Guía completa de IIoT (Internet industrial de las cosas)

Un recurso para comprender el IoT industrial, explorar casos de uso valiosos y prepararse para desafíos comunes

Con márgenes más ajustados, inflación en aumento y más competencia que nunca, muchas empresas están experimentando una transformación digital para seguir siendo competitivas en el mercado actual.

Industrial IoT es una tecnología crítica para las empresas que buscan crear fábricas inteligentes y capturar una mayor participación de mercado. De hecho, muchas empresas ya han adoptado soluciones de conectividad para reducir costos y lograr una operación más eficiente.

Pero, ¿qué es exactamente el "IoT industrial"? ¿Y cómo facilita este concepto una transformación digital para mejorar los modelos de negocio y crear una mayor eficiencia operativa? ¿Es una bala de plata? ¿Cómo utilizan realmente los fabricantes estas soluciones para obtener valor?

A continuación, nos sumergiremos en la tecnología detrás de Industrial IoT. También destacaremos casos de uso comunes, desafíos y beneficios para brindarle una descripción general completa.

¿Qué es el Internet industrial de las cosas (IIoT)?

El Internet industrial de las cosas (IIoT) se refiere al uso del Internet de las cosas (IoT) en entornos industriales. Incluye la recopilación de datos de equipos, sensores, actuadores y sistemas inteligentes conectados.

Una vez recopilados, estos datos se limpian, configuran y analizan en la nube. Luego, brinda información valiosa en tiempo real a gerentes, operadores y otros usuarios finales. En aplicaciones avanzadas y robótica, estos conocimientos pueden desarrollar soluciones predictivas y descriptivas e incluso desencadenar acciones autónomas o semiautónomas de las máquinas. Esto hace que el equipo sea más rápido, más eficiente y menos propenso a sufrir errores humanos. También mejora la seguridad de los trabajadores, mejora la calidad y reduce los costos.

Industrial IoT utiliza inteligencia artificial (IA), aprendizaje automático (ML) y otro software o herramientas computacionales para alinear dispositivos y plataformas. Esto crea un sistema ciberfísico con mucha más eficiencia y capacidad que los sistemas de monitoreo de fabricación tradicionales.

Las estadísticas muestran que se esperan más de 30.900 millones de dispositivos IoT para 2025, y la fabricación desempeñará un papel importante en el desarrollo de modelos comerciales que impulsen la rentabilidad. Todo esto es parte de una transformación creciente atribuida a la Cuarta Revolución Industrial, la Industria 4.0.

La importancia del IIoT

Atrapada en los procesos manuales y el mantenimiento reactivo de las máquinas, la fabricación es la industria perfecta para aprovechar la gran cantidad de datos que producen las máquinas pero que antes no se explotaban. Los datos son poderosos y tener acceso a ellos, así como la capacidad de manipularlos a través de algoritmos basados ​​en inteligencia empresarial, significa obtener información. No se trata solo de números, sino de lo que significan esos números.

Con Industrial IoT viene la capacidad de saber, en tiempo real y en todo momento y lugar, lo que sucede en una planta de producción, hasta la máquina individual y el ciclo de producción. Esta capacidad de participar en el mantenimiento predictivo y los procesos automatizados son solo el comienzo de para qué se pueden usar los datos y la interactividad.

A veces denominado "fabricación avanzada", el futuro de la IoT industrial incluye no solo sensores pasivos que transmitirán y analizarán datos, sino también la creación de conexiones a máquinas que habilitarán procesos activos:máquinas que pueden autocorregirse cuando no funcionan dentro de parámetros definidos, por ejemplo. ejemplo.

Entonces, si bien esto puede parecer que la tecnología elimina una vez más la necesidad de la participación humana, se debe considerar que IoT permite cambios en los procesos de fabricación que ponen al cliente en primer lugar. Más rápido en el mercado, producción bajo demanda y niveles de personalización más fáciles son solo tres formas en que la conectividad lograda por IoT puede marcar la diferencia.

En todo caso, la mejora en la comunicación y los procesos entre el hombre y la máquina dará como resultado que los humanos eliminen las tareas manuales repetitivas, permitiéndoles centrar su atención en excepciones y mejoras que aumentarán el valor comercial de un fabricante.

