El rol de AAS para concretar la visión de Industria 4.0

Detrás de escena se requiere bastante trabajo para convertir el concepto de Industria 4.0 en una realidad palpable. El término ‘Asset Administration Shell’ (AAS) quizás no se recuerde en seguida pero todos los ingenieros tendrían que saber de qué se trata.

AAS es la ‘capa digital’ que envuelve cada elemento inteligente de una máquina, lo que le permite explicar su función, identidad y toda otra información adicional a la arquitectura completa de la máquina. Mientras la nube, las redes y los dispositivos de automatización con acceso a Internet pueden aportar cierta forma de conectividad, AAS es realmente universal, ya que permite intercambiar información entre los integrantes de la cadena de valor y utiliza estándares neutros y comunes para comunicación, servicios y semántica entre empresas y entre sectores.

El proceso de digitalización que abarca AAS está evolucionando rápidamente. La visión y los beneficios son tan convincentes que muchas organizaciones potencialmente rivales han decidido colaborar en pos de una solución satisfactoria.

Ejemplos de estándares incorporados incluyen OPC-UA para la comunicación de datos. Por su parte, AutomationML (Automation Markup Language) está evolucionando para constituirse en un estándar global a la hora de transferir la descripción de un ítem físico que contiene información que, por lo general, se encuentra en dibujos CAD 2D o 3D y diagramas de circuitos eléctricos completos, información de programación, cinemática y descripción de comportamiento.

 

AAS (Asset Administration Shell) es una herramienta esencial a la hora de concretar la visión de Industria 4.0.

 

Tiempo de diseño

AAS es un habilitador clave para acelerar el diseño de máquinas complejas y mejorar la eficacia operativa en todo su ciclo de vida. Esto se puede observar claramente cuando un diseñador procede a buscar un componente en particular, por ejemplo un eje electromecánico que mueve una parte de su máquina con una masa definida, a la velocidad y la aceleración requeridas.

Para elegir el componente a partir de un paquete de selección y configuración intuitivo online, el diseñador necesita hacer corresponder el eje a una combinación de motor y caja de engranajes con las características requeridas de torque y prestación. Luego selecciona el correspondiente servoaccionamiento. Teniendo en cuenta que cada parte seleccionada es configurada en el mundo virtual, se genera en paralelo su descriptor digital, aportando su identificación (qué es), datos técnicos (cómo trabaja) y documentación.

A medida que progresa el proceso de diseño desde un solo activo a un subsistema, el descriptor digital crece e integra la suma de todas las partes. Se puede acceder al modelo virtual durante todo el ciclo de vida de la máquina, por ejemplo para diseño CAD, simulación CAE, programación virtual, documentación, etc., desde el comienzo de la máquina y luego construcción, operación, mantenimiento e incluso reconversión.

Luego, AAS va ampliándose de manera modular a medida que crece la solución. Incluye un modelo digital adicional que captura los datos de operación. Debajo de cada uno de estos módulos principales hay submodelos que facilitan semánticamente la transferencia de datos, sin importar el proveedor o fabricante. Los estándares comunes permiten la transferencia de datos legibles por máquina.

Dentro de este contexto, Festo colabora ofreciendo una herramienta de software simple de usar y gratuita, denominada Quick Search Plus. Esta herramienta elimina la transferencia y el reingreso manual de datos para recortar tiempo y reducir la posibilidad de errores. Todos los datos de producto de la lista de materiales (BoM) son capturados y transferibles sin problemas. De esta forma, un diseñador puede elegir un componente de la BoM, por ejemplo un cilindro neumático, y usarlo inmediatamente en la herramienta de diseño CAD 3D de Festo.

Los accesorios correctamente adaptados son agregados en el dibujo en segundos. En el pasado, identificar quizás seis componentes adicionales podría haber significado muchos minutos para un diseñador experimentado; ahora, esta tarea, aun cuando sea la primera vez, se completa en segundos.

 

Beneficios a nivel de ingeniería

AAS contiene una descripción completa de las propiedades y capacidades del sistema. En otras palabras, es el medio para implementar gemelos digitales. Tener un gemelo digital permite construir, programar, comisionar y operar una máquina virtualmente desde cualquier lugar en el mundo, ahorrando tiempo y costo.

Este concepto puede extenderse a la resolución de problemas. Por ejemplo, una vez construida la máquina y despachada al cliente, es muy costoso (si no imposible por las restricciones actuales) realizar mantenimiento o investigar un problema.

Un gemelo digital puede replicar su contraparte física, lo que permite testear acciones correctivas sin los costos o las demoras por visitas de soporte a gran distancia.

AAS también soporta mantenimiento predictivo con machine learning. Un procesador de borde o basado en la nube que ejecuta una combinación de algoritmos es sintonizado a una aplicación, por ejemplo el paquete AX Scraitec de Festo, monitoreando grandes tramos de datos. El sistema observa e identifica patrones en el lago de datos. Durante el período de configuración, un humano en el lazo entrena el sistema categorizando las anomalías que detecta. El operador humano enseña al sistema, rescatando y etiquetando predicciones de fallas y ‘castigando’ observaciones inservibles.

De esta forma se entrena el sistema y se mejoran sus predicciones útiles mientras queda eliminado un ruido inservible.

Es importante que los usuarios finales puedan ver la evidencia de mayores niveles de eficiencia y retorno antes de especificar tecnologías de Industria 4.0. En este contexto, AAS ha avanzado mucho en cuanto a digitalización de la automatización.

Hoy en día, nadie puede darse el lujo de subestimar la importancia de AAS en la implementación de Industria 4.0.

 

Preparado en base a una presentación de Steve Sands, de Festo.

Modificado por última vez en Viernes, 19 Noviembre 2021 13:27
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