El potencial de IIoT reside en su capacidad de vincular sistemas de automatización con sistemas de planificación de empresa, programación y ciclo de vida de producto.

 

Muchos piensan que  IIoT (Industrial Inter­net of Things) es una revolución que está modificando profundamente la cara de la industria. Pero en realidad, es una evolución que tiene sus orígenes en tecnologías y funcionalidades desarrolladas por proveedores de automatización visionarios hace más de 15 años. Cuando maduren los necesarios estándares, quizás se necesiten otros 15 años más para concretar todo el potencial de IIoT. A lo largo de este tiempo, los cambios en la industria llegarán bastante lejos.

La buena noticia es que los usuarios finales y los constructores de máquinas podrán utilizar sus inversiones existentes en tecnología y personal, y, al mismo tiempo, aprovechar las nuevas tecnologías IIoT disponibles. El hecho de incorporar soluciones IIoT basadas en el concepto de ‘reutilizar’ en lugar de ‘sacar y reemplazar’, permitirá tener un mayor control del negocio. Además, el nuevo concepto impulsará la evolución hacia una empresa de manufactura inteligente más eficiente, más segura y sustentable.

La aparición de la megatendencia IIoT ha logrado despertar al mismo tiempo esperanza y confusión entre los responsables de operar plantas industriales. Gran parte de este estado de cosas se centra en el impacto de los avances tecnológicos en las plataformas de automatización existentes.

Sin embargo, uno de los desafíos a la hora de comprender el potencial de IIoT es su enorme campo de aplicaciones.

En el área de control de empresa inteligente, por ejemplo, se pueden ver máquinas que se auto-organizan y activos que aceptan una personalización masiva y un tamaño de lote de uno.

En el mundo del desempeño de activos, la recolección y el análisis de datos provenientes de un número cada vez mayor de sensores inteligentes y de costo económico harán crecer la performance del negocio y el tiempo de operación de los activos.

Una nueva generación de operadores ‘aumentados’ podrán aprovechar varias tecnologías de punta, tales como dispositivos móviles y realidad aumentada. Con un acceso más fácil a información en toda la empresa, su trabajo se simplifica y los sistemas de producción se vuelven cada vez más rentables.

Algunos de estos cambios podrán ser implementados a corto y mediano plazo, otros requerirán una evolución gradual agregando funcionalidad a sistemas ya existentes mientras se establecen nuevos estándares de IIoT a nivel internacional.

 

IIoT y evolución hacia una manufactura inteligente
El control de empresa holístico rompe los silos de una empresa y facilita un mejor control de negocio.

 

Definiciones

La visión IIoT del mundo incorpora activos conectados inteligentes (las cosas) que operan como parte de un sistema de mayor tamaño o sistemas de sistemas que conforman la empresa de manufactura inteligente. Las ‘cosas’ poseen distintos niveles de funcionalidad inteligente, que van desde simples sensores y actuadores hasta control, optimización y una operación totalmente autónoma.

La empresa de manufactura inteligente contiene máquinas, plantas y operaciones, con mayores niveles de inteligencia embebida en el núcleo. Los sistemas vinculados están basados en la Internet abierta y estándar y tecnologías de nube que permiten un acceso seguro a dispositivos e información. Esto facilita el procesamiento de Big Data con nuevas herramientas avanzadas de analítica y recurrir a tecnologías móviles para promover un mayor valor de negocio. Esto, a su vez, se traduce en mejoras de eficiencia y rentabilidad, una mayor ciberseguridad e innovación.

 

Empresa de manufactura inteligente

Si bien el impacto a largo plazo de IIoT es a veces difícil de predecir, son tres los entornos operacionales que hacen a la consolidación de una empresa de manufactura inteligente:

 

1 - Control de empresa inteligente

Las tecnologías IIoT permitirán una fuerte integración de máquinas inteligentes conectadas y activos de manufactura inteligentes conectados con una empresa más amplia, lo que se traduce en una manufactura más flexible y eficiente, y por lo tanto rentable.

El control de empresa inteligente puede ser visto como una tendencia a mediano y largo plazo. Es bastante complejo de implementar y requiere la elaboración de nuevos estándares que permitan la convergencia de sistemas IT y OT.

 

2 - Gestión del desempeño de activos

Por cierto que el despliegue de sensores wireless de costo económico, una fácil conectividad con la nube (que incluye WAN) y la analítica de datos mejorarán el desempeño de los activos. Estas herramientas facilitan la recolección de datos de campo y su conversión en información procesable en tiempo real, lo que significa mejores decisiones de negocio y una visión de futuro en la toma de decisiones.

 

3 - Operadores aumentados

Los futuros operadores dispondrán de dispositivos móviles, analítica de datos, realidad aumentada y conectividad transparente para aumentar la productividad. A medida que se reduce la cantidad de personal calificado a cargo de las principales operaciones debido al paulatino retiro de baby boomers, los operadores de planta más jóvenes que los reemplazan necesitarán información para cumplir con sus tareas. Esa información deberá ser entregada en un formato de tiempo real que les resulte familiar. De esta forma, la planta irá evolucionando para centrarse más en el usuario y no tanto en la máquina.

Si bien estas tres áreas están estrechamente relacionadas y comparten muchas interdependencias, también tienen diferencias. Por ejemplo, las escalas de tiempo sobre las que pueden ser implementadas y la clase de segmento del mercado de automatización que atienden.

Hay otras dos áreas, la robótica colaborativa y la impresión 3D, que también hacen a la discusión en torno a IIoT, pero éstas no se tratan en este artículo ya que son tecnologías específicas que no se aplican a todas las empresas de manufactura.

 

Control de empresa inteligente

Uno de los mayores beneficios potenciales de la próxima generación de sistemas IIoT es romper los silos de una empresa. Las tecnologías permitirán una integración más estrecha de sistemas de producción con sistemas ERP, sistemas PLM (Product Lifecycle Management), sistemas SCM (Supply Chain Management) y sistemas CRM (Customer Relationship Management). Hoy en día, estos sistemas son gestionados en forma bastante independiente uno de otro. Se estima que un tal concepto holístico podría promover una considerable ganancia de eficiencia de hasta 26%.