¿Qué impulsa a los fabricantes a moverse hacia el IoT industrial?

El interés original en Industrial IoT tenía que ver con la eficiencia. Los fabricantes podrían ahorrar tiempo y esfuerzo al implementar programas de mantenimiento predictivo, evitar el tiempo de inactividad no planificado y aprovechar los datos históricos para informar las decisiones futuras del ciclo de producción. Todas estas cosas contribuyen a la capacidad de un fabricante para ser competitivo en mercados globales ocupados.

Pero más allá de la eficiencia, está la innovación. Los fabricantes están viendo los beneficios de acumular grandes cantidades de datos para poder diseñar nuevos productos, más rápido y a un menor costo. El último conductor aquí es el cliente. Ser capaz de tomar una idea y crearla, satisfaciendo las necesidades específicas de un cliente, permite una personalización sin precedentes.

Además, Industrial IoT crea no solo un entorno de fabricación "avanzada", sino también uno de fabricación "inteligente". La conexión y los datos que puede producir IoT no se limitan simplemente a la planta de producción, sino que pueden extenderse mucho más allá para incluir toda la cadena de suministro, desde las materias primas, la gestión de inventario y la previsión de la demanda, hasta la producción y el envío. La capacidad de llegar a los datos sin procesar permite la optimización de todos los procesos comerciales, lo que conduce al crecimiento.

Desde cualquier dispositivo conectado a un software basado en la nube, IIoT crea flexibilidad y velocidad en lo que antes era un proceso lento y propenso a errores para descubrir el significado de los datos.

La tecnología detrás de las soluciones de IoT industrial

El Internet Industrial de las Cosas opera con conocimientos creados por la recopilación de datos en tiempo real. Las empresas de fabricación generan cantidades increíbles de datos transaccionales y operativos cada segundo. Gran parte de estos datos se pierden o no están estructurados, lo que significa que los responsables de la toma de decisiones obtienen poco valor de ellos. Pero cuando se recopila y se implementa en una plataforma de IoT industrial, se puede convertir en información y soluciones para una gran cantidad de necesidades comerciales.

El proceso comienza con el equipo industrial:las máquinas que producen bienes para todos los mercados del mundo. La automatización de máquinas tradicional a menudo implementaba software propietario capaz de capturar y analizar su equipo. Con la llegada de Internet, la Internet industrial se hizo posible y la conectividad se volvió más fácil de implementar.

Los dispositivos IIoT se volvieron más pequeños, más fáciles de instalar y independientes de los OEM, lo que hizo posible vincular equipos de producción más nuevos con sensores integrados y equipos analógicos más antiguos adaptados con sensores. Esta tecnología innovadora significó que se podía obtener una variedad infinita de aplicaciones industriales, todas basadas en datos generados por el funcionamiento normal del equipo.

Además de los cables tradicionales y las líneas T1, los dispositivos IIoT de hoy también incluyen sensores inteligentes que se pueden conectar a través de celular o Wi-Fi.

La combinación de una plataforma de software y la proliferación de dispositivos conectados significa que las empresas de fabricación tienen una visibilidad total sobre la planta y el proceso de fabricación. La capacidad de analizar los datos en tiempo real significa que las soluciones integradas pueden modificar los SOP e impulsar la mejora continua.

Con una fábrica completamente conectada que captura datos en tiempo real, los fabricantes pueden concentrarse en las áreas de mejora, acceder a información procesable y desarrollar estrategias proactivas a través de análisis prescriptivos y predictivos.

IoT frente a IoT industrial

El Internet industrial de las cosas (IIoT) no debe confundirse con el Internet de las cosas (IoT).

IoT utiliza comunicación por cable o inalámbrica para conectar, controlar y brindar servicios a dispositivos dentro de un hogar o negocio. Se usa más comúnmente en dispositivos de consumo como automóviles, termostatos o electrodomésticos que se pueden conectar a Internet para recopilar y transferir datos.

IIoT es la colección de sensores, comunicación de equipos, sistemas de automatización y plataformas de análisis que se utilizan para controlar y optimizar las operaciones dentro de un entorno industrial.

Con los dispositivos IIoT, la conectividad es el servicio y la adquisición de datos permite que el servicio adapte una experiencia personalizada al usuario. La conectividad es una herramienta digital que combina análisis avanzados, dispositivos periféricos especializados, sensores y comunicación para crear y controlar un ecosistema diseñado para optimizar, agilizar y mejorar la eficiencia dentro de un entorno de fabricación.

