Cómo Dar Sentido a los Datos de las Máquinas en Smart Factory 101

“Transformación digital"y"La fábrica inteligente" son los términos que existen desde hace tiempo, pero sólo los fabricantes avanzados los aplican en la práctica. La idea de la comunicación de máquina a máquina ha levantado el entusiasmo inicial y grandes esperanzas, pero ahora los propietarios de fábricas medianas y pequeñas se preguntan: "¿Qué sigue? ¿Cómo empiezo a adoptar estas tecnologías en mi fábrica?"

Mientras que más de 98% de líderes empresariales entienden el concepto de la Internet de las Cosas, muchos no están seguros de lo que la IO significa para sus negocios, según una investigación de Aruba Networks. Esto da lugar a que la IO no se implemente adecuadamente o se utilice sólo a un nivel básico en lugar de transformar completamente los procesos.

Sin embargo, cuando miramos las plantas de producción que han captado la esencia de la Internet Industrial de las Cosas, realmente se reduce a la capacidad de comunicación entre el taller y el entorno empresarial. En la práctica, abarca la forma en que los datos de las máquinas se transfieren desde el equipo a las aplicaciones comerciales estándar en la oficina interna; qué conclusiones se extraen de esos datos y cómo se aplican de nuevo al proceso de producción. En general, el éxito de la transformación digital depende de la capacidad de una organización para dar sentido a los números de las máquinas y convertirlos en una ventaja competitiva.

Charles Kettering, el inventor y jefe de investigación de GM, dijo que "un problema bien planteado está medio resuelto". Un camino sinuoso hacia la Fábrica Inteligente plantea varios retos emergentes y existentes para las empresas, y los fabricantes deben responder a las siguientes preguntas para entender cómo ejecutar un modelo de negocio digital en sus instalaciones de producción.

En primer lugar, las máquinas pueden generar muchos datos, pero lanzar números a la nube no significa obtener automáticamente información útil de ella. Es necesario tener un contexto.

El equipo de la fábrica puede proporcionar la información más precisa en tiempo real sobre los procesos de producción, pero ¿cómo puede la gente empezar a aprovecharla y aplicar los conocimientos en su trabajo diario?

¿Va a ser sobre el mantenimiento, asegurándose de que todas las partes están en funcionamiento?

¿O el llamado mantenimiento predictivo - resolver la avería antes de que ocurra basándose en los datos agregados de muchos dispositivos similares y en los primeros indicios del problema?

También puede tratarse de la parte comercial de la producción: operadores humanos tomando decisiones basadas en los informes de las máquinas en los sistemas MES y ERP. Adoptar la Industria 4.0 dicta no sólo la actualización de los equipos sino un cambio de paradigma de pensamiento general.

Para que una fábrica no sea una "isla de cosas" sino que trabaje según el concepto de Internet de las Cosas, las máquinas de producción deben hablar entre sí y eventualmente con los dispositivos de borde. Dada la gran cantidad de sistemas involucrados, la pregunta es cómo establecer esa comunicación.

Uno de los retos de una fábrica moderna es que las máquinas a menudo se comunican dentro de silos verticales individuales que transfieren datos de un dispositivo a HMI/SCADA etc. donde un operador mantiene un ojo en esta parte particular de la producción. Los gerentes saben desde hace mucho tiempo que la información valiosa reside en los sistemas que manejan sus instalaciones de producción, pero no tienen acceso directo a ella. El problema ha sido a menudo que ambos mundos operan de forma aislada, con poca o ninguna conexión entre ellos. Sin embargo, si hablamos de mezclar datos y llevarlos a través de varios departamentos, la infraestructura de intercambio de datos de la fábrica debería construirse de manera diferente.

La siguiente preocupación es la conectividad de los datos. ¿Qué tan abajo necesita ver en su proceso de producción? ¿Son sólo los controladores, o realmente necesitas los datos de cada sensor, etc.? Esto influirá en gran medida en la cantidad de información que usted opera y la imagen de su instalación:

• toda la planta en general,
• una línea de producción individual, o
• incluso un dispositivo en particular, cómo funciona cada una de sus uniones y dónde, por ejemplo, una avería está obstruyendo el proceso de producción.

Además, poner datos del mundo físico en el cibermundo requiere de la planificación de análisis. Es necesario entender si es un operador quien utilizará los datos para lograr un mejor control local, o si el servidor envía automáticamente la información agregada hasta el sistema ERP o MES. En definitiva, qué números de la avalancha de datos necesitan ser enviados para un mejor análisis y planificación a nivel de fábrica, y qué datos permanecen localmente para un rápido control y toma de decisiones.

