Mesa redonda ejecutiva:Detección e IIoT

Las industrias manufactureras están experimentando una transformación digital en todo el mundo, impulsadas por la pandemia de COVID-19, que está acelerando la adopción de la Industria 4.0. Este cambio a lo digital está impulsando avances en sensores inteligentes que no solo capturan datos de detección, sino que también interpretan esos datos en información procesable para una variedad de aplicaciones en el espacio de Internet industrial de las cosas (IIoT).

Se espera que el mercado de sensores inteligentes crezca a una CAGR del 19 por ciento durante el período de pronóstico (2021-2026), según Market Research Future. ¿Qué está impulsando la creciente demanda de sensores inteligentes y qué industrias esperan ver la mayor demanda de tecnología de sensores en los próximos años? Resúmenes técnicos planteó preguntas a cuatro expertos de la industria para conocer sus puntos de vista sobre las perspectivas futuras de los sensores inteligentes y el IIoT.

Los participantes de nuestra mesa redonda incluyen a Dean Bartles, Director Ejecutivo y Presidente del Grupo de Implementación de Tecnología de Fabricación , Jeffrey Case, director de ingeniería de diseño y NPD, PCB Piezotronics, Inc. , Brad Walters, fundador y director ejecutivo, Monnit , Aric Prost, director global sénior, OEM, Stratus Technologies .

Resúmenes técnicos: El uso de sensores "inteligentes" es cada vez más frecuente a medida que el IIoT y la Industria 4.0 son más comunes en la fabricación. ¿Cómo se utilizan los sensores inteligentes para mejorar la fabricación?

Decano Bartles: Un gran ejemplo de cómo se utilizan los sensores inteligentes para mejorar la fabricación es un programa que mi empresa tiene con el DOD para establecer un prototipo de cadena de suministro de fabricación aditiva. Existe un gran deseo de adoptar piezas fabricadas con aditivos metálicos en los mercados aeroespacial y de defensa. Las ventajas incluyen la complejidad del diseño, la velocidad en la producción, el peso ligero, etc. Sin embargo, la variabilidad que se encuentra actualmente en las piezas de metal producidas aditivamente de una máquina a otra e incluso de una pieza a otra sigue siendo un impedimento importante para la adopción. Mediante el uso de sensores y un dispositivo IoT edge, recopilamos datos de proceso en tiempo real durante el proceso de impresión, como la energía del láser, la velocidad de escaneo, el espacio entre tramas, la humedad de la cámara, etc. y luego proporcionamos estos datos al cliente junto con las piezas producidas. Luego, el cliente puede consultar el archivo de datos para asegurarse de que todos los parámetros se mantuvieron dentro de un rango específico durante todo el proceso de construcción, proporcionando así un mayor nivel de confianza en la integridad de las piezas.

Caso Jeffrey: Los sensores inteligentes se están implementando en las instalaciones de fabricación de todas las industrias para recopilar información crítica que, con el análisis correcto, puede crear soluciones que reduzcan o eliminen el tiempo de inactividad no planificado (costos de reemplazo de piezas, mano de obra y costos de oportunidades perdidas); aumentar la seguridad mediante la sustitución de sensores montados permanentemente para mediciones que requieren intervención humana; y mejorar la productividad a través de un control de retroalimentación preciso y el seguimiento de las variaciones en el proceso de producción, asegurando la estabilidad de fabricación.

Brad Walters: Impulsar una mayor eficiencia es uno de los principales beneficios de integrar una plataforma de sensores inteligentes en los entornos de fabricación. Los sensores inteligentes crean fábricas más inteligentes donde puede monitorear, controlar y mejorar prácticamente todos los aspectos de las operaciones con información en tiempo real basada en datos; predecir el mantenimiento del equipo y activar rápidamente protocolos antes de un mal funcionamiento o falla; automatice el registro de datos para simplificar el análisis de tendencias, el mantenimiento de registros y el cumplimiento normativo; y ser alertado de problemas ambientales y de equipo. Los sensores que conectan personas, máquinas, equipos e inventario con las capacidades potenciadoras del IIoT permiten a los fabricantes producir con mayor transparencia, eficiencia y calidad general.

Aric Prost: La considerable disminución en el costo de los sensores y transmisores, junto con las mejoras en la tecnología inalámbrica, han hecho posible que los OEM, los fabricantes de máquinas y los equipos de operaciones instalen sensores y recopilen datos que antes eran inaccesibles. Esta es la ventaja industrial donde se generan los datos, y la capacidad de medir más variables de proceso con mayor precisión otorga una mejor comprensión y logra la promesa de IIoT y la Industria 4.0. La oportunidad es un salto adelante en el monitoreo y el control para impulsar los resultados deseados, como productos de mayor calidad, menos tiempo de inactividad o mejora del rendimiento.

Resúmenes técnicos: La fusión de datos de sensores brinda la capacidad de combinar diferentes tecnologías de sensores en una sola aplicación. ¿Cuáles son los desafíos que enfrentan los fabricantes para administrar y usar de manera efectiva el mayor volumen de datos recopilados?

