Los múltiples beneficios de las fábricas inteligentes conectadas con IIoT

El Internet Industrial de las Cosas (IIoT) continúa impulsando el potencial de la Cuarta Revolución Industrial, también conocida como Industria 4.0. Esta era industrial presenta tecnologías de automatización integradas y sensores inalámbricos potentes que impulsan la fabricación y la producción en fábricas inteligentes conectadas.

Tendencia hacia una mayor automatización

Muchos dispositivos IIoT en sistemas autónomos de fábricas inteligentes se combinan con inteligencia artificial (AI), infraestructura de computación de borde móvil (MEC), cámaras, sistemas de control, visión por computadora, realidad aumentada (AR), robótica y aprendizaje automático (ML) en tiempo real. , comunicación interactiva de datos. Estas innovadoras tecnologías de automatización evolucionan continuamente desde la "ciencia ficción" hasta la adopción comercial a gran escala.

A medida que avanza esta era de transformación digital, vemos cada vez más la robótica impulsada por IoT, AI, ML y más innovaciones en fábricas inteligentes conectadas. Estamos en una era extraordinaria de conectividad, interoperabilidad y automatización mucho más allá de la simple interacción de máquina a máquina (M2M). Los datos de IoT de una plataforma diversa de soluciones de detección inalámbrica pueden transformar las operaciones de la fábrica conectada.

Un tiempo de decisiones en tiempo real

Hoy en día, las máquinas de fábrica conectadas toman muchas de sus propias decisiones en tiempo real habilitadas para IoT-AI-ML para controlar y automatizar procesos y mantener la producción funcionando sin problemas. Simultáneamente, la gerencia en la oficina principal y en la planta monitorea de forma remota los equipos, los trabajadores y las máquinas con sensores inalámbricos de bajo consumo y largo alcance y toma decisiones rápidamente basadas en datos para:

• Mejore los costos y la eficiencia operativa

• Mejore la producción y la seguridad del producto

• Predecir el mantenimiento de máquinas y equipos

• Transforme los procesos comerciales y el valor

Las valiosas perspectivas de datos provienen de las máquinas conectadas

El tiempo de actividad lo es todo en la fabricación. Cuando una máquina funciona mal o falla, puede crear un efecto dominó de mayor tiempo de comercialización y tiempo de inactividad potencialmente dañino hasta la entrega del producto y el servicio al cliente.

Los datos del IIoT son la "moneda" de la fábrica inteligente y conectada. Produce valor reactivo, predictivo e incluso transformador al influir fundamentalmente en cómo y cuándo una persona o máquina toma el control, realiza correcciones, realiza el mantenimiento y agiliza la producción. Los datos procesables del IIoT son el principal beneficio de una fábrica conectada.

El uso de datos para alimentar tableros, herramientas analíticas y sistemas de gestión operativa lleva a una organización a una mejor innovación, eficiencia y rentabilidad. Los datos de sensores inalámbricos activan el valor del IIoT en una fábrica, desde reacciones correctivas más rápidas hasta gestión predictiva e innovación comercial transformadora.

Ayuda a que los datos de los sensores de fábrica prosperen

Las personas y las máquinas deben colaborar y compartir información sin problemas para orquestar un rendimiento de producción ideal. Los sensores inalámbricos integrados o conectados a prácticamente todos los activos pueden brindar los datos que los gerentes necesitan para mantener la fábrica funcionando y refinar los procesos.

Los fabricantes pueden usar muchas estrategias para garantizar que los datos de los sensores inalámbricos les brinden el máximo valor de su fábrica conectada. Los siguientes son tres enfoques importantes de gestión de datos.

• Aproveche las funciones autónomas de los sistemas de control. Muchos activos críticos funcionan juntos como una unidad integrada en una fábrica conectada. Pero dos de los activos más importantes son los sistemas de control industrial (ICS) y los controladores lógicos programables (PLC). Un ICS funciona para ejecutar y automatizar procesos industriales mediante la gestión colectiva de datos, dispositivos, sistemas, redes y controles en toda una fábrica. En comparación, un PLC puede funcionar solo como un centro de recopilación de datos de sensores o integrarse en un ICS como un componente de control crítico del sistema general.

El mantenimiento predictivo depende de los ICS y los PLC. Los datos en tiempo real de los sensores que reciben, procesan y ponen en juego son vitales para operar, mantener y automatizar una fábrica.