El intercambio de datos entre divisiones y terceros es otra cuestión importante. En las fábricas avanzadas, un sistema ERP puede ordenar automáticamente las materias primas o informar al servicio de mantenimiento sobre la necesidad de realizar un control, basándose en las notificaciones procedentes de las instalaciones de producción. Este intercambio de información también puede funcionar en beneficio de los fabricantes de maquinaria: basándose en los informes automáticos que llegan de varias fábricas, planifican el mantenimiento, sustituyen los detalles por adelantado y así proporcionan un mejor servicio al cliente ahorrando a los clientes el molesto y costoso tiempo de inactividad.

Por último, la cuestión fundamental para la "fábrica inteligente" es garantizar la seguridad de la comunicación abierta. La seguridad ocupa el primer lugar entre las preocupaciones de los desarrolladores de IO (31%), según el informe de 2019 de la Fundación Eclipse, con la conectividad (21%) y la recopilación y análisis de datos (19%) ocupando sólo los dos siguientes puestos. Gartner informa que el gasto en soluciones de seguridad de puntos finales de IO aumentará a $631M en 2021. La apertura de las instalaciones de producción al mundo requiere las correspondientes medidas de protección.

Desde finales de los años 90, la automatización de la producción se construyó en torno al servidor OPC, que permitía que los datos viajaran desde un dispositivo hasta la computadora de un operador en la sala de control, independientemente de que el hardware y el software fueran del mismo proveedor o no: el protocolo OPC normalizó la comunicación y supuso un gran avance en la automatización de la fabricación. El OPC aplicó el Modelo de Objeto de Componentes Distribuidos de Microsoft (DCOM), que es parte del sistema operativo Windows. A principios del siglo XX, el protocolo puso en marcha la automatización industrial y permitió que las fábricas pasaran a una producción más segura, precisa y rentable. De hecho, muchas plantas de producción en todo el mundo todavía dependen de esta tecnología. 

Sin embargo, poco después de que el software entrara en el mercado, las desventajas del protocolo OPC se han hecho evidentes. En primer lugar, DCOM hace que el OPC se limite sólo al sistema operativo Windows. Luego, los expertos se quejan de las dificultades para encontrar y arreglar los fallos del software, y la imposibilidad de intercambiar datos a través de la web. Y por último, la tecnología OPC no es fiable en términos de seguridad de la información.   

Esta es la razón por la queen respuesta a múltiples peticiones de la industria, Fundación OPC creó un nuevo estándar - OPC UA. Se se basa en el versiones anteriores pero sin inconvenientes y sugiere un enfoque totalmente nuevo de la comunicación máquina a máquina y la transformación digital industrial.  

Su nueva feaLas curas son: 

• La independencia de la plataforma. OPC UA no depende de la tecnología OLE o DCOM de Microsoft más. Puedes lanzarlo en cualquier plataforma: Apple, Linux (JAVA) o Windows; 
• La configuración más fácil de dintercambio de datos entre múltiples computadoras. En lugar de DCOM, use estándares comunes de intercambio de datos: TCP/IP, HTTP(S), y SOAP; 
• Facilitar la gestión y el mantenimiento de los datos. Puede utilizar estructuras o modelos, y agrupar y dar contexto a las etiquetas o puntos de datos. Todo esto proporciona mucha más flexibilidad y hace posible conectar su fábrica a través de los departamentos, y no trabajar sólo en silos de datos verticales; 
• Fácil integración al SCADA. Un servidor OPC UA puede ser una parte directa de un PLC, que se está construyendo en un dispositivo. Esto significa que no hay necesidad de comprar y configurar un servidor OPC UA; 
• Ahorro de recursos. Con el OPC UA, no se necesitan muchos PCs que se sientan en la instalación y traducen entre los sistemas;  
• Encriptación de datos. OPC La seguridad de la UA es basado en un concepto multicapa cubriendo las capas de aplicación y transporte. Contiene autenticación y autorización, así como cifrado e integridad de los datos mediante la firma.  
• Flexibilidad de integración. Las API de la UA están disponibles en varios lenguajes de programación. Los SDK comerciales están disponibles para C, C++, Java y .NET. Las pilas de código abierto están disponibles al menos para C, C++, Java, Javascript(nodo) y Python. 
• Eficacia en cuanto a costo y tiempo. Disponibilidad de Conectores OPC UA que integran los datos de sus máquinas en tiempo real a CRM, ERP, BI, Exchange, sistemas de gestión de documentos como el SharePoint para mejorar la planificación, el mantenimiento y aumentar la eficacia de su producción; 
• Conexión a la infraestructura heredada. Disponibilidad de mecanismos para la migración de la OPC a la OPC UA; envoltorios de la OPC UA. 

