Segunda parte de este artículo en el que hablamos sobre las soluciones IoT para aplicaciones comerciales de automatización y monitoreo.
Por Ing. Misael González*
En la primera parte de este artículo, presentado en la edición 23-6 de 2020, hablamos sobre lo que sinifica el IoT, su infraestructura y se hizo una breve introducción hacia algunos sectores comerciales de aplicación. En esta segunda parte ahondaremos sobre esos sectores y conoceremos otros conceptos importantes.
Transporte
En la cadena de frío el transporte juega un papel importante en la conservación de los precederos y las soluciones IoT enfocadas en el monitoreo de las temperaturas estan pensadas para preservar la cadena de frío. Sin embargo, el optimo estado de los productos muchas veces depende de otras variables como humedad relativa o la cantidad de luz.
Los dispositivos instalados para esta aplicación suelen ser solo de monitoreo y normalmente tienen la capacidad de enviar las lecturas de temperatura y otras variables de interés a través de redes celulares hacia una plataforma basada en la nube que permite visualizar la información y procesar alertas simples en aplicaciones móviles. Esta es una solución basada en el enfoque orientado a los objetos.
Nitin Dahad en el marco de la conferencia Global cold chain management solutions menciona la importancia de mantener monitoreados los “huecos” que pudieran existir en la cadena de frío y destaca el envió de alertas y de información en tiempo real a través de redes de comunicación móviles (Dyzle, 2014)i.
Amy Childress en el artículo Unbroken Chain para la revista Progressive Grocer Habal sobre los sensores inalámbricos basados en IoT: “uno de los valores clave de esta tecnología es la capacidad de recibir notificaciones por correo electrónico o mensajes de texto en tiempo real cuando un envío en tránsito se sale del rango de temperatura ideal” (McTaggart, J, 2020) ii.
Venta de alimentos
El sector del Retail engloba principalmente supermercados, sin embargo, estos edificios son por si mismos un sistema complejo de operación que integra no solo la infraestructura para la cadena de frío, sino que además debe construir un ambiente pensado para generar una experiencia de compra para el usuario mayormente ligada al confort, esto implica sistemas de acondicionamiento de ambiente que permitan mantener una temperatura e iluminación adecuados.
Mantener la temperatura de un espacio en realidad está relacionado con la percepción de la misma, así que esto implica que variables como la humedad relativa y el flujo del aire y su temperatura de hecho estén ligadas entre sí.
En cuanto a las dimensiones de este tipo de establecimientos, El Instituto francés del libre comercio (IFLS) y la Organización para Cooperación y el Desarrollo Económico (OCDE) establecen la siguiente clasificación (Miquel Peris, S., & Parra Guerrero, F., 2006)iii:
• Autoservicio: de 40 m2 – a 119 m2
• Superservicio: de 120 m2 a 399 m2
• Supermercado: de 400 m2 a 2499 m2
• Hipermercado: más de 2500 m2
Comúnmente para este tipo de aplicaciones se contemplan soluciones de control y monitoreo pensadas para reducir los costos operativos del negocio.
Con el fin de hacer más eficiente la operación del establecimiento, es normal que los sistemas de control integren variables y dispositivos de todo tipo, entre controladores de refrigeración, control de luminarias, aire acondicionado, calefacción, medición de energía, entre otros. Y se espera que las variables generadas por diferentes dispositivos puedan analizarse en conjunto para que el sistema haga los ajustes necesarios con la menor intervención humana posible. No obstante, como se mencionó en el capítulo 2 (Arquitectura). La capa de usuario muchas veces hará necesaria la intervención de la parte operativa que deberá tomar decisiones conscientes para realmente obtener beneficios. Estas decisiones pueden con base a la información generada por el sistema, es por esto por lo que es tan importante que la capa de Aplicación-interfaz de la solución este construida entre otras cosas para este propósito.
Servicios de alimentos
Este sector comprende instalaciones en las cuales se sirve comida preparada, esto puede aplicar para restaurantes, hoteles, hospitales y tiendas de alimentos listos para el consumo.
Las necesidades de este sector están enfocadas en cumplir con las regulaciones y normas locales para la preparación de alimentos.
La cadena de frío juega un papel importante para este tipo de establecimientos que normalmente cuentan con al menos un cámara de refrigeración para la conservación de las materias primas o los mismos productos terminados. No obstante, las regulaciones locales normalmente establecen temperaturas internas de cocción para diferentes tipos de alimentos como puede observarse en la figura 4.1 que hace referencia a las temperaturas propuestas por la FDA (2020). Para su monitoreo se demandan instrumentos inocuos de grado alimenticio.
Fig.4.1: Temperaturas internas mínimas recomendadas de cocción. Fuente (FDA, 2017)iv
Debido a lo anterior, las prioridades de este sector comercial son básicamente el monitoreo de las temperaturas de los productos y de las cámaras de refrigeración y congelación.
