IIoT: Convirtiendo palabras de moda industriales en ganancias de negocio reales

El Internet Industrial de las Cosas está habilitando manufactura avanzada

Hay muchas frases de moda en manufactura: el Internet Industrial de las Cosas (IIoT), Industria 4.0 y la Fábrica Digital. "A veces son muchas palabras de moda. A veces hay mucha realidad detrás", dijo Roger Hart, gerente de investigación y desarrollo de Siemens (Berlín y Múnich, Alemania). "La digitalización está cambiando muchas cosas. Realmente está impulsando nuevos modelos de negocio en muchos casos", dijo Hart. "La gente está encontrando que una vez que digitalizan más y más de su manufactura, son capaces de monetizar más y más aspectos de los datos e información que pueden recopilar."

IIoT se refiere a equipos industriales "conectados" capaces de generar, recopilar y transmitir datos de máquinas. El mantenimiento puede ocurrir via dispositivos como tabletas o smartphones. Más datos se generan y se comparten más ampliamente dentro de una operación de manufactura.

"No es solo, 'Oye aquí está cómo deberíamos automatizar esto'", dijo Tim Wormus, un vicepresidente regional de Siemens. El IIoT, dijo, permite a fabricantes "conectar a todos estos diferentes dispositivos y luego unirlos para un todo cohesivo."

Grandes nombres en IIoT

Grandes nombres en manufactura, como Siemens y General Electric Co. (Boston), están entre aquellos trabajando para convertir las frases en realidad.

"El núcleo de los esfuerzos de GE en el área del Internet Industrial de las Cosas está alrededor de la convergencia de nuestro trabajo en crear gemelos digitales, o modelos digitales de nuestros sistemas industriales", dijo Peter Koudal, científico senior de investigación de GE, tecnologías de cadena de suministro.

"Con los avances en poder de cómputo sobre las últimas décadas, ahora tenemos la habilidad de no solo recopilar y analizar los datos más importantes", continuó. "También podemos [crear] gemelos digitales más poderosos y construir sistemas de control en nuestras máquinas para aprovechar al máximo esos gemelos. Esto es lo que la emergencia del IIoT está haciendo posible."

Siemens ve gemelos digitales en tres áreas. "Gemelo digital del producto; el gemelo digital de producción, que está habilitando la planificación de tus procesos de producción; y el gemelo digital de rendimiento", dijo Bill Boswell, vicepresidente de marketing para el grupo de soluciones cloud de Siemens. "Si tienes un producto habilitado para IoT, tienes que ingeniarlo en el producto. Tenemos las herramientas que permiten eso."

Dicho de otra forma, un gemelo digital "es un modelo virtual de un proceso o sistema, y sirve como puente entre el mundo físico y digital", dijo J.J. Chuang, gerente general, DMG Mori Software Technology Solutions USA, parte de DMG Mori USA (Hoffman Estates, IL). "El mundo virtual requiere agregación de datos del mundo físico para análisis de datos y monitoreo de sistema a través de un sistema basado en IIoT para resolver problemas antes de que incluso ocurran y prevenir inactividad usando simulaciones."

DMG Mori, en materiales promocionales, dijo que "ha estado haciendo sus máquinas aptas para digitalización desde 2013" con la app y interfaz de usuario CELOS. La compañía dijo que está expandiendo su gama de servicios CELOS "con software inteligente y hardware conectivo." DMG Mori dijo que más de 10,000 máquinas CELOS han sido instaladas.

Según ejecutivos, el IIoT está habilitando aún más automatización que antes.

"IIoT reúne un envío, control y TI [tecnología de información] más robustos", dijo John Younes, co-fundador y COO de Litmus Automation (Toronto, ON y San Jose, CA). "TI ahora tendrá más supervisión en todos los dispositivos en el piso de fábrica a través de múltiples plantas."

Lo que es más, Younes dijo, "TI también tendrá que colaborar con TO [tecnología operacional] para proveer una estrategia de automatización más robusta." Un área donde los fabricantes esperan que IIoT entre en juego es el despliegue de robots colaborativos así como mejorar el rendimiento de robots convencionales.

IIoT promueve cobots

Robots colaborativos, conocidos como cobots, son capaces de trabajar en proximidad cercana a humanos. Hasta ahora, los robots han realizado tareas mientras están separados de operadores humanos y empleados de producción.

El IIoT con "sensores avanzados y la red de dispositivos inteligentes... promueve robots colaborativos en el piso de fábrica y permite a humanos y robots trabajar juntos segura y eficientemente en un entorno sin jaulas", dijo Chaung de DMG Mori. Con más cobots, "trabajadores y robots trabajarían juntos eficientemente en una celda sin jaulas sin riesgo de daños y lesiones."

GE suena una nota similar.

"En esta etapa, estamos entrando en un período donde verás robots y humanos trabajando más colaborativamente", dijo Koudal. "La clave para hacer esta colaboración más fuerte es habilitar a los robots para relacionarse más instintivamente con humanos como dos humanos se relacionarían entre sí. La integración de inteligencia artificial y machine learning serán claves para impulsarnos por este camino."

El fabricante de robots FANUC Corp. (Oshino, Japón y Hoffmann Estates, IL) ha estado desarrollando activamente modelos de cobot, como el CR-35iA, que tiene una carga de 35 kg (77 lb). El robot se detiene cuando sus sensores detectan contacto con un operador u objetos dentro de una celda de trabajo.

Según la compañía, IIoT será un impulso para robots en general.

