Espacio de nombres unificado en fabricación:un centro de datos en tiempo real para la excelencia operativa

Investigación y mejores prácticas

7 minutos | Blog | Tecnología Industrial

Un espacio de nombres unificado (UNS) es un modelo de datos único, estructurado y en tiempo real que representa a toda la empresa de fabricación. En la práctica, actúa como una única fuente de verdad para los datos operativos. 

La información se organiza por activo, proceso y contexto empresarial, lo que permite a los equipos y gerentes encontrar rápidamente los datos que necesitan, cuando los necesitan. El uso de un UNS también desvincula a los productores de datos de los consumidores de datos, lo que permite una recopilación, conservación y uso imparciales. 

Dado que el volumen y la variedad de datos de fabricación aumentan rápidamente, los espacios de nombres unificados son fundamentales para garantizar una visibilidad y coherencia completas.  

¿Sigues utilizando un enfoque de datos dispares? Continúe leyendo para obtener más información sobre cómo crear, implementar y administrar su UNS. 

Por qué los datos de fabricación necesitan una nueva arquitectura

La industria manufacturera tiene un doble problema de gestión de datos:cantidades masivas de información combinadas con la recopilación manual de datos por parte de las máquinas. Según el Manufacturing Leadership Council, el 44% de las empresas recopilan ahora el doble de datos que hace dos años, pero el 70% todavía depende de la recopilación manual de datos. 

Estos datos provienen de múltiples fuentes, como sensores y equipos IIoT siempre conectados, controladores lógicos programables (PLC), sistemas de ejecución de fabricación (MES), sistemas computarizados de gestión de mantenimiento (CMMS) y herramientas de planificación de recursos empresariales (ERP). 

Mientras tanto, los procesos manuales a menudo surgen del uso continuo de silos de datos junto con integraciones operativas frágiles. Por ejemplo, los equipos de línea de producción y mantenimiento aprovechan datos similares para fundamentar las mejores prácticas, pero a menudo utilizan sistemas diferentes para lograr este objetivo. Para ayudar a que estos sistemas se comuniquen, los equipos pueden utilizar integraciones genéricas que no pueden manejar un rendimiento de datos sustancial. Cuando estas integraciones fallan, los equipos no tienen más remedio que recopilar y procesar datos manualmente. 

Superar estos desafíos requiere acceso a datos en tiempo real, consistente y en toda la empresa. 

Por qué las arquitecturas de datos de fabricación tradicionales se quedan cortas

Las arquitecturas de datos de fabricación tradicionales se basan en integraciones punto a punto:los sistemas están conectados directamente para intercambiar información. Si bien esto proporciona acceso a los datos y conocimientos para las aplicaciones conectadas, naturalmente limita la escalabilidad, lo que a su vez ralentiza la transformación digital en la fabricación. Ahora que los marcos de la Industria 4.0 son una máxima prioridad para las organizaciones (el 92 % de los líderes dicen que las iniciativas de fabricación inteligente son fundamentales para seguir siendo competitivos), los modelos punto a punto simplemente no pueden seguir el ritmo. 

Otros problemas con la arquitectura de datos de fabricación tradicional incluyen: 

• Estrecho acoplamiento entre sistemas 

• Alto coste de añadir nuevas aplicaciones 

• Definiciones de datos incoherentes 

• Problemas de latencia y confiabilidad 

• Carga de mantenimiento de las integraciones personalizadas 

Cómo funciona un espacio de nombres unificado

¿Qué es el UNS en la manufactura? La idea es simple:crear una única fuente de acceso y veracidad para los datos. 

En la práctica, cuatro componentes son fundamentales: 

• Arquitectura basada en eventos (EDA):  Al utilizar EDA, las aplicaciones se comunican cuando ocurren cambios o eventos. Esto garantiza que los datos sean oportunos y relevantes. 

• Publicar/suscribir modelos:  En un modelo de publicación/suscripción, los productores de datos envían datos a canales temáticos en la UNS, mientras que los consumidores de datos se suscriben a los modelos de su elección. 

• Estructuras jerárquicas de temas:  Al organizar la información en un formato anidado, UNS facilita a los usuarios el acceso a los datos que necesitan según demanda. 

