Ventajas de las Fábricas Inteligentes Habilitadas por IIoT

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

Tendencia hacia una Mayor Automatización

Muchos dispositivos IIoT en sistemas autónomos de fábrica inteligente se combinan con inteligencia artificial (IA), infraestructura de computación perimetral móvil (MEC), cámaras, sistemas de control, visión por computadora, realidad aumentada (RA), robótica y aprendizaje automático (ML) para una comunicación de datos interactiva en tiempo real. Estas innovadoras tecnologías de automatización están evolucionando continuamente de la "ciencia ficción" a la adopción comercial a gran escala.

A medida que avanza esta era de transformación digital, vemos cada vez más robótica impulsada por IoT, IA, 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 máquina a máquina (M2M). Los datos de IoT provenientes de una plataforma diversa de soluciones de sensores inalámbricos pueden transformar las operaciones de la fábrica conectada.

La Era de las Decisiones en Tiempo Real

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

• Mejorar la eficiencia operativa y de costes

• Mejorar la seguridad de la producción y del producto

• Predecir el mantenimiento de máquinas y equipos

• Transformar los procesos empresariales y el valor

Valiosos Insights de Datos Provienen de Máquinas Conectadas

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

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

El uso de datos para alimentar paneles de control, herramientas analíticas y sistemas de gestión operativa conduce a una organización hacia una mejor innovación, eficiencia y rentabilidad. Los datos de sensores inalámbricos activan el valor del IIoT en toda la fábrica: desde reacciones correctivas más rápidas hasta gestión predictiva e innovación empresarial transformadora.

Ayudar a que los Datos de Sensores de Fábrica Florezcan

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

Los fabricantes pueden utilizar muchas estrategias para garantizar que los datos de sensores inalámbricos les brinden el mayor valor de su fábrica conectada. A continuación se presentan tres enfoques importantes de gestión de datos.

• Aprovechar las funciones autónomas de los sistemas de control. Muchos activos críticos trabajan juntos como una unidad perfecta 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 gestionando colectivamente datos, dispositivos, sistemas, redes y controles en toda una fábrica. En comparación, un PLC puede funcionar por sí 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 PLC. Los datos en tiempo real que reciben, procesan y ponen en marcha desde los sensores son vitales para ejecutar, mantener y automatizar una fábrica.

Los fabricantes pueden aprovechar diagnósticos avanzados, análisis e insights utilizando datos de sistemas de sensores para aumentar la productividad, reducir costes y mejorar la seguridad. Un ICS está en el centro 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 rutinarias. Los gerentes de fábrica pueden conocer los problemas de rendimiento de las máquinas con antelación y pasar a un mantenimiento predictivo en lugar de preventivo programado. Con los datos de sensores filtrados a través de un ICS, los técnicos pueden saber qué máquinas controlar y cuándo necesitan mantenimiento.

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

Una gran cantidad de ideas innovadoras y oportunidades que cambian el negocio pueden surgir de la minería de datos IIoT; ese es uno de sus principales beneficios. El análisis de datos debe realizarse sin problemas en todo el espectro, desde niveles micro hasta macro: desde el análisis del rendimiento de una máquina individual hasta la fábrica conectada en su conjunto. Se está en la mejor posición para innovar cuando se eliminan las barreras al acceso y análisis de datos IIoT para todos, desde gerentes de mantenimiento de la línea de producción hasta analistas de negocio y ejecutivos.

• Adoptar un enfoque más ágil para el intercambio de 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. La computación perimetral (edge computing) puede ayudar al proporcionar datos de sensores accionables a los gerentes de primera línea y a las máquinas para tomar decisiones rápidas o automatizadas en tiempo real. Con sensores y pasarelas inteligentes que realizan computación perimetral —el método de capturar, almacenar y procesar datos eficientemente donde se generan— los gerentes no tienen que analizar una gran cantidad de datos brutos para actuar. 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 proporcionaron.

Si bien es importante mejorar constantemente el acceso y el análisis de datos, es crucial no sobrecargar a quienes no son analistas de datos. Mantenga las alertas, feeds e informes de datos solo para lo que se aplica al rol de una persona. Cuando obtenga nuevos insights significativos, asegúrese de que las partes interesadas clave estén al tanto y compartan por qué puntos de datos específicos importan a diferentes departamentos.

