, busca estipular la forma más eficiente al momento 
de fabricar la pieza optimizando procesos y materiales sin que esto influya en la calidad o la 
funcionalidad final (Davim, 2017). 
Dicho esto, el ingeniero mecánico, está presente en prácticamente todas las 
industrias como, por ejemplo, la industria petrolera, en su desarrollo de producción, control 
y mantenimiento; dependen exclusivamente de tecnologías de la información, y sólo con 
ellas es posible lograr un nivel de operación eficiente (la comunicación a nivel de planta es 
muy importante para determinar la eficiencia de los diversos procesos) (García, Irisarri, 
Perez, Estévez, & Marga, 2018). En la industria minera, se diseñan y se mantienen las 
máquinas que permiten la excavación, como: interruptores de alimentación, calibradores, 
trituradoras y ciclones. En la industria manufacturera en centrales térmicas, se necesita el 
conocimiento de termodinámica, resistencia de materiales, ciencia de materiales, mecánica 
de fluidos y transferencia de calor; por ejemplo para el diseño de turbinas hidráulicas, se 
requiere del conocimiento de la mecánica de fluidos, para comprender el proceso de 
conversión de energía hidráulica en energía mecánica y mecánica sólida, para mitigar los 
problemas relacionados con el estrés y la vibración de las palas de la turbina y otras partes 
giratorias (Davim, 2017). 
 
 
 
 
Desarrollo tecnológico 
El desarrollo tecnológico, en la mayoría de los casos, se ha limitado a concebirlo 
como progreso tecnológico y a su vez, estudiarlo desde el impacto que la tecnología tiene 
en la economía de un país, restando importancia a los beneficios sociales que dicho 
desarrollo tecnológico aporta, por otra parte, el desarrollo tecnológico puede ser de carácter 
interno (mejora de la eficiencia de un proceso, de la duración de una máquina o de la 
fiabilidad de un dispositivo), o externo (factores sociológicos, demográficos, económicos, 
culturales, etc.). Estos criterios denominados externos se refieren al valor de la tecnología 
para la sociedad que pretende usarla o desarrollarla (CALDERÓN, 2016). 
El desarrollo tecnológico es el uso sistemático del conocimiento y la investigación 
dirigida hacia la producción de materiales, dispositivos, sistemas o métodos incluyendo el 
diseño, mejora de prototipos, procesos, productos, servicios o modelos organizativos. En 
pocas palabras es un proceso continuo de capacitación de la población para la 
incorporación, apropiación y aplicación de conocimientos científicos y lo generado a partir 
de estos, además, los cambios generados por una revolución tecnológica conducen a la 
humanidad a un nuevo nivel de progreso asociado con un mejoramiento general de la 
calidad de vida de las personas (Ordóñez, 2007); por otra parte el desarrollo de tecnología 
estratégica depende de una gestión activa, rutinas bien establecidas, aprendizaje 
organizacional y también la capacidad de adaptarse al cambio, de la misma forma, las 
empresas con el tiempo crean su propia ruta organizativa (Færøvik, 2014). 
En las empresas, el desarrollo tecnológico se impulsa por el azar y la necesidad; esto 
es como un proceso de aprendizaje y creación de conocimiento, está estrechamente 
 
 
relacionado con la evolución de las empresas y cómo las empresas continúan construyendo 
sobre los cimientos que han adquirido en el momento de su fundación (Færøvik, 2014). A 
su vez, el desarrollo tecnológico hace referencia a las actividades involucradas dentro de las 
invenciones y descubrimientos que tienden al desarrollo práctico en el plan funcional de la 
vida cotidiana (Alvarez, 2015). El desarrollo tecnológico contemporáneo se construye sobre 
una gran cantidad de tecnologías, para las cuales la posibilidad de conocer y apropiar el 
conocimiento por parte de un individuo es bastante limitada. Por eso, los procesos de 
investigación y desarrollo (I+D), que actualmente se llevan a cabo, implican proyectos 
conjuntos de investigación y alianzas investigativas (Serrano & Edgar, 2014). Cabe 
destacar que las innovaciones y los cambios tecnológicos son las fuerzas que generan el 
mayor crecimiento industrial y económico (Alvarez, 2015). 
Diversos autores hacen mención a distintos parámetros, el autor de este trabajo de 
investigación considera de mayor importancia los siguientes parámetros: 
• El desarrollo como crecimiento considera para su medición indicadores tales como 
el producto interno bruto (PIB), producto nacional bruto (PNB) o el ingreso per 
cápita. 
• El conocimiento, mientras más aumenta los avances tecnológicos, se necesita de 
mayor nivel de especialización dentro de las diferentes disciplinas científicas y 
técnicas. (CALDERÓN, 2016) 
• La innovación se distingue por una mejora o novedad en las características del 
desempeño de los productos o servicios, y su aplicabilidad en la práctica dependerá 
del grado en que dichas características y su grado de novedad sean un factor 
importante en las ventas de una empresa o industria concerniente. 
 
