Espacio de nombres unificado en fabricación: única fuente de verdad para datos operativos

Investigación y mejores prácticas

7 min | Blog | Tecnología industrial

Un espacio de nombres unificado (UNS) es un modelo de datos único, estructurado y en tiempo real que representa 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, permitiendo a los equipos y gerentes encontrar rápidamente los datos que necesitan, cuando los necesitan. El uso de un UNS también desacopla a los productores de datos de los consumidores, permitiendo una recopilación, curación y uso imparciales.

Con el volumen y la variedad de datos de fabricación aumentando rápidamente, los espacios de nombres unificados son críticos para garantizar visibilidad y consistencia completas.

¿Aún usa un enfoque de datos dispersos? Siga leyendo para aprender más sobre la construcción, implementación y gestión de su UNS.

Por qué los datos de fabricación necesitan una nueva arquitectura

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

Estos datos provienen de múltiples fuentes, como sensores IIoT y equipos 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).

Los procesos manuales, mientras tanto, a menudo provienen del uso continuo de silos de datos combinados con integraciones operativas frágiles. Por ejemplo, los equipos de mantenimiento y de línea de producción aprovechan datos similares para informar mejores prácticas, pero a menudo usan diferentes sistemas para lograr este objetivo. Para ayudar a que estos sistemas se comuniquen, los equipos pueden usar integraciones genéricas que no pueden manejar una transferencia de datos sustancial. Cuando estas integraciones fallan, los equipos no tienen más opción que recopilar y procesar datos manualmente.

Superar estos desafíos requiere acceso a datos en tiempo real, consistentes y a nivel empresarial.

Por qué las arquitecturas tradicionales de datos de fabricación fallan

Las arquitecturas tradicionales de datos de fabricación dependen de integraciones punto a punto: los sistemas se conectan directamente para intercambiar información. Aunque esto proporciona acceso a datos e información para aplicaciones conectadas, limita naturalmente la escalabilidad, lo que a su vez frena la transformación digital en la fabricación. Con los marcos de Industria 4.0 ahora como máxima prioridad para las organizaciones —el 92 % de los líderes dice que las iniciativas de fabricación inteligente son críticas para mantenerse competitivos— los modelos punto a punto simplemente no pueden seguir el ritmo.

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

• Acoplamiento estrecho entre sistemas
• Alto coste de agregar nuevas aplicaciones
• Definiciones de datos inconsistentes
• Problemas de latencia y fiabilidad
• Carga de mantenimiento de integraciones personalizadas

Cómo funciona un espacio de nombres unificado

¿Qué es UNS en fabricación? La idea es simple: crear una única fuente de acceso y verdad para los datos.

En la práctica, cuatro componentes son críticos:

• Arquitectura orientada a eventos (EDA): Usando EDA, las aplicaciones se comunican cuando ocurren cambios o eventos. Esto garantiza que los datos sean oportunos y relevantes.
• Modelos de publicación/suscripción: En un modelo pub/sub, los productores de datos envían datos a canales temáticos en el UNS, mientras que los consumidores se suscriben a los modelos de su elección.
• Estructuras temáticas jerárquicas: Al organizar la información en un formato anidado, el UNS facilita a los usuarios el acceso a los datos que necesitan bajo demanda.
• Transmisión de datos en tiempo real: Finalmente, los datos del UNS se transmiten en tiempo real desde los productores, permitiendo a los consumidores identificar rápidamente cambios de patrón o tendencias.

El resultado es un desacoplamiento de productores y consumidores de datos. Por ejemplo, en lugar de que los equipos de mantenimiento compartan directamente datos de activos con gerentes de planta u operaciones, los datos se publican en el 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 ofrecer acceso y precisión de datos. Incluyen:

• Brokers MQTT: Los brokers de Message Queuing Telemetry Transport (MQTT) forman la base de los modelos pub/sub.
• Pasarelas edge: Las pasarelas edge permiten el almacenamiento y procesamiento de datos en el borde de las redes de fabricación en lugar de en la nube, reduciendo la latencia general.
• Integración OPC UA: Open Platform Communications Unified Architecture (OPC UA) es un protocolo seguro y de código abierto que permite la comunicación máquina a máquina.
• Arquitecturas híbridas cloud y on-premise: Las arquitecturas cloud permiten almacenamiento de datos a gran escala y analítica profunda, mientras que las soluciones on-premise preparan el terreno para respuestas rápidas a eventos publicados.
• APIs y microservicios: Las interfaces de programación de aplicaciones (API) y los microservicios ayudan a conectar aplicaciones heredadas y modernas estandarizando cómo los sistemas intercambian datos.