• Transmisión de datos en tiempo real:  Por último, los datos de la UNS se transmiten en tiempo real desde los productores de datos, lo que permite a los consumidores identificar rápidamente cambios de patrones o tendencias. 

El resultado es un desacoplamiento entre productores y consumidores de datos. Por ejemplo, en lugar de que los equipos de mantenimiento compartan directamente los datos de los activos con los gerentes de taller o los líderes de operaciones, los datos se publican en la UNS, donde todos los suscriptores reciben actualizaciones. Esto permite a las unidades de negocio elegir la combinación de datos que mejor se adapte a sus necesidades.

Tecnologías clave detrás de un espacio de nombres unificado

Los espacios de nombres unificados también requieren tecnologías específicas para brindar acceso y precisión a los datos. Incluyen: 

• Brókers MQTT:  Los corredores de transporte de telemetría de colas de mensajes (MQTT) forman la base de los modelos de publicación/suscripción. 

• Puertas de enlace perimetrales:  Las puertas de enlace perimetrales permiten almacenar y procesar datos en el borde de las redes de fabricación en lugar de en la nube, lo que reduce la latencia general. 

• Integración OPC UA:  La arquitectura unificada de comunicaciones de plataforma abierta (OPC UA) es un protocolo seguro de código abierto que permite la comunicación de máquina a máquina. 

• Arquitecturas híbridas locales y en la nube:  Las arquitecturas en la nube permiten el almacenamiento de datos a gran escala y análisis en profundidad, mientras que las soluciones locales preparan el escenario para una respuesta rápida a los eventos publicados. 

• API y microservicios:  Las interfaces de programación de aplicaciones (API) y los microservicios ayudan a conectar aplicaciones heredadas y modernas al estandarizar la forma en que los sistemas intercambian datos.   

¿Qué datos se encuentran en un espacio de nombres unificado?

Los fabricantes tienen control total sobre el tipo de datos que residen en su UNS. Como resultado, esta combinación de datos variará entre empresas en función de su producción, calidad y necesidades de los clientes. 

Sin embargo, dada la naturaleza estandarizada de la fabricación, son comunes varias fuentes de datos. Primero están el estado de la máquina y los datos de los sensores. Esta información permite a los operadores y técnicos realizar un seguimiento de las operaciones actuales y detectar problemas potenciales. Los eventos de mantenimiento y las alarmas también figuran en la lista. Equipados con estos datos, los equipos pueden actuar para abordar pequeños problemas antes de que se conviertan en grandes. 

Los recuentos de producción y los datos de calidad también suelen publicarse en un SNU, junto con las variables de proceso y los KPI. Esto permite respuestas preventivas y proactivas a las condiciones cambiantes de los activos, en lugar de depender del mantenimiento reactivo que solo comienza cuando los activos fallan. 

Por último, los espacios de nombres unificados suelen incluir jerarquías de activos y metadatos. Esto ayuda a añadir contexto a las operaciones de fabricación al permitir a los equipos ver dónde interactúan los equipos y los procesos en los entornos de producción.

Beneficios de un espacio de nombres unificado en la fabricación

La creación de un espacio de nombres unificado ofrece varios beneficios para las organizaciones, como: 

• Acceso a una única fuente de verdad:  Al centralizar y estandarizar los datos del UNS, los fabricantes obtienen una mayor confianza en los datos. 

• Visibilidad empresarial en tiempo real:  Los problemas con activos y equipos pueden ocurrir en cualquier momento y en cualquier lugar. Los espacios de nombres unificados brindan visibilidad en tiempo real de las operaciones. 

• Implementación de aplicaciones más rápida:  Un componente clave en la implementación de aplicaciones es comprender el impacto de las aplicaciones en sus entornos. La implementación de UNS mejora la visibilidad para mejorar las velocidades de implementación de aplicaciones. 

• Complejidad de integración reducida:  La integración entre múltiples sistemas de fabricación puede ser compleja y llevar mucho tiempo, especialmente si las aplicaciones utilizan diferentes formatos de datos o se basan en marcos heredados. La estandarización de datos de la UNS reduce esta complejidad. 