Plataformas de Sensores Inalámbricos Apoyan el Mantenimiento y la Optimización Empresarial

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 vibrante podría significar que está lista para fallar. A su vez, esta falla podría hacer que todo, o una parte, de un sistema automatizado de máquinas se desconecte, creando tiempos de inactividad no planificados e innecesarios. La lección aquí es que la automatización puede derrumbarse incluso cuando solo un engranaje está flojo.

Una plataforma de sensores inalámbricos de bajo consumo y largo alcance distribuida por toda la fábrica puede remediar esto: una solución fundamental que funciona independientemente, pero complementaria a los sistemas de automatización. Esta red de sensores puede comprender acelerómetros, medidores de vibración, detección y medición de voltaje y corriente, inclinación, movimiento por 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 monitoreo principal de rendimiento y condición de su fábrica conectada no solo sea predictivo, sino que se transforme en optimización empresarial e innovación.

Componentes Clave de la Plataforma de Sensores

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

• Operar en una plataforma de sensores inalámbricos industriales de bajo consumo enfocada en transmisión de datos en tiempo real, mantenimiento predictivo y aumento del tiempo de actividad. Una red de sensores inalámbricos puede diseñarse para:

  • Consumir energía solo mientras los sensores se comunican, conservando así energía y prolongando la vida útil de la batería

  • Entregar alertas instantáneas vía mensaje de texto, correo electrónico o llamada de voz cuando se superan parámetros preestablecidos

  • Proporcionar datos de tendencias y registros de datos para insights generales y datos de cumplimiento

  • Agilizar la recopilación, transmisión y análisis de datos con algoritmos preconfigurados y procesamiento a demanda usando sensores y pasarelas perimetrales en lugar de monitorear máquinas manualmente y recopilar datos en listas de verificación. Luego, filtrar los datos a través de sistemas de control usando interfaces de programación de aplicaciones (API), pasarelas Modbus serie y PLC. Solo datos accionables y alertas de sensores fluirán en tiempo real mediante esta práctica, y los datos brutos pueden registrarse o almacenarse en una base de datos para análisis posterior.

  • Integrarse con sistemas de gestión de edificios (BMS) a través del protocolo de comunicación de datos Building Automation and Control Network (BACnet™) o Modbus TCP/IP

• Fortalecer la gestión de riesgos añadiendo una plataforma de seguridad de datos de extremo a extremo a la red de sensores en toda la fábrica.

  • Emplear sistemas de sensores que incluyan cifrado de datos usando el algoritmo de intercambio de claves Diffie-Hellman y cifrado simétrico AES-128 de 128 bits en modo CBC para proteger los datos de violaciones.

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

  • Añadir autenticación SHA-3 de 256 bits para proteger los datos desde el punto de generación hasta el consumo. Un token de datos seguro se evalúa mediante una función hash criptográfica contra una clave secreta única por sensor.

• Amplificar la fiabilidad de la comunicación inalámbrica de largo alcance de los sensores con Espectro Ensanchado por Salto de Frecuencia (FHSS) inalámbrico. Con este espectro robusto y de largo alcance, las señales se extienden y saltan entre frecuencias de radio que cambian rápidamente. Este espectro de comunicación es altamente resistente a interferencias, y las señales son difíciles de interceptar porque solo transmiten en intervalos extremadamente cortos. Esto hace que FHSS sea esencialmente ciberseguro. Con FHSS, las comunicaciones de datos de sensores inalámbricos tienen:

  • Fuerte inmunidad a deterioros por obstrucciones físicas, sistemas externos de radiofrecuencia inalámbrica e interferencia electromagnética (EMI)

  • Conectividad de hasta 1200+ pies en entornos de fabricación

• Los gerentes de fábrica conectada 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 mantenimiento y producción, por ejemplo.

  • Añadir vehículos guiados autónomos para picking y packing de inventario, manipulación de materiales, colocación y entrega.

  • Usar robots industriales para soldadura por arco y por puntos, cuidado de máquinas, pintura de productos, elevación y ensamblaje, pegado y conexión de piezas, y más.

  • Adherir acelerómetros a líneas de ensamblaje y brazos robóticos, medidores de vibración a motores de máquinas, sensores de inclinación para detectar operación segura de máquinas, y medidores de corriente para monitorear consumo de energía.

  • Instalar 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.

Conclusión

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

Este artículo fue escrito por Brad Walters, Fundador y CEO de Monnit (South Salt Lake, UT). Para más información, contacte al Sr. Walters en Esta dirección de correo electrónico está protegida contra spambots. Necesita tener JavaScript habilitado para verla. o visite aquí .