¿Cuáles son las ventajas de IIoT?

Las soluciones de IoT industrial permiten a los fabricantes comenzar a utilizar los datos operativos de manera más eficaz al recopilar y estandarizar los datos de producción en tiempo real. En teoría, esto crea una cantidad ilimitada de casos de uso, desde simplemente monitorear los tiempos de inactividad del equipo hasta predecir tendencias basadas en datos históricos. Estos son algunos de los beneficios de implementar una solución de IoT efectiva.

Procesos de fabricación y productividad mejorados

La intervención humana con el equipo es lenta y propensa a errores. Al analizar los datos recopilados en tiempo real, los fabricantes pueden tomar decisiones basadas en datos.

Los análisis avanzados pueden identificar tendencias que de otro modo no habrían sido detectables y seguirlas con una solución prescrita que mejore los procesos de producción en todos los ámbitos. También puede identificar las diferencias entre el desempeño del operador, las variaciones de turno y otras áreas para ayudar a desarrollar una mejor utilización de la mano de obra y la capacidad. Estas mejoras aumentan la productividad general y desbloquean la capacidad oculta.

Mejor gestión de inventario

Con precios en aumento y mayores costos de mantenimiento de inventario, el inventario es una parte aún más crítica de la cadena de suministro que hace solo unos años. Los sistemas de control industrial que utilizan IIoT amplían la adquisición de datos más allá de la planta de producción. Estos sistemas extraen datos de toda la empresa utilizando dispositivos centrados en el transporte o vinculados al software de inventario a través de API.

Los productos terminados se pueden rastrear y su impacto y disponibilidad se incluyen en el análisis avanzado en la plataforma. A partir de ahí, se puede insertar en el software financiero o en los sistemas ERP para brindar un control preciso sobre el inventario.

Calidad de precisión

Los programas de calidad tradicionales se centran en auditar, inspeccionar y prevenir. Dentro de industrias como el mecanizado CNC, donde las piezas médicas, automotrices y aeroespaciales se diseñan con tolerancias exactas, ligeras variaciones podrían significar altas tasas de desperdicio dentro del taller o fallas de seguridad si la pieza supera la inspección y llega al usuario final.

La medición de cortes de precisión, pesos, temperatura y otros datos mediante dispositivos IIoT permite a los operadores analizar datos y realizar ajustes antes de que las unidades de producción se desvíen de los parámetros especificados. Este análisis ahorra tiempo, materiales, mano de obra, costos y desgaste de los equipos.

Incluso se pueden capturar datos para la frecuencia del husillo y del motor. Esto ayuda a los fabricantes a desarrollar algoritmos de aprendizaje automático para detectar fallas que podrían provocar pérdidas de calidad. Mediante el uso de dispositivos de borde, computación de borde o capacidad nativa de la plataforma IIoT, se pueden programar muchos ajustes de calidad para que la máquina los realice de forma autónoma o semiautónoma.

Ahorro de costes

Los sistemas IIoT pueden generar ahorros de costos en las empresas de fabricación. En primer lugar, la capacidad de detectar y corregir anomalías ahorra mano de obra, material perdido y tiempo de inactividad. En segundo lugar, el análisis de datos con análisis avanzado permite que IoT industrial identifique tendencias y patrones que los humanos pasan por alto. Esta capacidad analítica conduce a la optimización de procesos y menores costos operativos.

Además, los dispositivos conectados pueden proporcionar información que permita a las empresas desarrollar estrategias de mantenimiento predictivo para reducir el tiempo de inactividad, reducir el costo de las piezas de repuesto y prolongar la vida útil del equipo.

Seguimiento y protección de activos

El equipo de capital es uno de los costos más altos para las empresas manufactureras. Con la tecnología IIoT, el monitoreo en tiempo real, las prescripciones de mantenimiento predictivo y otras herramientas, las empresas pueden desarrollar estrategias para mantener la salud de los activos en una sola fábrica o en toda una empresa.

Las plataformas de datos de máquinas avanzadas como MachineMetrics pueden analizar los datos de los equipos para detectar problemas de vida útil de las herramientas, el estado de las máquinas y otras variables. También pueden prescribir acciones que mantengan las máquinas en buen estado de funcionamiento.