El control de empresa inteligente no significa reemplazar los sistemas actuales de automatización con sistemas completamente nuevos, sino que implica la conexión de esos sistemas con los sistemas de empresa, ciclo de vida y cadena de valor, optimizando toda la empresa de manufactura y facilitando un grado mucho mayor de control de negocio.

Una mayor integración permitirá a las empresas no sólo ser más eficientes, sino también más rentables gracias a una mayor flexibilidad y capacidad de respuesta a condiciones volátiles del mercado.

La noción de control se expandirá desde control en tiempo real de un parámetro físico a control en tiempo real de todo el negocio, incluyendo parámetros físicos y no físicos. Los beneficios incluyen mayor protección contra ciberamenazas, más innovación y la capacidad de gestionar mejor la seguridad, el desempeño y el impacto ambiental.

Como ejemplos de control de empresa inteligente se pueden mencionar personalización masiva y tamaños de lote de uno, detección temprana de productos defectuosos en el proceso de manufactura, modificación del diseño de un producto para eliminar causas raíz, modificación de la planificación de producción en base a pronósticos climáticos y modificación del plan de producción/recetas en base a precios de la materia prima.

 

IIoT y evolución hacia una manufactura inteligente
El desempeño de los activos acelera la adopción de las nuevas aplicaciones de gestión de desempeño aprovechando Big Data y analítica, y también tecnologías wireless de costo económico.

 

Desempeño de activos

Las aplicaciones de gestión del desempeño de activos, tales como gestión de energía y mantenimiento predictivo, no son algo nuevo en la industria, pero su aceptación se ha visto limitada por el costo de implementación. Los costos de la conectividad física (costo del cableado a los sensores) y de la conectividad lógica (integración con sistemas existentes) han sido prohibitivos.

La conectividad IP wireless y las arquitecturas basadas en la nube permiten ahora superar estas barreras de costo. Además, emerge una nueva generación de sensores simples, de pequeño tamaño y bajo costo.

Como resultado, la nueva generación de sistemas IIoT aportará soluciones innovadoras en el área de desempeño de activos.

Tomemos como ejemplo el monitoreo basado en condiciones/mantenimiento predictivo. Se malgasta mucho dinero manteniendo equipos que no requieren mantenimiento o descuidando equipos que subsiguientemente fallan y originan paradas de producción no anticipadas.

Hoy en día hay soluciones, pero su aceptación también se ha visto limitada por el costo. La nueva generación de sistemas IIoT promete reducir considerablemente los costos de implementación de tales soluciones.

 

IIoT y evolución hacia una manufactura inteligente
Los operadores aumentados son más productivos ya que reciben la información correcta en el momento justo.

 

Operador aumentado

El uso de tecnologías de HMI móviles, tales como teléfonos inteligentes, tabletas y wearables, en combinación con un acceso IP a datos e información (analítica y realidad aumentada), transformará la forma en que trabajan los operadores. Los dispositivos wireless portátiles irán ampliando sus capacidades mientras tecnologías, tales como códigos QR dinámicos, mejorarán la experiencia del operador y lo convertirán en un operador ‘aumentado’ más productivo.

Hoy en día, los operadores sólo tienen acceso a información proveniente de sistemas de automatización. En el día de mañana, los operadores aumentados podrán tener acceso a información de todos los sistemas de empresa necesarios y podrán gestionar no sólo el desempeño o la eficiencia de proceso, sino también rentabilidad del proceso.

 

Barreras a la adopción

Será necesario superar varias barreras antes de que la próxima generación de sistemas IIoT sea adoptada en manufactura. Estas barreras incluyen el establecimiento de estándares referentes a IIoT, ciberseguridad y la adaptación de la fuerza laboral a las nuevas habilidades que implica la adopción.

 

Estandarización

Los estándares son necesarios para que productos, máquinas y activos conectados inteligentes interactúen de manera transparente. Esto va más allá de simples protocolos de comunicación e implica la creación de semántica y mecanismos estándar que permitan que los dispositivos inteligentes descubran uno al otro e interoperen. Algunos estándares, tales como PackML, ya existen en esta área, pero son incompletos y no cubren todos los aspectos de manufactura. En este momento, la estandarización está siendo abordada por Industria 4.0 y las iniciativas de Industrial Internet Consortium.

 

Ciberseguridad

El advenimiento de IIoT está acelerando la necesidad de ciberseguridad en sistemas de control.

La complejidad de IIoT significa que la ciberseguridad debe estar diseñada en los componentes del sistema de automatización.

La adopción de estándares de ciberseguridad industrial con certificación será un factor clave para el avance de IIoT, ya que podrá garantizar la ciberseguridad no sólo de activos individuales sino también de sistemas de mayor tamaño y sistemas de sistemas.

Estas certificaciones tendrán un rol similar al que tienen en el mundo de las certificaciones de seguridad. Conseguir la certificación significa que los elementos de un sistema contienen bloques constructivos clave de ciberseguridad. Los elementos son combinados de manera segura por equipos certificados en ciberseguridad y son operados como sistema seguro por operadores entrenados en ciberseguridad.

La clave para la certificación de ciberseguridad es consistencia y aplicabilidad. A nivel mundial, la serie IEC 62443 de estándares cubre todos los elementos de ciberseguridad a partir del desarrollo del producto hasta llegar a las características del producto, características del sistema, entrega y operación. Es importante señalar que, si bien hay algunos entes independientes que ofrecen hoy en día certificación para IEC 62443, IEC en sí todavía no ha aprobado ninguno de estos entes para certificar IEC 62443.

Como complemento a los estándares de ciberseguridad IEC 62443, los estándares industriales existentes también van evolucionando para ser más seguros. DNP3 ha evolucionado a DNPV5 para agregar ciberseguridad, OPC UA ofrece importantes mejoras de ciberseguridad, Modbus está evolucionando a Modbus Secure y EtherNet/IP se está convirtiendo en EtherNet/IP Secure. Además, muchos sistemas IIoT están adoptando características de ciberseguridad derivadas de estándares informáticos ya existentes, tales como HTTPS, certificados y encriptación/protocolos autenticados.

 

IIoT y evolución hacia una manufactura inteligente
Se requieren muchas nuevas habilidades para diseñar y operar sistemas IIoT.