 
• Los intermediarios financieros son, entre otros, los bancos,el gobierno, las cajas de 
ahorro, las cooperativas de crédito, que en los países en vías de desarrollo podrían 
jugar un papel importante como impulsores de la TIC, con el apoyo de instituciones 
de I+D, las cuales tienen la posibilidad de combinar el financiamiento 
presupuestado y alternativo. (Færøvik, 2014) 
• Creación de productos tecnológicos, que pueden ser exportables y vendibles para el 
desarrollo económico de un país. 
• Solicitudes de patentes vía internacional, es decir, la cantidad de peticiones que los 
residentes de un país hacen fuera de éste para patentar sus ideas. Este proceso ayuda 
a que un ingenio se internacionalice y la patente no pierda fuerza al restringirse su 
ámbito a lo nacional y, por lo tanto, con la posibilidad de que otros copien la idea. 
• Regalías o royalties que esas patentes ofrecen a los países cuantas más regalías, más 
ingreso obtiene la economía del país. 
• Exportaciones de alta tecnología es el último nivel de desarrollo. Este indicador 
determina que el país no sólo tiene capacidad de innovación tecnológica, sino que 
además sus ideas son vendibles al exterior, lo que se traduce en mayores réditos 
económicos (CAF, 2015). 
El representante de Banco de Desarrollo de América Latina (CAF Corporación 
Andina de Fomento por las siglas del nombre original de la organización) en Europa, José 
Antonio García Belaunde dejó claro que la innovación y el desarrollo tecnológico son un 
ancla fundamental para elevar los niveles de productividad y competitividad, el reto 
principal de América Latina: “En CAF consideramos esencial que la región avance hacia 
una transformación productiva que permita que las economías de la región sean menos 
 
 
vulnerables y dependientes de los cambios externos y que tengamos una matriz de 
producción y exportación más diversificada que nos habilite para participar en las cadenas 
globales de producción, pero no únicamente como suministradores de materias primas sino 
en fases superiores de mayor contenido tecnológico” (CAF, 2019). 
Adaptación tecnológica 
La adaptación tecnológica se refiere a los ajustes y cambios posteriores a la 
instalación de una nueva tecnología en un entorno determinado. las adaptaciones pueden 
abordar aspectos físicos de la tecnología, así como los procedimientos, suposiciones, 
conocimientos o relaciones de los usuarios. Estos cambios pueden deberse únicamente a los 
esfuerzos de los usuarios o a los esfuerzos conjuntos entre los usuarios y los desarrolladores 
de tecnología (Marcie, 1992). 
El proceso de adaptación tecnológica no es gradual y continuo, como se argumenta 
a menudo en la literatura sobre innovación, sino que es altamente discontinuo. Una 
comprensión cercana del proceso de adaptación es fundamental por varias razones. En 
primer lugar, las adaptaciones de los usuarios a las tecnologías en uso, a menudo ayudan a 
configurar más actividades de investigación y desarrollo. En segundo lugar, la eficiencia 
operativa finalmente lograda con una nueva tecnología depende en gran medida de las 
modificaciones de los usuarios. En tercer lugar, las modificaciones afectan no solo a la 
tecnología en uso, sino también a su contexto físico. Como señala Van de Ven, una vez en 
uso, las nuevas tecnologías "no sólo se adaptan a las estructuras organizativas e industriales 
existentes, sino que también transforman la estructura y las prácticas de estos entornos" 
(Marcie, 1992). 
 
 
La adaptación a la tecnología es importante para comprender el crecimiento 
económico y las diferencias de ingresos entre personas, empresas y ubicaciones. Por 
ejemplo, las adiciones al conjunto de recetas "no rivales" para combinar insumos crudos en 
un producto útil son fundamentales para los modelos de crecimiento endógeno, y es la 
aplicación de nuevos conocimientos en formas que remodelan la producción lo que es 
fundamental para los modelos de crecimiento endógeno (Lin, 2009). 
Las empresas pueden o deben imponerse un reto que consista en una buena 
estrategia y en hacer buen uso de las nuevas tecnologías. Esto sancionará su supervivencia 
en el mercado porque encontrará un gran respaldo en la eficiencia y en la eficacia 
resultadas del buen uso de la información; las nuevas tecnologías tienen ventajas para las 
empresas de cara al mercado: mejoran su imagen de marca, consolidan su carácter 
innovador y su apuesta I+D+i (investigación desarrollo e innovación) y mejoran la gestión 
con la automatización de miles de datos. (MARTÍN, 2018). Para ello el primer paso es 
encontrar el apoyo en la implantación de cualquier proceso tecnológico. 
Este es uno de los factores más cruciales para posibilitar la Industria 4.0 en 
cualquier sector, pues para que pase la transformación digital primero debe pasar la 
transformación cultural y la gestión del cambio, es decir, debe haber un cambio de 
paradigma en el negocio, que no es tecnológico en su totalidad, cambia también la manera 
en que las personas entienden el mundo, aprenden, se relacionan y trabajan. Los nuevos 
trabajos también pueden ayudar a comprender las diferencias organizativas entre las 
empresas. A su vez, en la medida en que las tecnologías de ocupación internacional estén 
disponibles, el nuevo trabajo puede ser útil como una medida de la amplitud de la 
adaptación tecnológica entre países. 
 
 
Revolución industrial 
El desarrollo tecnológico tiene un gran impacto en los sistemas manufactureros, 
empezando por la primera revolución industrial que está representada por la invención de la 
máquina de vapor que permitió una transición de la tecnología agrícola y artesanal, a la 
mecanización de los procesos y con ello la sustitución del trabajo manual por el de las 
máquinas. Así mismo la expansión de industrias como la de los textiles, la metalúrgica, la 
siderúrgica y la de transporte. 
Luego con el surgimiento de la electricidad nace la segunda revolución industrial 
donde sigue presente la ingeniería mecánica con la instalación de la cadena de montaje en 
las industrias, por tanto, esta revolución se caracteriza por una nueva organización del 
trabajo orientado a la disminución de los costes y el incremento abismal de la productividad 
(producción en masa). Así mismo nace, La tercera revolución que presenció el surgimiento 
y el avance acelerado y sin precedentes de la electrónica, la bioingeniería, los ordenadores, 
las telecomunicaciones, los dispositivos móviles, el desarrollo de software y la robótica, por 
mencionar algunas en donde la ingeniería mecánica empieza a evolucionar de la mano con 
otras ingenierías para la creación de nuevos productos y servicios como por ejemplo las 
maquinas CNC (Rozo-García, 2020). En la siguiente figura, a lo largo de la línea del 
tiempo, los diferentes saltos históricos producidos por el sector industrial. 
 