El ambiente destinado para el usuario-cliente, normalmente es controlado por soluciones sencillas de control manual o activación mecánica. Aunque, si el ambiente es lo suficientemente complejo y con la extensión necesaria, es posible que se justifique la migración a una solución de control mas robusta y con capacidades de conexión que lo clasificarían como una solución IoT. También es posible que existan muchos establecimientos de un mismo formato o cadena, en los que se quiera mantener una operación uniforme, en este caso una solución IoT también estaría justificada.
Áreas de oportunidad para los sectores comerciales
Una vez agrupadas las necesidades e identificados los sectores, se pueden analizar algunas áreas de oportunidad importantes para las soluciones IoT en los 4 sectores. Además, se vuelve importante entender su tamaño en México para justificar la implementación de este tipo de soluciones.
Desperdicio de alimentos
El desperdicio de comida es un nicho de oportunidad interesante para aplicaciones basadas en IoT. Un estudio reciente de Boston Consulting Group (BCG) menciona que anualmente se pierden 1.6 billones de toneladas de comida, esto es equivalente a un tercio de la producción total global de comida (Hegnsholt, E., Unnikrishnan, S., Pollmann-Larsen, M., Askelsdottir, B., & Gerard, M., 2020)v.
Como puede observarse en la figura 5.1, es claro que mientras los países industrializados tienden a desperdiciar comida en mayor parte durante la cosecha y el consumo final, en los países con bajo nivel de industrialización las pérdidas se ven reflejadas durante el procesamiento, el almacenamiento y también se incrementan las pérdidas porcentuales en los procesos postcosecha que involucran la transportación y el almacenamiento inmediato.
Fig. 5.1: Porcentaje de pérdida con respecto a la producción inicial. Fuente: (Rezaei, Maryam & Liu, Bin. 2017)vi.
En México esta tendencia también está presente, se estima que el 72% de la pérdida de alimentos sucede durante las primeras etapas de la cadena de suministro, mientras que el 28% restante es producido una vez que los alimentos ya están en manos de los consumidores y distribuidores (Secretaria de Gobernación, 2017)vii.
Además, se estiman costos de 25 billones de dólares por los 21 millones de toneladas que se pierden al año de los 79 productos que representan el 81% de los alimentos comprados por los mexicanos, cuyo costo es el equivalente al 2.5% del PIB (The World Bank, 2019)viii.
Estas cifras dejan en evidencia que, en países como México, existen oportunidades importantes en la cadena de frío que dan espacio a la implementación de soluciones basadas en IoT. En la figura 5.2 puede observarse gráficamente y en proporción la distribución de los puntos críticos de pérdida de alimentos a lo largo de la cadena de suministro en México.
Fig. 5.2: Puntos criticos de pérdida de alimentos en la cadena de frío en México. Fuente: (The World Bank, 2019).
Para reducir estas pérdidas, se puede considerar mejorar la infraestructura misma de la cadena de suministro, así como su eficiencia.
La cadena de suministro contempla el almacenamiento de los alimentos y el transporte hasta su destino, que no siempre es el usuario final, pues su destino puede ser un supermercado, un restaurante, un hotel e incluso es posible que la cadena de suministro de un producto este integrada por una gran cantidad de pasos en donde es transportado, procesado y almacenado hasta finalmente obtener un producto terminado.
Las soluciones IoT juegan un papel importante para mantener la cadena de frío a lo largo de todo el proceso. Una aplicación para estas soluciones es la de medir en tiempo real condiciones de temperatura, humedad, luz e incluso niveles de CO2 durante el transporte y el almacenamiento. Esto aplica también para los puntos de distribución donde se tienen cámaras de conservación o congelación.
Para el transporte, se puede aprovechar la conectividad de las soluciones ya instaladas y ampliar su uso más allá de la cadena de frío y usar el monitoreo para seguridad y logística.
Juan Pablo Leal, Director de Ventas de Emerson Cargo Solutions México estima que con la implementación de sistemas de monitoreo para la cadena de frío en el transporte podría reducirse al menos en un 50% el desperdicio de productos en tránsito en el país por mala administración de la temperatura. “Esto en si justifica cualquier clase de inversión para generar una cultura del cuidado de temperatura y generar mayores beneficios en el mediano y largo plazo”.
Considerando que en América latina en promedio el 8% de la pérdida de alimentos se genera durante el transporte y el almacenamiento post-cosecha (Rezaei, Maryam & Liu, Bin. 2017) , una reducción del 50% representaría una oportunidad de 1 billón de dólares con respecto a los 25 billones de pérdidas estimadas en México por el banco mundial.