 

Competencias del operador

El conjunto de habilidades que se requieren para diseñar y operar un sistema basado en IIoT son diferentes a las necesarias para implementar un sistema de automatización clásico. Hará falta mucho reentrenamiento de operadores existentes y personal de mantenimiento para gestionar tales sistemas.

La buena noticia es que los sistemas IIoT utilizan tecnologías que ya son familiares en la vida cotidiana, de modo que la nueva generación de operadores jóvenes no tendrá problemas para adaptarse a este nuevo concepto.

El principal desafío para los proveedores de automatización tiene que ver con diseñar y suministrar herramientas de diagnósticos/depuración capaces de identificar rápidamente la causa raíz de los problemas. De esta forma, un sistema defectuoso o caído podrá ser restaurado en poco tiempo.

 

Arquitecturas basadas en información

A medida que las empresas de manufactura inteligente comiencen a implementar control de empresa inteligente y sistemas de desempeño de activos gestionados por operadores aumentados, los proveedores de automatización tendrán que responder incorporando IIoT en todos los niveles de la jerarquía de automatización, lo que facilitará la integración con la próxima generación de sistemas IIoT.

Además, con el creciente poder de la electrónica embebida, la inteligencia conectada migrará hacia los niveles más bajos de la jerarquía de automatización, o sea al nivel de control y al nivel de sensores y actuadores.

Como resultado, los sistemas de tecnología de operaciones (OT) se juntarán con los sistemas informáticos (IT) y la jerarquía de automatización evolucionará para conformar una arquitectura mucho más plana y más basada en información. Puesto que las consecuencias de este esquema aún no están claras, las tecnologías y arquitecturas empleadas deberán ser flexibles, adaptables al cambio y capaces de integrarse con los sistemas existentes.

Las filosofías y arquitecturas jerárquicas monolíticas y de una sola fuente del pasado dejarán de funcionar en el futuro.

La arquitectura consiste de dos capas. El flujo de información a través de ambas capas será transparente utilizando semántica y mecanismos de descubrimiento basados en estándares industriales.

La capa sensible al tiempo está destinada al control determinístico en tiempo real. Esta capa suele ser designada como ‘niebla’ o ‘borde’. Sin embargo, el término ‘basada en IP sensible al tiempo’, que se usa para esta capa, subraya el hecho de que las tecnologías en esta capa son fundamentalmente las mismas tecnologías  IIoT utilizadas en la capa de nube de empresa, pero optimizadas para comunicaciones determinísticas en tiempo real.

Los dispositivos OT que corresponden a esta capa sensible al tiempo (sensores, actuadores y controladores) estarán listos para nube y capaces de interactuar de manera transparente con los sistemas informáticos de negocio de la segunda capa.

Esos mismos dispositivos también tendrán un alto grado de inteligencia. Como ejemplo piense en válvulas de control con sensores embebidos de temperatura, presión y acústicos. Estas válvulas son capaces de operar de manera autónoma con setpoints desde la empresa, determinando sus propias necesidades de mantenimiento preventivo e informando al departamento de mantenimiento acerca de su condición en el momento oportuno.

La otra capa es la capa de nube de empresa donde sistemas de empresa (ERP, MOM, PLM, SCM, CRM, etc.) y funciones de próxima generación, que incluyen gestión de activos y gestión de energía, podrán interoperar entre sí y con los sistemas sensibles al tiempo y listos para nube.

El término nube mencionado anteriormente se refiere a las tecnologías utilizadas, y no a la ubicación física de la infraestructura. Hay muchas razones para creer que, en el negocio de automatización a nivel industrial, las nubes locales (comúnmente designadas como ‘borde’) serán la arquitectura más ampliamente utilizada.

 

Control centralizado versus distribuido

Los argumentos a favor de sistemas de control redundante fuertemente centralizado versus sistemas de control distribuido han existido desde hace muchos años. Dentro de este contexto, los defensores de cada arquitectura han defendido su posición con argumentos válidos.

El advenimiento de IIoT no resuelve este debate. Por un lado, el uso de electrónica embebida de costo económico en los dispositivos de campo supone una mayor distribución de inteligencia y control. Por el otro lado, la conectividad IP de alta velocidad de los dispositivos de campo acepta una arquitectura más centralizada donde todos los sensores y actuadores se encuentran conectados a un procesador multinúcleo altamente redundante y potente, ubicado en un centro de datos seguro local.

Hoy en día, una aplicación se programa pensando en un hardware en particular, por ejemplo un PLC. En el día de mañana, una aplicación podrá ser programada independientemente del hardware de automatización subyacente, mientras el sistema distribuirá la aplicación de manera transparente al hardware, configurando automáticamente todos los mecanismos de comunicación.

Este esquema permitirá a los usuarios elegir ya sea una arquitectura fuertemente centralizada o distribuida, o un enfoque híbrido basado en requerimientos y problemas específicos. Ya existe un estándar de control distribuido IEC 61499 que puede servir como base para un estándar de control distribuido IIoT.

La distribución de inteligencia en el campo permitirá a los productos conectados inteligentes y máquinas conectadas inteligentes publicar información importante en un formato estandarizado, con lo que dicha información llegará de manera transparente a los sistemas y aplicaciones que la requieren. Con este esquema se podrá superar uno de los desafíos importantes de hoy en día: la ubicación de la información se desconoce y, por lo tanto, no puede ser descubierta o utilizada sin una programación personalizada.

 

Arquitecturas de automatización en red

Las redes verán un crecimiento exponencial en cuanto a dispositivos conectados inteligentes, que aprovecharán una red central IIoT/Ethernet sensible al tiempo para interoperar entre sí y con dispositivos que residen en otros sistemas de empresa.

El gran número de dispositivos conectados en red plantea nuevos desafíos no sólo en el área de gestión y desempeño de la red sino también en el área de gestión de toda la configuración del sistema de control distribuido y su software de aplicación.

Implementar grandes sistemas en red con las técnicas clásicas de automatización de hoy en día es complejo. Los sistemas de automatización basados en IIoT del mañana requerirán un nuevo esquema para simplificar las tareas de diseño, gestión y mantenimiento de las arquitecturas de automatización en red.

