Cómo Dar Sentido a los Datos de las Máquinas en Smart Factory 101

"Transformación digital” y “La fábrica inteligente” son términos que existen desde hace tiempo, pero sólo los fabricantes avanzados los aplican en la práctica. La idea de la comunicación máquina a máquina ha suscitado el entusiasmo inicial y grandes esperanzas, pero ahora los propietarios de fábricas medianas y pequeñas se preguntan: “¿Y ahora qué? ¿Cómo empiezo a adoptar estas tecnologías en mi fábrica?”.”

Mientras que más de 98% de líderes empresariales entienden el concepto de la Internet de las Cosas, muchos no están seguros de lo que la IO significa para sus negocios, según una investigación de Aruba Networks. Esto da lugar a que la IO no se implemente adecuadamente o se utilice sólo a un nivel básico en lugar de transformar completamente los procesos.

Sin embargo, cuando miramos las plantas de producción que han captado la esencia de la Internet Industrial de las Cosas, realmente se reduce a la capacidad de comunicación entre el taller y el entorno empresarial. En la práctica, abarca la forma en que los datos de las máquinas se transfieren desde el equipo a las aplicaciones comerciales estándar en la oficina interna; qué conclusiones se extraen de esos datos y cómo se aplican de nuevo al proceso de producción. En general, el éxito de la transformación digital depende de la capacidad de una organización para dar sentido a los números de las máquinas y convertirlos en una ventaja competitiva.

Charles Kettering, inventor y jefe de investigación de GM, dijo que “un problema bien planteado está medio resuelto”. El sinuoso camino hacia la fábrica inteligente plantea varios retos emergentes y existentes para las empresas, y los fabricantes deben responder a las siguientes preguntas para entender cómo gestionar un modelo de negocio digital en sus instalaciones de producción.

En primer lugar, las máquinas pueden generar muchos datos, pero lanzar números a la nube no significa obtener automáticamente información útil de ella. Es necesario tener un contexto.

El equipo de la fábrica puede proporcionar la información más precisa en tiempo real sobre los procesos de producción, pero ¿cómo puede la gente empezar a aprovecharla y aplicar los conocimientos en su trabajo diario?

¿Va a tratarse de mantenimiento, de asegurarse de que todas las piezas funcionan?

¿O el llamado mantenimiento predictivo, que resuelve la avería antes de que se produzca basándose en los datos agregados de muchos dispositivos similares y en los primeros indicios del problema?

También puede tratarse de la parte comercial de la producción: operadores humanos tomando decisiones basadas en los informes de las máquinas en los sistemas MES y ERP. Adoptar la Industria 4.0 dicta no sólo la actualización de los equipos sino un cambio de paradigma de pensamiento general.

Para que una fábrica no sea una “isla de cosas”, sino que funcione realmente según el concepto de Internet de los objetos, las máquinas de producción tienen que comunicarse entre sí y, en última instancia, con los dispositivos periféricos. Dados los numerosos sistemas implicados, la cuestión es cómo establecer esa comunicación.

Uno de los retos de una fábrica moderna es que las máquinas suelen comunicarse dentro de silos verticales individuales que transfieren datos de un dispositivo a HMI/SCADA, etc., donde un operario vigila esa parte concreta de la producción. Los directivos saben desde hace tiempo que en los sistemas que gestionan sus instalaciones de producción reside información valiosa, pero no tienen acceso directo a ella. El problema ha sido a menudo que ambos mundos funcionan de forma aislada, con poca o ninguna conexión entre ellos. Sin embargo, si hablamos de mezclar datos y llevarlos a través de varios departamentos, la infraestructura de intercambio de datos de la fábrica debe construirse de otra manera.

La siguiente preocupación es la conectividad de los datos. ¿Qué tan abajo necesita ver en su proceso de producción? ¿Son sólo los controladores, o realmente necesitas los datos de cada sensor, etc.? Esto influirá en gran medida en la cantidad de información que usted opera y la imagen de su instalación:

• toda la planta en general,
• una línea de producción individual, o
• hasta un dispositivo concreto, cómo funciona cada una de sus uniones y dónde, por ejemplo, una avería está obstaculizando el proceso de producción.

Además, poner datos del mundo físico en el cibermundo requiere de la planificación de análisis. Es necesario entender si es un operador quien utilizará los datos para lograr un mejor control local, o si el servidor envía automáticamente la información agregada hasta el sistema ERP o MES. En definitiva, qué números de la avalancha de datos necesitan ser enviados para un mejor análisis y planificación a nivel de fábrica, y qué datos permanecen localmente para un rápido control y toma de decisiones.

