El denominado “edge”, cada vez mas presente en el control industrial

Las empresas industriales se enfrentan a un entorno siempre cambiante y lleno de retos de tipo operativo. Una planta de proceso o un centro de fabricación maneja una compleja serie de variables que pueden afectar al rendimiento de la máquina o de la producción. Cuando se resuelve un problema o un obstáculo suele aparecer otro.

Durante muchos años, los equipos de operaciones de la planta han venido utilizando las tecnologías DCS, PLC, SCADA y MES como herramientas para mejorar automatización, alarmas, análisis e informes. Sin embargo, pese a la automatización siguen existiendo lagunas a nivel de máquina que dejan islas de información que podrían seguir haciendo inaccesible la mejora en el proceso de toma de decisiones en la empresa.

La reciente eclosión de la Industria 4.0 y los avances en componentes electrónicos han ayudado a que las herramientas tradicionales sean más inteligentes al incorporar conectividad a la nube, ciberseguridad y procesamiento distribuido, entre otras cosas. Esta nueva convergencia de tecnologías ha creado una oportunidad en cuanto a funcionalidad para resolución de problemas, información sobre las operaciones e implementación de nuevas técnicas, todo ello en un espacio emergente de automatización industrial denominado “edge” (borde en inglés).

Edge computing

Los potentes ordenadores se han fusionado con la CPU de un tradicional sistema de control de automatización industrial para proporcionar dispositivos 2 en 1 con el tamaño físico de un libro. Esto significa que el mismo dispositivo que controla su máquina o proceso también incorpora un ordenador conectado a la nube para ofrecer una nueva funcionalidad a la máquina.

Si bien los sistemas de control se han conectado desde hace tiempo a los ordenadores, estos solían ser estaciones de trabajo o servidores separados y a menudo ubicados en una oficina lejos de la máquina. Esto consolidó el concepto de red de TI de oficina que está separada de la red de la planta y de su tecnología de operaciones (OT). Sin embargo, un dispositivo que combine computación y control ofrece a las empresas nuevas oportunidades de almacenamiento, análisis, capacidad de procesamiento y conectividad con la nube en la propia máquina, es decir, en el borde (edge).

Control más inteligente

Las empresas que cuenten con un ordenador que funcione en el borde pueden lograr un control más inteligente de su máquina o proceso. Los PLC/DCS tradicionales presentan algunas limitaciones por lo que se refiere a lenguajes de programación, pero un ordenador proporciona más potencia de computación y procesamiento. Los algoritmos avanzados se pueden procesar en el ordenador del controlador en el borde y volver de nuevo al sistema de control en tiempo real para ofrecer otro bucle de control inteligente. Esto permite disponer de una avanzada potencia de procesamiento en un formato pequeño.

Simplificación del almacenamiento local de datos

La parte del ordenador del controlador de borde permite ejecutar un historial local de datos para almacenar los datos en tiempo real que genera el PLC. Esto aporta la flexibilidad de los datos de una máquina local que podrían analizarse en la propia fuente o bien conectarse a un servidor de historial en toda la planta para el almacenamiento centralizado si así se prefiere. Como es natural, el almacenamiento local ayudará a ejecutar mejor el aprendizaje automático y los algoritmos de optimización.

Menor complejidad

Al contar con un ordenador dentro del controlador edge, las empresas no necesitan comprar un ordenador externo para saber qué ocurre en la máquina. Los periféricos simplemente se conectan a los puertos disponibles en el controlador. Conectar una pantalla local es tan fácil como enchufar un cable. Esto simplifica los requisitos del ordenador en toda la planta y ofrece a los usuarios unos dispositivos industriales robustos que aportan la máxima fiabilidad. Un solo controlador edge puede controlar una máquina, conectarse a un servicio de almacenamiento en la nube, almacenar datos, ejecutar algoritmos complejos, obtener visibilidad en tiempo real y suministrar una plataforma para la toma de decisiones en tiempo real.

Conectividad a la nube

La implementación de una estrategia en la nube ya no es compleja. Con un sistema de control para el borde, el sistema de automatización de su máquina se puede conectar fácilmente a un servicio de almacenamiento en la nube en tan solo unos minutos. Esta nueva generación de productos de control ha acabado con todo el misterio, así que en lugar de pensar en cómo conectar, es mejor que piense qué conectar.

La capacidad de conectar un estado de la máquina al mundo exterior permite aplicar nuevos modelos de negocio gracias a la conectividad remota a datos sobre una flota, empresariales, especializados o de mercado.

La conexión de máquinas y procesos a la nube ofrece a las empresas una serie de oportunidades y ventajas potenciales. Por ejemplo, una de las maneras más fáciles de identificar una oportunidad de mejora consiste en comparar activos similares de diferentes lugares y evaluar su rendimiento. Es fácil identificar un activo de bajo rendimiento mediante indicadores (KPI) básicos y aumentar su nivel de rendimiento puede aportar una rápida mejora.

Los datos recogidos por los sensores de una máquina proporcionan una imagen a largo plazo de su rendimiento respecto al diseño teórico original. Determinar los modos y umbrales de fallo en el mundo real puede contribuir a mejorar los diseños en el futuro y a ofrecer ventajas competitivas para los fabricantes OEM.

Los datos de los sensores también se pueden utilizar para elaborar un historial digital con el rendimiento y el estado de la máquina. También se pueden desarrollar algoritmos que empleen datos de los sensores en tiempo real para crear alertas destinadas a expertos ubicados en cualquier lugar del mundo en el caso de que el rendimiento se desvíe de los niveles óptimos o de que empeore el estado del equipo.

Al disponer del estado de la máquina autodiagnosticada, los controladores edge se pueden conectar a una solución en la nube que utilice GPS y geoperimetraje para alertar al técnico especializado que se halle más cerca de las instalaciones con el fin de reparar el problema lo antes posible. Los controladores edge pueden potenciar la colaboración entre empresas como fabricantes y proveedores de materias primas.

La oportunidad de conectarse a sistemas de terceros como sistemas de la cadena de suministro situados fuera de las instalaciones, así como al MES o ERP, proporciona una forma sencilla de colaboración digital que garantiza la transparencia y aumenta la eficiencia.

Además de enviar datos a la nube, también se pueden recibir. Un algoritmo basado en la nube puede recoger datos procedentes de varios centros y aplicar un potente procesamiento centralizado para ejecutar el algoritmo principal de la empresa. El resultado se puede enviar a un controlador que puede mejorar la producción o reducir los costes. Un ejemplo de ello podría ser un algoritmo en la nube que compruebe en todo momento las tarifas de energía y envíe un mensaje al controlador para que ponga en marcha bombas o motores cuando el precio de la energía sea bajo.

Al combinar algunas de estas funciones surgen nuevos modelos de negocio. Los OEM pueden crear valor para sus clientes al ofrecer nuevos tipos de acuerdos de servicio. Los proveedores de materias primas se pueden diferenciar aceptando unos términos contractuales más estrictos con sus clientes gracias a la información crítica del negocio en tiempo real.

Los integradores de sistemas de automatización pueden ampliar su negocio ofreciendo servicios nuevos y diferenciados basados en la nube. Los centros de supervisión de plantas industriales podrían convertirse en un nuevo sector de actividad a medida que se conecten más máquinas.