Los fabricantes llaman a la Arquitectura Unificada OPC el primer protocolo de comunicación que elimina las fronteras entre la empresa y la fábrica. Pero cómo realmente conectar su producción a los sistemas que ayudan a gestionar su empresa? 

Gestión de las relaciones con los clientes (CRM), planificación de los recursos empresariales (ERP), sistema de ejecución de la fabricación (MES), sistema de gestión de documentos (DMS), sistema de inteligencia empresarial (BI), sistema de gestión de almaceness son el software más común que ayuda en la gestión de los negocios. Dado que muchas empresas, independientemente de su tamaño, utilizan estas aplicaciones en diversas combinaciones, es seguro generalizar que la vida de una fábrica se planifica, analiza, predice e informa en estos sistemas. Y siendo una fábrica inteligente totalmente automatizada significa tener información precisa y actualizada sobre la producción disponible en cualquier momento en estos sistemas - para análisis, alertas a tiempo, notificaciones de mantenimiento, etc. dependiendo de sus prioridades.  

La integración de los datos de las máquinas en los sistemas de negocios puede ocurrir de dos maneras: 1) mediante el desarrollo personalizado a través de OPC UA APIs, y 2) a través de un conector OPC UA ya preparado que vincula los datos de la máquina con los sistemas ERP, CRM, etc. 

En nuestra opinión, el segundo escenario es mejor que la programación personalizada. En primer lugar, no se pierde tiempo y dinero en la costosa labor de los programadores, y en segundo lugar, no es necesario ocuparse del mantenimiento posterior. Un conector OPC UA pre-construido está típicamente libre de errores y listo para usar desde el primer día. Requiere conocimientos de programación, pero muy básicos. Por ejemplo, tales Conector OPC UA por Connecting Software construido en el La plataforma Connect Bridge...utiliza la sintaxis SQL que es conocida por la mayoría de los programadores principiantes. Se necesitan dos o tres horas para entender los principios de integración, y después de eso sólo se construye la lógica para conectar los datos de las máquinas de su empresa a los sistemas de negocio.  

¿Por qué necesita conectar los datos de sus máquinas a ERP, CRM, MES? Un lema de OPC-UA es "del dispositivo a la empresa", y en este caso "empresa" significa un sistema inteligente de planificación de recursos empresariales.  

Para tomar decisiones inteligentes, un ERP inteligente requiere tiempo real IIoT datos y análisis. Ellos diferencian a una empresa de la competencia y constituyen lo que se llama una Fábrica Inteligente.  

Como las aplicaciones ERP cumplen tantas tareas: gestión y procesamiento de pedidos, recopilación de datos, planificación a nivel de producción empresarial, gestión de procesos empresariales en general y en la conexión con otros sistemas, El rendimiento oportuno de los ERPs inteligentes proporciona una gran ventaja. 

When tú npara acelerar los procesos, reducir el trabajo manual y los errores, y moverse más rápido entre los pasos, capturando datos en tiempo real tan cerca como sea posible de la fuente - desde una línea de producción particular o incluso un dispositivo, una integración de datos de la máquina a través de OPC UA al sistema ERP es revolucionario.  

El proceso se acelera especialmente si se contrata una plataforma de integración con preconstruidos conectores - como un conector OPC UA y varios conectores ERP. 

Además deEsta integración ayuda al cambio de cultura que hemos discutido anteriormente, ya que los empleados adoptan la nueva tecnología con más ganas si se presenta a través de una interfaz familiar (¡e incluso es amigable para los móviles!). Asegurando La adopción por parte de los usuarios sigue siendo un gran desafío en el IIoT, y la presentación de los datos a través de los sistemas que todo el mundo conoce y utiliza - ERP, CRM, MES etc. - acelera la transición a la Industria 4.0.  

Otros componentes de una IIoT La Fábrica Inteligente son análisis predictivos, aprendizaje automático, informe de la cadena de bloqueo de selladoy decisiones semi-autónomas y autónomas ay acciones. Todo esto puede ser una parte de su sistema ERP que ordena materiales o toma decisiones sobre envíos basándose en múltiples fuentes y grandes cantidades de datos contextuales rápidos, analizados y aprovechados en en tiempo real.  

Esperemos que este análisis de la integración de los datos de las máquinas en sus sistemas de gestión empresarial haya sido útil. Háganos saber qué piensa de esto y qué otros temas necesitamos discutir en Industria 4.0, conectores OPC UA y la Fábrica Inteligente. 

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