Cómo lograr una alta disponibilidad en los sistemas de control modernos

Hoy en día, garantizar una alta disponibilidad de los sistemas de control de maquinaria industrial es una necesidad básica. La cuarta revolución industrial, o Industria 4.0, presenta grandes desafíos en la fabricación o prestación de servicios, incluida la optimización de operaciones, sistemas más flexibles, más inteligentes y más disponibles.

¿De qué depende la disponibilidad de un sistema de control y cómo se mide?

Entendemos la disponibilidad como la posibilidad de que un sistema realice su trabajo satisfactoriamente cuando se le necesite. En otras palabras, es la proporción de tiempo en que un sistema puede realizar su trabajo sin ninguna falla.
Se expresa con valores porcentuales superiores al 99,9%. Disponibilidad =MTBF / (MTBF+MTTR), donde MTBF es el tiempo medio entre fallas y MTTR es el tiempo medio de reparación.
Esto significa que cualquier cosa que limite esta capacidad para realizar su función restará valor a este porcentaje. Estas fallas pueden ocurrir como resultado de fallas de hardware, software e infraestructura. Además, se debe tener en cuenta el tiempo de inactividad programado para realizar mantenimiento y/o actualizaciones del sistema.

Ejemplo de cálculo de disponibilidad para sistemas de control industrial

Tomemos como referencia el cálculo sobre un periodo anual.

¿Por qué la industria requiere alta disponibilidad?

Los negocios industriales en su mayoría solicitan una infraestructura robusta y segura, con PLCs, respaldos, automatizaciones, SCADAs y todo tipo de servidores.

De hecho, según la Ley de Protección de Infraestructuras Críticas (2011), es esencial que los sistemas SCADA tengan una alta disponibilidad, lo que incluye, entre otros, la gestión de cambios y la copia de seguridad de los activos de automatización, como PLC, SCADA y HMI.

En otras palabras, si su empresa tiene un sistema de producción complejo y robusto, es posible que necesite una alta disponibilidad para optimizar los tiempos de inactividad y las interrupciones del servicio.
Según un estudio de Price Waterhouse Cooper titulado “Oportunidades y desafíos del Internet industrial” :La base de la cuarta revolución industrial es la disponibilidad de toda la información relevante en tiempo real, lo que se consigue conectando todos los elementos que intervienen en la cadena de valor.

¿Cómo mejorar la disponibilidad de un sistema de control?

Hay puntos esenciales para asegurar que se mejora la disponibilidad de un sistema:

1. Redundancia de componentes. Este es uno de los mejores métodos para aumentar la disponibilidad en caso de pérdida de visibilidad o corte de control. La redundancia de componentes elimina puntos únicos de falla, reparación, reemplazo o recuperación de una falla sin pausar la operación.
2. Diseño de red. La red es un sistema de alta disponibilidad que necesita ser administrado en todo momento. Esta es la razón por la cual las interrupciones de la red no planificadas representan otro posible punto de falla para los sistemas de alta disponibilidad. Para ello, la creación de una estrategia de red redundante será vital para evitar posibles incidentes.
3. Diagnóstico . Poder diagnosticar los elementos del sistema de control será la clave para la detección temprana de posibles fallas en la producción.
4. Virtualización. Tener sistemas operativos y plataformas que reduzcan la dependencia del software del hardware cuando se ejecuta ayudará a reducir las restricciones durante la vida útil del sistema.
5. Intercambio en caliente. El intercambio en caliente es la única forma de garantizar una alta disponibilidad en una línea de producción. Es decir, cuando sea necesario reemplazar algún equipo, debe hacerse sin afectar el proceso de producción, restaurando la redundancia en ese punto.
6. Cambios en línea . Para garantizar una alta disponibilidad, los sistemas deben permitir la adición, modificación o mejora de la configuración tanto del hardware como del software sin detener la instalación.
7. Mantenimiento predictivo . El mantenimiento predictivo es una de las técnicas que puede ayudar a las empresas del sector a aumentar la disponibilidad de sus equipos. Basado en la aplicación de tecnologías de Machine Learning, permite anticiparse a posibles fallos de funcionamiento de estos equipos. De esta forma, se pueden tomar medidas antes de que se produzcan, minimizando los posibles impactos en la producción.

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