Los controladores programables y los sistemas de control basados en PC han tomado completa relevancia en los entornos industriales, cada uno aportando diferentes beneficios que permiten acelerar la producción y mejorar la eficiencia.

En consecuencia, los operadores de planta que logren integrarlos de manera eficiente podrán obtener ventajas importantes en su desempeño.

Cuando las PCs y los PLCs trabajan integrados, es posible alcanzar sin inconvenientes niveles superiores de procesamiento y control. Y esto es importante en aplicaciones industriales donde corren en paralelo múltiples funcionalidades.

 

PCs y PLCs se unen para mejorar la eficiencia en una nueva multiplataforma de control SIMATIC
Plataforma Multifuncional MFP ST-1518.

 

Los avances en microprocesadores y software permiten ahora combinar PCs y PLCs en un solo equipo, que puede ser utilizado por los operadores de planta en su búsqueda de mejorar la eficiencia operativa y, al mismo tiempo, ahorrar espacio en la instalación.

"Las fábricas inteligentes podrán lograr un mejor resultado, mientras las empresas aumentarán su eficiencia si se cierra la brecha entre las funciones realizadas por PCs y PLCs", explicó Tim Parmer, gerente de Siemens Industry. "IIoT y la digitalización también son factores clave que impulsan esta transición".

Los requerimientos actuales de fabricación tienen que ver con nuevos niveles de capacidad de procesamiento que utilizan pruebas avanzadas con gemelos digitales para obtener mejores diseños y acortar tiempo de comisionamiento. Estos gemelos son duplicaciones virtuales de las líneas de producción y de las máquinas, simulando procesos completos, lo que permite su configuración integral y el diagnóstico de los requerimientos funcionales y operativos antes de que se construya la primera máquina.

Para abordar este nivel de requerimientos de manera más eficiente, Siemens ofrece ahora la Plataforma Multifuncional (MFP) S7-1518. Es uno de los primeros sistemas que combinan un PLC modular robusto estándar de mercado y una PC robusta en una sola plataforma de hardware. MFP entrega la capacidad informática necesaria para manejar una amplia gama de tareas industriales modernas, mientras las configuraciones de toda la planta cumplen con los requerimientos de fabricación flexibles de la fábrica digital.

Se considera que la integración de estas dos tecnologías mejorará la eficiencia de la fabricación, aumentando al mismo tiempo la capacidad de usar big data en el piso de planta.

Las PCs son más eficientes a la hora de manejar tareas de alto nivel, tales como acceso a funciones compartidas, programación utilizando APIs abiertas, incluso correr algoritmos complejos que brindan flexibilidad al piso de planta con menos programación.

Las capacidades de comunicación de big data de MFP, junto con APIs abiertas, proveen flexibilidad en tiempo real para la fabricación digital.

 

MFP permite utilizar bloques compilados de Matlab en TIA Portal.

 

La incorporación de poderosos procesadores multinúcleo permite combinar un PLC y una PC en una sola plataforma de hardware con procesos en tiempo de ejecución independientes. Hay núcleos separados dedicados al PLC, mientras que otros núcleos ejecutan tareas optimizadas de PC en un entorno aparte pero conectado.

Correr funciones de PCs y PLCs en núcleos dedicados en un mismo sistema se traduce en beneficios adicionales y un desempeño que mejora la producción.

En cuanto a las tareas para programar en C++, que necesitan sincronización en tiempo real con la operación de la máquina, podrán ser puestas en marcha y coordinadas por el PLC mientras los procesos enfocados externamente continúan ejecutándose en paralelo en el sistema operativo Linux. Esto conforma una combinación perfecta basada en tareas que alinea las funciones con el sistema más adecuado para el proceso.

Además de los beneficios operacionales, este combo ocupa mucho menos espacio que una arquitectura con una PC instalada aparte que resida en la máquina.

Las PCs también pueden correr lenguajes de alto nivel, brindando acceso a una gran cantidad de APIs de código abierto ya desarrolladas y diseñadas para compartir. Por ejemplo, hay muchos programas en C++ disponibles para compartir en el espacio de IIoT que reducen el tiempo de programación. Se los puede implementar tal cual o reconfigurarlos para cumplir con requerimientos específicos. Es más fácil encontrar programadores versados en lenguajes y matices de programación de estas tecnologías que serán mucho más eficientes si se compara con la creación de programas de lógica escalera.

Por ejemplo, utilizando el paquete SIMATIC ODK 1500S, es posible compilar en funciones de PLC S7-1500 algoritmos programados en lenguajes ‘matemáticos’, tales como los empleados en Matlab y que se pueden testear en los ambientes académicos con Simulink.

Otro beneficio de la plataforma MFP híbrida es que está totalmente diseñada como un PLC robusto de piso de planta y que lleva la porción de PC al estándar del PLC modular.

Como es normal para S7-1518 en MFP, se dispone de diagnósticos a nivel de sistema sin la programación especial que se requiere para enunciar mensajes y alarmas en las pantallas de HMI, lo que facilita el mantenimiento para restaurar rápidamente la operación de la máquina incluso cuando la PC esté causando la falla. Todo gestionado con las herramientas ya conocidas de TIA Portal.

Como resultado, este ‘controlador híbrido’ MFP con diagnósticos mejorados será más confiable que usar dos tipos separados de hardware a la hora de conseguir la operación deseada de la máquina. Además, ahorra espacio, mejora la performance usando algoritmos de particular complejidad cuyo desarrollo encuentra sus límites con las herramientas estándar IEC 61131-3 de programación de PLCs, flexibiliza el desarrollo de interfaces de comunicación, gestiona el big data y allana el camino hacia mayores logros en eficiencia.

 

Preparado con material suministrado por Siemens S.A. y el asesoramiento del Ing Andrés Gorenberg.

Recientes desarrollos eliminan calibraciones innecesarias y aceleran el tiempo que toma realizar calibraciones en el campo.

 

Avances en los procedimientos de calibración de temperatura
En las industrias biotecnológicas, llegar a un sensor de temperatura puede ser un problema a causa del gran número de dispositivos circundantes y a la necesidad de mantener la limpieza.

 

Los procesos críticos en la industria farmacéutica y de biotecnología suelen exigir una calibración frecuente de la instrumentación de temperatura. 

Normalmente, la tarea de calibración requiere parar un proceso más o menos cada seis meses para remover y reemplazar un instrumento. A continuación se debe llevar el instrumento a un laboratorio donde se lo puede probar para ser calibrado dentro de las especificaciones.

Recientes desarrollos en la tecnología de sensores de temperatura permiten ahora que un sensor pueda determinar por sí mismo si realmente necesita calibración, eliminando así calibraciones innecesarias en el laboratorio. Cuando un sensor necesita calibración, hay otros nuevos desarrollos que recortan a la mitad el tiempo necesario para calibración.

Este artículo se refiere a la necesidad de calibraciones frecuentes en biotecnología y de qué manera la tecnología de sensores facilita y abarata las calibraciones.

 

Calibrar es imprescindible

En fecha reciente, QRM (Quality Risk Management) ha pasado a ser un requerimiento obligatorio de las reglamentaciones que rigen la fabricación de medicamentos. 

La FDA (Food and Drug Adminis­tration) de Estados Unidos y la EMA (European Medicines Agency) publican recomendaciones y regulaciones que han de cumplir usuarios y proveedores del sector.

Por su parte, ISO9001:2008-7.6, Good Manufacturing Practice (GMP) y las regulaciones y estándares de WHO (World Health Organization) exigen calibrar o verificar los equipos y la instrumentación a intervalos específicos contra patrones de medición trazables de acuerdo a estándares internacionales o nacionales. El problema con los ciclos programados de calibración es el desempeño de los instrumentos entre calibraciones.

La línea azul en la figura 1 muestra de qué manera un instrumento se desvía con el tiempo a causa de la deriva del sensor, envejecimiento y otros factores antes de que sea recalibrado de vuelta según las especificaciones iniciales cada seis meses. Las desviaciones entre calibraciones se deben mantener siempre por debajo de un nivel aceptable. Sin embargo, la posibilidad de que haya una situación ‘fuera de especificación’ no detectada aumenta gradualmente con el tiempo, lo que se traduce en un mayor riesgo de problemas con la calidad del producto.

