La funcionalidad de IoT debería venir de serie

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Jean Aley de Emerson explica porqué en la actualidad debería ser la norma incluir la funcionalidad de IoT en los diseños de maquinaria

La funcionalidad de IoT debería venir de serie

Incorporar funcionalidad a un producto o a una máquina añade costes y, en consecuencia, puede considerarse un problema en lugar de una oportunidad para aumentar el rendimiento de la inversión. Sin embargo, las tecnologías de hardware y software del Internet de las cosas industrial (IIoT, por sus siglas en inglés) están dando un cambio de 180° a la creencia generalizada sobre costes frente a beneficios, ya que el desembolso inicial es mínimo, mientras que las ventajas inmediatas y futuras son significativas. Fundamentalmente, los usuarios finales de hoy en día son muy conscientes de las capacidades modernas de la IoT y exigen activamente esta funcionalidad que permite mejoras operativas y prepara sus activos para el futuro. Las exigencias de los usuarios finales y la oportunidad de que los fabricantes de equipos originales (OEM, por sus siglas en inglés) creen ofertas diferenciadas y nuevos modelos de negocio con los clientes ha llevado a los OEM a la conclusión de que el hardware y el software compatibles con el IIoT deberían venir ya integrados en las nuevas máquinas, tanto si se van a utilizar de inmediato como si no.

Requisitos de datos

Los OEM siempre han añadido nuevas tecnologías y funcionalidades a las máquinas de nueva generación, pero la exigencia por parte de los clientes de una mayor fiabilidad y eficacia requiere un cambio radical de capacidad. Esto hace que recaiga en los OEM la responsabilidad de diseñar equipos que ofrezcan una gama más amplia de datos operativos, así como la necesidad de añadir instrumentación y de introducir mejoras que ayuden a proporcionar una conectividad sencilla.

Los usuarios finales también buscan algo más que datos sin procesar: necesitan información de aplicación práctica, tanto si está disponible localmente como a distancia, que ayude a aumentar el rendimiento operativo. La información correcta en manos de quienes más la necesitan permite a los usuarios maximizar los beneficios de la funcionalidad del equipo, reducir el uso de consumibles y mejorar la eficacia del operador, lo que ayuda a aumentar la rentabilidad al tiempo que se reduce el riesgo.

Como la mayoría de las empresas, los OEM se esfuerzan por minimizar los costes y maximizar las ganancias, pero el coste de integrar la capacidad IIoT en las máquinas, ya sea utilizando protocolos de Ethernet con cable –PROFINET, EtherNet/IP, Modbus TCP/IP...– o mediante soluciones inalámbricas –telefonía móvil, por satélite o industriales, como WirelessHART–, es en este momento tan bajo y puede ofrecer tanto valor en el futuro para los usuarios finales y para los OEM, que su inclusión debería considerarse obligatoria. Esto requiere que los OEM deban pasar de desarrollar las máquinas al menor coste con la funcionalidad justa a fabricar máquinas con IIoT integrada que puedan satisfacer las necesidades cambiantes de los clientes y responder a las demandas futuras a través de actualizaciones del software. Los elementos adecuados de hardware, software, instrumentación y redes de datos permiten que esto sea posible, y ayudan a integrar y analizar los datos de dispositivos y sensores inteligentes que pueden separarse del sistema de automatización, lo que contribuye a proporcionar una mejor perspectiva operativa.

Es importante para los usuarios finales que las tecnologías de IoT no interfieran con la infraestructura de red, HMI y PLC ya existente, pudiendo así poner en peligro las operaciones, comenta Jean Aley, de Emerson

Esto podría respaldar la monitorización de condiciones, con datos recopilados de sensores de vibración, sistemas de detección de la temperatura de los cojinetes, señales de utilización de energía y tasas de uso y presión de aire comprimido. La integración de esta información proporciona a los usuarios una mayor visibilidad de las condiciones de funcionamiento del equipo, advertencias de posibles fallos inminentes de los componentes y recomendaciones sobre requisitos de mantenimiento.

Esta capacidad de IIoT también proporciona a los OEM la oportunidad de generar nuevas fuentes de ingresos ofreciendo a los clientes servicios mejorados de monitorización y asistencia. Es posible cuantificar el alquiler de equipos basado en la producción; de esta forma, los modelos de negocio de máquinas como servicio se vuelven más realistas.

Integrar aplicaciones de IoT

Históricamente, ha sido caro y difícil incorporar conectividad remota en nuevos equipos y maquinaria. Las tecnologías de redes, PLC y HMI se han desarrollado considerablemente durante la última década, pero, a pesar de estos avances, las primeras aplicaciones de IIoT requerían una considerable coordinación entre la tecnología de operaciones (OT) y la gestión de datos de tecnología de la información (TI) a niveles de escala y análisis. Crear una auténtica aplicación de IIoT también requería programación personalizada, comprender las nuevas tecnologías y superar problemas como falta de conectividad.