IIoT se describe muchas veces como una revolución tendiente a cambiar la vida tal como la conocemos. En los sectores de bienes de consumo, gestión de edificios y otros, hay algo de verdad en esto. Sin embargo, en la industria, IIoT irá aplicándose más lentamente a medida que vayan evolucionando sus necesidades específicas y abordando sus desafíos específicos.

 

Conclusión

Si bien el interés en IIoT va creciendo fuertemente, hay razones por las que IIoT debería ser visto como una evolución, no una revolución. Los usuarios finales han invertido mucha plata en sistemas de automatización y control industrial y no están dispuestos a invertir más plata para reemplazar esos sistemas con nuevas tecnologías.

Los usuarios finales incluso se resisten al cambio a causa del mayor riesgo de paradas y costos asociados.

Proveedores de automatización visionarios, tales como Schneider Electric, y un grupo de usuarios finales han trabajado conjuntamente en pos de este objetivo desde hace más de 15 años El concepto de servidores web embebidos y el uso de Ethernet como red de control en tiempo real para tener acceso a información de manera transparente desde cualquier lugar en la empresa fue una primicia de Schneider Electric en el mercado allá por los años ’90. Presentado en ese entonces como ‘Fábrica Transparente’, sus ecos se sienten claramente en la historia de IIoT de hoy en día.

Se requieren avances en el área de estándares para hacer realidad todo el potencial de IIoT. Sin embargo, a pesar de su lenta adopción, el impacto de IIoT en manufactura será de gran alcance.

Proveedores y usuarios deben comenzar a adoptar tecnologías IIoT en sus productos y operaciones si desean seguir siendo competitivos en el mercado. La buena noticia es que la madurez tecnológica es tal que negocios y empresas podrán introducir ya ahora soluciones IIoT con nuevas tecnologías que harán mover la base de su infraestructura física en el tiempo.

El costo de los sensores conectados está bajando rápidamente, mientras los protocolos abiertos basados en IP avanzan a un ritmo acelerado y la adopción de soluciones basadas en la nube se está convirtiendo en una realidad.

 

IIoT y evolución hacia una manufactura inteligente
Arquitectura de automatización basada en información.

 

Preparado en base a una presentación de John Conway, de Schneider Electric.

M580 continúa el legado de Modicon

 

Desde 1968, cuando Dick Morley inventó el primer controlador lógico programable (PLC) Modicon, Schneider Electric ha estado innovando hasta llegar al controlador de automatización programable (PAC) M580 de hoy en día, clave de una arquitectura de automatización abierta, segura, escalable y lista para IIoT.

"Lo más destacado es la transformación total de la arquitectura, que pensamos que es indispensable", explicó José Bonomo, vicepresidente de Schneider Electric. “Es una transformación que va desde una jerarquía de tecnologías apiladas a un ecosistema modular tipo mesh. Está diseñada para romper los silos y las capas de control, automatización, operaciones, procesos y negocio, aportando una arquitectura más achatada en la que cada activo, ya sea un PLC, un accionamiento o un sensor, se gestiona por sí mismo. Cada activo tiene su propio control, su propia seguridad y su propia ciberseguridad. Se trata de control distribuido e inteligencia que pueden ser compartidos en toda la arquitectura de una planta.”

La evolución de Modicon incluye software de operaciones e ingeniería de control, una plataforma de controladores de automatización, y la red y arquitectura de automatización.

Todo tiene que ser ciberseguro a nivel de solución y a nivel de producto para lograr una ciberseguridad completa,” comentó Bonomo. “También se está invirtiendo en OPC UA por la ciberseguridad que ofrece. Y se está trabajando en la integración con el software AVEVA Wonderware, incorporando más bibliotecas y una mejor integración de la comunicación.”

Otros desafíos de negocio, tales como garantía de seguridad, cambios en la fuerza laboral, normas más estrictas y variabilidad de precios, significan implementar nuevas tecnologías, tales como informática en la nube, sensado, inteligencia artificial y movilidad.

La visión de Schneider Electric en cuanto a la automatización futura tiene tres aspectos clave: costo total de propiedad, automatización ágil y automatización como motor de ganancias.

Los lanzamientos de Modicon en 2019 incluyen EcoStruxure Control Expert V14, con mayores niveles de eficiencia y productividad de ingeniería; seguridad y ciberseguridad como funciones nativas en M580; conocimiento situacional en DCS EcoStruxure Hybrid; transición a una arquitectura lista para IIoT con soporte para PROFIBUS y OPC UA; e integración con EcoStruxure Control Expert Asset Link.

El PLC está bastante maduro, pero es necesario obtener más información de los sistemas de control”, señaló Dafir Lamdaouar, director de Modicon en Schneider Electric. “Una de las grandes inversiones de Schneider Electric es en torno a la seguridad, incorporando seguridad no como controlador autónomo, sino también en una configuración hot standby o redundante. También sigue la integración de CIP-Safety para conectar dispositivos de seguridad inteligentes.”

EcoStruxure Hybrid está basado en la plataforma Modicon e incorpora mejoras en ingeniería,” explicó Lamdaouar. “También hay avances en arquitectura y comunicación, además de haber incorporado un servidor OPC UA en el PLC.”

EcoStruxure Control Expert es una nueva arquitectura que contiene múltiples sistemas PACs. Por su parte, EcoStruxure Hybrid incorporará extensiones de arquitectura, productividad de ingeniería y más flexibilidad, incluyendo un asistente para el diseño de templates de objetos y un controlador online mejorado que acepta cambios de configuración. También se seguirá con mejoras de integración entre el software Wonderware y los controladores y dispositivos de Schneider Electric.

El camino de transición de M580 hacia arquitecturas listas para IIoT incluye módulos avanzados de comunicación Ethernet con un mayor ancho de banda de comunicación, un módulo RTU avanzado para facilitar el diseño, marca de hora y certificación OPC UA, y switches gestionados Modicon.

Estamos implementando OPC UA como embebido y basado en PLC, soportando hasta tres clientes OPC UA por tarjeta, cada una con capacidad de gigabyte,” aclaró Lamdaouar.

Por último, habrá control de acceso centralizado basado en roles y ciberseguridad basada en certificados digitales.