• Arquitectura digital escalable:  A medida que la transformación digital se convierte en una principal prioridad de fabricación, la arquitectura digital escalable es esencial. Respaldados por la nube, los entornos de la UNS preparan el escenario para la escalabilidad. 

• Base sólida para la fabricación inteligente:  Por último, el uso de UNS ayuda a establecer una base sólida para las tecnologías de fabricación inteligente, como la inteligencia artificial (IA) y el aprendizaje automático (ML), las cuales requieren acceso a fuentes de datos completas y consistentes. 

Espacio de nombres unificado y mantenimiento predictivo

El mantenimiento reactivo pone a los equipos de reparación en desventaja. Dado que el trabajo no comienza hasta que los activos y equipos fallan, los técnicos están bajo una enorme presión para encontrar, diagnosticar y solucionar problemas:cada minuto dedicado a buscar una respuesta es otro minuto de tiempo de inactividad costoso y no planificado. 

Mientras tanto, los sistemas UNS pueden permitir operaciones de mantenimiento predictivo que mejoren el tiempo de actividad y la disponibilidad de las máquinas. Esto comienza con datos centralizados sobre el estado de los activos. En lugar de utilizar múltiples sistemas diferentes para buscar y rastrear datos de mantenimiento, los equipos de operaciones de datos industriales pueden suscribirse a canales UNS relevantes y recibir datos automáticamente en sus dispositivos. 

Además, UNS facilita la integración de sensores y análisis para un monitoreo continuo y una detección más rápida de anomalías, lo que a su vez mejora la coordinación entre CMMS, MES y herramientas de análisis. Por último, los marcos UNS permiten flujos de trabajo de mantenimiento de circuito cerrado que respaldan la automatización y el análisis de mantenimiento predictivo. 

Para los equipos de mantenimiento, el resultado son datos de equipos accesibles que son precisos, relevantes y oportunos. 

Prácticas recomendadas para crear un espacio de nombres unificado

 Cinco prácticas recomendadas pueden ayudar a los fabricantes a crear una arquitectura de espacio de nombres unificada: 

1. Comience con la jerarquía de activos  

El mapeo de la jerarquía de activos crea un marco para una distribución de datos y canales de eventos eficientes. 

2. Definir estándares de nomenclatura coherentes  

Las convenciones de nomenclatura estandarizadas reducen el riesgo de superposiciones o de falta de fuentes de datos. Defina sistemas unificados de denominación y numeración antes de implementar UNS. 

3. Construya de forma incremental  

Las versiones pequeñas facilitan el ajuste y la adaptación cuando se implementa UNS por primera vez. A medida que el sistema mejora, las empresas pueden empezar a escalar rápidamente. 

4. Alinear los equipos de TI y OT  

Para aprovechar al máximo la arquitectura UNS, los equipos de TI y OT deben trabajar en conjunto. Ambos son necesarios para poner en funcionamiento activos, mantenimiento, sensores e informes de datos. 

5. Diseño para escalabilidad y seguridad  

Como se señaló anteriormente, la escalabilidad de UNS es fundamental. Igual de importante es la seguridad:los sistemas deben diseñarse para detectar amenazas potenciales, cifrar datos clave y gestionar los permisos de acceso de los usuarios. 

Por qué un espacio de nombres unificado es un activo estratégico

UNS ofrece beneficios inmediatos y ventajas a largo plazo. A corto plazo, los espacios de nombres unificados ayudan a crear una columna vertebral digital central que mejora la confiabilidad, el tiempo de actividad y la eficiencia operativa. A medida que se aceleran las tendencias industriales de IoT y la adopción de la fabricación 4.0, la UNS prepara el escenario para la fabricación impulsada por IA y sin luz, junto con el desarrollo de gemelos digitales empresariales y una arquitectura de datos industriales preparada para el futuro. 

La integración de UNS crea la base para los datos de fabricación conectados, pero para maximizar los resultados, también es importante centrarse en cómo se utilizan esos datos. ATS ayuda a los fabricantes a utilizar datos estandarizados de los sistemas UNS para informar prácticas y estrategias de mantenimiento y confiabilidad que mejoren el tiempo de actividad y la disponibilidad de las máquinas. 

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