Diseño de producto mejorado

El diseño de producto tradicional se eliminó del proceso de fabricación y fue inútilmente iterativo. Además de aumentar los costos de I+D y desarrollo, los datos de producción en tiempo real no estaban disponibles para su inclusión en el proceso de diseño.

Las tecnologías IIoT pueden vincular el proceso de diseño y desarrollo con datos en tiempo real generados en condiciones operativas reales. Estos datos se pueden analizar para crear gemelos digitales que modelen la vida útil del producto e identifiquen áreas problemáticas. Esto permite a los diseñadores corregir fallas en los diseños actuales y desarrollar nuevos productos con un mejor rendimiento.

Estos conocimientos permiten a las empresas desarrollar estrategias comerciales proactivas para reducir los costos de desarrollo, mejorar los ingresos y desarrollar nuevos productos o servicios.

¿Qué industrias utilizan IIoT?

Muchas industrias están utilizando dispositivos y tecnología IIoT. Algunas de las industrias más comunes que utilizan soluciones IIoT incluyen:

Servicios eléctricos

Las empresas eléctricas tienen vastos recursos que se extienden mucho más allá del punto de producción. La capacidad de implementar análisis profundos que analizan el consumo de energía y predicen tendencias da como resultado una mejor gestión de la producción y la energía. Las herramientas digitales que permiten a estos productores visualizar toda su red en términos de rendimiento y salud han cambiado las reglas del juego.

Industria del petróleo y el gas

Los entornos industriales varían significativamente de una industria a otra. La industria del gas consiste en una producción de gran huella a lo largo de largas distancias. La capacidad de automatizar tareas que anteriormente se realizaban en persona es fundamental para las industrias donde la detección temprana de anomalías puede evitar un desastre ambiental y garantizar una mejor seguridad de los trabajadores.

Industria Automotriz

La industria automotriz ha adoptado rápidamente la tecnología de la cuarta revolución industrial. Esta industria de alto costo vincula los sistemas IIoT con otras tecnologías emergentes, como la robótica, para crear entornos de fábrica inteligentes.

La industria automotriz actual está profundamente comprometida con el software. IIoT le ha permitido crear un ecosistema de monitoreo de producción y fabricación directamente relacionado con las ventas, el marketing, la cadena de suministro y la financiación. Esto le da a la industria una imagen completa de sus condiciones de fabricación mientras obtiene datos de la conectividad a bordo en constante aumento y los une para obtener un mayor valor.

Mecanizado CNC

Las empresas de máquinas CNC son fabricantes discretos. Debido a que producen artículos distintos, existen puntos débiles relacionados con el tiempo de configuración, la configuración, la optimización del proceso, la capacitación y utilización de la mano de obra, y más. Es aquí donde el análisis de big data y las aplicaciones avanzadas de IIoT pueden marcar una diferencia significativa en la rentabilidad.

Mediante el análisis de datos de sensores integrados, dispositivos actualizados, datos de frecuencia y otras entradas, una empresa de máquinas CNC puede encontrar formas de maximizar la capacidad y reducir los costos. Esto se puede lograr a través de procesos optimizados, nuevos diseños de planta, mantenimiento predictivo, vida útil optimizada de la herramienta y más.

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Riesgos y desafíos

Varios problemas están asociados con el IoT industrial, incluido el costo, la experiencia y la seguridad. A continuación, analizaremos en profundidad estos riesgos y desafíos.

Costo de inversión

Con cualquier tecnología nueva, el costo de adopción e implementación ocupa un lugar destacado en la lista de consideraciones. Como todas las industrias, las empresas manufactureras tienden a entender las nuevas tecnologías en términos de TI tradicional. La infraestructura, la capacitación y el mantenimiento de los sistemas locales de red cerrada fueron considerables. La idea de reemplazar o dejar obsoletos estos sistemas es desalentadora.

También hay una falta de comprensión en términos de cuál será el ROI en el futuro. Si las promesas son correctas, los beneficios de IIoT anularán el costo. Y a medida que continúe la proliferación de dispositivos y el desarrollo de software, los costos de inversión seguirán cayendo. Ya existen dispositivos asequibles, software y proveedores de servicios basados ​​en la nube disponibles para sistemas ad hoc.