"IIoT permitirá mayor uso de TODOS los robots, no solo robots colaborativos", Amanda Nixon, una ingeniera de FANUC para robots colaborativos, y Greg Buell, ingeniero senior para robots colaborativos, escribieron en respuesta a preguntas de Manufacturing Engineering. "IIoT podría ayudar a detectar cambios en varias configuraciones de seguridad de cualquier sistema robot y notificar a la planta si hay cambios no planificados ocurriendo para asegurar que el sistema permanezca seguro como fue diseñado."

Además, escribieron, "A largo plazo, IIoT para robots tradicionales significa detectar ineficiencias y problemas más temprano para ahorrar tiempo y dinero, mientras también mejora calidad. Esto será lo mismo para sistemas de robots colaborativos desplegados en plantas utilizando IIoT."

Necesidad de ciberseguridad

La Tercera Ley de Newton es que para cada acción, hay una reacción igual y opuesta. Con IIoT, el equivalente es por cada avance en tecnología, mayor la necesidad de ciberseguridad.

"La mayoría de dispositivos industriales nunca fueron destinados a ser expuestos sobre un enlace de red abierto a Internet", dijo Younes de Litmus Automation. "Como consecuencia, no tienen la seguridad apropiada en lugar para proteger datos de ser robados o hackeados."

"Muchos sistemas también no pueden hablar con la nube o soportar comunicaciones bidireccionales", continuó. "Los datos deben asegurarse usando protocolos y mecanismos de seguridad estandarizados de clase empresarial. OEMs y fabricantes deben autenticar dispositivos y encriptar transporte de datos de extremo a extremo."

"Es crítico que la seguridad sea abordada en cada nivel al construir una solución IIoT", dijo Joe Gazzarato, director de FANUC Zero Down Time Cloud System y desarrollo de aplicaciones. "Necesita haber más alianzas entre proveedores de soluciones y compañías de tecnología de información."

En el caso de FANUC, se unió con Cisco para ciberseguridad para Zero Down Time, su aplicación IIoT, también conocida como ZDT. "Socios como Cisco pueden ayudar a proveedores de soluciones con mejores prácticas para arquitecturas de red en planta, configuraciones de firewall, protegiendo datos IIoT en tránsito y en reposo, etc.", dijo Gazzarato.

Koudal en GE toma una visión similar.

"Dicho simplemente, la ciberseguridad debe volverse aún más vigilante", dijo. "Y no puede ser una estrategia unidimensional donde solo construyes un mejor firewall. Por ejemplo, creemos que el uso de gemelos digitales y controles puede permitirte tener un sistema que no solo actúa como escudo, sino que también toma acción para combatir o neutralizar una amenaza cibernética dada, igual que nuestro sistema inmune humano."

GE está desarrollando una tecnología de ciberseguridad llamada Digital Ghost, que Koudal dijo "sería el primer sistema inmune industrial del mundo."

En Siemens, "Tenemos un grupo de más de 1000 personas que trabajan en ciberseguridad en plantas", dijo Boswell. "Los datos son del cliente. Tienes que mantenerte al día con la gente que intenta superarte."

¿Lugar para el pequeño?

Una pregunta que queda es si IIoT puede extenderse más allá de sus grandes defensores manufactureros como GE y Siemens. Mucha manufactura continúa realizándose en talleres de trabajo medianos a pequeños, que producen piezas y ensamblajes.

Según GE, el IIoT es natural para fabricantes más pequeños.

"En algunos casos pueden ser los talleres pequeños y medianos los que desarrollen nuevas soluciones primero", dijo Koudal de GE. "A medida que tecnologías físicas y digitales han convergido y el espacio IIoT ha emergido, hemos visto una democratización creciente de manufactura. Esto está permitiendo a más empresas y emprendedores, grandes y pequeños, ser parte del ecosistema de manufactura."

FANUC también mantiene a clientes más pequeños en mente para IIoT.

"'Fácil de desplegar' y 'fácil de asegurar' son dos características esenciales para cualquier aplicación IIoT para escalar exitosamente para uso en operaciones más pequeñas, especialmente en talleres de trabajo", dijo Gazzarato. "Nos enfocamos en esta necesidad al preparar la introducción de ZDT a nuestros clientes más pequeños a principios de este año. Nos asociamos con Cisco y aprovechamos su router industrial IR809 con capacidad de cómputo como plataforma para nuestro colector de datos ZDT fácil de desplegar y seguro."

Siemens también trabaja con usuarios más pequeños. La tecnología es tal que "hace fácil para una empresa pequeña empezar, tal vez incluso sin una persona viniendo in situ", dijo Boswell. "Tenemos una PC industrializada... es un dispositivo fácil de enchufar a tu red. Puedes estar arriba y corriendo en 15 minutos a un par de horas."

Defensores de IIoT dicen que la tecnología tiene impulso en el piso de fábrica.

"Lo que obtienes son controles y sistemas de optimización con cerebros mucho más grandes para ver, pensar y actuar sobre insights por su cuenta, ya sea que estén corriendo para controlar y optimizar productos y sub-componentes específicos o sistemas de cadena de suministro enteros, sistemas de manufactura o sub-sistemas", dijo Koudal de GE. "Porque los gemelos digitales pueden aprender y adaptarse continuamente, los controles y tecnologías de optimización detrás de una estrategia de automatización se vuelven más y más valiosos con el tiempo."

Aun así, incluso los defensores reconocen que algunos fabricantes son hesitantes.

"Hay mucha gente que no sabe cómo empezar con IoT", dijo Boswell de Siemens. "Creo que desde empresas pequeñas, a muy grandes empresas, esa es una declaración verdadera." ¿Su consejo? "Haz un proyecto de tamaño bocado para empezar. Entra y pruébalo. Si no lo estás haciendo, tus competidores pueden estarlo."