Si un sensor de temperatura se sale de especificación antes de la siguiente calibración, es necesario abordar algunas cuestiones difíciles:

  • ¿Cuándo se salió de la especificación?
  • ¿Cuántos lotes han sido afectados desde entonces?
  • ¿Los productos elaborados a partir de estos lotes han de ser retirados?

Como ideal, los sensores de temperatura deberían calibrarse después de cada lote. Los costos de realizar calibraciones innecesarias incluyen trabajo y pérdida de producción, y también hay una cierta cantidad de riesgo involucrada a la hora de manipular y quizás dañar el instrumento. 

En la mayoría de los casos, el ciclo de calibración es un cálculo estadístico basado en el riesgo de una deriva excesiva del sensor versus el costo de realizar calibraciones manuales.

La naturaleza tipo producción en lotes de los procesos de biotecnología, donde los lotes pueden durar días o semanas, no admiten en la práctica este enfoque. La fermentación es un buen ejemplo.

Avances en los procedimientos de calibración de temperatura
Figura 1. Ciclo de calibración de seis meses basado en la recomendación del fabricante.

 

Procesos de fermentación

La fermentación se usa en los cultivos celulares. Los cultivos consumen una solución de nutrientes, se multiplican y así generan el producto deseado. Normalmente, la fermentación tiene lugar en una serie de bioreactores, que se suelen fabricar en acero inoxidable 316L y están encamisados para frío o calor según lo requiera la reacción.

El cultivo celular es colocado en el bioreactor, que se llena con una solución de nutrientes. Esta solución varía de acuerdo al cultivo celular específico y al producto deseado pero normalmente consiste de glucosa, glutamina, hormonas y otros factores de crecimiento. 

Los álabes de un agitador se encargan de que la solución y el cultivo celular se mezclen a fondo para promover un crecimiento eficiente dentro del tanque. Los bioreactores están conectados en serie, donde cada tanque sucesivo es mayor que el anterior para contener la creciente masa celular.

El producto resultante de las reacciones puede ser desde antibióticos hasta vacunas y otros productos basados en células. Los productos residuales típicos de las reacciones son CO2, amoníaco y lactato. Después de haberse consumado la solución de nutrientes, la reacción queda completada obteniéndose el resultado deseado, luego de lo cual la solución es enviada al proceso de recuperación donde se separa el producto de las células muertas y otros residuos.

Los lotes de fermentación se dividen básicamente en varias fases: preparación del medio estéril, fermentación, recuperación, limpieza CIP (Clean In Place), enjuague final y esterilización SIP (Sterilization In Place). 

Por su parte, los tres tipos comunes de procesos de fermentación en lotes son: lote individual, lotes de recuperación/alimentación intermitentes y lote continuo.

  • Un proceso de fermentación de un solo lote se desarrolla hasta que no haya más nutrientes para que consuma el cultivo. Un lote típico puede durar de 7 a 14 días.
  • Los lotes de recuperación intermitente son similares a los lotes individuales salvo que, en el momento en que se agotan los nutrientes y se recupera el producto, se agrega una solución de nutrientes fresca para lograr ciclos de lotes más prolongados. Un lote típico dura de dos a tres semanas. De manera similar, un proceso con lote alimentado agrega nutrientes y solución de alimentación adicionales, pero deja que la recuperación se realice una vez finalizado el ciclo del lote. La producción de vacunas suele ser de recuperación intermitente, mientras la producción de proteínas suele ser de lote alimentado.
  • Un lote continuo agrega sin interrupción nutrientes y recupera el producto y los residuos con un dispositivo de retención celular, lo que se traduce en una mayor concentración de producto. Este tipo de lote se usa especialmente en procesos lábiles, tales como producción de células madre. Los nutrientes y el nuevo cultivo celular se agregan de manera continua, mientras la recuperación se realiza sin interrumpir el proceso. El proceso sólo se detiene para mantenimiento, limpieza/esterilización del tanque o calibración.
Avances en los procedimientos de calibración de temperatura
En un tanque de fermentación se usan múltiples sensores de temperatura.

 

En caso de lotes que duran varias semanas, o incluso meses, un sensor de temperatura fuera de especificaciones no detectado podría arruinar todo el lote, a un costo de varios millones de dólares en productos estropeados.

Esto se debe a la temperatura, que suele ser el parámetro medido más importante en los procesos de fermentación. La temperatura se utiliza para optimizar el crecimiento y la productividad y para monitorear las condiciones en el tanque. La temperatura es importante a la hora de mantener la solubilidad del medio y para conseguir condiciones estables para la producción de proteínas. 

Los fermentadores suelen tener múltiples sensores que monitorean la temperatura en distintos niveles dentro de la solución a fin de conseguir una temperatura uniforme. Los sensores de temperatura también se encuentran en la camisa del tanque para asegurar un nivel adecuado de calentamiento o enfriamiento del tanque.

 

Limpieza

Es importante que los elementos biológicos indeseados (por ejemplo, bacterias extrañas) no crezcan en los tanques. La contaminación de los tanques puede provocar la pérdida de lotes o incluso la destrucción completa y la necesidad de reconstruir los tanques. Por lo general, los tanques de fermentación se limpian y esterilizan entre cada lote con procedimientos CIP y SIP.

CIP es un proceso de limpieza que consiste en inyectar agua caliente, introducir una base para neutralizar ácidos, seguido por otra inyección de agua caliente. Una vez terminados estos pasos, todo el tanque se enjuaga con agua. 

SIP es un proceso de esterilización que consiste en inyectar vapor en el tanque y mantener la temperatura alrededor de 121°C durante hasta una hora.

Por lo general, CIP se usa para limpiar biorreactores, fermentadores, tanques de mezcla y otros equipos utilizados en las industrias biotecnológicas, farmacéutica y de alimentos y bebidas. 

CIP remueve o elimina componentes de anteriores lotes de cultivo celular. Remueve los residuos en el proceso, controla la biocarga y reduce los niveles de endotoxinas en equipos y sistemas de procesamiento, lo cual se logra con una combinación de calor, acción química y flujo turbulento que elimina los precipitados minerales y los residuos de proteínas. La solución cáustica (base) es la principal solución de limpieza, que se aplica mediante recirculación de un solo paso a través del biorreactor, seguida por un enjuague con agua de inyección o agua pura. El lavado con solución ácida remueve los precipitados minerales y los residuos de proteínas.

Las termorresistencias de platino de 100 ohms de tres hilos son el tipo de sensor de uso más común. En este sentido, cabe señalar que una elevada exactitud y una rápida respuesta son factores importantes para la medición de temperatura en fermentadores, de modo que los sensores deben ser calibrados regularmente para mantener la exactitud de la medición. Los sensores dentro de un tanque también se los compara entre sí para monitorear una posible deriva del sensor.

A diferencia de los procesos CIP/SIP, no siempre se realiza la calibración de sensores entre los distintos lotes. Una razón es que la calibración consume mucho tiempo y requiere que todo el proceso esté detenido, lo que se traduce en una menor producción. Esto da como resultado tener que buscar un compromiso entre exactitud y confiabilidad de la medición para evitar niveles inaceptables de incertidumbre en el proceso entre calibraciones. Se debe tener mucho cuidado con estos compromisos a la hora de establecer un programa de calibraciones. 

Los ingenieros de confiabilidad de proceso deben analizar cuidadosamente para establecer las frecuencias de calibración. Calibrar con demasiada frecuencia puede llevar a reducciones inaceptables de la producción, mientras que calibrar muy rara vez puede dar como resultado un producto fuera de especificaciones. Se deben apuntar a productos y sensores con una mejor estabilidad a largo plazo, menor deriva y, si es posible, auto-monitoreo para descubrir si un sensor está fuera de tolerancia entre los ciclos de calibración.

Avances en los procedimientos de calibración de temperatura
TrustSens de Endress+Hauser es un sensor de termorresistencia con autocalibración durante cada procedimiento SIP.