 

Preparado con material suministrado por Schneider Electric Argentina S.A.

Schneider Electric ofrece ahora la tercera generación de su arquitectura y plataforma EcoStruxure Power. La actualización aprovecha tecnologías digitales para lograr mejoras en términos de seguridad, eficiencia y confiabilidad en la distribución de energía.

EcoStruxure Power es una plataforma habilitada para IoT que digitaliza y simplifica los sistemas de distribución eléctrica en baja y media tensión, proporcionando datos procesables para tomar mejores decisiones, maximizar la eficiencia operacional y conseguir el cumplimiento de normativas.

"EcoStruxure Power fue creado como respuesta a la necesidad de tener un sistema de distribución de la energía totalmente digitalizado", explicó Philippe Delorme, vicepresidente ejecutivo de Schneider Electric. "Lo que se busca es construír el ecosistema digital más robusto del mercado".

EcoStruxure Power cuenta con importantes mejoras en lo que hace a  seguridad, eficiencia y ciberseguridad. En seguridad, el monitoreo térmico continuo reduce el riesgo de incendios eléctricos al detectar de forma temprana las conexiones defectuosas y un incremento anormal de la temperatura dentro de las instalaciones. Además, al reducir o eliminar la necesidad de controles termográficos periódicos, el costo total de propiedad puede reducirse hasta en un 60% a lo largo del ciclo de vida en comparación con los métodos tradicionales.

La solución está disponible para sistemas de baja y media tensión a fin de lograr una cobertura completa de la infraestructura de distribución de energía. Además, la protección activa contra arcos eléctricos se complementa con los relés de protección Easergy, actualizados con una función integrada de protección contra arco eléctrico y con la posibilidad de incorporarse perfectamente en el software de control de borde EcoStruxure Power Monitoring Expert y EcoStruxure Power SCADA Operation.

 

Plataforma para lograr el mejor sistema  de distribución eléctrica

 

En cuanto a eficiencia, con la aplicación Energy Performance, es posible integrar la solución Power Monitoring Expert con sistemas SCADA para optimizar la gestión de supervisión de la energía. Gracias a la alianza de Schneider Electric con AVEVA, también se la puede integrar con el software Wonderware, de modo que las instalaciones puedan acceder a importantes datos de KPIs basados en el consumo de energía para comparar y analizar el uso de la energía por aplicación de proceso.

Por otra parte, la nueva plataforma incorpora PowerTag, un sistema robusto de monitoreo con visibilidad completa de la distribución de energía a través de tableros eléctricos. Los sensores de energía pueden ser embebidos directamente en el interruptor automático de forma inalámbrica, sin necesidad de herramientas ni de alimentación externa. Al recopilar información de cada circuito, permite saber en todo momento qué cargas están utilizando más energía, lo que mejora la eficiencia energética y operacional.

En cuando a ciberseguridad, se han reforzado los relés de protección Easergy P5, las unidades terminales remotas Easergy T300 y el servidor Enerlin’X IFE, todo de acuerdo con la normativa ISA/IEC 62443 para la seguridad de redes de sistemas de control industrial. Además, el nuevo EcoStruxure Cybersecurity Admin Expert es una herramienta completa e intuitiva de configuración y gestión de políticas de ciberseguridad para entornos de operaciones en todo el sistema.

EcoStruxure Microgrid Operation y EcoStruxure Microgrid Advisor son aplicaciones de software escalables y predictivas que permiten controlar en tiempo real los recursos distribuidos de energía para gestionarlos mejor y reforzar su resistencia ante condiciones impredecibles de la red. Además, estas soluciones proponen escenarios operacionales y previsiones basadas en algoritmos predictivos, diseñados para optimizar la confiabilidad del sistema, la eficiencia energética y también la sostenibilidad.

EcoStruxure Asset Advisor es un servicio digital basado en la nube que evalúa los datos en tiempo real de activos críticos conectados de distribución eléctrica, aplicando analíticas avanzadas para identificar potenciales amenazas. El servicio predictivo permite gestionar el desempeño y la seguridad de los activos mediante análisis predictivo. El servicio preventivo, lanzado recientemente, sirve para anticipar el mantenimiento y gestionar las operaciones diarias a través de alarmas inteligentes. Esto permite minimizar las paradas no programadas, controlando el consumo de energía y optimizando el presupuesto de mantenimiento.

EcoStruxure Power Advisor es un conjunto de servicios basado en analíticas para sistemas de gestión de energía, que optimiza la confiabilidad de la red y aumenta la eficiencia operacional de los equipos de servicios al encontrar y priorizar problemas de calidad de los datos y de la red eléctrica en cualquier parte del sistema de distribución de energía.

Mediante el envío automatizado de recomendaciones de expertos, los equipos podrán aportar más valor a través de dos categorías básicas de analíticas: 

  • Analíticas de la calidad de los datos, que ofrecen información y recomendaciones para establecer una base de datos confiable y conocer de forma continua el estado de la red eléctrica;
  • Analíticas de la red eléctrica que detallan las tendencias de los sistemas, identificando debilidades y proponiendo soluciones para evitar que afecten las operaciones.

 El rol desapercibido  de la energía en la transformación digital

 

medida que la transformación digital avanza por todo el mundo, surge una nueva realidad: las ganancias de productividad de la digitalización dependen de una energía eléctrica limpia y confiable. Puesto que toda la energía de cómputo se alimenta con electricidad, la estabilidad de la infraestructura de energía que se encarga de generar, transmitir y distribuir esa electricidad tiene un impacto directo en la continuidad del negocio.

Y teniendo en cuenta que incluso los dispositivos más sencillos van equipados con microprocesadores, el crecimiento de la inteligencia de los dispositivos hace subir la demanda de energía limpia y una infraestructura eléctrica capaz de soportar tal crecimiento de conectividad.

A la luz de este rápido crecimiento, los proveedores de soluciones de informática tendrán que ofrecer algo más que tan sólo sistemas informáticos en sus soluciones. En otras palabras, la informática, además de esperar la transformación, también requerirá actualizaciones de los equipos críticos de energía. Esta doble transformación se traducirá en mayores niveles de confiabilidad y disponibilidad para los usuarios finales.