Es importante para los usuarios finales que las tecnologías de IoT no interfieran con la infraestructura de red, HMI y PLC ya existente, pudiendo así poner en peligro las operaciones. Las aplicaciones de IIoT deben complementar los sistemas existentes, respaldando la labor de maximizar la disponibilidad de los equipos y mejorando el rendimiento de la producción y la gestión del inventario. Una mayor conectividad conlleva una mayor vulnerabilidad a las ciber amenazas, lo que requiere que se implementen medidas sólidas y efectivas para proteger a las empresas. Debe considerarse cuidadosamente contar con una capacidad de seguridad permanente activa, redes privadas seguras, seguridad en capas y políticas de seguridad relativas al personal.

Menor coste y complejidad

Los estándares, así como hardware y software modular que aprovechan las últimas tecnologías de IIoT, ahora permiten acceder a soluciones simples, rentables y seguras. Hay muchas formas de integrar la capacidad de IIoT basándose en la computación EDGE y el software asociado, pero las soluciones deben poder estandarizarse y aplicarse tanto en situaciones ya existentes como en situaciones nuevas, independientemente de la infraestructura con que se cuente.

Aunque los PLC estándar pueden realizar cierto nivel de procesamiento de datos de IIoT, una nueva generación de controladores EDGE aporta la computación estilo PC necesaria para las aplicaciones de IIoT.

Estos controladores EDGE no solo proporcionan un control determinista y fiable de los equipos industriales, sino que también ofrecen capacidades de IIoT. Como resultado, ahora son la plataforma de automatización preferida de los OEM que desean que sus equipos estén preparados para el futuro, incluso si no están listos para utilizar de inmediato las capacidades de IIoT. Cuando los OEM consideran que están preparados para incorporar aplicaciones de IIoT, la tecnología necesaria ya está integrada en el diseño de su maquinaria.

Para incorporar IIoT a los procesos existen diversas opciones: controladores EDGE directamente integrados, dispositivos de computación EDGE conectados a controladores y sensores locales, PC conectados a la planta de producción o a la sala de control, o servidores que forman parte de un sistema de automatización más amplio. 

Los protocolos de Ethernet industrial se adoptan al sector de la fabricación, y el protocolo de mensajería MQTT ahora ofrece un método capaz de transmitir datos de fábrica a la nube o a otras aplicaciones de TI. Existen muchas aplicaciones potentes y fáciles de entender, como Node-RED y Grafana, que pueden sustituir al código personalizado. Estas aplicaciones pueden transmitir datos de fábrica sin dificultad y visualizarlos como información procesable.

Al incorporar varias funciones de IIoT, el software HMI avanzado con capacidad web ahora llega más allá de la visualización básica. La visualización web es ideal para aplicaciones analíticas de IIoT, que generalmente requieren que se puedan visualizar desde cualquier lugar. Este software de nueva generación también es muy escalable y proporciona a los OEM una experiencia de desarrollo muy sistemática. Esta combinación de funcionalidad y despliegue flexible resulta particularmente provechosa para los OEM, especialmente aquellos que fabrican muchos tipos de equipos.

Existe una amplia gama de opciones de instalación, como controladores EDGE directamente integrados, dispositivos de computación EDGE conectados a controladores y sensores locales, PC conectados a la planta de producción o a la sala de control, o servidores que forman parte de un sistema de automatización más amplio. Independientemente de la implementación, las soluciones de IIoT deben integrarse con sistemas accesibles a la nube, especialmente si se desea visualizar y analizar datos de un gran número de equipos separados. La comunicación en la nube permite que los fabricantes de equipos originales brinden asistencia a sus clientes en todo el mundo y, al mismo tiempo, les permite obtener acceso a información que les ayuda a mejorar el diseño y la fiabilidad de sus propios equipos.

El control EDGE y la visualización basada en la web amplían la funcionalidad de automatización al proporcionar paneles de control de activos que describen el estado de la máquina, así como de los subsistemas y componentes.

Esto permite que el personal de operaciones y mantenimiento reciba alertas más tempranas de los problemas, mientras que los datos históricos se encuentran disponibles para su evaluación a fin de ayudar a identificar las causas raíz. La transformación digital está ayudando a recopilar los datos correctos para respaldar una resolución optimizada de problemas y en apoyo de estrategias de mantenimiento predictivas y basadas en la utilización.

Los usuarios finales ya no están dispuestos a aceptar la falta de acceso a los datos y a la visibilidad, especialmente ahora que los costes iniciales son bajos. Estos usuarios son muy conscientes de los beneficios que presenta a largo plazo operar de manera más eficiente y, por lo tanto, exigen plataformas de automatización con capacidad IIoT de serie que ayuden a lograrlos.

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