 

Sensores de auto-monitoreo

Uno de los más recientes desarrollos son los sensores de temperatura de auto-calibración, que incorporan una referencia de alta precisión dentro del propio sensor de temperatura. Esto se consigue utilizando un punto físico fijo conocido como punto Curie o temperatura Curie. El punto Curie es la temperatura en la cual cambian abruptamente las propiedades ferromagnéticas de un material. Este cambio en las propiedades puede ser detectado electrónicamente, lo que permite determinar el punto donde se llega a la temperatura Curie.

El punto Curie de un determinado material es una constante fija específica en todos los materiales de ese tipo. El sensor utiliza este valor como sensor de referencia de dicho material, lo que ofrece un punto físico fijo que se puede usar como referencia de comparación con el sensor de temperatura de termorresistencia real. 

La temperatura Curie del material para procesos por lotes es de 118°C. Cada vez que se inicia una fase de enfriamiento a partir de una temperatura superior a 118°C (por ejemplo, desde 121°C durante la fase de enfriamiento de todos los procesos SIP), el sensor se calibra automáticamente.

Cuando se alcanza la temperatura Curie de 118°C, el sensor de referencia transmite una señal eléctrica. Al mismo tiempo se realiza en paralelo una medición mediante el sensor de temperatura de termorresistencia. La comparación entre estos dos valores es una calibración que identifica errores en el sensor de temperatura. Si la desviación medida se sale de los límites establecidos, el dispositivo emite una alarma o un mensaje de error, que también es desplegado vía LEDs. 

Los datos de calibración adquiridos son enviados electrónicamente y pueden ser leídos usando un software de gestión de activos, por ejemplo Field­Care de Endress+Hauser. Esto también permite crear automáticamente un certificado auditable de calibración.

Con un tal sensor, la calibración se realiza ahora automáticamente cada vez que la temperatura atraviesa el punto Curie en procesos SIP, lo que reduce el riesgo de errores de proceso relacionados con deriva, que podrían llevar a una costosa pérdida de producción. En algunos casos, esto permitiría que una instalación pueda reducir la frecuencia de los intervalos de calibración manual, aumentando así la producción.

Avances en los procedimientos de calibración de temperatura
La opción Quick Neck de Endress+Hauser permite remover un sensor sin tener que desconectar sus cables.

 

Calibraciones más rápidas

A la larga se deben calibrar todos los sensores. Esto implica remover el sensor del proceso, lo cual requiere tiempo y está sujeto a errores. El mayor problema es que, en la mayoría de los sensores, es necesario desconectar los cables mientras se retira el sensor y luego se los vuelve a conectar finalizada la calibración. Si bien el procedimiento es bastante simple, pueden producirse errores de cableado, ya que las terminaciones de cableado son problemáticas en cualquier entorno de manufactura. Tal procedimiento toma normalmente alrededor de 30 minutos.

Si el transmisor no es recableado correctamente o se daña el cableado, el tiempo total de calibración podría aumentar en 10 a 20 minutos. En algunos casos, si el daño en los cables del sensor es demasiado severo, quizás se tenga que reemplazar el sensor de temperatura calibrado.

Otro desarrollo reciente tiene que ver con sensores de termorresistencia que no requieren desconectar los cables cuando se retira el sensor. El técnico simplemente tuerce la parte superior del sensor un cuarto de vuelta, y el sensor puede ser removido fácilmente. Eliminar la necesidad de desconectar y reconectar cableado recorta el tiempo de calibración a la mitad. La calibración se puede realizar en aproximadamente 15 minutos.

 

Resumen

La temperatura es una medición tan crítica en los procesos biotecnológicos que las regulaciones exigen una calibración regular de los sensores de temperatura. 

La mayoría de las plantas calibran sensores cada seis meses, pero los sensores pueden salirse de calibración durante ese tiempo, echando a perder lotes de alto costo. 

La nueva tecnología hace posible que las termorresistencias se calibren ellas mismas al final de cada lote. Y cuando se necesita calibración, otro desarrollo elimina la necesidad de desconectar cables, recortando el tiempo de calibración a la mitad.

 

Preparado en base a una presentación de Ehren Kiker, gerente de marketing de Endress+Hauser. Las imágenes son gentileza de Endress+Hauser. 

Nueva generación de controladores abiertos, flexibles y a prueba del futuro

Hoy en día, hay más dispositivos conectados en red que personas, y la tendencia se acentúa. La tradicional pirámide de automatización está siendo reemplazada por estructuras en red y tecnologías en la nube. Los requerimientos de seguridad, apertura e interoperabilidad de estos sistemas se están ampliando.

"Los ciclos de innovación se están acortando y se necesitan herramientas y procesos de desarrollo para cumplir con el tiempo cada vez más corto que se exige para llegar al mercado", explicó Roland Bent, CTO de Phoenix Contact en Alemania. Pero, ¿Qué significa esto para fabricantes y usuarios? ¿Qué oportunidades podrán surgir de tales desarrollos tecnológicos?

Además de los lenguajes clásicos de IEC 61131-3, o sea diagrama de bloques de función (FBD), diagrama tipo escalera (LD), diagrama funcional de secuencias (SFC) y texto estructurado (ST), los PLCs serán programados cada vez más en lenguajes de alto nivel, tales como C ++ y C #.

Las aplicaciones de tecnología de control utilizan programación basada en modelos, por ejemplo Matlab Simulink. Los ingenieros de automatización no sólo deben incorporar estos lenguajes, que a menudo son nuevos para ellos, sino que, debido al avance de Industrie 4.0 e IoT, también deben responder a requerimientos adicionales en cuanto a conectividad. Estos desarrollos incluyen el tema de la seguridad de los datos, que cada vez es más importante.

Dentro de este contexto, Phoenix Contact introdujo el término ‘PLCnext Technology’, que intenta responder a las cuestiones tecnológicas que plantean las aplicaciones actuales y futuras en cuanto al mayor nivel posible de apertura.

"Hasta hace poco, la programación del controlador, asumiendo que es determinística en principio, sólo era posible usando lenguajes definidos de programación de PLC", comentó Bent. "Es aquí donde PLCnext Technology simplifica la ingeniería, ya que representa una plataforma abierta en la que múltiples desarrolladores, de distintas generaciones y disciplinas de programación, pueden trabajar en paralelo en un programa de control".

 

La base de PLCnext Technology es una capa inteligente entre el programa de aplicación y el sistema operativo, que pueden usar todos los componentes del sistema para intercambiar datos sincrónicamente y en tiempo real, y que también ofrece un fácil acceso a los servicios del sistema, tales como zócalos Ethernet.

Gracias a sus interfaces abiertas, el usuario puede usar la capa intermedia para integrar e instalar sus propios programas (Apps) y para comunicarse con los demás componentes del sistema y el sistema operativo. Esto se consigue sin importar si los programas fueron creados de manera convencional en IEC 61131-3, en lenguajes de alto nivel, por ejemplo C# o C/C ++, o por medio de Matlab Simulink. El desarrollador define la herramienta de software más adecuada para la correspondiente aplicación o incluso puede combinar varias herramientas.

Mientras un programador en IEC 61131-3 puede usar el nuevo software PC Worx Engineer, o generar y cargar modelos directamente en Matlab Simulink, un programador en lenguajes de alto nivel puede elegir entre Visual Studio y Eclipse, lo que significa que cada usuario desarrolla con su herramienta preferida, eliminando costos de capacitación en otras herramientas de programación.

Un año después de la introducción de PLCnext Technology en el mercado, Phoenix Contact desarrolló el primer controlador industrial basado en esa tecnología: PLCnext Control (AXC F 2152). La familia de productos PLCnext Control comienza con una arquitectura de hardware de doble núcleo con una memoria de 512 MB y una velocidad de reloj de sistema de 800 MHz. 

En comparación con la tecnología de un PLC convencional, esto parece impresionante, pero no es la innovación principal. PLCnext Control incorpora una arquitectura Linux con un núcleo expandido que incluye capacidad en tiempo real, integrando así el mercado de controladores descentralizados y modulares de pequeña escala.

Los sistemas operativos Linux ofrecen ventajas, tales como integridad de sistema, estabilidad y comunicación segura, además de apertura y flexibilidad óptimas. Linux también se destaca por una mejor portabilidad para varias plataformas de hardware y acepta escalado o una futura arquitectura de procesador.