 

Energía limpia e informática de borde

El auge de la informática de borde afecta la relación entre energía e informática de dos maneras importantes.

Primero, a medida que las redes establecidas incorporan más y más dispositivos conectados, lo que equivale a mayores volúmenes de tráfico IP, la correspondiente infraestructura de energía también deberá ir creciendo para sostener los mayores volúmenes de datos que van de un lado a otro.

En segundo lugar, a medida que los nodos extremos de estas redes (aquellos lugares donde actúa la informática de borde) van demandando una mayor capacidad informática, una infraestructura de energía estable se vuelve crítica a la hora de sostener la operación del sistema informático y la continuidad del negocio.

¿Cómo podrán las empresas soportar este nuevo entorno informático disperso? La solución pasa por gestión y monitoreo remotos que faciliten un mantenimiento preventivo. De esta manera se podrá garantizar la confiabilidad y la eficiencia de los sistemas sin tener que invertir en una costosa experticia técnica a nivel local. La clave para tener un soporte remoto eficaz es un marco de gestión simplificado.

A medida que va aumentando la complejidad de los sistemas integrados, es imperioso  establecer un marco que simplifique la experiencia del usuario final y soporte vínculos entre capas de productos, control de borde, apps y analítica. Además de soportar sistemas informáticos, este marco también deberá tener en cuenta los sistemas de energía que permiten que estas capas interactúen de manera cibersegura.

Para responder a estas necesidades, Schneider Electric ha desarrollado la arquitectura EcoStruxure que ofrece una plataforma abierta a socios y usuarios finales que les permite desarrollar e integrar soluciones digitales. EcoStruxure prioriza la apertura y la simplicidad, de modo que los proveedores de soluciones informáticas podrán soportar implementaciones de computación de borde en el campo de tecnología de operaciones (OT).

Esta arquitectura facilita el trabajo conjunto en el ecosistema de socios y proveedores para abordar requerimientos únicos de los usuarios. Por ejemplo, Schneider Electric se asoció con Hewlett Packard Enterprise para ofrecer soluciones de borde con microcentros de datos que aceptan gestión DCIM (Data Center Infrastructure Management) basada en la nube. Al usar DCIM, los usuarios con soluciones de borde podrán simplificar el soporte de proveedores de servicios y terceros que gestionan infraestructura física, software de aplicaciones y equipos informáticos.

 

Simplicidad y ahorro de tiempo

Gracias a los avances en digitalización, la computación de borde se torna mucho más manejable y asequible. Ahora es posible actualizar cientos de microcentros de datos que ejecutan aplicaciones de borde en el campo mediante un simple comando que se implementa una sola vez en la nube, a diferencia de cientos de veces a nivel local.

Con un sofisticado sistema de monitoreo, el administrador del sistema conoce la ubicación, la configuración específica y la salud del sistema en cada microcentro de datos. En algunos casos, el sistema de gestión incluso podrá recomendar un curso de acción y generar tickets de servicio para un MSP (Managed Service Provider) local.

Las aplicaciones de borde, junto con la correspondiente infraestructura física de IT y OT, están diseñadas para brindar al personal local descentralizado la capacidad y la inteligencia que necesitan para responder en menos tiempo y tomar mejores decisiones, en definitiva aumentar la rentabilidad del negocio.

La transformación digital está cambiando la forma de hacer negocios. Las empresas que reconozcan el vínculo crítico entre energía e infraestructura informática podrán lograr una mayor eficiencia, menos paradas y más productividad.

 

Preparado en base a una presentación de Jean-Pascal Tricoire, CEO y presidente de Schneider Electric.

 

Los datos ya están disponibles. Lo que las empresas buscan es garantizar la calidad de los datos y poder usar la información para promover la colaboración.

 

Hay una aceleración en la adopción e implementación de tecnologías y servicios para la gestión de energía y sustentabilidad. Muchas megatendencias, tales como la permanente reducción del costo de la tecnología de sensado y procesamiento gracias a la nube, han permitido a las empresas recolectar, almacenar y analizar grandes cantidades de datos. Hoy en día, las empresas pueden capturar y monitorear el consumo granular de energía y recursos en tiempo real. 

En muchos casos, estas corrientes de datos son algo nuevo para operadores y gerentes, pero aportan más oportunidades de análisis y optimización que nunca. Sin embargo, la recolección y el análisis de datos de energía y sustentabilidad pueden llegar a ser algo dantesco para las empresas, especialmente cuando la cantidad de datos disponibles aumenta sin parar y se agudiza la necesidad de garantizar la calidad de los datos.

 

El desafío de los datos en tiempo real
Figura 1. Los datos de energía y sustentabilidad provienen de una gran cantidad de entradas. Algunas son modernas, otras no tanto. En el gráfico se muestran las fuentes y con qué frecuencia se las usa.

 

Recolección de datos y cómo se comparten

En un estudio de 2018, las respuestas indicaron que el 80% de las empresas tenían proyectos de recolección de datos de energía y sustentabilidad en marcha. En 2019, el estudio encontró que hay más empresas que están buscando vías más eficientes para compartir los datos recolectados.

En promedio, la investigación comprobó que las empresas recolectan datos de energía y sustentabilidad a partir de cinco fuentes diferentes (ver figura 1). La fuente más común son las facturas de servicios públicas, utilizadas por el 89% de las empresas, mientras el 73% recurren a los sistemas de gestión de energía (EMS según sus siglas en inglés). También se suelen usar hojas de datos (52% de las empresas), como así también los extractos de datos de servicios públicos (48%).

En cuanto a la restante fuente de datos, los dispositivos IoT, sólo son utilizados por el 18% de las empresas. Esto incluye una gran variedad de dispositivos de sensado con conectividad a la nube, que permiten el monitoreo y el análisis remotos en tiempo real.

Se trata, por cierto, de una oportunidad perdida y las empresas tendrán que modificar rápidamente este enfoque. IDC (International Data Corpo­ration) estima que en 2025, aproximadamente unos 80 mil millones de dispositivos estarán conectados a la Internet, lo que significa que los 11 mil millones de dispositivos conectados hoy en día se triplicarán en 2020 y volverán a triplicarse para llegar a 80 mil millones cinco años más tarde.