El intercambio de datos entre divisiones y terceros es otra cuestión importante. En las fábricas avanzadas, un sistema ERP puede ordenar automáticamente las materias primas o informar al servicio de mantenimiento sobre la necesidad de realizar un control, basándose en las notificaciones procedentes de las instalaciones de producción. Este intercambio de información también puede funcionar en beneficio de los fabricantes de maquinaria: basándose en los informes automáticos que llegan de varias fábricas, planifican el mantenimiento, sustituyen los detalles por adelantado y así proporcionan un mejor servicio al cliente ahorrando a los clientes el molesto y costoso tiempo de inactividad.

Por último, la cuestión definitiva para la “fábrica inteligente” es garantizar la seguridad de la comunicación abierta. La seguridad ocupa la primera posición entre las preocupaciones de los desarrolladores de IoT (31%), según el informe de 2019 de la Fundación Eclipse, mientras que la conectividad (21%) y la recopilación y el análisis de datos (19%) ocupan solo los dos puestos siguientes. Gartner informa de que el gasto en soluciones de seguridad para puntos finales de IoT aumentará a $631M en 2021. Abrir las instalaciones de producción al mundo requiere las correspondientes medidas de protección.

Desde finales de los años 90, la automatización de la producción se construyó en torno al servidor OPC, que permitía el envío de datos desde un dispositivo al ordenador de un operario en la sala de control, tanto si el hardware y el software eran del mismo proveedor como si no: el protocolo OPC estandarizó la comunicación y supuso un gran avance en la automatización de la fabricación. OPC aplicado el Modelo de Objeto de Componentes Distribuidos de Microsoft (DCOM), que es parte del sistema operativo Windows. A principios del siglo XX, el protocolo puso en marcha la automatización industrial y permitió que las fábricas pasaran a una producción más segura, precisa y rentable. De hecho, muchas plantas de producción en todo el mundo todavía dependen de esta tecnología. 

Sin embargo, poco después de que el software entrara en el mercado, las desventajas del protocolo OPC se han hecho evidentes. En primer lugar, DCOM hace que el OPC se limite sólo al sistema operativo Windows. Luego, los expertos se quejan de las dificultades para encontrar y arreglar los fallos del software, y la imposibilidad de intercambiar datos a través de la web. Y por último, la tecnología OPC no es fiable en términos de seguridad de la información.   

Esta es la razón por la queen respuesta a múltiples peticiones de la industria, Fundación OPC creó un nuevo estándar: OPC UA. Se se basa en el versiones anteriores pero sin inconvenientes y sugiere un enfoque totalmente nuevo de la comunicación máquina a máquina y la transformación digital industrial.  

Su nueva feaLas curas son: 

• La independencia de la plataforma. OPC UA no depende de la tecnología OLE o DCOM de Microsoft. más. Puedes lanzarlo en cualquier plataforma: Apple, Linux (JAVA) o Windows; 
• La configuración más fácil de dintercambio de datos entre múltiples computadoras. En lugar de DCOM, use estándares comunes de intercambio de datos: TCP/IP, HTTP(S), y SOAP; 
• Facilitar la gestión y el mantenimiento de los datos. Puede utilizar estructuras o modelos, y agrupar y dar contexto a las etiquetas o puntos de datos. Todo esto proporciona mucha más flexibilidad y hace posible conectar su fábrica a través de los departamentos, y no trabajar sólo en silos de datos verticales; 
• Fácil integración al SCADA. Un servidor OPC UA puede ser una parte directa de un PLC, que se está construyendo en un dispositivo. Esto significa que no hay necesidad de comprar y configurar un servidor OPC UA; 
• Ahorro de recursos. Con OPC UA, no se necesitan muchos PC que se sitúen en las instalaciones y traduzcan entre los sistemas;  
• Encriptación de datos. OPC La seguridad de la UA es basado en un concepto multicapa cubriendo las capas de aplicación y transporte. Contiene autenticación y autorización, así como cifrado e integridad de los datos mediante la firma.  
• Flexibilidad de integración. Las API de la UA están disponibles en varios lenguajes de programación. Los SDK comerciales están disponibles para C, C++, Java y .NET. Las pilas de código abierto están disponibles al menos para C, C++, Java, Javascript(nodo) y Python. 
• Eficacia en cuanto a costo y tiempo. Disponibilidad de Conectores OPC UA que integran los datos de sus máquinas en tiempo real a CRM, ERP, BI, Exchange, sistemas de gestión de documentos como el SharePoint para mejorar la planificación, el mantenimiento y aumentar la eficacia de su producción; 
• Conexión a la infraestructura heredada. Disponibilidad de mecanismos para la migración de la OPC a la OPC UA; envoltorios de la OPC UA. 