Nueva generación de controladores abiertos, flexibles y a prueba del futuro

El ESM (Execution Synchronisation Manager) para manejo de tareas en PLCnext Technology permite combinar programas provenientes de una amplia gama de entornos de desarrollo entre sí o dentro de tareas, aunque se comporten como un código IEC 61131 homogéneo. Esto hace que, automáticamente, los lenguajes de alto nivel también sean determinísticos.

El manejo de tareas soporta una mezcla de lenguajes IEC 61131, de alto nivel y basados en modelos. 

El segundo aspecto tecnológico es la consistencia de los datos relacionados con la imagen del proceso. En PLCnext, esto es manejado por Global Data Space (GDS). Al usar mecanismos sofisticados con estructuras de puertos internos y buffer de datos, el GDS asegura que los elementos individuales de un programa reciban una imagen de datos precisa y consistente, lo cual es crucial a la hora de ejecutar el respectivo programa.

Se dispone de un servidor OPC UA, como así también de administradores de sistema, usuario y fieldbus, recolectores de diagnóstico, controladores de trazas, HMI PC Worx Engineer y acceso automático a PROFICLOUD. Además, cabe señalar que PLCnext Technology trabaja con servicios probados de PROFICLOUD y soporta integración de soluciones de nube propietarias, lo que representa un avance hacia diagnósticos preventivos e IoT. 

También soporta sistemas convencionales de fieldbus, tales como PRO­FI­­BUS, CAN, Mod­bus/RTU e INTERBUS, así como estándares Ether­net en tiempo real, tales como PROFINET y Mod­bus/TCP. En este sentido, PLCnext Technology está diseñada para una posterior integración de protocolos adicionales, de modo que los usuarios puedan responder de manera flexible a futuros desarrollos.

La digitalización en automatización no es un tema nuevo. La tecnología de control y comunicación industrial ha sido digital durante los últimos 30 años. La nueva dinámica asociada con este término tiene que ver con las amplias redes inteligentes que conectan todas las cosas, o sea productos, máquinas, procesos y personas, combinadas con una potencia informática casi ilimitada. PLCnext Technology ofrece la base para implementar soluciones de automatización capaces de cumplir con todos los desafíos del mundo digitalizado.

 

Cloud IoT Gateway para conectar dispositivos con PROFICLOUD

PROFICLOUD de Phoenix Contact es un sistema IoT abierto que permite solucionar todas las aplicaciones, incluyendo adquisición de datos en base a la nube, análisis o un concepto de automatización completo.

Usando Cloud IoT Gateway, presentado recientemente en la Feria de Hannover, queda establecida la conexión a Proficloud sin necesidad de interferir con la tecnología de automatización. La interacción adaptada en el hardware de gateway y la plataforma de nube facilitan la recolección de datos de sensores y procesos y su transferencia encriptada a aplicaciones de nube para su posterior procesamiento.

Nueva generación de controladores abiertos, flexibles y a prueba del futuro
PLCnext y PROFICLOUD: Computación en nube para automatización.

 

Incluso los sistemas existentes pueden enviar sus datos de estado a PROFICLOUD por medio de IoT Gateway a fin de implementar aplicaciones como Big Data, reconocimiento de patrones y monitoreo de condiciones, lo cual aumenta la eficiencia de la producción a largo plazo.

La configuración de parámetros en Cloud IoT Gateway se puede realizar fácilmente usando gestión basada en la web y no requiere un software de ingeniería adicional.

Ingeniería de proyecto y operaciones más intuitivas, flexibles, accesibles y seguras con nueva versión de DeltaV

DeltaV Versión 14 es un sistema de control con certificado de ciberseguridad que introduce importantes novedades en la arquitectura de DeltaV e incorpora iniciativas de transformación digital de los usuarios.

Esta actualización importante del sistema de automatización DeltaV incluye mejoras para eliminar costos y reducir la complejidad en proyectos de capital, un aumento de la productividad durante operaciones gracias a un acceso ampliado a datos de producción y equipos, una mejor usabilidad y una mayor seguridad.

Más que nunca, un entorno de datos de planta integrado es clave para lograr la transformación digital. Con DeltaV, Emerson reduce la ingeniería necesaria para conectar sistemas de planta, operaciones e información de manera segura,” explicó Jamie Froedge, presidente de Process Sys­tems and Solutions, Emerson Auto­mation Solutions. “Nuestros clientes dispondrán así de más capacidades en sus sistemas de control distribuido y seguridad que les permitirán ejecutar con éxito proyectos de capital y optimizar operaciones.”

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Flexibilidad de los proyectos de capital

Gracias a Distributed CHARMs, el Marshalling Electrónico de DeltaV, que ha alcanzado más de un millón de implementaciones en más de 1.100 sitios en tan sólo cinco años, se acercan aún más al campo. Ahora es posible instalar pequeños gabinetes con hasta 12 CHARMs más cerca de los dispositivos de campo, reduciendo costos de cableado e instalación hasta 60% y brindando, además, una mayor flexibilidad de ingeniería.

Smart Commissioning, lanzado en 2016, saca fuera del camino crítico de un proyecto una de las operaciones con más ingeniería. 

Tradicionalmente, el comisionamiento ha sido una tarea manual que requiere más de dos horas por dispositivo en miles de dispositivos. Smart Commissioning baja el tiempo de comisionamiento a sólo 25 minutos. 

Ahora, Emerson amplía estas capacidades y disminuye el tiempo de comisionamiento de dispositivos a tan sólo 10 minutos, una reducción de casi 93% de un costoso tiempo de comisionamiento, lo que significa un ahorro de varios cientos de miles de dólares en costos de ingeniería y de servicios en el sitio.

 

Ingeniería de proyecto y operaciones más intuitivas, flexibles, accesibles y seguras con nueva versión de DeltaV
Distributed CHARMs con CHARM I/O Gateway y CHARM I/O Blocks. Topología estrella (arriba) y topología anillo tolerante a fallas (abajo).

 

Movilidad y experiencia del usuario

DeltaV Live Operator Interface es una interface fácil de entender y modificar, que incorpora una enorme experiencia en operaciones. La HMI está prediseñada con las mejores prácticas de la industria para la experiencia del usuario, incluyendo ISA 101.01, y está basada en investigaciones del Center for Operator Performance, un consorcio de proveedores y académicos dedicado a la ingeniería de factores humanos.

La moderna interface HTML5 ofrece gráficos escalables y brinda a los operadores la flexibilidad de ajustar sus displays con base en los datos de proceso más importantes en cada ocasión. La nueva interface de operador mejora el conocimiento situacional global y la velocidad de toma de decisiones.

Emerson contribuye con la movilidad que requieren las empresas hoy en día gracias a DeltaV Live, que aporta una base para gráficos transferible a través de desktops, laptops y dispositivos móviles sin necesidad de ingeniería adicional o programación personalizada.

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Una planta conectada y segura

DeltaV ofrece a sus usuarios un nuevo nivel de confianza y protección en relación a las amenazas de ciberseguridad, ya que es uno de los pocos sistemas con certificación de ciberseguridad en todos los niveles. DeltaV Versión 14 cuenta con certificación ISASecure SSA Nivel 1, por lo que los desarrolladores de Emerson se ven capacitados para escribir un código seguro mientras el sistema como un todo se encuentra robustecido contra ciberamenazas.

Emerson consigue conectar los sistemas OT de una planta con sistemas IT al incorporar acceso a OPC UA en los productos de hardware y software DeltaV. Gracias a OPC UA, el principal protocolo de IIoT, las aplicaciones y los servidores pueden compartir datos de manera segura con aplicaciones analíticas de nube, soluciones de monitoreo remoto y tecnologías de terceros.

Las dos primeras incorporaciones pertenecientes a esta nueva versión de DeltaV fueron DeltaV PK Controller
y DeltaV Mobile. Gracias a  DeltaV PK Controller, las plantas podrán controlar patines y aplicaciones típicamente gestionadas por PLCs utilizando un controlador DeltaV autónomo o conectarse en una arquitectura de automatización DCS completa o la nube vía OPC UA embebida. 