A nivel macro, el 22% de las empresas compartirán todos los datos de energía y sustentabilidad a través de la organización, mientras el 58% lo harán sólo con algunos de los datos. El 21% de las empresas no comparten los datos, aunque sí los recolectan.

 

El desafío de los datos en tiempo real
Figura 2. Las iniciativas de gestión y sustentabilidad de los recursos impactan en toda la empresa, pero esto no significa que todas las funciones tengan que ver los datos de consumo y desempeño.

 

Los dispositivos IoT impulsan el cambio

La mayor disponibilidad de dispositivos conectados ofrece una buena oportunidad de negocio. Utilizando herramientas como sensores inteligentes, control wireless y dispositivos de borde, es posible mejorar el volumen, la calidad y la velocidad de los datos, lo que equivale a importantes mejoras de proceso y ahorros de costo.

Por ejemplo, en entornos de manufactura CIP (clear-in-place), el uso de sensores remotos se traduce en ahorros de energía y menor tiempo de parada para limpieza.  Por su parte, los sensores IoT y el software de control pueden mejorar considerablemente la eficiencia energética de los centros de datos, además de aumentar la confiabilidad del desempeño.

Compartir datos se traduce en importantes ventajas, teniendo en cuenta que el 90% de las respuestas señalaron que “los departamentos ven todos los datos” y que se puede conseguir presupuesto para proyectos de energía y sustentabilidad.

Sin embargo, hay una variedad de barreras que complican la posibilidad de compartir datos. En algunos casos, la calidad de los datos es sospechosa o son difíciles de manipular, lo que les quita valor. Por ejemplo, el 48% de las empresas señalan que los datos que recolectan son incompletos mientras el 41% reportan que no tienen suficientes herramientas para usar los datos. Y lo que es aún más importante, el 40% de las respuestas señalan que no se dispone de la suficiente experticia interna para utilizar los datos, lo cual es una barrera importante en cuanto a talentos en un mundo que se digitaliza rápidamente.

 

El desafío de los datos en tiempo real
Figura 3. Ya es tiempo de comunicarse.

 

La tecnología es tan sólo una de las llaves del éxito

La creciente adopción de software y otras tecnologías para recolectar, gestionar y analizar datos de energía y sustentabilidad facilita la posibilidad de compartir datos a través de organizaciones y con terceros.

Pero aun con todas estas soluciones habilitadas por la tecnología, las empresas todavía necesitan desarrollar procesos internos para compartir datos, analizarlos e implementarlos a través de su organización. El estudio sugiere que esto está ocurriendo en algunos casos. Por ejemplo, las empresas que han elaborado un EMS señalan que han tenido más éxito en su búsqueda de implementar proyectos e iniciativas de sustentabilidad.

En su reporte de recursos de 2018, Deloitte señala que las empresas realizan medición y verificación en todos o algunos de sus proyectos. También encontró que el 82% de las respuestas correspondían a una de estas dos categorías, comparado con el 77% en 2016, lo cual resalta la creciente expectativa de que la validación post-implementación con datos confiables sea un aspecto crítico.

 

El desafío de los datos en tiempo real
Figura 4. Barreras más allá de bits y bytes. Casi todas las empresas extraen datos, pero es posible que no puedan extraer valor de esos datos.

 

Preparado en base a un estudio a nivel mundial realizado por Schneider Electric y GreenBiz Research.

Colaboración y productividad digital

 

Fuertemente alineado con el lema ‘Industria Inte­grada – Inteligencia In­dus­­trial’ de la reciente Feria de Hannover, Schnei­der Electric ha presentado una amplia gama de productos, soluciones y servicios digitalmente conectados que permiten a los usuarios iniciar su camino de digitalización o acelerar su transformación digital.

Las plataformas Exchange y EcoStruxure de aplicaciones, servicios y productos conectados a IIoT permiten digitalizar operaciones de manera rápida, con un costo económico y total confianza. “La plataforma Exchange de Schneider Electric apunta a maximizar los retornos en este entorno de rápida evolución, donde se necesitan plataformas abiertas y novedosas para compartir ideas, derribar silos y destrabar el acceso a nuevos mercados,” comentó Peter Herweck, EVP de Schneider Electric Industry. “Para conseguir esta colaboración, hay nuevos productos, fuertemente ligados a nuestra arquitectura y plataforma EcoStruxure, que ayudan a digitalizar máquinas y procesos mientras promueven la eficiencia y la resiliencia en un entorno cada vez más competitivo.”

Schneider Electric Exchange es el primer ecosistema abierto en la industria dedicado a resolver las exigencias de sustentabilidad y eficiencia del mundo real. Permite a los usuarios llegar a una mayor base de clientes en otros mercados de difícil llegada gracias a una enorme biblioteca de recursos, tales como APIs, analítica y conjunto de datos.

Aprovecha herramientas digitales y experticia para escalar soluciones y acelerar el tiempo de llegada al mercado, mientras facilita la colaboración a través de una poderosa plataforma basada en la nube que permite compartir conocimientos y diseños, además de gestionar y completar proyectos de manera eficaz.

Como muestra de Exchange en acción, Accenture, dedicada a servicios de consultoría y profesionales de gestión, ofrece soluciones personalizadas y modelos digitales de negocio, mientras Claroty, especialista en seguridad para infraestructuras de tecnología operativa, ofrece experticia en ciberseguridad industrial para abordar el mayor riesgo digital a la hora de integrar soluciones IIoT.

Exchange tiene mucho que ver con EcoStruxure. Al aprovechar los avances en IoT, movilidad, sensado, nube, analítica y ciberseguridad, EcoStruxure aporta un mayor valor en cuanto a seguridad, confiabilidad, eficiencia, sustentabilidad y conectividad, llevando la innovación a todos los niveles.