Ahorro de energía
Según datos de la Secretaria de Energía (SENER) y de la Comisión Nacional para el Uso Eficiente de la Energía (CONUEE) en México, el consumo energético de los edificios residenciales y no residenciales es de 126 TWh superando por un 11% al consumo energético del sector industrial, cifra que se considera ira en aumento debido al impulso del sector comercial en el país (Secretaria de Energía, 2019)ix.
En el mismo reporte puede observarse que el consumo del área comercial es de 66.9 TWh y como puede observarse en la tabla 5.1 los supermercados ocupan el primer lugar en índice de consumo por metro cuadrado en prácticamente todos los climas, excepto en el clima cálido seco donde los hospitales tienen un consumo 57.1 kWh/m2 al año mayor.
Tabla .1: Índices de Consumo de Energía Eléctrica empleados, por tipo de edificio y región climática (kWh/m2-año). Fuente: (Secretaria de Energía, 2019).
Considerando estas cifras, se vuelve crítico para la operación de muchos establecimientos comerciales la instalación de un sistema de control enfocado al ahorro energético.
En estos casos una solución basada en IoT tiene además la ventaja de adaptarse a las necesidades de diferentes regiones climáticas y como se ha mencionado antes en la sección 4.3, los supermercados, así como otros establecimientos comerciales, estan condicionados a la experiencia del usuario, por lo que el sistema de control debe ser capaz de encontrar el equilibrio entre el confort y la eficiencia energética.
Karina Montes, Supervisora de Servicios de Monitoreo de ProAct México, estima que los valores típicos de ahorro energético para la mayoría de las instalaciones comerciales en México con la implementación de sistemas de control y monitoreo es de alrededor del 15%. “Esto se logra en conjunto con un correcto programa de validación de estrategias en las que se debe involucrar el personal operativo y alineando constantemente los objetivos con la parte ejecutiva” Es aquí donde las soluciones IoT tienen relevancia para el análisis de datos y la constante extracción de información que se realiza sin que sea necesaria la interacción humano-maquina.
Considerando el consumo de las instalaciones comerciales es de 66.9 TWh y un precio promedio de 0.152 dll ("México energy prices | GlobalPetrolPrices.com", 2019)x, el posible impacto de la implementación de estos sistemas en México es de aproximadamente 1.525 billones de dólares.
Mantenimiento enfocado
El mantenimiento puede verse desde tres puntos de vista diferentes cada uno más eficiente que el anterior: mantenimiento basado en fallas, mantenimiento proactivo y mantenimiento basado en beneficios (Ron Rajecki, 2016)xi.
En el primer escenario las acciones de mantenimiento se vuelven correctivas, es decir, se toman acciones una vez que ya se presentó un problema que va a influir en los costos operativos y hablando de la cadena de frío, también en la seguridad alimenticia, generando además costos por mermas.
El mantenimiento proactivo hace un uso más eficiente de los recursos al prevenir una falla total de un equipo y enfocando las acciones de mantenimiento mediante indicadores de funcionamiento. En este caso, las soluciones IoT generan la información necesaria para obtener estos indicadores. La información proviene de los sensores instalados en el sistema y los datos históricos permiten detectar tendencias e irregularidades que son claves para el mantenimiento proactivo.
Por último, el mantenimiento basado en beneficios es el punto óptimo al que las instalaciones comerciales deberían aspirar a llegar, en este punto el mantenimiento no solo previene fallas, además mejora el funcionamiento mismo de los equipos y la operación del negocio. Mediante el análisis de grandes cantidades de datos es posible obtener un modelo de mantenimiento que permite alinear los objetivos corporativos y financieros y al mismo tiempo hace más agradable la experiencia de los usuarios o clientes. En este caso las soluciones IoT se utilizan con un enfoque marcadamente orientado a la semántica, en donde la información procesada y analizada es el principal motor para generar acciones específicas.
De acuerdo con el FMI los supermercados tienen un margen de ganancias promedio del 1.2% después de impuestos (FMI Information Service, 2017)xii. Tomando esto en consideración, los costos del mantenimiento tienen un impacto importante en los márgenes finales.
En México, según datos de la ANTAD, para los supermercados el tamaño del mercado es de 39.438 billones de dólares (Seale & Associates, 2018)xiii. Considerando que se estima que el 0.7% de los costos se destinan a mantenimiento y reparaciones (The Reinvestment Fund, 2011)xiv, teniendo en cuanta los márgenes de ganancias y una posible reducción de costos del 25% en cuanto gastos de mantenimiento, la oportunidad para este rubro es de aproximadamente 68.19 millones de dólares.
Análisis de las oportunidades
Con base en las necesidades de los sectores comerciales y las áreas de oportunidad mencionadas es posible entender algunas de las características principales de las soluciones IoT por sector:
Fig. 6.1 Descripción de las soluciones IoT por sector.
