Evolución de la automatización industrial: Adopción de arquitecturas abiertas para flexibilidad y sostenibilidad

Resumen: La evolución de las arquitecturas de automatización industrial

Los fabricantes están migrando hacia arquitecturas abiertas de automatización industrial para mejorar flexibilidad, eficiencia y sostenibilidad. Los sistemas cerrados tradicionales con código propietario limitan la escalabilidad e interoperabilidad.

La automatización abierta basada en IEC 61499 permite sistemas de control agnósticos al hardware e integración fluida de tecnologías legacy y nuevas. Esto soporta desarrollo de software más rápido, mantenimiento predictivo y acceso más fácil a datos. La automatización universal permite a fabricantes reducir tiempos de inactividad, recortar costes e innovar más libremente, mientras que arquitecturas de ciberseguridad y alta disponibilidad aseguran resiliencia para operaciones preparadas para el futuro.

Mientras los fabricantes industriales buscan lograr más con menos en 2025, las empresas exploran arquitecturas avanzadas de automatización para equilibrar eficiencia operativa con responsabilidades de sostenibilidad más amplias.

Aunque cada fabricante es diferente y aprovecha la digitalización para metas individuales, ciertamente hay objetivos compartidos aplicables a todo el sector. Específicamente, minimizar tiempos de inactividad, mejorar eficiencia operativa, reducir desperdicios (en todas sus formas) y contribuir al viaje colectivo de sostenibilidad de la manufactura.

Estos objetivos presentan retos que impulsan cambios en la naturaleza de los sistemas de control de Automatización Industrial (AI) hacia arquitecturas abiertas a nivel de Tecnología Operacional (OT). Esta evolución puede aportar valor a negocios y sus cadenas de suministro.

Entonces, ¿qué impulsa la necesidad de automatización abierta? La necesidad de superar el inconveniente de que, aunque las tecnologías propietarias tradicionales funcionan bien individualmente, están cerradas y bloqueadas, con código no portable.

No es factible que los fabricantes reemplacen activos críticos inmediatamente cuando hay una versión más avanzada disponible. Esto deja hardware legacy en su lugar con software a medida, comunicaciones y hardware, encadenando a usuarios a un proveedor. Fabricantes típicos con sistemas dispares de múltiples proveedores verán este desafío magnificarse a medida que avancen en transformación digital.

Muchos usuarios finales requerirán reingeniería sustancial de sistemas AI, ya que el código escrito para hardware legacy no es portable ni compatible con hardware de nueva generación. Esto frena la transformación digital de la manufactura británica, reteniendo capacidades que mejorarían la eficiencia detrás de grandes inversiones de coste y tiempo.

La respuesta es transicionar a automatización abierta, como se ve comúnmente en el mundo IT. Los fabricantes demandan sistemas centrados en software y agnósticos al hardware, para que el código de aplicación sea portable para ejecutarse en una amplia variedad de hardware de cualquier proveedor. Esto abre comunicación entre diferentes máquinas, dispositivos y sensores, permitiendo a operadores trabajar más eficientemente y lograr más con menos.

Esto puede lograrse adoptando el estándar IEC 61499 de automatización universal, que es un habilitador tecnológico que define cómo diseñar aplicaciones distribuidas usando componentes de software 'plug and produce' independientes del hardware en el que se ejecutan.

El estándar es liderado por una comunidad de usuarios de automatización, proveedores tecnológicos y académicos que quieren cambiar el juego de la automatización a través de la organización sin ánimo de lucro Universal Automation.Org.

Ingenieros de planta, integradores de sistemas, OEMs, o cualquiera involucrado en la cadena de suministro de manufactura, que diseñan, enlazan y dan soporte a sistemas legacy pueden reducir el gasto masivo asociado al servicio de activos individuales mientras establecen un camino para la mejora continua.

Por ejemplo, en un sector industrial maduro como la fabricación de alimentos y bebidas, es común ver una mezcla de activos nuevos y legacy. Un reto para procesadores alimentarios es que los consumidores basan decisiones de compra en múltiples factores, buscando siempre el siguiente producto o sabor en este sector de rápido movimiento.