En relación a la plataforma DeltaV Mobile, que se conecta nativamente dentro de DeltaV de manera segura y sin ingeniería adicional, permite a gerentes, ingenieros, operadores y expertos monitorear operaciones, así como también disponer de datos críticos y alarmas cuándo y dónde se los necesite.

Wearables inteligentes para operadores de campo

En su búsqueda permanente de lograr que el personal de una planta sea el mejor posible, Honeywell presentó una tecnología wearable de manos libres que brinda a los operadores un fácil acceso a datos en vivo, documentos, procedimientos de trabajo y video, así como también conexiones con expertos remotos mientras se encuentran fuera de la planta o en el campo.

Como parte de la suite Connected Plant de Honeywell, Skills Insight Intelligent Wearables responden a comandos de voz, lo que permite a los operadores obtener el conocimiento que necesitan para poder completar sus tareas.

"Esta nueva tecnología ofrece la información que requieren los operadores cuando la necesiten, donde sea que estén", comentó Youssef Mestari, director de programa de Honeywell Connected Plant. "Eso significa que los operadores podrán llevar consigo décadas de experticia pertinente a la que pueden acceder en cualquier momento mediante una simple activación por voz".

Honeywell demostró la nueva tecnología en la reciente OTC (Offshore Technology Conference) en Houston, EE.UU. Utiliza instrucciones de trabajo guiado, por ejemplo para llevar a los operadores de campo a través de sus tareas. "Las tareas repetitivas pueden ser mejoradas y digitalizadas y luego colocadas en procedimientos paso a paso. Ir a la bomba número 3, chequear caudal, chequear nivel, chequear, chequear, chequear, ahora pase al activo número 2," explicó Mestari. "No es necesario recordar nada, ya que todo está guiado. Se hace la tarea más rápido, sin salir del guión. Y se la hace respetando el estándar. De esta forma se consigue que todo opere de la mejor manera posible.

Las instrucciones de trabajo guiado sirven para reducir la variabilidad que es parte de la naturaleza humana pero que también puede llevar a errores. "Nuestro objetivo es reducir esa variabilidad", dijo Mestari. "De esta forma, el operador puede alcanzar en todo momento una máxima performance y de acuerdo a los mejores estándares."

Esas mismas instrucciones paso a paso son las que utiliza Honeywell en su Immersive Competency, otra tecnología wearable presentada por Honey­well en ARC Industry Forum a comienzos de este año. Destinada a capacitación, combina tecnologías de realidad mixta con análisis de datos para conformar una herramienta de simulación basada en la nube.

La información aportada por los wearables inteligentes también puede brindar indicaciones de que quizás llegó el momento de revisar la capacitación ofrecida por Immersive Compe­tency.

Veamos, por ejemplo, un operador que ha realizado una tarea particular durante seis meses. Los wearables inteligentes podrían ver una tendencia en la que cada vez toma más tiempo realizar el paso 10 de un procedimiento determinado. 

Según Mestari, “esto desencadena un evento de aprendizaje, por lo que el operador tendría que volver a Immer­sive Competency para ser recertificado. Además, permite monitorear el desempeño exacto en cada tarea.” 

Juntos, los wearables inteligentes e Immersive Competency conforman un lazo de realimentación que es la base de la automatización. "Ya no es necesario capacitar a todos en todo,” destacó Mestari. 

La certificación periódica, que es común hoy en día, requiere que todos dejen de trabajar cada dos o tres años y vuelvan a capacitarse. Las tecnologías de Skills Insight apuntan a un enfoque más productivo. "La certificación sólo se aplica a quienes no cumplan con los estándares", explicó Mestari. "Alguien podría estar certificado durante 10 años seguidos sin necesidad de recertificación. Esto significa más tiempo en el campo".

En caso de tareas no repetitivas, los operadores podrán utilizar los wearables inteligentes para tener acceso a dibujos técnicos, documentos, datos de control, videos, etc. Incluso podrán acceder a expertos remotos en tiempo real, que pueden ver lo que el operador ve y guiarlo en consecuencia. 

La nueva tecnología de wearables inteligentes utiliza básicamente la computadora portátil de manos libres RealWear HMT-1Z1, que está certificada para uso en ubicaciones peligrosas Zona 1, Clase 1/Div. 1. 

El hardware se combina con la plataforma Movilizer de Honeywell, una solución para flujos de trabajo basada en la nube.

Como características destacadas del sistema se pueden mencionar:

  • Automatización de las tareas del operador - Instrucciones y procedimientos de trabajo guiado más visualización de documentos para facilitar el trabajo en el campo.
  • Visualización de datos en vivo - Datos de IIoT en tiempo real a disposición del operador de campo.
  • Captura y reproducción de video - Aprendizaje a pedido y en el sitio mediante reproducción de video, capturado por operadores expertos que trabajan en tareas similares, con búsqueda mediante voz.
  • Llamada a expertos - Acceso instantáneo a los expertos remotos mediante video chat, quienes pueden ver lo que ve el operador de campo y proveer asesoramiento, compartir documentos o anotar el video.
  • Geo-localización, navegación y visualización de activos - Ubica un operador de campo en la planta y ofrece navegación y visualización según lo que requiera una tarea.
  • Evacuación rápida de emergencia - Ubica a los operadores en la planta y los guía a un punto de concentración utilizando geo-localización.
  • Asistencia de ‘hombre caído’ - Detecta a un hombre caído, identifica la ubicación y notifica al equipo de emergencia para su asistencia.

La tecnología responde a dos tendencias principales en lo que hace a la mano de obra industrial: una gran cantidad de Baby Boomers que se jubilan y nuevos Millennials que están más orientados hacia multimedia y multitarea, y que esperan obtener información donde lo quieran y cuando lo deseen. Las dos generaciones también tienen enfoques distintos en cuanto al consumo de conocimiento. "Se supone que esta nueva tecnología pueda cerrar esa brecha", concluyó Mestari.

 Wearables inteligentes para operadores de campo

Nuevo wearable inteligente 8680i

8680i Wearable Mini-Mobile de Ho­­ney­­well es un dispositivo compacto sin cables, de alta performance y manos libres que mejora la eficiencia y la productividad en tareas de escaneo intensivo. El nuevo dispositivo wearable mejora los tiempos de escaneo en aproximadamente cinco segundos por cada transacción típica.

"Para responder a la creciente presión de hoy en día de un procesamiento rápido y exacto de órdenes, los centros de distribución necesitan optimizar los flujos de trabajo de gran volumen y ofrecer a sus operadores soluciones ergonómicas de captura de datos", explicó Stan Zywicki, gerente de Productivity Products de Ho­ney­well. "8680i es un dispositivo mini-móvil siempre conectado que permite una operación de manos libres en áreas donde los operadores deben ser capaces de completar tareas sin tener que sostener un dispositivo aparte".

El dispositivo de poco peso habilitado por Wi-Fi es llevado en una mano y está provisto de una interface con dos botones y una pantalla clara de información, por ejemplo estado de batería y resultados del escaneo. Gracias a la conectividad API y Wi-Fi, se consiguen instrucciones de flujo de trabajo personalizables en la pantalla orientada al usuario, lo que permite simplificar los flujos de trabajo con un dispositivo único y ergonómico que elimina la necesidad de una combinación de escáner y computadora móvil por separado.

En depósitos y centros de distribución, 8680i aumenta la velocidad y la exactitud al simplificar los flujos de trabajo de gran volumen, tales como preparación de pedidos, clasificación, almacenamiento y empaque.

"La ergonomía y la comodidad son sumamente importantes en los centros de distribución", comentó Zywicki. "Para tener operadores seguros y sanos, este escáner es un 17% más liviano que las soluciones wearables de la competencia.”

Diseñado para entornos de trabajo difíciles, 8680i puede soportar 2.000 caídas de medio metro. Los usuarios pueden elegir entre dos factores de forma wearables: anillo de dos dedos o guante anticorte.

También hay disponible una versión sólo Bluetooth a utilizar como escáner ergonómico simple, que se puede combinar con otro dispositivo para soportar flujos de trabajo más complejos.