Los fabricantes pueden aprovechar los diagnósticos, análisis e información avanzados utilizando datos de los sistemas de sensores para aumentar la productividad, reducir los costos y mejorar la seguridad. Un ICS es el núcleo de este esfuerzo. Los procesos automatizados iniciados desde los ICS liberan a los profesionales de TI y tecnología operativa (OT) para optimizar la fábrica sin tener que preocuparse por tareas de mantenimiento reactivas o de rutina. Los gerentes de fábrica pueden conocer los problemas de rendimiento de la máquina con anticipación y pasar a un mantenimiento programado predictivo en lugar de repetitivo. Con los datos de los sensores filtrados a través de un ICS, los técnicos pueden saber qué máquinas controlar y cuándo necesitan mantenimiento.

• Elimine las barreras y silos de datos. Los conjuntos de datos no deben permanecer dentro de los departamentos individuales. Era esencial eliminar los silos de datos cuando comenzó la era de la información, y es aún más imperativo desde que las máquinas comenzaron a comunicarse entre sí y con nosotros.

Una gran cantidad de ideas innovadoras y oportunidades que cambian el negocio pueden provenir de la extracción de datos de IIoT, ese es uno de sus principales beneficios. El análisis de datos debe realizarse sin problemas en todo el espectro de niveles micro a macro, desde el análisis de rendimiento de la máquina individual hasta la fábrica conectada colectivamente. Está en la mejor posición para innovar cuando se eliminan las barreras para el acceso y el análisis de datos de IIoT para todos, desde gerentes de mantenimiento de la línea de producción hasta analistas de negocios y ejecutivos.

• Adopte un enfoque más ágil para compartir datos. A escala industrial global, el IIoT genera datos en volúmenes masivos. Incluso a una escala significativamente menor, la gestión de la fábrica puede verse abrumada por la velocidad y el volumen de datos. Edge Computing puede ayudar al proporcionar datos de sensores procesables a los gerentes de fábrica y máquinas de primera línea para tomar decisiones rápidas o automatizadas en tiempo real. Con sensores inteligentes y puertas de enlace que realizan computación de punta, el método de capturar, almacenar y procesar datos de manera eficiente donde se generan, los gerentes no tienen que analizar una gran cantidad de datos sin procesar para tomar medidas. Tampoco tienen que esperar a que los datos se envíen a la nube, se exporten, mapeen y analicen para llegar a la misma conclusión que los dispositivos perimetrales ya entregaron.

Si bien es importante mejorar constantemente el acceso y el análisis de datos, es crucial no sobrecargar a nadie que no sea analista de datos. Mantenga alertas de datos, fuentes e informes sobre lo que se aplica al rol de una persona. Cuando obtenga nuevos conocimientos de datos significativos, asegúrese de que las partes interesadas clave sean conscientes y compartan por qué los puntos de datos específicos son importantes para los diferentes departamentos.

Plataformas de Sensores Inalámbricos Apoyan el Mantenimiento y la Optimización del Negocio

Es importante adoptar un enfoque cuidadoso y sistemático para la automatización de la fábrica. Puede que no importe cuán automatizada esté su fábrica si no sabe que una máquina vibra demasiado. La máquina vibratoria podría significar que está lista para funcionar mal. A su vez, esta falla podría hacer que todo o una parte de un sistema automatizado de máquinas se desconecte, lo que generaría un tiempo de inactividad innecesario y no planificado. La lección aquí es que la automatización puede desmoronarse incluso cuando solo un engranaje está suelto.

Una plataforma de sensores inalámbricos de bajo consumo y largo alcance distribuidos en una fábrica puede remediar esto:una solución fundamental que se ejecuta de forma independiente pero complementaria a los sistemas de automatización. Esta red de sensores puede comprender acelerómetros, medidores de vibraciones, detección y medición de voltaje y corriente, inclinación, movimiento infrarrojo pasivo (PIR), temperatura, calidad del aire, humedad y muchos más.

Una plataforma de sensores inalámbricos en red que funciona principalmente entre bastidores garantiza que el rendimiento principal y el control de la condición de su fábrica conectada no solo sean predictivos, sino que se transformen en innovación y optimización empresarial.

Componentes clave de la plataforma de sensores

Para seguir el ritmo de la evolución de la Industria 4.0, las fábricas conectadas trabajan para implementar lo siguiente.