¿Qué datos viven 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 según sus necesidades de producción, calidad, salida y clientes.

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

Los conteos de producción y datos de calidad también se publican típicamente en un UNS, junto con variables de proceso y KPIs. Esto permite respuestas preventivas y proactivas a condiciones cambiantes de los activos, en lugar de depender de mantenimiento reactivo que solo comienza cuando los activos fallan.

Finalmente, los espacios de nombres unificados a menudo incluyen jerarquías de activos y metadatos. Esto ayuda a agregar contexto a las operaciones de fabricación al permitir a los equipos ver dónde interactúan equipos y procesos a través de los entornos de producción.

Beneficios de un espacio de nombres unificado en la fabricación

Construir un espacio de nombres unificado ofrece varios beneficios para las organizaciones, tales como:

• Acceso a una única fuente de verdad: Al centralizar y estandarizar los datos del UNS, los fabricantes ganan mayor confianza en los datos.
• Visibilidad empresarial en tiempo real: Los problemas con activos y equipos pueden ocurrir en cualquier momento y lugar. Los espacios de nombres unificados proporcionan visibilidad en tiempo real de las operaciones.
• Despliegue más rápido de aplicaciones: Un componente clave en el despliegue de aplicaciones es entender el impacto de las apps en sus entornos. La implementación de UNS mejora la visibilidad para acelerar el despliegue de apps.
• Reducción de la complejidad de integración: La integración entre múltiples sistemas de fabricación puede ser compleja y consumir tiempo, especialmente si las aplicaciones usan diferentes formatos de datos o se basan en marcos heredados. La estandarización de datos del UNS reduce esta complejidad.
• Arquitectura digital escalable: A medida que la transformación digital se convierte en prioridad máxima en fabricación, la arquitectura digital escalable es esencial. Respaldada por la nube, los entornos UNS preparan el terreno para la escalabilidad.
• Base sólida para fabricación inteligente: Finalmente, el uso de UNS ayuda a establecer una base sólida para tecnologías de fabricación inteligente como inteligencia artificial (IA) y aprendizaje automático (ML), ambas 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. Como el trabajo no comienza hasta que fallan los activos y equipos, los técnicos están bajo una presión masiva para encontrar, diagnosticar y remediar problemas: cada minuto buscando una respuesta es otro minuto de costosa inactividad no planificada.

Los sistemas UNS, mientras tanto, pueden habilitar operaciones de mantenimiento predictivo que mejoran el tiempo de actividad y la disponibilidad de las máquinas. Esto comienza con datos centralizados de salud de activos. En lugar de usar múltiples sistemas diferentes para encontrar y rastrear datos de mantenimiento, los equipos de industrial dataops pueden suscribirse a canales relevantes del UNS y recibir datos automáticamente en sus dispositivos.

Además, el UNS facilita la integración de sensores y analítica para monitorización continua y detección más rápida de anomalías, lo que a su vez mejora la coordinación entre herramientas CMMS, MES y analíticas. Finalmente, los marcos UNS habilitan flujos de trabajo de mantenimiento de bucle cerrado que apoyan la automatización y la analítica de mantenimiento predictivo.

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

Mejores prácticas para construir un espacio de nombres unificado

Cinco mejores prácticas pueden ayudar a los fabricantes a construir una arquitectura de espacio de nombres unificado:

1. Comience con la jerarquía de activos

Mapear la jerarquía de activos crea un marco para la distribución eficiente de datos y canales de eventos.

2. Defina estándares de nomenclatura consistentes

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

3. Construya de forma incremental

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

4. Alinee equipos de TI y OT

Para aprovechar al máximo la arquitectura UNS, los equipos de TI y OT necesitan trabajar en tándem. Ambos son necesarios para operacionalizar datos de activos, mantenimiento, sensores e informes.

5. Diseñe para escalabilidad y seguridad

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

Por qué un espacio de nombres unificado es un activo estratégico

El 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 fiabilidad, el tiempo de actividad y la eficiencia operativa. A medida que se acelera la adopción de tendencias IIoT industriales y fabricación 4.0, el UNS prepara el terreno para la fabricación impulsada por IA y lights-out, junto con el desarrollo de gemelos digitales empresariales y arquitectura de datos industriales a prueba de futuro.

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

Descubra cómo ATS puede ayudarle. Hablemos.

Recursos

Explore las últimas mejores prácticas, tendencias y noticias de mantenimiento industrial de ATS y aprenda de expertos de la industria y fabricantes líderes.

Hablemos