 
 
Figura 2. Evolución de la Industria 4.0. (Sardón, 2019) 
 
Industria 4.0 
El paradigma de la Industria 4.0 genera un flujo continuo de información, que es 
muy superior al empleado tradicionalmente. Representa la organización de los procesos de 
producción basados en tecnología y dispositivos que se comunican autónomamente entre sí 
a lo largo de toda la cadena de valor (J. Motta, H. Moreno y R. Ascúa, 2019). Se 
fundamenta en la adopción de las tecnologías de información y comunicación de todas las 
funciones de la industria y se transita de la integración holística del hardware a la 
integración holística de las comunicaciones. 
La Industria 4.0 es la táctica que define la virtualización de la producción y 
fabricación, de modo que se completen las tecnologías más avanzadas para permitir 
flexibilizar la producción y reducir costes de fabricación; y no sólo se fundamenta en una 
modificación tecnológica de los procesos, sino también, en un nuevo modelo de negocio 
cuya base es la conectividad, con la que se consigue un rastreo en tiempo real de la 
industria, tanto a nivel técnico cómo comercialy administrativo. 
 
 
La cuarta revolución industrial es la interacción total de la industria, creando un 
entorno digital interconectado, conexión de distintos tipos, surgiendo incluso nuevos 
métodos; conectividad de máquinas con personas, las máquinas entre ellas (M2M), 
personas con personas, empresas con otras empresas (B2B), además de la empresa con los 
consumidores (B2C) (Basco, 2018). 
El entorno digital se ha empezado a observar específicamente en sectores ligados al 
consumidor final, lo que hemos llamado B2C. Lo que conocemos como comercio online. 
Las industrias ya tienen en su posesión un sistema de control para sus procesos o robots 
para la ejecución de algunas tareas, se quiere conseguir que ese sistema de control sea 
capaz de examinar el estado del proceso y dar normas de cómo debemos operar para una 
mayor eficiencia, optimización y productividad, o, por otro lado, que esos robots puedan 
ser autónomos, capaces de cambiar su configuración para adaptarse al modo de operación. 
Todo esto, es uno de los aspectos claves, procesamiento y análisis en tiempo real (Berger, 
Roland, 2016). 
La Industria 4.0 ofrece una gran cantidad de ventajas a las empresas: 
• Se obtienen procesos más depurados, repetitivos y sin errores ni alteraciones. De esta 
forma se obtiene una producción ininterrumpida y disponible durante las 24 horas del 
día. 
• Se optimizan los niveles de calidad. La automatización de procesos permite una 
mayor precisión en medidas, mezclas y pesos. También se evitan las interrupciones y 
tiempos muertos. 
• Se obtiene un ahorro de costes en consecuencia de una mayor eficiencia. Los procesos 
automatizados permiten el uso de menos personal, menos errores y mayor eficacia de 
 
 
materias primas, energética, entre otras cosas lo que hace un proceso con más 
optimización. 
• Los tiempos de producción se reducen drásticamente. 
• Ofrece a los clientes la posibilidad de participar directamente en la personalización de 
los productos que va adquirir, con la misma estrategia de ciclos cortos y con costes 
bajos. 
• Conectividad máxima, potencia informática extrema y gran automatización. 
• Se consigue una mayor seguridad para el personal implicado en cada proceso. 
• Gracias a las redes de comunicación, el flujo de datos es más eficiente, lo que permite 
reducir los tiempos de reacción y de toma de decisiones. 
• La competitividad empresarial es más elevada y permite dar respuesta a las 
necesidades de los mercados con productos de mayor calidad, de forma más veloz y 
flexible a los cambios. 
• La gestión de los activos es más sostenible. 
• Mayor integración B2C, fábricas inteligentes empiezan a manufacturar un producto 
cuando el cliente lo pide e ir monitoreando el paso a paso del producto. (Sardón, 
2019) 
Los pilares tecnológicos sobre las que se fundamenta la Industria 4.0 ya se están 
utilizando actualmente en las empresas manufactureras, pero de forma aislada como lo son: 
 
 
Tabla 2. Tecnologías disruptivas. (García G, 2021) 
 
Big Data 
Es la gestión y análisis de volúmenes gigantescos como nunca 
antes, de distintos tipos de datos obtenidos de una gran variedad de 
fuentes. Los datos se obtienen de fuentes como señales de móvil, 
sensores, cámaras, micrófonos, archivos, datos experimentales, etc. 
Y esto requiere que la velocidad de respuesta sea lo suficientemente 
rápida como para obtener la información precisa en el momento 
adecuado para permitir actuaciones en tiempo real. 
 
 
Simulación 
avanzada y 
modelado virtual de 
plantas 
Permitirán reproducir el mundo físico en un modelo virtual que 
puede incluir máquinas, productos, personas, escenarios 
empresariales y permite a los operadores hacer pruebas, aumentar la 
calidad y optimizar la programación de una máquina en el mundo 
virtual antes de ponerla en práctica. Las simulaciones en 3D, que 
actualmente están extendidos en la fase de ingeniería mecánica en 
diversas operaciones de manufactura, se utilizarán también en 
algunas operaciones en las plantas de producción. 
 
 
Robótica Autónoma 
La integración de sensores y actuadores, la comunicación de las 
interfaces. Se busca incrementar la robótica colaborativa para ir 
hacia fábricas inteligentes donde todas las áreas de la empresa 
puedan trabajar en forma conectada con alto nivel de 
automatización en las tareas. Liberar a los humanos de trabajos 
pesados y rutinarios nos permitirá dedicarnos a tareas de carácter 
creativo e intelectual más elevado. 
 