Los fabricantes llaman a la Arquitectura Unificada OPC el primer protocolo de comunicación que elimina las fronteras entre la empresa y la fábrica. Pero cómo realmente conectar su producción a los sistemas que ayudan a gestionar su empresa? 

Gestión de las relaciones con los clientes (CRM), planificación de los recursos empresariales (ERP), sistema de ejecución de la fabricación (MES), sistema de gestión de documentos (DMS), sistema de inteligencia empresarial (BI), sistema de gestión de almaceness son el software más común que ayuda en la gestión de los negocios. Dado que muchas empresas, independientemente de su tamaño, utilizan estas aplicaciones en diversas combinaciones, es seguro generalizar que la vida de una fábrica se planifica, analiza, predice e informa en estos sistemas. Y siendo una fábrica inteligente totalmente automatizada significa disponer en estos sistemas de información precisa y actualizada sobre la producción en cualquier momento, para análisis, alertas a tiempo, notificaciones de mantenimiento, etc., en función de sus prioridades.  

La integración de los datos de las máquinas en los sistemas de negocios puede ocurrir de dos maneras: 1) mediante el desarrollo personalizado a través de OPC UA APIs, y 2) a través de un conector OPC UA ya preparado que vincula los datos de la máquina con los sistemas ERP, CRM, etc. 

En nuestra opinión, el segundo escenario es mejor que la programación a medida. En primer lugar, no se pierde tiempo y dinero en la costosa mano de obra de un programador y, en segundo lugar, no es necesario ocuparse del mantenimiento posterior. Un conector OPC UA preconstruido suele estar libre de errores y listo para usar desde el primer día. Requiere conocimientos de programación, pero muy básicos. Por ejemplo Conector OPC UA por Connecting Software construido en el La plataforma Connect Bridge, utiliza la sintaxis SQL que conocen la mayoría de los programadores principiantes. Se necesitan dos o tres horas para comprender los principios de integración y, a continuación, construir la lógica necesaria para conectar los datos de las máquinas de la empresa con los sistemas de negocio.  

¿Por qué necesita conectar los datos de sus máquinas a ERP, CRM, MES? Un lema de OPC-UA es 'del dispositivo a la empresa', y en este caso “empresa” significa un sistema inteligente de planificación de recursos empresariales. 

Para tomar decisiones inteligentes, un ERP inteligente requiere tiempo real IIoT datos y análisis. Ellos diferencian a una empresa de la competencia y constituyen lo que se llama una Fábrica Inteligente. 

Como las aplicaciones ERP cumplen tantas tareas: gestión y procesamiento de pedidos, recopilación de datos, planificación a nivel de producción empresarial, gestión de procesos empresariales en general y en la conexión con otros sistemas, El rendimiento oportuno de los ERPs inteligentes proporciona una gran ventaja.

When tú npara acelerar los procesos, reducir el trabajo manual y los errores, y moverse más rápido entre los pasos, capturando datos en tiempo real lo más cerca posible de la fuente: desde una línea de producción concreta o incluso un dispositivo, una integración de los datos de la máquina a través de OPC UA al sistema ERP es revolucionaria. 

El proceso se acelera especialmente si se contrata una plataforma de integración con preconstruidos conectores - como un conector OPC UA y varios conectores ERP.

Además de, Esta integración favorece el cambio cultural del que hemos hablado antes, ya que los empleados adoptan la nueva tecnología con mayor facilidad si se presenta a través de una interfaz familiar (¡e incluso es compatible con los dispositivos móviles!). Asegurando La adopción por parte de los usuarios sigue siendo un gran reto en la IIoT, y la presentación de los datos a través de los sistemas que todo el mundo conoce y utiliza -ERP, CRM, MES, etc.- acelera la transición a la Industria 4.0.  

Otros componentes de una IIoT La Fábrica Inteligente son análisis predictivos, aprendizaje automático, informe de la cadena de bloqueo de selladoy decisiones semi-autónomas y autónomas ay acciones. Todo esto puede ser una parte de su sistema ERP que ordena materiales o toma decisiones sobre envíos basándose en múltiples fuentes y grandes cantidades de datos contextuales rápidos, analizados y aprovechados en en tiempo real. 

Esperemos que este análisis de la integración de los datos de las máquinas en sus sistemas de gestión empresarial haya sido útil. Háganos saber qué piensa de esto y qué otros temas necesitamos discutir en Industria 4.0, conectores OPC UA y la Fábrica Inteligente.

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