La nueva versión de la plataforma TIA Portal V15  de ingeniería de automatización de Siemens incluye nuevas funciones prácticas de digitalización que acortan los tiempos de ingeniería. Como principales características se puede mencionar la extensión de las posibilidades de aplicación, la expansión del portfolio de digitalización y una mayor eficiencia de ingeniería.

La inclusión de la nueva plataforma multifuncional en el portfolio de controladores avanzados Simatic S7-1500 permite crear y reutilizar fácilmente aplicaciones de lenguaje de alto nivel con C/C++ y herramientas de programación comercial, tales como Eclipse. La integración de Sinamics S120 y otras familias de accionamientos permite configurar, comisionar y diagnosticar la tecnología completa de accionamientos Siemens en TIA Portal.

Plataforma de ingeniería de automatización enfocada en aplicaciones, digitalización y eficiencia

Otra característica nueva es un test de aceptación de seguridad guiado por un asistente para la familia de accionamientos Sinamics G. Junto con las CPUs de nuevas tecnología para el controlador avanzado Simatic S7-1500, se pueden programar, simular y comisionar fácil y eficientemente funciones de manejo con cinemática 2D a 4D. 

También hay disponibles funciones robóticas en TIA Portal V15. Los fabricantes de robots, tales como Kuka y Yaskawa, ya han creado bibliotecas de bloques para programación de robots en TIA Portal. De esta manera, las tecnologías de control y robóticas están creciendo más cercanas y TIA Portal ofrece una solución uniforme que va desde ingeniería hasta operación de robots.

Figura 1. TIA Portal V15 permite integrar herramientas para el desarrollo de un proyecto de seguridad.
Figura 1. TIA Portal V15 permite integrar herramientas para el desarrollo de un proyecto de seguridad.

 

La expansión del portfolio de digitalización para TIA Portal V15 se concentra en las funcionalidades OPC UA y el comisionamiento virtual. Las funcionalidades de OPC UA se han ampliado para el controlador avanzado Simatic S7-1500, lo que mejora y simplifica la comunicación horizontal y vertical estandarizada entre máquinas y dispositivos en la planta y el nivel MES/SCADA/IT (Sistema de ejecución de fabricación / Control de supervisión y adquisición de datos). Esto también permite implementar soluciones de automatización de acuerdo con estándares específicos de la industria, tales como OMAC PackML (Organi­zation for Machine Automation and Control). 

El comisionamiento virtual permite la validación virtual de la solución de automatización, es decir, la interacción entre los componentes de control y el sistema mecatrónico de una máquina o sistema. El corazón de la solución de Siemens es el Controlador Virtual Avanzado S7-PLCSIM para Simatic S7-1500, que permite simular la mayoría de las funcionalidades de controlador y controlar directamente modelos virtuales de sistema sin necesidad de hardware. Como resultado, la automatización y la ingeniería mecánica se sincronizan en una etapa muy temprana del ciclo de vida del producto, mientras se acortan los tiempos de desarrollo hasta el comisionamiento real, ya que los problemas se pueden identificar en el mundo virtual antes del comisionamiento físico. El reproceso y el rediseño también se pueden aplicar en el mundo virtual, asegurando que los cambios de máquina o sistema se realicen de manera efectiva y eficiente en mucho menos tiempo.

Figura 2. TIA Portal V15 resuelve requerimientos para hacer más eficientes la ingeniería y también el trabajo multiusuario.
Figura 2. TIA Portal V15 resuelve requerimientos para hacer más eficientes la ingeniería y también el trabajo multiusuario.

 

Con respecto a la estandarización y una mayor eficiencia de ingeniería, la nueva versión del TIA Portal se concentra en el trabajo en equipo y diagnósticos ampliados de máquinas y sistemas. El marcado automático de objetos modificados y el modo fuera de línea fueron agregados en conjunto con TIA Portal Multiuser Engineering. Además de la mejorada gestión de cambios en el servidor multiusuario, tales como para historial de cambios y comentarios del usuario, también mejora la sincronización de cambios soportada por el sistema.

Para diagnosticar máquinas y sistemas, el paquete de diagnóstico Simatic ProDiag incluye ahora monitoreo de módulos failsafe y análisis de criterios para alarmas ProDiag. En combinación con el display S7-Graph Control en Simatic HMI (Human Machine Interface) – que también se ha ampliado –, se han mejorado los diagnósticos y la visualización de secuencias de máquina y errores de aplicación directamente en el dispositivo del operador en el sistema. Por ejemplo, por primera vez el usuario puede mirar hacia atrás a la causa real de la falla en el display de código gráfico del dispositivo del operador.

 

Preparado en base a material suministrado por Siemens S.A.

La función básica de un computador de flujo electrónico es calcular y registrar a intervalos de tiempo el caudal de fluido según estándares y normas aceptadas por la industria cuando el gas natural u otros hidrocarburos líquidos atraviesan un medidor en una cañería. Estos medidores pueden ser placas orificio, turbinas, medidores ultrasónicos, medidores Coriolis, etc.

Una aplicación de medición típica con placa orificio requiere un transmisor de presión diferencial, un transductor de presión estática y un sensor de temperatura. Muchos computadores de flujo utilizan un transmisor multivariable que puede medir presión diferencial y presión estática con un solo transmisor para reducir el costo.

Yokogawa lanzó recientemente la familia Y-Flow de productos que consiste de Y-Flow YFFC (Field Flow Computer) e Y-Flow YRTU (Remote Terminal Unit). 

Y-Flow es un computador de flujo de bajo consumo de energía que mide caudal de gas según normas AGA 3 por placa orificio, utilizando para ello un transmisor multivariable Yokogawa acoplado integralmente, mientras Y-Flow YRTU es una unidad terminal remota, también de bajo consumo de energía, que realiza varios cálculos complejos según las normas AGA/API de caudal de hidrocarburos y aplicaciones de control en forma remota como parte de una red SCADA.

Y-Flow YFFC es un desarrollo de co-innovación que utiliza la celda sensora de silicio resonante para presión diferencial y la tarjeta de comunicación del transmisor multivariable modelo EJX910A de Yokogawa, reconocido por su exactitud y confiabilidad. El transmisor EJX910A usa la tecnología de sensor de presión DPharp que permite la medición simultánea de presión diferencial y presión estática (absoluta o manométrica) con un solo sensor. 

La cápsula multivariable y la tarjeta de comunicación se encuentran integradas dentro del computador de flujo como una sola unidad, lo que reduce el costo de tenencia y ofrece una medición exacta y precisa.

Por su parte, Y-Flow YRTU es una unidad terminal remota que permite conectar un medidor de turbina, un medidor ultrasónico, un V-Cone, transmisores de presión y temperatura externos o un medidor Coriolis para realizar cálculos AGA/API complejos de caudal de hidrocarburos. Además, Y-Flow YRTU puede medir, monitorear y controlar otras aplicaciones en forma remota. 

Ofrece las capacidades de una RTU para múltiples E/Ss con una arquitectura modular configurable para cada aplicación. También permite la inclusión de baterías internas y su cargador de paneles solares y acepta montaje en panel o caño de 2”.

 

Características técnicas

  • Multi-run simultáneo – Y-Flow acepta hasta dos tramos de medición simultáneos en una sola unidad, lo que permite reducir el costo de tenencia e incrementar la flexibilidad del computador de flujo. Además, Y-Flow YFFC incorpora un índice bidireccional que puede medir flujo de gas en ambas direcciones.
  • Baja energía – Gracias a su bajo consumo de energía, Y-Flow se puede integrar con un panel solar de hasta 20 W. Además, incorpora un circuito de carga de una batería de gel de hasta 32Ah, lo que permite su instalación en lugares remotos donde no hay energía disponible. 
  • Comunicaciones flexibles – Y-Flow ofrece comunicaciones incorporando pórticos RS232/RS485, Ethernet y USB junto con los protocolos Modbus TCP/IP y Modbus serie. Además, Y-Flow puede ser integrado fácilmente con distintas opciones de comunicación inalámbrica, tales como radio de banda celular, radioenlace y satélite.
  • Base de datos de aplicaciones preconfigurada – Esta base es precargada en el Y-Flow de acuerdo a la aplicación del usuario, lo que minimiza considerablemente el tiempo de ajuste y puesta en marcha a la hora de comisionar el computador de flujo en el campo. Y lo que es más importante, el computador de flujo almacena el equivalente a 40 días de datos horarios y diarios de flujo, que pueden ser recuperados e impresos fácilmente.
  • Aprobaciones – Ubicaciones peligrosas Clase I División II Grupo A,B,C,D.
  • Aplicaciones – Incluye algoritmos de cálculo de caudal según normas AGA 3, AGA 5, AGA 8, AGA-7, AGA-9, AGA-11 y NX-19. Otras a pedido, por ejemplo gases industriales.