Decano Bartles: La proliferación de sensores en la fabricación es fundamental para aprovechar al máximo la eficiencia que promete la Industria 4.0. Sin embargo, a medida que la tecnología de sensores se vuelve omnipresente en los talleres de fabricación de todo el mundo, la capacidad de hacer un uso óptimo de los datos que se generan puede verse gravemente perjudicada a menos que los datos de los diversos sensores puedan armonizarse en un formato de idioma común. Las normas serán la clave para hacer posible esa armonización. Uno de esos estándares que ya se ha adoptado ampliamente es MTConnect. Con datos uniformes, los desarrolladores e integradores pueden centrarse en aplicaciones de fabricación útiles y productivas en lugar de la traducción, lo que será clave para el éxito de la fusión de datos de sensores en el futuro.

Caso Jeffrey: Los desafíos para la fusión de sensores incluyen sincronizar los diferentes tipos de sensores y sistemas de sensores, especialmente cuando hay dependencia del tiempo, y garantizar redes de comunicación compatibles. Además, la computación perimetral se vuelve cada vez más crítica a nivel de sensor para minimizar la cantidad de datos recopilados y analizados, lo que afecta tanto la potencia de procesamiento como los requisitos de almacenamiento de datos.

Brad Walters: La fusión de datos de sensores es un beneficio clave del IIoT porque las decisiones tomadas a partir de múltiples puntos de datos son decisiones de mayor valor. Pero puede ser un desafío cuando los fabricantes obtienen diferentes sistemas de sensores de varios proveedores y agregan todos los datos ellos mismos. Puede administrar de manera efectiva el volumen de datos al tener una única plataforma de sensores que incorpore tipos de sensores combinados con agregación de datos, filtrado, algoritmos de fusión y deduplicación de datos redundantes en el perímetro. El reductor de volumen de datos más valioso que puede tener es el procesamiento y filtrado perimetral a través de una puerta de enlace en el nivel del sensor. Es ideal para que los sensores informen de inmediato sobre eventos e infracciones de umbral cuando detectan condiciones preconfiguradas, en lugar de informar constantemente datos triviales a intervalos frecuentes. De esta forma, un sistema de sensores con una puerta de enlace perimetral puede fusionar rápidamente datos relevantes de todos los tipos de sensores y usar un conjunto sólido de API para mezclar y combinar simultáneamente datos de otros sistemas de análisis.

Aric Prost: Los fabricantes enfrentan algunos desafíos debido al volumen de datos de borde que se crea. Primero, los datos en una planta o instalación típica provienen de sensores fabricados por múltiples proveedores que usan diferentes protocolos de comunicación. Esos datos deben ser recopilados e integrados. En segundo lugar, las ubicaciones de borde, incluso la planta de producción, enfrentan problemas de ancho de banda y latencia cuando se transmiten a la sala de control, y mucho menos a la nube. La capacidad de analizar estos datos perimetrales y traducirlos en información se basa en su disponibilidad y confiabilidad. El análisis predictivo o las aplicaciones de IA se basan en estos conjuntos de datos completos. Cualquier brecha de comunicación en los datos o tiempo de inactividad del equipo puede interrumpir esos modelos avanzados. Para hacer frente a estos desafíos, incluida la fusión de datos de sensores, las organizaciones implementan la computación perimetral para recopilar información cerca del equipo, proporcionar procesamiento e historización para evitar el tiempo de inactividad y la pérdida de datos.

Resúmenes técnicos: Si las instalaciones utilizan múltiples sensores y sistemas conectados, ¿cómo se aseguran de que estén debidamente asegurados para protegerse contra el acceso externo no deseado?

Decano Bartles: La forma más segura de protegerse contra el acceso externo no deseado es "aislar" todo. En otras palabras, evite el uso de sensores Wi-Fi y, en su lugar, implemente sensores cableados y dispositivos periféricos IoT cableados y haga que todos los datos pasen por un dispositivo de ciberseguridad que cifre y tokenice todo lo que sale de la instalación. A medida que los OEM continúen impulsando la "transparencia" en las operaciones de fabricación de sus proveedores, las soluciones tecnológicas serán primordiales.

Caso Jeffrey: Si bien no existe una bala de plata cuando se trata de seguridad cibernética industrial, la segmentación de la red es la piedra angular para proteger las redes privadas de posibles vulnerabilidades. Los sistemas de sensores deben configurarse en una red aislada de los sistemas internos, y el acceso a las redes del sistema de sensores debe limitarse al mínimo requerido. Alentamos a todos nuestros clientes de IIoT a seguir las mejores prácticas de seguridad cibernética en sus redes de sistemas de sensores internos y/o nuestros sistemas de sensores, aprovechando las tecnologías estándar de la industria.

Brad Walters: La seguridad debe mantenerse en todos los puntos de comunicación entre el sensor, la puerta de enlace, la red, el controlador de red y la nube. Una iniciativa robusta de gobernanza de seguridad de datos y dispositivos IoT para hacer cumplir las políticas puede ayudar a proteger la red de sensores y los datos de una empresa. Tampoco puede poner todas sus protecciones en fortalezas como cortafuegos, pero dejar vulnerable el sensor de temperatura en la pecera del vestíbulo. Si utiliza un sistema de gestión de sensores, limita los puntos de entrada externos. Independientemente, cada sistema debe ser examinado por seguridad individualmente, luego como un sistema completo.