Los fabricantes necesitan ser flexibles y escalables para responder a las necesidades del mercado, pero esto puede parecer imposible cuando se batalla con sistemas propietarios. La automatización abierta permite ese nivel de flexibilidad con menos tiempo dedicado a tareas que no añaden valor y más tiempo innovando.

"La evolución de las arquitecturas de automatización impulsa a fabricantes hacia sistemas abiertos, centrados en software, que permiten flexibilidad, eficiencia y sostenibilidad."

Este ejemplo puede aplicarse a fabricantes de cualquier tamaño, produciendo cualquier producto, como se muestra en nuestro reciente documento de investigación titulado 'Comparación cuantitativa de automatización industrial digitalizada'. Este cubre resultados de pruebas de campo mostrando que la ingeniería de software puede entregarse tres veces más rápido mediante automatización abierta para estrategias de producción estándar, aumentando activamente la flexibilidad.

Los sistemas de automatización industrial actualmente en operación en la manufactura británica se implementaron a menudo hace décadas. Ahora frenan a fabricantes para realizar el potencial completo de la transformación digital y avances en tecnologías y potencia de computación. El impulso por plataformas agnósticas al hardware presenta una oportunidad para usar PCs industrializados para ejecutar código de aplicación operacional.

Este desarrollo permite la adopción de PLCs software o controladores Edge, lo que alimenta aún más la convergencia de IT y OT. Sin embargo, incluso con fabricantes invirtiendo en tecnologías edge computing para manejar la carga de recopilar, analizar y reportar datos, los beneficios serán limitados sin un enfoque de automatización abierta que pueda manejar datos en una única plataforma agnóstica.

Digitalización de arquitecturas de automatización industrial

En la industria vemos amplia adopción de tecnologías IIoT (Internet Industrial de las Cosas) que ofrecen mejora inmediata para fabricantes, pero muchos se ven frenados de realizar su verdadero potencial por no poder comprometerse totalmente con la automatización.

Por ejemplo, añadir un sensor a un activo legacy para recopilación de datos en tiempo real reducirá tiempos de inactividad apoyando mantenimiento proactivo, pero es limitado sin interoperabilidad.

Compartir esos mismos datos de sensor vía una plataforma de automatización abierta extiende esa capacidad de mantenimiento proactivo mediante acceso a datos de todas las fuentes en la planta, nuevos y legacy. El fabricante puede usar ese hilo digital único para tomar decisiones de negocio informadas que mejoren tiempo de actividad, mantenimiento y consumo energético sin la costosa inversión de nuevos activos críticos.

Desbloquear el flujo de datos a través de una planta de fabricación ha impulsado el despliegue de más dispositivos en el borde de la red. Esto entrega potencia de procesamiento cerca de los activos para crear una arquitectura distribuida que ofrece mayor resiliencia, disponibilidad y mantenibilidad.

En comparación, arquitecturas de control centralizadas grandes tradicionales son menos capaces de manejar la complejidad de procesos de fabricación modernos, especialmente cuando esos negocios buscan escalar y mantenerse flexibles.

Esto ha creado una demanda creciente de E/S físicas que deben estar preparadas para el futuro basado en datos. Una oferta de E/S preparada para el futuro soporta automatización universal usando protocolos Ethernet abiertos para entregar conectividad a una variedad de dispositivos y arquitecturas para mejor rendimiento y disponibilidad.

No solo ofrecerá ventajas a corto plazo, cumple la promesa de automatización universal creando un marco unificado para toda la automatización, significando que arquitecturas creadas hoy pueden evolucionar con tecnologías futuras, empoderando de nuevo a fabricantes para explorar libremente cualquier elemento de transformación digital.

Ciberseguridad para arquitecturas de automatización industrial

Cualquier actividad industrial que dependa de conectividad de datos siempre vendrá con preocupación de ciberseguridad y esto no se reserva solo a infraestructura crítica. Negocios de todos los tamaños son blanco cada vez más frecuente y, a medida que fabricantes forman parte de cadenas de suministro más complejas, la superficie de ataque aumenta.

Así como la automatización universal es omniabarcante, también debe ser la ciberseguridad, con una estrategia que integre personas, tecnología y operaciones. Solo porque el flujo de datos se ha abierto no significa que haya que tener brechas de protección de datos, incluso con activos legacy que puedan tener sistemas de control explotables.