En un entorno de negocio plagado de demandas del mercado cada vez más complejas, una competencia que se intensifica, avances tecnológicos frenéticos y el nacimiento de una gran variedad de nuevos modelos de negocio, la definición de proveedor de soluciones implica resolver un gran número de necesidades potenciales de los clientes. 

Dentro de este contexto, Yokogawa considera que, para lograr una verdadera comprensión de estas necesidades, el primer paso es convertirse en un partner de sus clientes y juntos recorrer este camino cada vez más arduo. A tal fin, Yokogawa acaba de introducir un nuevo concepto de negocio de automatización industrial que denominó ‘Synaptic Business Automation’.

La automatización industrial de hoy en día requiere aprovechar la IT para aumentar los niveles de eficiencia y optimización más allá de la automatización tradicional a nivel de control, incluyendo gestión y cadena de suministro, para asegurar rentabilidad y sustentabilidad durante todo el ciclo de vida de las operaciones.

Un problema común que enfrentan todas las empresas, cualquiera sea la industria, es la competencia, que cada vez se vuelve más intensa. Además, el mercado plantea nuevos desafíos casi en forma diaria más allá de introducir lo nuevo en tecnologías, productos y servicios, siendo uno de estos desafíos la rápida evolución de la tecnología digital, que ha asumido un rol vital en la automatización industrial de estos días.

Comenzando con el reemplazo de los relés electromecánicos con PLCs muchos años atrás, el avance de la tecnología digital en paralelo con IT ha contribuido significativamente a una mayor practicidad y eficiencia. Mejorar la eficiencia de gestión, construir nuevos modelos de negocio en base a digitalización y promover la automatización resultan elementos absolutamente esenciales en el mundo competitivo de hoy en día.

La adopción a gran escala de la digitalización tiene sus peligros, ya que implica un cierto riesgo considerable, por ejemplo la pérdida potencial de información relacionada con clientes o tecnológica, como así también el riesgo de seguridad de IT. Igual a lo que ocurre hoy en día con la compra e instalación de software de seguridad, que es algo trivial en computadoras individuales, el negocio exige cuidado a ese nivel y aún más, ya que, en este aspecto, hay riesgos de seguridad que son únicos para cada negocio.

Los elementos clave de una gestión de planta eficaz hoy en día incluyen: 

  • Capacidad de responder de manera flexible a fluctuaciones en la competitividad del mercado;
  • Una mayor rentabilidad;
  • La aplicación de tecnología digital;
  • Contramedidas de seguridad. 

De manera similar, también se están viendo cambios rápidos en las demandas a proveedores en el espacio de automatización industrial. Y como la transición hacia esta nueva era no se detiene, es natural que los negocios se reinventen activamente a sí mismos, por lo que muchas organizaciones están mutando de simples proveedores de productos y servicios de mantenimiento a proveedores de amplias soluciones destinadas a abordar directamente los puntos problemáticos de sus clientes.

Bajo el concepto de ‘Synaptic Business Automation’, Yokogawa aspira convertirse en una compañía en la que sus clientes podrán confiar para la provisión de soluciones integrales. ‘Synaptic’ (sináptico – que viene de sinapsis) se refiere al proceso de transmisión de los pulsos nerviosos a través del sistema nervioso desde y hacia el cerebro mediante el mecanismo de interconexión entre neuronas, lo que significa en este caso compartir información sin restricciones entre datos, sistemas, a nivel organizacional, conocimiento y cadena de suministro. 

Por otro lado, la ‘Business Automa­tion’ (automatización del negocio) va más allá de la automatización tradicional a nivel de control para expresar ahora automatización de operaciones y procesos de negocio, aportando un mayor valor de negocio a sus clientes.

Synaptic Business Automation expresa un estado ideal de un negocio donde sintetizar datos, sistemas, organizaciones, conocimiento y cadenas de suministro agrega valor y refuerza la competitividad. Los datos vinculados con procesos de manufactura, operaciones de planta, recursos humanos y cadenas de suministro pueden ser organizados, integrados, controlados, desglosados y analizados para tomar decisiones adecuadas en distintos niveles de la organización, desde operaciones en el campo hasta gestión corporativa.

Synaptic Business Automation genera valor corporativo para sus clientes a través de distintas vías:

  • Operación elástica – Adaptación más flexible a cambios en áreas como salud, seguridad, ciberseguridad y medio ambiente, optimización organizacional y cumplimiento regulatorio.
  • Producción optimizada – Optimiza el CAPEX (gasto de capital) y el OPEX (gasto operacional) durante todo el ciclo de vida de una planta, y mejora la confiabilidad. Al mismo tiempo, genera directamente valor resolviendo problemas y optimizando operaciones a lo largo de una cadena de suministro, lo que mejora la productividad y la rentabilidad.
  • Innovación en el negocio – Trabaja con clientes específicos para crear nuevos modelos de negocio que fomentan la excelencia en manufactura mediante provisión de servicios basados en la nube, impulsan la colaboración con clientes y proveedores, e introducen prácticas de manufactura amigables con el ambiente que son esenciales para lograr una sociedad sustentable.

Yokogawa tiene muchos años de experiencia trabajando con tecnología operacional (OT). Al combinar su conocimiento profundo en cuanto a gestión de planta, operaciones, industrias y procesos, con su portfolio de soluciones de automatización e informática y su experticia en consultoría, la empresa se encuentra idealmente posicionada para generar un nuevo valor. Al trabajar conjuntamente con sus clientes según su eslogan ‘Co-inno­vating tomorrow’, Yokogawa responde claramente a los ideales expresados en su nuevo concepto de Synaptic Business Automation.

Con Synaptic Business Automation, los usuarios podrán lograr un mayor valor de negocio y crecimiento gracias a la posibilidad de implementar operaciones sólidas altamente flexibles y un sistema de producción optimizado capaz de soportar naturalmente colaboración, como así también mayores niveles de rentabilidad y sustentabilidad.

Yokogawa va aún más allá, promoviendo activamente la convergencia OT-IT en base a co-innovación y un amplio conocimiento acumulado en muchos años. 

Dentro de este contexto y apuntando a lograr sinergia con su propia tecnología de automatización propietaria y concretar los objetivos de su nuevo concepto de negocio de automatización industrial, Yokogawa adquirió recientemente tres compañías (KBC Advanced Technologies, Industrial Evolution y Soteica Visual Mesa) y está colaborando de manera proactiva con otras empresas de IT.

La automatización orgánicamente conectada no está limitada a una sola planta, sino que facilita la colaboración y la optimización de la cadena de suministro, y finalmente contribuye al sistema social. 

De esta forma, mientras va avanzando junto a sus clientes y soportándolos en su búsqueda de crecimiento, Yokogawa se está convirtiendo en una entidad firmemente embebida en la red sináptica de la sociedad.

En los últimos meses, la realidad aumentada (AR por sus siglas en inglés) ha captado mucha atención tanto en el sector industrial como en el mercado de consumo. Si bien las tecnologías de AR han existido desde al menos 15 años, su adopción en la industria manufacturera es un fenómeno reciente. 

Los nuevos avances en disponibilidad y aplicabilidad de la tecnología AR han acelerado la tasa de adopción. Las instalaciones AR tradicionales implicaban equipos costosos, un despliegue complejo y un alto grado de experticia técnica. Actualmente, una avalancha de dispositivos móviles, tales como smartphones y tablets, combinados con algunas herramientas innovadoras de software de ingeniería, han hecho posible el advenimiento de soluciones AR accesibles.

 

¿Qué es la realidad aumentada?