Aric Prost: La ciberseguridad está al frente y al centro de la tecnología operativa, y la noción de activos aislados es cada vez menos realista a medida que se conectan más equipos. Al implementar plataformas informáticas de borde con virtualización integrada, los equipos de OT y TI tienen los medios para ejecutar software de ciberseguridad cerca de equipos críticos junto con otras aplicaciones de software industrial. En este caso, la plataforma informática perimetral que ejecuta el software de seguridad se encuentra entre los sensores o los PLC y el resto de la red.

Resúmenes técnicos: ¿En qué industrias espera ver la mayor demanda de tecnología de sensores en los próximos cinco años?

Decano Bartles: Las grandes corporaciones ya han logrado avances significativos en los sectores aeroespacial, de defensa, automotriz, alimentario, médico, de procesamiento químico, etc. Por lo tanto, no creo que la pregunta deba ser "qué industrias" sino "quién" dentro de las diversas industrias. donde veremos la mayor demanda. Claramente, los pequeños y medianos fabricantes ("SMM") tienen más que ganar al adoptar la tecnología de sensores en sus operaciones de fabricación. Una encuesta reciente realizada por el Consejo de Liderazgo de Manufactura de la Asociación Nacional de Fabricantes clasificó "Llevar la visibilidad, la transparencia y la previsibilidad de la cadena de suministro de extremo a extremo al siguiente nivel" como la segunda cosa más importante para 2022. Brindar a los OEM la transparencia, visibilidad y previsibilidad en su cadena de suministro que desean, los SMM necesitarán implementar una tecnología de sensores mucho mayor que la que tienen hasta la fecha.

Caso Jeffrey: A medida que los sensores se generalicen con las mejoras en la tecnología de detección, la computación de vanguardia, la inteligencia artificial y la proliferación de redes de comunicación Industrial 4.0, la mayor demanda de tecnología de sensores se dará en todas las operaciones de fabricación en casi todos los mercados/industrias. Tanto las aplicaciones de mantenimiento preventivo como las de automatización de procesos están impulsando esta demanda sin precedentes en la fabricación industrial. Se está implementando una amplia variedad de tecnologías de detección en el mercado de automatización de procesos para facilitar un control más estricto de los procesos de fabricación. Si bien los sensores se han implementado tradicionalmente en estas aplicaciones, Industry 4.0 proporciona sensores conectados a Internet que pueden recopilar, transferir y mostrar datos a través de autopistas digitales establecidas con una intervención humana mínima. Esta infraestructura puede satisfacer fácilmente el ROI de una empresa e impulsará significativamente las ventas de sensores durante los próximos cinco años y más.

Brad Walters: Es fácil ver que el mantenimiento predictivo, la supervisión y el control remotos y los sistemas autónomos en prácticamente todas las industrias seguirán dependiendo en gran medida de los avances en la tecnología de sensores inteligentes. Por ejemplo, los innovadores en petróleo y gas, agricultura, energía y producción de energía, química y minería, y transporte se basan en las capacidades de gran alcance de los sensores inalámbricos que ofrecen batería de larga duración, bajo consumo y largo alcance. A medida que los fabricantes, el cuidado de la salud y las ciudades inteligentes buscan ser más eficientes, las soluciones de detección que aceleran la funcionalidad 4G LTE y 5G, eliminan la interferencia de frecuencia y permiten la computación perimetral de acceso múltiple serán muy valiosas. Las industrias que integren sensores inteligentes de manera efectiva ayudarán a impulsar la evolución del IIoT hacia la próxima revolución industrial.

Aric Prost: Vemos que la mayor demanda de tecnología de sensores no proviene de industrias específicas sino de casos de uso específicos dentro de industrias donde los activos y procesos son remotos o inaccesibles, críticos para medir, de alta velocidad y donde la seguridad es un factor importante. La tecnología de sensores será fundamental para escalar la automatización y la gestión remota en estos casos. Hay una variedad de ejemplos que abarcan la fabricación discreta:máquinas de embalaje complejas, robótica, fabricación de metal; Agua y aguas residuales:estaciones de bombeo remotas y no tripuladas, medidores de flujo; Generación de energía:paneles solares, parques eólicos y subestaciones; Petróleo y gas:estaciones de bombeo, estaciones de medición de flujo, plataformas de producción y muchos otros. Para estos activos y casos de uso, la abundancia de tecnología de sensores y la conectividad limitada requieren un "cerebro" en el sitio para procesar y almacenar datos, garantizar la disponibilidad del tiempo de actividad, ejecutar agentes de ciberseguridad y, potencialmente, proporcionar monitoreo y control sin intervención humana. Las plataformas informáticas perimetrales brindan estas capacidades y, por lo tanto, los medios para aprovechar los datos de los sensores para realizar las capacidades de la Industria 4.0.

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