Integrar sistemas heredados en la Industria 4.0: Superar retos multi-protocolo

Puede ser la parte más espinosa de implementar manufactura inteligente e Industria 4.0: ¿Cómo incorporar sistemas existentes al mundo de producción, recopilación y análisis de datos de máquinas?

Con la falta de estandarización en protocolos de software para tecnologías operacionales e informacionales, puede parecer imposible lograr que equipos de fábrica heredados y nuevos trabajen juntos sin problemas, produciendo flujos de datos estandarizados y accionables.

"La realidad es que vamos a tener todos estos protocolos, tanto los nuevos y geniales como los antiguos y primitivos, por mucho tiempo", dijo Jonathan Wise, vicepresidente de tecnología en CESMII, el Instituto de Manufactura Inteligente.

El comentario de Wise vino mientras moderaba un grupo de expertos durante el reciente Panel de Interoperabilidad y Armonización de Manufactura Inteligente, parte de la Cumbre Online de Manufactura Inteligente CESMII para mostrar qué significa democratizar la manufactura inteligente.

El panelista Russell Waddell, director gerente del Instituto MTConnect, había definido los términos antes: "El protocolo es cómo pasas datos de un lugar a otro, de sistema a sistema, mientras que el modelo de información es lo que realmente hay en esos datos", señaló, indicando que el estándar MTConnect ofrece un vocabulario semántico para que equipos de manufactura proporcionen datos estructurados y contextualizados sin forma propietaria.

"¿Cómo guiarían a fabricantes que probablemente buscan modernizar sistemas brownfield [ya existentes] para aprovechar alguna manufactura inteligente o, en otros casos, pueden estar buscando comprar máquinas nuevas?", preguntó Wise a los expertos. "¿Qué deberían buscar en greenfields para asegurar que estén bien posicionados para avanzar hacia Industria 4.0? Y luego, ¿cómo nosotros —los que intentamos crear valor de información de estas fuentes de datos— gestionamos un universo multi-protocolo?"

El Presidente y Director Ejecutivo de OPC Foundation, Stefan Hoppe, dijo: "Para escenarios brownfield, definitivamente hay un enorme ecosistema, con gateways hablando con OPC UA de capa superior [un protocolo de comunicación máquina], incluyendo transporte MQTT [un protocolo que transporta mensajes entre dispositivos] y así sucesivamente, y en el nivel inferior, usando lo que tenían antes". Para nuevos escenarios greenfield, casi todos los fabricantes de máquinas han integrado OPC UA en el diseño y dispositivo. "Entonces tienes modelado de información desde la fuente directamente out-of-the-box", dijo Hoppe.

Erich Barnstedt, arquitecto jefe, estándares y consorcios, Azure IoT en Microsoft, opinó: "Francamente, el equipo heredado va a estar con nosotros para siempre. Necesitamos hacerlo fácil con las herramientas adecuadas para mapear ese equipo heredado a un modelo de información abierto basado en estándares. Haz ese proceso una vez, y a partir de entonces usa el modelo de información estandarizado y encuentra un mecanismo automático para también enviar ese modelo a sistemas analíticos en la nube o on-premise".

"No tiene que ser necesariamente basado en nube, pero el software analítico es donde está el valor añadido y la Industria 4.0, en términos de obtener nuevos insights que no podías antes. Así que, hacer que esa fase de mapeo de conectividad y modelado de datos sea lo menos dolorosa posible —eso es lo que debemos a nuestros clientes".

No hace falta que un solo protocolo gane, añadió Barnstedt. Los fabricantes necesitan saber cómo llevar sus datos a un formato utilizable hacia adelante, independientemente del proveedor, y luego crear las herramientas adecuadas para el trabajo para que sea una experiencia fluida.

El punto clave de interoperabilidad son los modelos de información, afirmó Wise.

"Si eres un fabricante con equipos antiguos, no estás bloqueado por eso. Podemos adaptar e implementar los bits necesarios para conectar a sistemas de información modernos. Pero en el camino, vamos a necesitar normalizar o estandarizar esos datos.

"Y si te encuentras creando tu propio modelo de información, si crees que tienes la mejor forma de describir una máquina particular, para. Expertos han trabajado en ese problema particular durante una década o más. Ahí es donde necesitamos comúnidad. Ahí es donde necesitamos adoptar algunos enfoques comunes, algún lenguaje común".

Para ayudar a llegar a un lenguaje común, los modelos de información OPC UA se publicarán en la UA Cloud Library, que también incluirá modelos de información existentes de VDMA Verlag, una asociación de ingeniería alemana, según el panelista Andreas Faath, director gerente del grupo europeo.

Uniéndose a estas herramientas en la biblioteca en el futuro podría estar un lenguaje de producción global basado en OPC UA en el que VDMA está trabajando.

Las herramientas de software open-source para interoperabilidad referenciadas por el panel —OPC UA, MQTT, la especificación complementaria MTConnect— ya están publicadas en GitHub. "Todo lo que necesitas está ahí, y si necesitas ayuda para encontrar esos pasos, eso es para lo que está CESMII; no para tomar partido en una guerra de protocolos, sino para ayudarte a encontrar los pasos de donde estás a donde quieres ir", dijo Faath.