Integración 
horizontal y vertical 
de sistemas 
Los fabricantes, los proveedores y los clientes estarán 
estrechamente enlazados por los sistemas informáticos, facilitando 
cadenas de valor verdaderamente automatizadas. Y lo mismo pasará 
entre los departamentos de una empresa, como ingeniería, 
producción y servicios. 
 
Internet de las cosas 
a nivel industrial 
(IIoT) 
Cada vez más dispositivos estarán enriquecidos con informática 
incrustada y conectados por medio de tecnologías estándar como 
por ejemplo el empleo de sensores (hardware) y aplicaciones 
(software). Esto permite a los dispositivos de campo comunicarse e 
interactuar entre ellos y con los controladores centrales así tomar 
decisiones en tiempo real. También descentraliza el análisis y la 
toma de decisiones. 
Ciberseguridad 
Se trata de comunicaciones seguras y confiables, así como la 
administración sofisticada de identidades, accesos de máquinas y 
usuarios son esenciales. El aumento de la conectividad que 
representa la Industria 4.0 incrementa drásticamente la necesidad de 
proteger los sistemas industriales críticos y las líneas de producción 
 
 
contra las amenazas informáticas. Se valorará la oferta de 
herramientas preventivas que permitan detectar, anticipar y 
neutralizar amenazas sobre los sistemas de información de las 
empresas 
 
La nube 
Ofrece almacenamiento, acceso y uso de servicios informáticos en 
línea y conseguirán tiempo de reacción de apenas algunos 
milisegundos. Puede expresarse en tres niveles diferentes, según el 
servicio provisto: infraestructura como servicio, plataforma como 
servicio y software como servicio. Al mismo tiempo, este sistema o 
plataforma aumenta su capacidad de respuesta haciendo posible su 
uso en un mayor número de actividades, incluso aquellas que 
supervisan y controlan los procesos y recursos. Como resultado, se 
irán traspasando trabajos informáticos a la nube y facilitarán que 
más servicios informáticos se dediquen a la producción. Incluso los 
sistemas que controlan los procesos podrán estar basados en la 
nube. 
 
Fabricación aditiva o 
impresión 3d 
La impresión en tres dimensiones, además de hacer prototipos y 
componentes individuales como actualmente, se extenderá a 
producir pequeños lotes de productos personalizados lo que 
permitirá reducir las materias primas, los stocks y las distancias de 
transporte. Este tema es ya estudiado y se da la habilitación 
necesaria a una buena gama de ingenieros en comienzos, de las 
especialidades de Mecatrónica principalmente, aunque también 
industriales, mecánicos, electrónicos, de control y automatización. 
 
Realidad aumentada 
 
Capacidad de Integración de elementos virtuales a la realidad, en 
tiempo real. Se trata de aplicaciones que incorporan a la 
información el mundo real otra información en forma de gráficos, 
contenidos, sonidos, por medios como lentes, teléfonos, tablets, etc. 
(Basco, 2018) 
 
El Modelo Arquitectónico de Referencia Industria 4.0 (RAMI 4.0) 
El Modelo Arquitectónico de Referencia Industria 4.0, abreviado RAMI 4.0, 
consiste en un sistema de coordenadas tridimensional que describe todos los aspectos 
críticos de Industria 4.0. De esta manera, las interrelaciones complejas se pueden dividir en 
grupos más pequeños y simples. RAMI 4.0 combina los elementos cruciales de la Industria 
4.0 en un modelo de capa tridimensional por primera vez. Sobre la base de este marco, las 
 
 
tecnologías Industria4.0 pueden clasificarse y desarrollarse de una mejor manera para su 
adopción. 
El eje niveles de jerarquía: 
En el eje horizontal derecho se indican los niveles de jerarquía de IEC 62264, la 
serie de normas internacionales para sistemas de control y TI empresariales. Estos niveles 
de jerarquía representan las diferentes funcionalidades dentro de las fábricas o 
instalaciones. Para representar el entorno de Industria 4.0, estas funcionalidades se han 
ampliado para incluir piezas de trabajo, etiquetadas como “Producto”, y la conexión a 
Internet de las cosas y servicios, etiquetada como “Mundo conectado”. 
El eje Ciclo de vida y flujo de valor: 
El eje horizontal de la izquierda representa el ciclo de vida de las instalaciones y los 
productos, basado en IEC 62890 para la gestión del ciclo de vida. Además, se hace una 
distinción entre “tipos” e “instancias”. Un “tipo” se convierte en una “instancia” cuando se 
han completado el diseño y la creación de prototipos y se está fabricando el producto real. 
El eje Capas: 
Las seis capas en el eje vertical sirven para describir la descomposición de una 
máquina en sus propiedades estructuradas capa por capa, es decir, el mapeo virtual de una 
máquina. Estas representaciones se originan en la tecnología de la información y las 
comunicaciones, donde las propiedades de los sistemas complejos se suelen dividir en 
capas. Dentro de estos tres ejes, se pueden mapear todos los aspectos cruciales de Industrie 
4.0, lo que permite clasificar objetos como máquinas según el modelo. De este modo, los 
conceptos altamente flexibles de Industria 4.0 se pueden describir e implementar utilizando 
 
 
RAMI 4.0. El modelo arquitectónico de referencia permite la migración paso a paso del 
presente al mundo de Industria 4.0. (M & R, Industrie 4.0: The Reference Architectural 
Model Industrie 4.0 (RAMI 4.0), 2015). 
 