• Opere en una plataforma de sensores de bajo consumo, inalámbrica y de grado industrial centrada en la transmisión de datos en tiempo real, el mantenimiento predictivo y el aumento del tiempo de actividad. Una red de sensores inalámbricos se puede diseñar para:

  • Consuma energía solo mientras los sensores se comunican, por lo que conserva energía y prolonga la vida útil de la batería

  • Envíe alertas instantáneas por mensaje de texto, correo electrónico o llamada de voz cuando se excedan los parámetros preestablecidos

  • Proporcione datos de tendencias y registros de datos para obtener información general y datos de cumplimiento

  • Optimice la recopilación, la transmisión y el análisis de datos con algoritmos preconfigurados y procesamiento bajo demanda mediante sensores y puertas de enlace perimetrales en lugar de monitorear manualmente las máquinas y recopilar datos en listas de verificación del portapapeles. Luego, filtre los datos a través de los sistemas de control utilizando interfaces de programación de aplicaciones (API), puertas de enlace Modbus en serie y PLC. Solo los datos procesables y las alertas de los sensores fluirán en tiempo real a través de esta práctica, y los datos sin procesar se pueden registrar o almacenar en una base de datos para su posterior análisis.

  • Integración con sistemas de gestión de edificios (BMS) a través del protocolo de comunicación de datos de la red de control y automatización de edificios (BACnet™) o Modbus TCP/IP

• Fortalezca la gestión de riesgos agregando una plataforma de seguridad de datos integral a la red de sensores en toda la fábrica.

  • Emplee sistemas de sensores que incluyan el cifrado de datos mediante el algoritmo de intercambio de claves Diffie-Hellman y el cifrado de claves simétricas Cipher Block Chaining (CBC) del estándar de cifrado avanzado (AES-128) de 128 bits para proteger los datos contra infracciones.

  • Proteja los servidores web y los navegadores conectados a una red de sensores con el cifrado Transport Layer Security (TLS).

  • Agregue la autenticación Secure Hash Algorithm 3 (SHA-3) de 256 bits para proteger los datos desde el punto de generación hasta el consumo. Un token de datos seguro se evalúa a través de una función hash criptográfica contra una clave secreta única por sensor.

• Amplifique la confiabilidad de la comunicación de sensores inalámbricos de largo alcance con espectro ensanchado por salto de frecuencia inalámbrico (FHSS). Con este espectro robusto y confiable de largo alcance, las señales se propagan y saltan entre frecuencias de radio que cambian rápidamente. Este espectro de comunicación es muy resistente a las interferencias y las señales son difíciles de interceptar porque solo se transmiten en intervalos extremadamente cortos. Esto hace que FHSS sea esencialmente ciberseguro. Con FHSS, las comunicaciones de datos de los sensores inalámbricos tienen:

  • Gran inmunidad frente a obstrucciones físicas, sistemas de radiofrecuencia inalámbricos externos e interferencias electromagnéticas (EMI)

  • Hasta más de 1200 pies de conectividad en entornos de fabricación

• Los gerentes de fábrica conectados pueden usar un sistema inalámbrico integrado para optimizar todos los aspectos de las operaciones de una fábrica. Pueden implementar sistemas de automatización en paralelo con la optimización de procesos de producción y mantenimiento, por ejemplo.

  • Agregue vehículos guiados autónomos para recoger y empacar inventario, manejo de materiales, colocación y entrega.

  • Use robots industriales para soldar por arco y por puntos, atender máquinas, pintar productos, levantar y ensamblar, pegar y conectar piezas, y más.

  • Conecte acelerómetros a las líneas de ensamblaje y brazos robóticos, medidores de vibraciones a los motores de las máquinas, sensores de inclinación para detectar el funcionamiento seguro de las máquinas y medidores de corriente para monitorear el consumo de energía.

  • Instale sensores de temperatura y humedad en sistemas HVAC, áreas de producción y motores, así como sensores de movimiento PIR en áreas restringidas y de control de producción.

El resultado final

Los fabricantes deben implementar una plataforma de sensores IIoT que proporcione datos procesables en tiempo real para predecir el tiempo de inactividad de la maquinaria, aumentar la eficiencia operativa, mejorar los resultados y aprovechar los beneficios de la última revolución industrial.

Este artículo fue escrito por Brad Walters, fundador y director ejecutivo de Monnit (South Salt Lake, UT). Para obtener más información, comuníquese con el Sr. Walters en Esta dirección de correo electrónico está protegida contra spambots. Necesita habilitar JavaScript para verlo. o visita aquí .