Esto ha impulsado la necesidad de soluciones certificadas por el estándar de ciberseguridad IEC62443 para salvaguardar vulnerabilidades potenciales en sistemas industriales mientras proporcionan orientación clara sobre responsabilidades en cada nivel.

Realizar el potencial de automatización universal y transformación digital significa que la ciberseguridad debe considerarse más allá de procesos y procedimientos para abarcar cada activo o producto que se añade a la red.

Al descentralizar y adoptar características avanzadas, los fabricantes verán intercambio seguro de datos que reduce riesgo y mejora resiliencia general, incluso cuando los ciberataques se vuelven más complejos. Esto es esencial para fabricantes que quieren ver los beneficios de automatización universal con riesgo minimizado, considerando siempre las necesidades del futuro mientras desbloquean beneficios inmediatos.

"Las arquitecturas de automatización abierta desbloquean la interoperabilidad, permitiendo a fabricantes integrar fluidamente tecnologías legacy y nuevas para mayor eficiencia e innovación."

Arquitectura de alta disponibilidad

El tiempo de inactividad no planificado representa un coste masivo para fabricantes de todos los tamaños. El informe Performance in Focus 2024 muestra que el coste horario medio de inactividad es de 5.471,95 £, impulsando la necesidad de mantenimiento predictivo y la automatización abierta que lo habilita.

Para abordar este reto y facilitar arquitecturas de alta disponibilidad donde no se puede tolerar inactividad, los fabricantes pueden usar una mezcla de tecnologías como procesadores en standby en caliente, switches redundantes, E/S redundantes, fuentes de alimentación redundantes, intercambio en caliente de módulos, Change-Config-On-The-Fly (CCOFT), Fast Device Replacement (FDR), diagnósticos integrados y topología de red en anillo.

Futuro de las arquitecturas de automatización industrial

La automatización abierta y universal representa el futuro de las arquitecturas industriales, apoyando a fabricantes mientras buscan lograr más con menos en 2025. El enfoque preparado para el futuro empodera a instalaciones de todos los tamaños y especialidades para innovar y optimizar continuamente, mirando mucho más allá de despliegues de tecnología única y realizando el potencial completo de la transformación digital. La automatización universal juega un papel cada vez más importante en la manufactura británica mientras continúa digitalizando sus operaciones para competir a escala global.

Preguntas frecuentes: Arquitecturas de automatización industrial

¿Qué impulsa el movimiento a automatización abierta?
Fabricantes necesitan sistemas flexibles e interoperables que no estén encadenados a un solo proveedor.

¿Qué es IEC 61499?
Un estándar que permite componentes de software plug-and-produce independientes de hardware específico.

¿Cómo ayuda la automatización abierta a la transformación digital?
Permite que sistemas legacy y nuevos se conecten, habilitando actualizaciones más rápidas y mayor innovación.

¿Cuáles son los beneficios para fabricantes?
Reducción de tiempos de inactividad, desarrollo de software más rápido, mejor escalabilidad y eficiencia mejorada.

¿Por qué es importante la arquitectura agnóstica al hardware?
Permite que el mismo código de aplicación se ejecute en diferentes dispositivos mejorando flexibilidad y reduciendo coste.

¿Qué es automatización universal?
Un movimiento que promueve sistemas de automatización abiertos e interoperables impulsados por una comunidad global de usuarios y proveedores.

¿Cómo soporta la automatización abierta el mantenimiento predictivo?
Desbloquea datos en tiempo real de todos los dispositivos permitiendo decisiones de mantenimiento proactivo.

¿Cómo pueden fabricantes asegurar ciberseguridad en sistemas abiertos?
Adoptando tecnologías certificadas IEC 62443 y construyendo estrategias de ciberseguridad end-to-end en personas, procesos y activos.

¿Cuál es el papel del edge computing en arquitecturas modernas?
Procesa datos cerca de los activos mejorando velocidad, resiliencia y reduciendo dependencia de sistemas centralizados.

¿Cómo afecta la automatización abierta a costes de inactividad?
Habilita arquitecturas de alta disponibilidad y estrategias predictivas para minimizar costosos tiempos de inactividad no planificados.