Figura 3 Arquitectura RAMI 4.0. (RAMI,2015) 
 
Arquitectura de referencia de internet industrial (IIRA) 
El IIRA es una arquitectura abierta, basado en la norma internacional 
ISO/IEC/IEEE 42010:2011 y en estándares para sistemas IoT. Está orientado hacia 
múltiples industrias, como son la salud, transporte, energía, sector público y la 
manufactura, procurando la interoperabilidad de sistemas y procesos (N, E, & P, 2018). El 
diseño de IIRA está destinado a trascender las tecnologías disponibles en la actualidad y, al 
hacerlo, es capaz de identificar brechas tecnológicas en función de los requisitos 
arquitectónicos. Esto, a su vez, impulsará los esfuerzos de desarrollo de nuevas tecnologías 
por parte de la comunidad de Internet industrial (Industrial internet CONSORTIUM, 2015). 
El centro de esta arquitectura son las 4 capas denominados puntos de vista: 
• Punto de Vista del Negocio, donde se genera información de los interesados 
 
 
• Punto de Vista de Uso, donde se describe los requerimientos de uso 
• Punto de vista Funcional, para los requerimientos funcionales del producto, contiene 
cinco dominios: Control, Operación, Información, Aplicación y Negocio 
o Control: se obtienen los datos de los sensores y de los elementos físicos del 
mundo real para realizar el control inmediato de los mismos. 
o Operación: se procesa la información de los sistemas de control industrial. 
o Información: se recopilan los datos de otros dominios para el análisis de 
todo el sistema. 
o Aplicación: se trata la información de alto nivel para la optimización global. 
o Negocio: se ocupa de la información para la integración con sistemas 
existentes y nuevos (N, E, & P, 2018). 
Ingeniería Mecatrónica. 
La Mecatrónica, que entre sus temas disciplinares se encuentra la robótica, es base 
en la creación de Plataformas de Industria 4.0 porque sugiere la integración física de 
sistemas electrónicos a sistemas mecánicos y luego la integración de instrumentos, 
dispositivos, máquinas, procesos y sistemas de manufactura por medio de las TIC hasta la 
integración total de la Fábrica Digital; de acuerdo al requerimiento específico (Carvajal, 
2017). 
La Ingeniería Mecatrónica es la interrelación entre tecnologías mecánica, 
electrónica y de la información. En una interacción sinérgica cada componente aporta lo 
mejor de sí para un funcionamiento global óptimo (Davim, 2017). Para muchos autores, el 
término “mecánica” hace referencia únicamente al estudio de las relaciones entre fuerza y 
 
 
movimiento. En esos casos, la Mecatrónica es vista como sinónimo de control inteligente 
de movimiento. Sin embargo, si el término “mecánica” se asocia además con otras 
disciplinas propias de la Ingeniería Mecánica como la termodinámica, la transferencia de 
calor y la mecánica de fluidos, la definición de Mecatrónica adquiere una connotación más 
amplia. 
La Ingeniería Mecatrónica hoy por hoy se encarga del diseño de maquinaria textil, 
las impresoras y copiadoras, la maquinaria agroindustrial, máquinas dispensadoras, cajeros 
electrónicos, prótesis y equipos de rehabilitación, máquinas para ejercicios físicos, 
máquinas empacadoras, máquinas de control numérico para la industrias metalmecánica, 
del plástico y de la madera, equipos para la enseñanza, máquinas y elementos para parques 
de diversiones, vehículos con suspensión activa y sistemas de guiado automático, robots 
industriales, de entretenimiento, de servicios y para aplicaciones médicas (F., 2006). 
 
 
 
 
 
 
 
CAPITULO III: Análisis Del Problema 
En este capítulo se aplican las tres (3) primeras etapas de la Metodología de Peter 
Checkland, donde se busca establecer que existe una situación a mejorar en el área 
tecnológica industrial, en el que participan gobiernos nacionales, regionales, dueños de 
negocios, empresas públicas-privadas, universidades y organismos, se contempla como un 
problema no estructurado con distintas vertientes, que después se estructura reconociendo 
la interacción de los actores en torno a la situación tecnológica no deseada. 
Etapa 1, Situación Problema No estructurado: 
Diagnóstico actualizado de la Ingeniería Mecánica e Industria 4.0 en LATAM 
La Ingeniería Mecánica, es la fundadora de muchos proyectos que revolucionaron el 
estilo de vida de la humanidad, por lo que la aplicación y evolución continua de esas 
invenciones en diversos campos han dado lugar a la industrialización, civilización y mejor 
estilo de vida. En la actualidad, la Ingeniería Mecánica participa en distintas industrias 
como lo son la manufacturera, petrolera, metalmecánica, minera, biotecnología, automotriz 
y otras; trabaja de la mano con la Mecatrónica, desarrollo de fuentes de energía, 
electrónica, ingeniería de control y automatización, factores que hoy en día son elementales 
en la sociedad, al estar involucrados en la gran mayoría de las máquinas modernas (Davim, 
2017). 
Hoy por hoy, en los diseños de sistemas térmicos se busca aprovechar de manera 
óptima la energía química de los combustibles, se diseñan desde un punto de vista 
“environómico”, por ejemplo, en el diseño de combustión de calderas, lograr reducir 
emisiones contaminantes que producen gases nocivos, para ello, se requieren equipos más 
 