Dentro del ámbito industrial, la realidad aumentada se refiere a dos entornos diferentes que convergen o se fusionan de una manera que aumenta la eficacia y la eficiencia de los operadores de planta. Un entorno es ‘real’ (lo que se ve, sin ayuda, delante de sus propios ojos) y el otro es ‘virtual’ (no ‘real’, sino generado por computadora). Ambos entornos pueden ser entendidos como un continuo, con entornos reales en un extremo y entornos completamente virtuales en el otro. Lo que se encuentra en el medio es la realidad aumentada, que, en esencia, es una realidad mixta.

Para cualquiera que use un dispositivo móvil en sus actividades diarias, AR ofrece una manera completamente nueva de interactuar con dispositivos de máquinas y ejecutar tareas. La tecnología de dispositivos móviles (y las cámaras en su interior) se combina con el acceso a nuevas fuentes de datos en tiempo real (generalmente a través de una red wireless) y la conversión de esos datos en visualizaciones/gráficos. Esto brinda a los operadores una vista combinada que les permite ver virtualmente ‘dentro’ de una máquina sin tener que abrir puerta alguna.

 

Aplicaciones prácticas

Veamos ahora qué beneficios ofrecen estas capacidades en tres áreas del proceso de manufactura:

Desarrollo de productos - Las aplicaciones de realidad aumentada pueden ser eficaces en la fase de revisión del diseño de un producto, cuando los nuevos productos requieren pruebas y evaluación. AR ofrece la posibilidad de evaluar modelos virtuales en 3D de nuevos productos, que pueden ser modificados fácilmente, en su contexto real de uso, sin tener que gastar tiempo y soportar el costo de producir prototipos reales.

Mantenimiento - Supongamos que la máquina de un operador se descompone. Una aplicación AR puede diagnosticar el problema de la máquina y guiar visualmente al operador o persona de mantenimiento a través de reparaciones rápidas y fáciles. El programa AR muestra información superpuesta en la tablet del operador referente a cómo ejecutar la reparación específica.

Aplicaciones de seguridad - Las nuevas aplicaciones AR permiten al usuario ‘ver’ el interior de un gabinete metálico cerrado (donde se encuentran los componentes de la máquina) y le ayudan a diagnosticar un problema sin tener que abrirlo físicamente. De esta forma, se pueden evaluar las condiciones ambientales internas mientras el equipo está todavía funcionando (sin que los seres humanos tengan que estar demasiado cerca). Esto aumenta la confiabilidad general y reduce el riesgo de seguridad.

 

Beneficios exponenciales mediante una integración de ‘punta a punta’

Las herramientas de AR requieren un alto grado de integración para realizar estas funciones específicas. Elementos como entorno físico, fuentes de datos, interfaces gráficas, especificaciones de producto (incluido software y compatibilidad de conectividad) e inteligencia artificial deben funcionar todos juntos. En efecto, las herramientas de AR funcionan mejor cuando están conectadas con procesos upstream y downstream en toda la cadena de valor de la fabricación. 

Naturalmente, una programación tan compleja no debe ser responsabilidad del consumidor final, y es por eso que las arquitecturas de tecnología abiertas e inclusivas desarrolladas por el proveedor son importantes para facilitar la implementación a gran escala de aplicaciones de AR.

Los proveedores con experticia en los ámbitos de tecnología de operaciones (OT) y tecnología de información (TI) están teniendo un rol crítico a la hora de promover la adopción de AR. La plataforma EcoStruxure for Industry de Schneider Electric, por ejemplo, consta de tres capas – productos conectados, control de borde y analítica –, que se encuentran integradas para facilitar aplicaciones como AR mediante conectividad y movilidad, analítica en la nube y ciberseguridad.

Recién ahora estamos descubriendo el potencial de esta nueva generación de herramientas de AR en el piso de planta. A pesar de haberse progresado mucho para llegar a este punto, recientes avances en una integración más fácil y casos prácticos acelerarán la adopción de estas soluciones en el mundo de manufactura. Es más que seguro que dentro de 10 años nos daremos cuenta de que 2018 fue tan sólo el comienzo.

 

Preparado por Peter Herweck, Vicepresidente Ejecutivo de la Unidad de Negocios Industria, Schneider Electric.

Está claro para muchos el avance que significa la computación en borde a la hora de manejar datos en tiempo real, ya que acerca al instante el poder computacional a la acción a la hora del análisis. Y también está claro que la computación en borde de ninguna manera reemplaza la computación en nube, sino que ambas trabajan en conjunto.

Es en la nube donde se realiza el trabajo pesado. Y también es el lugar donde se reúnen todas las entidades para compartir y analizar datos de distintos lugares de modo que todos puedan beneficiarse de la información compartida.

La nube ha sido uno de los temas principales tratados durante el último simposio HUG (Honeywell Users Group), donde Honeywell Process Solutions (HPS) anunció su nube de ciberseguridad y el SCADA basado en la nube. 

Ahora, como integrante de su familia de productos Connected Plant, Honeywell ha desarrollado el historizador Uniformance basado en la nube, que usa la tecnología de nube para analizar datos de múltiples sitios a fin de mejorar la disponibilidad de los activos y aumentar el tiempo de operación de una planta.

El historizador Uniformance basado en la nube es una primicia en la industria. Fusiona la capacidad de análisis de datos de proceso en tiempo real de un historizador de empresa tradicional con un ‘Data Lake’, lo que permite la integración de datos de producción, ERP (Enterprise Resource Planning) y otros datos de negocio junto con herramientas de analítica en pos de conseguir inteligencia de negocio. 

Esta integración facilita el análisis instantáneo de datos de empresa en una escala imposible de alcanzar hasta ahora utilizando las herramientas y funciones que ya existían en los distintos sitios y plantas.

El historizador Uniformance basado en la nube lleva por primera vez el poder de la nube y Big Data al tradicional historizador de proceso de Honeywell, conectando incluso las más más complejas organizaciones sin ningún problema,” señaló Vimal Kapur, presidente de HPS. “La solución permite aprovechar los conocimientos de una planta para todas las demás plantas, lo que se traduce en decisiones y acciones más inteligentes y más estratégicas.

Basado en una tecnología de nube nativa y la plataforma IoT Honeywell Sentience, el SaaS (software as a service) aloja aplicaciones de visualización y análisis, lo que facilita la conexión de las fuentes de datos locales a un historizador central en la nube. El software recolecta, almacena y permite el replay de datos de proceso históricos y continuos de planta y de los sitios de producción, y los hace visibles en la nube casi en tiempo real.

El historizador combina almacenamiento de datos en series de tiempo, que respalda a operadores y gerentes a la hora de ejecutar y tomar decisiones, con un repositorio o ‘Data Lake’, que permite a los científicos de datos descubrir correlaciones previamente desconocidas entre datos de proceso y otros datos de negocio de la misma empresa.

La naturaleza de las tecnologías de nube – reducir costos y tiempo relacionados con instalación, hosting y mantenimiento de hardware y software on promise – también significa que proyectos que antes requerían semanas o meses ahora se pueden finalizar en horas. 

Estas eficiencias, combinadas con la posibilidad de usar herramientas y funciones del usuario ya existentes, reducen considerablemente el tiempo de implementación e ingeniería. 

Además, la escala y el nivel de desempeño que se consiguen con una tecnología de nube nativa hacen bajar los costos de informática de una empresa en hasta 25%. Al mismo tiempo, teniendo en cuenta que el historizador Uniformance está construido sobre la plataforma IoT Honeywell Sentience, las futuras actualizaciones se pueden incorporar vía aplicaciones y servicios.

De acuerdo a Janice Abel, analista de ARC Advisory Group, una nube segura es un entorno ideal para aplicaciones como la de un historizador. “Gracias al historizador Uniformance basado en la nube, Honeywell no sólo aloja historizadores in situ, sino que también ofrece nuevas tecnologías de borde, nube y Data Lake para datos de proceso, activos y negocio. Con el historizador, los usuarios de plantas industriales podrán acceder, analizar y aprovechar de manera más rápida y más fácil datos para mejorar el desempeño de la planta y del negocio. También les permite bajar los considerables costos asociados normalmente con el hosting de aplicaciones que exigen muchos recursos.

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