Una de las consideraciones más importantes a la hora de proponer una solución basada en IoT es el paradigma principal o mayor “inconveniente a resolver” para cada sector comercial. Ahora bien, el posible impacto de instalar soluciones IoT considerando las oportunidades mencionadas anteriormente puede verse representada en resumen en la figura 6.2.
Fig. 6.2 Posible impacto de las soluciones IoT en las principales áreas de oportunidad
Como puede observarse, el mantenimiento enfocado parece ser un área de oportunidad considerablemente menor con respecto a los otros dos rubros, sin embargo, es importante señalar que de hecho el factor mantenimiento tiene un gran impacto en el ahorro energético y en la pérdida de alimentos, esto puede verse representado en la figura. 6.3.
Fig. 6.3 Impacto del mantenimiento enfocado en el ahorro energético y el desperdicio de alimentos
Cuantificar este impacto no es una tarea fácil pues dependerá de las condiciones particulares de cada instalación. Sin embargo, el objetivo final de implementar soluciones basadas en IoT con respecto a estas tres grandes oportunidades es claramente reducir los costos operativos.
Existen además otras aplicaciones que se mencionaron brevemente en este articulo como logística y seguridad, no obstante, hay otras formas de utilizar las soluciones IoT que actualmente tienen cierto uso en el campo comercial como la detección de fugas y es posible seguir proponiendo aplicaciones diferentes una vez implementado un sistema de control y monitoreo siempre que la solución sea lo suficientemente flexible y escalable.
Migrar o implementar soluciones basadas en IoT siempre que se tenga conciencia de las necesidades de cada negocio, está justificado y en la mayoría de los casos la solución correcta debería permitir obtener un rápido retorno de la inversión.
* Misael González. Application Development Engineer - Emerson, Commercial & Residential Solutions.
Pie de página.
i Dyzle. (2014). 8 Essentials: Choosing a Cold Chain Monitoring Solution (p. 17). Montreal: Andrea Charles. Retrieved from https://www.iqpc.com/media/1003925/34202.pdf
ii McTaggart, J. (2020). Unbroken Chain. Progressive Grocer, (99), 81-82. Retrieved from https://issuu.com/ensembleiq/docs/pg_0420/80
iii Miquel Peris, S., & Parra Guerrero, F. (2006). Distribución comercial (5thed., pp. 149 – 163). Madrid: ESIC.
iv FDA, Manipulación segura de los alimentos. (2020). Retrieved 2 September 2020, from https://www.fda.gov/food/buy-store-serve-safe-food/manipulacion-segura-de-los-alimentos-lo-que usted-debe-saber.
v Hegnsholt, E., Unnikrishnan, S., Pollmann-Larsen, M., Askelsdottir, B., & Gerard, M. (2020). Tackling the 1.6-Billion-Ton Food Loss and Waste Crisis. Retrieved 24 August 2020, from https://www.bcg.com/en-us/publications/2018/tackling-1.6-billion-ton-food-loss-and-waste-crisis
vi Rezaei, Maryam & Liu, Bin. (2017). Food loss and waste in the food supply chain. Nutfruit. 71. 26-27.
vii Secretaria de Gobernación, México wastes more than 20.4 million tons of food each year. (9 de diciembre de 2017). El Universal. Retrieved from: https://www.eluniversal.com.mx/english/México-wastes-more-204-million-tons-food-each-year/WorldBank%3B
viii World Bank Group. (2019). A conceptual framework for a national strategy on food loss and waste in México (pp. 19, 26, 27). Retrieved from
https://www.wrap.org.uk/sites/files/wrap/Conceptual_Framework_for_a_National_Strategy_on_Food_Loss_and_Waste_for_México.pdf
ix Secretaria de Energía. (2019). Consumo De Electricidad De Edificios No Residenciales En México (pp. 1 - 10).
x México energy prices | GlobalPetrolPrices.com. (2019). Retrieved 23 September 2020, from https://www.globalpetrolprices.com/México/
xi Rajecki, R. (2016). https://www.achrnews.com/articles/131434-profitdriven-maintenance-provides value-to-supermarket-clients. Retrieved 18 September 2020, from https://www.achrnews.com/articles/131434-profit-driven-maintenance-provides-value-to-supermarket clients
xii FMI Information Service. (2017). Grocery Store Chains Net Profit. FMI. Retrieved from https://www.fmi.org/our-research/supermarket-facts/grocery-store-chains-net-profit
xiii Seale & Associates. (2018). Mexican Supermarkets & Grocery Stores Industry Report (p. 1). Retrieved from http://mnaMéxico.com/wp-content/uploads/2018/07/Supermercados-Inglés-Final.pdf
xiv The Reinvestment Fund. (2011). Understanding the Grocery Industry (p. 10). Retrieved from https://www.reinvestment.com/wp-content/uploads/2015/12/Understanding_the_Grocery_Industry-Brief_2011.pdf
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