 
eficientes que reduzcan el impacto ambiental negativo y a su vez hagan posible optimizar 
los recursos económicos, materiales y energéticos (M D. , 2010). Se tiende a diseñar 
motores más eficientes, que puedan aprovechar mejor el combustible. 
Actualmente, sigue siendo un reto establecer un estándar mundial para hacer posible 
la adopción de los CPS. Por tanto, es evidente que el desarrollo de la Industria 4.0 se 
caracteriza por la aplicación intensiva, extensiva e integrada de la automatización y 
robotización (virtualización), de los Sistemas de Información y Telecomunicación en los 
procesos productivos de las industrias. Con la industria 4.0 se busca Interoperabilidad 
(intercambio de datos entre varias máquinas), Virtualización (automatización y 
digitalización), Descentralización(las maquinas toman decisiones autónomas), Capacidad 
en tiempo real (los datos se analizan de manera inmediata), Modularidad (los sistemas 
modulares se pueden ajustar fácilmente en caso de fluctuaciones estacionales o 
características cambiantes del producto), Orientación del servicio (Los servicios de 
empresas, CPS y humanos están disponibles a través del IoS y pueden ser utilizados por 
otros participantes) (Hermann, 2015). 
Con la cuarta revolución industrial, las disciplinas de la Ingeniería Mecánica 
tomaron un papel importante; ya que, surge de la necesidad de interconectar la industria en 
su totalidad, obteniendo grandes beneficios, como la personalización de productos en masa 
y un adecuado mantenimiento de los activos, evitando así, fallas no planificadas, basándose 
en datos provenientes de sensores (vibraciones, lubricación, ruidos, temperaturas), también 
en la capacidad para cotizar adecuadamente pedidos de piezas especiales, evadir 
inconvenientes en el control de inventarios y obtener mejoras en la calidad del producto 
 
 
final, todo esto en tiempo real, buscando optimizar tiempos y costos de producción; esto 
añade un nivel completamente nuevo de requisitos de integración tecnológica. 
La Ingeniería Mecánica, busca instalaciones de producción totalmente digitalizadas 
e interconectadas, manufactura flexible, autónoma y sustentable, robots que asistan e 
interactúen con humanos, máquinas completamente autónomas (que tomen sus propias 
decisiones), productos inteligentes, conscientes del entorno y que provean información, 
manejo y análisis de grandes volúmenes de datos en tiempo real, uso de sistemas 
automatizados de gestión GMAO (Gestión de mantenimiento asistido por ordenador), uso 
de software ERP (Sistema de planificación de recursos empresariales) y enfoque a la 
innovación y actividades de valor agregado. 
A continuación, se muestran algunas empresas con aplicación de tecnología 
disruptivas: 
Tabla 3 Empresas con tecnología disruptivas. (García G, 2021) 
País Empresa/ Fabrica Servicio/producto Tecnología Beneficio 
España Ford Automóviles 
Fabricación flexible, 
Robótica 
colaborativa 
Personalización 
Flexibilización 
Control 
España Tableros Tradema Madera 
Big data e 
inteligencia 
artificial 
Evita errores 
Modelo virtual 
España IML Solutions Moldes 
Realidad 
aumentada 
mantenimiento 
predictivo 
Alemania Audi Automóviles Realidad aumentada 
Reducir errores de 
diseño, costes y tiempo 
Alemania Audi Piezas automóviles (metal o aluminio) Impresión 3D 
Mejor aprovechamiento 
de materia prima, 
reducción de costes 
Argentina Tenaris Siderurgica 
RFID, impresión 
3D, Big Robótica 
Industrial, 
Prototipos, control, 
optimización 
 
 
Analítica 
Predictiva 
Argentina Industria Plastica Envases plásticos 
Nube e inteligencia 
artificial 
Mantenimiento 
preventivo, reportes 
para la toma de 
decisiones 
Argentina Tenarais 
Abastecimiento de 
suministros 
petroleros 
Tubería just in time provisión en el 
momento requerido 
 
En base a dichos planteamientos, debe resaltarse que el campo de estudio de la 
Ingeniería Mecánica sigue estando entre las protagonistas, dado que, al automatizar y 
aplicar las nuevas tecnologías como inteligencia artificial, robótica y otras, se necesitan de 
mecanismos, cálculos, mantenimiento y análisis. 
Por otro lado, estudiando los países líderes en Industria 4.0 como lo es el caso de 
Alemania, gestadora de la nueva revolución industrial; Estados Unidos, potencia 
manufacturera y China , país que ejerce gran demanda mundial y a la vez, proporciona los 
medios de trabajo y producción de gran parte del mundo, develan una serie de aspectos 
característicos que lo destacan en la implementación de la Industria 4.0, que además de 
significarle la oportunidad de masificación de producción compitiendo con los grandes 
coreanos, japoneses y otros con mano de obra económica; implica cambios sociales-
culturales importantes, en la forma en que se concibe la vida a partir de la disponibilidad de 
la tecnología en el quehacer diario, no solo la domótica sino también los productos 
diversificados y adaptados a las diferentes necesidades del ciudadano común (Tabla 4). 
 
 
 
 
Tabla 4. Los países con mayor desarrollo industrial a nivel mundial 
ALEMANIA ESTADOS UNIDOS CHINA 
 
Siendo uno de los líderes 
en la adopción de la 
industria 4.0, donde su 
potencial se centra en 
sectores manufactureros 
como productores de 
máquinas de herramientas, 
maquina electrónica, 
industrias química, 
automotriz, y en 
fabricación de 
equipamiento médico; en 
donde parte de su 
implementación de 
políticas públicas tomo un 
papel importante el 
gobierno federal a través 
de los ministerios de 
Educación, Investigación, 
Economía y Engería al 
estimular el desarrollo 
tecnológico y la adaptación 
tecnológica con el objetivo 
de interconectar los 
productos, la cadena de 
valor y el modelo de 
negocio. El gobierno 
alemán asume la 
responsabilidad de los 
fondos orientados a la 
investigación, 
participación de Pymes, y 
estandarización. La Política 
4.0 busca promover la 
adopción de las tecnologías 
 