Formación y Experiencia

Los operadores y el personal de TI interno a menudo se acercan a IIoT con dudas, después de haber pasado por numerosos proyectos y capacitaciones de "próxima gran cosa".

Los miembros del personal también sufren el mismo problema mencionado en la sección de costos anterior, por lo que su conocimiento se basa en cómo se construyó la infraestructura de TI. A estos miembros del personal se les debe mostrar que las herramientas digitales y los análisis avanzados ayudan a todos a trabajar de manera más inteligente.

Los profesionales de TI apreciarán que plataformas como MachineMetrics mejoren la versatilidad de una estructura de TI existente. Nuestra plataforma puede comunicarse utilizando el cableado y el hardware existentes al tiempo que ofrece nueva conectividad, como Wi-Fi y celular, para aumentar el impacto de la red.

Seguridad

Tal vez ningún problema concierna a los posibles adoptantes de IIoT como la seguridad. Pueden surgir problemas de seguridad en IIoT debido a un cifrado débil, interfaces móviles inseguras, interfaces web inseguras y servicios de red. Estas preocupaciones de seguridad son comprensibles, considerando que hasta el 50 % de las operaciones de infraestructura crítica utilizan software obsoleto.

Hay tanto un lado positivo como una advertencia en el debate sobre la seguridad de IIoT. El lado positivo es que la seguridad basada en la nube y los proveedores de servicios que ofrecen plataformas a través de dichos servicios han aumentado rápidamente la seguridad en los últimos años, reduciendo significativamente las infracciones.

La desventaja es que la mayoría de las infracciones ocurren debido a contraseñas débiles u otras acciones de la empresa en lugar del propio proveedor de la nube. Esta realidad hace que, al final, si bien la seguridad siempre es fundamental, la responsabilidad de garantizar que los datos y el acceso estén controlados depende de los protocolos adoptados por las propias empresas, al igual que se les exigió a los sistemas internos.

¿Cómo es el futuro de IIoT?

IIoT es una de las tendencias tecnológicas más emocionantes del mundo actual, pero muchas empresas aún se encuentran en las primeras etapas de adopción.

El futuro de IIoT verá más dispositivos conectados, mayor seguridad y un costo de adopción decreciente. Se espera que IIoT crezca a una tasa compuesta anual del 16,7 % entre 2022 y 2027 hasta alcanzar los 263 400 millones de dólares.

A medida que más fabricantes de dispositivos y soluciones de software ingresen al mercado, los costos de adopción disminuirán. However, as many companies realize double-digit productivity improvements, the perception of cost and benefit could quickly shift as companies seek a competitive edge.

How to Begin Implementing Industrial IoT Solutions

A perfect example of Industrial IoT being put to good use is machine monitoring. Previously a highly manual process, IoT provides access to the data produced by machines in real-time and transcending any functional silos within an organization means faster, more targeted decision making, at every level.

“Leveraging the power of IoT, data is automatically collected from machines and used to provide real-time visualizations and notifications, as well as historical analytics to help factory workers make faster and more informed decisions.” (Fuente)

The key to a successful IoT implementation in the manufacturing sector is to understand and work toward solving the challenges that are inherent:

1. Getting older, legacy equipment to speak to new internet-based technology:Since buying new machines isn’t on the cards for many manufacturers, adopting Industrial IoT means retrofitting existing units. Machine monitoring can function effectively through adaptive sensors and cameras, which allow unit monitoring and data collection at an unprecedented level.
2. Stable connectivity and security:To get the data, an IT infrastructure with appropriate wireless technology that will allow stable connectivity is vital. It’s not a matter of setting up a wireless WIFI router! That connectivity also needs to be secured, with data authentication and encryption. This need brings you full circle back to the stability of connections, when you consider the addition of bandwidth. Getting on the right track for this kind of IT infrastructure is an investment of time and money but once in place, the usability of the wireless, real-time cloud connections will be phenomenal:you’ll wonder how you ever worked without it!
3. Industrial IoT is still young:What that leads to is a lack of best practices, as you would routinely find in all things tech. This is particularly important in the areas of security. How a system can be breached and the best practices for managing such an occurrence need to be well planned to ensure a minimum of disruption.

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