Se focalizó en desarrollar 
la Manufactura 
Avanzada (Industria 4.0) 
entendiendo por tal el 
uso de la información, 
automatización, 
computación, software, 
sensores y 
funcionamiento en red. 
La oficina para la 
implementación del 
programa de 
manufactura avanzada 
fue responsable de la 
orientación y aplicación 
de la estrategia en 
estrecha colaboración 
con la industria y la 
academia. La finalidad 
fue crear escenarios del 
futuro basados en 
previsiones económicas 
y de pronóstico sobre 
distintas áreas, mediante 
un proceso interactivo 
de comunicación y 
documentación entre la 
industria, universidades 
y gobierno. El objetivo 
de este trabajo fue 
fortalecer los incentivos 
financieros para atraer 
inversión a las empresas, 
mejorando su 
manufactura existente, 
El gobierno lanza la 
iniciativa Made in China 
2025, con la intención de 
fortalecer el sector 
manufacturero, en el que 
plantearon cuatro pasos: 
alcanzar la fabricación 
digital. La idea es dominar 
el sector tecnológico 
(digitalización, redes e 
informatización); mejorar 
la calidad de los productos, 
disminuir el consumo de 
energía y las emisiones 
contaminantes de las 
principales industrias; 
además la inversión en 
automatización y 
digitalización pone las 
bases para una nueva 
industrialización en el país; 
cabe destacar que la 
inversión en la industria 
manufacturera se ha 
duplicado desde 2005, 
convirtiendo a China en el 
más grande productor de 
robots industriales. 
En 2014 se acordó la 
colaboración de Alemania-
China para la innovación, 
especialmente dirigida a la 
Industria 4.0 donde 
empresas de Alemania se 
vincularon con las de China 
 
 
4.0 entre las pequeñas y 
medianas empresas 
metalmecánicas, un papel 
clave en la explicación de 
la fortaleza y 
competitividad sistémica 
alemana (Erbes & otros, 
2019). 
Plattform 4.0 que surge de 
3 asociaciones industriales 
Alemanas, en donde una 
de las que participa es la 
Asociación de Ingeniería 
Mecánica; consolido cinco 
grupos de trabajos a 
empresas, 
Continuación……. 
organizaciones sindicales e 
instituciones de 
investigación, para resolver 
y orientar sobre problemas 
centrales de ejecución e 
implementación, tales 
como: creación de una 
arquitectura de referencia 
para estándares y normas, 
impulso a la investigación 
y desarrollo tecnológico de 
la Industria 4.0 para 
identificar necesidades, 
seguridad para el manejo 
confiable de datos, marco 
legal para examinar los 
aspectos determinantes de 
la economía digital, y por 
último trabajo, educación y 
formación. (Casalet, La 
digitalización industrial: 
crear un apoyo real a las 
Pymes para participar 
como proveedoras de 
manufactura avanzada 
(Casalet, La 
digitalización industrial: 
un camino hacia la 
gobernanza colaborativa, 
2018). 
El programa federal de 
Asociaciónpara la 
manufactura, busca 
dotar asistencia técnica a 
Pymes para contribuir al 
desarrollo competitivo. 
Para fortificar las 
relaciones entre 
universidades e 
 
industrias, el comité 
directivo de la 
Asociación de 
Manufactura Avanzada 
identificó necesidades, 
de las cuales una de las 
más importantes fue 
aumentar la formación 
en ingeniería, creando 
programas y nuevas 
carreras donde los 
estudiantes tengan 
conocimientos reales de 
la manufactura en 
cuanto a tecnologías y 
sobre las perspectivas 
operacionales. 
El Consorcio Internet 
Industrial (IIC), fundado 
por ejemplo el fabricante de 
automóviles de Mercedes 
Benz firmó con su socio 
chino BAIC un acuerdo 
para levantar una nueva 
planta de ensamblado de 
vehículos en el país asiático 
por 1.000 millones de euros; 
por otra parte, Deutsche 
Telekom, la mayor empresa 
de telecomunicaciones de 
Alemania, ha acordado por 
su parte con la primera 
 
empresa de telefonía móvil 
de China “China Mobile”, 
trabajar conjuntamente en 
el área de la telemática y, 
más concretamente, en el 
ámbito de la conexión a 
internet de automóviles, un 
sector en auge. A nivel 
gubernamental se 
suscribieron asimismo 
varios acuerdos de distintos 
temas, desde la 
colaboración en innovación 
hasta la supervisión 
financiera, pasando por los 
intercambios entre centros 
educativos, entre 
ministerios de Salud y entre 
sus respectivas agencias 
espaciales (Casalet, La 
digitalización industrial: un 
camino hacia la gobernanza 
colaborativa, 2018) 
 
 
 
un camino hacia la 
gobernanza colaborativa, 
2018). La consolidación de 
la plataforma industria 4.0 
responde a las necesidades 
de construir un sistema 
estable de comunicación, 
coordinación y asesoría. 
Por ejemplo, el diseño de 
una arquitectura de 
referencia uniforme para la 
industria RAMI 4.0 la cual 
se convierte en estándar 
por la norma DIN 91.345. 
La estandarización Council 
4.0, ha extendido el 
modelo a la norma 
internacional IEC/PAS 
63088 (Rozo-García, 2020). 
 
por GE, IBM, CISCO, 
Intel y AT&T se orienta 
en todo lo que se pueda 
conectar a internet, 
proporcionar datos, y 
aumentar la eficiencia 
industrial. Además de 
los sistemas de 
fabricación, se aborda 
también la integración 
de la digitalización en la 
energía, la asistencia 
sanitaria y la 
infraestructura. Tiene 
como objetivo, impulsar 
la implementación del 
Internet Industrial para 
la interconexión de 
máquinas y dispositivos, 
mediante la arquitectura 
de referencia, 
denominada Industrial 
Internet Reference 
Architecture (IIRA) (N, 
E, & P, 2018). Las 
actividades no se limitan 
al sector manufacturero, 
sino que incluyen 
actividades propias de 
los sectores de servicios 
y primario, como 
energía, salud humana, 
agricultura, aviación, 
minería, transporte, 
ciudades inteligentes, 
entre otros (Erbes & 
otros, 2019) 
 
 
 
Llevando entonces, el análisis al contexto latinoamericano, en el que hay 
un esfuerzo mínimo por conformar este nuevo paradigma, el cual está obligando al 
mercado a adaptarse para competir. Estos países emergentes, han invertido recursos 
para aumentar su conectividad entendiendo la importancia de mantenerse 
conectado al mundo. Así se han creado en países como Argentina y Brasil, 
ministerios que se abocan al desarrollo tecnológicos de las empresas mediante el 
otorgamiento de recursos económicos y favoreciendo alianzas con países de primer 
mundo para impulsar el intercambio conocimientos, de equipos, piezas y partes para 
los parques industriales. Se han elevado alianzas con China y países asiáticos para 
disponer de componentes de alta tecnología para la automatización, digitalización y 
virtualización de procesos de manufactura, sin obviar que es en los sectores mineros 
que los hacen fuertes en el mercado mundial, donde han iniciado la inversión. 
Así, éstos países han incorporado en la última década un conjunto de políticas 
públicas que ponen énfasis en mejorar la educación. Asimismo, se ha incrementado 
la cantidad de recursos públicos que se destinan al ámbito educativo orientado a la 
tecnología, alcanzando en la mayoría de los países el 6% del Producto Interno Bruto 
(PBI), cifra que iguala, y en algunos casos supera, a muchos de los países de la 
Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económico (OECD). Incluso, el 
acceso a tecnología en las escuelas se ha incrementado notablemente. Por ejemplo, 
el 68% de los estudiantes secundarios en Colombia tiene acceso a una computadora 
portátil en la escuela, en Chile el 47%, en Brasil el 35% y en México el 34%, 
comparado con un 49% promedio en la OECD (A, Belisario, M, & S, 2020). 
De igual manera, se ha visto la incorporación de tecnologías amigables con el 
ambiente para disminuir el impacto negativo ambiental, disminuyendo ampliamente 
costos operativos a partir de esos manejos de ahorro energético, siendo Chile elpaís 
bandera en esa materia. En la Tabla 2, se detalla cómo se ha asociado el concepto 
I4.0 y los diferentes actores de cada país. De igual manera, la Figura 4, evidencia un 
esquema de la problemática existente en el contexto latinoamericano por el I4.0 y los 
puntos álgidos de cada actor/sector involucrado. 
 
 
Tabla 5 países emergentes de Latinoamérica (Varios, 2021) 
MÉXICO BRASIL CHILE ARGENTINA COLOMBIA 
País líder de la Industria 
4.0 en Latinoamérica, no 
existe una orientación de 
política industrial que guie 
la adopción de las nuevas 
tecnologías en las 
industrias. El programa 
Especial de Ciencia 
Tecnología e Innovación 
los desafíos fueron 
establecer prioridades 
nacionales para el 
desarrollo de software, 
energía y salud. 
La industria automotriz, 
aeroespacial, son unas de 
las más dinámicas y 
competitivas de México. 
Los vehículos fabricados se 
venden en todo el mundo, 
las autopartes integran las 
cadenas de valor de la 
industria mundial y 
La industria brasileña 
se encuentra aún en 
gran medida en la 
transición de lo que 
sería la Industria 2.0 
(caracterizada por el 
uso de líneas de 
ensamblaje y energía 
eléctrica) a la 
Industria 3.0 (que 
aplica la 
automatización a 
través de la 
electrónica, la 
robótica y la 
programación). 
Evaluaciones de la 
Agencia Brasileña de 
Desarrollo Industrial 
(ABDI) plantea que la 
industria brasileña ha 
aumentado los niveles 
de automatización y 
De acuerdo con el 
World Economic en el 
2018, Chile tiene 
actualmente un camino 
por delante para la 
incluir las tecnologías 
de la Industria 4.0, de lo 
que corresponde a la 
implantación de las 
tecnologías 4.0. Sin 
embargo, se pueden 
destacar los esfuerzos 
realizados por el país en 
la infraestructura de 
TIC para fomentar el 
acceso a internet. En 
2016, Chile anunció un 
programa estratégico 
para industrias 
inteligentes para 
actualizar la 
infraestructura de los 
TIC con el fin de 
País de América 
Latina con el PBI 
industrial per cápita 
más alto de la región. 
La producción de 
estos bienes 
industriales se 
mantiene sobre una 
red de relaciones 
técnicas y 
comerciales 
integrada por 
grandes empresas 
nacionales, 
delegaciones de 
compañías 
transnacionales y 
Pymes locales 
(Basco, 2018), siendo 
el Internet, que supo 
ser una tecnología 
disruptiva en sus 
orígenes, hoy es 
El índice de 
innovación global 
generado por la 
Universidad de 
Cornell y la 
Organización 
Mundial de la 
Propiedad 
Intelectual, en el año 
2019 obtuvo la 
posición 67 de 130 
países; los resultados 
muestran que 
Colombia está 
rezagada, dentro del 
grupo de países con 
ingresos medio en 
temas 
trascendentales 
como educación 
básica, inversión en 
educación o 
desarrollo de 
 
 
fortalecen nichos como el 
segmento de vehículos 
Premium. En los últimos 
años, México se ha 
consolidado como 
proveedor de la industria 
de TIC para América 
Latina y Norteamérica. El 
sector electrónico en 
México se centra en la 
producción de aparatos o 
componentes que 
procesan algún tipo de 
información. En 2015, 
México se posicionó como 
el octavo productor de 
electrónicos