EcoStruxure for Machine Builders es una aplicación que entrega control en tiempo real y analítica a constructores de máquinas para que puedan lograr una mayor eficiencia operacional a lo largo de todo el ciclo de vida de una máquina. En la reciente Feria de Hannover, Schneider Electric presentó el nuevo TeSys island Digital Load Management y el controlador Modicon M262 Logic & Motion, que permiten integrar la funcionalidad IIoT en máquinas nuevas o existentes:

  • TeSys island – Gestión de cargas conectada a IoT y totalmente digitalizada que ahorra en tiempo de diseño, cableado y comisionamiento, ya que está basada en dispositivos y avatares multifuncionales para aplicaciones industriales. Acelera un 40% la integración de máquinas con la nube utilizando estándares abiertos con ciberseguridad incorporada de punta a punta.
  • Modicon M262 – Conectividad embebida directa a la nube y protocolos de comunicación encriptados, y hasta cinco redes Ethernet separadas para un desempeño rápido de lógica y movimiento en aplicaciones exigentes. Ofrece un movimiento 30% mejor y una ejecución de CPU 4 veces más rápida que el promedio del mercado.

Puesto que una digitalización en gran escala podría resultar dantesca para empresas que deben reemplazar máquinas existentes con nuevos equipos listos para IIoT, Schneider Electric ofrece ahora EcoStruxure Advisor, que facilita la integración segura de IIoT basada en la nube, mientras reduce el costo y tiempo de implementación:

  • EcoStruxure Power Advisor – Permite conocer la calidad de los datos y la salud de la red, con información en tiempo real acerca de la calidad de los datos y recomendaciones para establecer una base de datos fidedigna.
  • EcoStruxure IT Advisor – Ofrece una visualización instantánea de las operaciones del centro de datos que permite optimizar capacidades, planificar cambios y analizar su efecto en el negocio, automatizar flujo de trabajo y desplegar una facturación basada en energía para reducir OpEx y aumentar ROI.
  • EcoStruxure Workplace Advisor – Contribuye a la creación de lugares de trabajo inteligentes gracias a dashboards intuitivos que analizan datos provenientes de dispositivos y sistemas conectados con IoT a través de edificios, maximizando la eficiencia del espacio y mejorando la calidad de vida de los ocupantes.

Objetivo: Transformarse en fábricas inteligentes

 

Ante el rápido crecimiento de la tecnología y la digitalización, las industrias deben comprender el valor de construir o transformarse en fábricas inteligentes. Al respecto, Schneider Electric está convencido de que la transformación digital en toda la cadena de valor es clave para obtener y sostener ventajas competitivas en el ámbito global.

Por su naturaleza, las fábricas inteligentes brindan interesantes posibilidades:

  • Personalización masiva - Para hacer frente a los desafíos en materia de eficiencia de la producción, rentabilidad y requerimientos específicos de una empresa, las fábricas tradicionales se ven ante la necesidad de producir bienes más personalizados que les permitan ofrecer respuesta a demandas más versátiles de distintos mercados.
  • Mayor calidad - La digitalización da lugar a un nuevo enfoque en cuanto a modelos de negocio. Ahora que las empresas tienen un fácil acceso a las nuevas tecnologías, las industrias deben ofrecer servicios de mayor calidad asociados a esas tecnologías.
  • Reducción de costos energéticos - Se pronostica que para 2040, la demanda de electricidad crecerá un 200%. La energía se ha convertido en una porción creciente de los costos totales de operación de una fábrica, mientras la reducción de la huella ecológica también es una preocupación creciente. La digitalización puede ofrecer respuesta a ambas cuestiones.
  • Excelencia operativa - Ante la ocurrencia de fallas aleatorias que impiden una producción continua en fábricas, se necesitan herramientas y soluciones digitales que permitan agilizar procesos, identificar defectos y riesgos, y garantizar la continuidad del negocio.
  • Cambio de filosofía - Una mayor capacitación de los empleados para que realicen tareas de más valor y donde la transformación digital es clave para contar con personal mejor calificado y capaz de operar las nuevas tecnologías.

A través del programa Smart Factory, Schneider Electric aprovechó su arquitectura EcoStruxure en el marco de la implementación de IIoT en toda su cadena global, emprendiendo la transformación digital de sus establecimientos para prosperar en la actual economía digital.

En 2017, Schneider Electric comenzó a transformar su planta de Cavite, Filipinas, en una fábrica inteligente. Mediante la integración de EcoStruxure for Industry, los procesos locales se optimizan continuamente, al tiempo que se minimizan los costos de energía y producción. Esta innovación también mejora la vida útil, la utilización y el mantenimiento de los diferentes equipos que se usan en los distintos establecimientos, lo que le permite a Schneider Electric brindar eficiencia operativa de punta a punta con un control más dinámico en pos de mejores resultados de negocio.

Michael Crozat, vicepresidente de Operaciones en Schneider Electric, comentó: “Decidimos transformar la planta de Cavite en una fábrica inteligente en 2017 porque queríamos ofrecer un mejor servicio a nuestros partners y clientes. Gracias a EcoStruxure for Industry, la implementación del programa fue rápida y logramos la certificación global en 2018. Desde que comenzó la transición, se obtuvo ahorros energéticos del 13% y un crecimiento del 14% en la producción anual. Hacia adelante, queremos que otras empresas puedan usar EcoStruxure para optimizar sus negocios; al mismo tiempo, seguiremos desarrollando innovaciones que beneficien a las industrias”.

Schneider Electric y OPC Foundation

Schneider Electric soporta ahora OPC Foundation con iniciativas tendientes a incorporar comunicaciones interoperables en operaciones industriales a nivel de campo.

La tecnología de operaciones (OT) y la informática (IT) se interconectan cada vez más para lograr operaciones de fabricación y procesamiento más ágiles y flexibles de modo de hacer frente a los requerimientos de un mercado en constante evolución.

Un paso clave en este contexto es reconocer la importancia de la comunicación basada en estándares entre OT e IT, contemplando dispositivos, comunicaciones máquina a máquina, unidades de proceso e infraestructuras de nube como base para aprovechar al máximo la automatización.

Los beneficios de la conectividad entre OT e IT sólo pueden obtenerse mediante niveles profundos de interoperabilidad abierta. Para ello, resulta imperioso dejar de lado los protocolos de comunicación propietarios en favor de comunicaciones para IIoT abiertas, unificadas y basadas en estándares entre sensores, actuadores, controladores y plataformas de nube”, señaló Fabrice Jadot, vicepresidente de Schneider Electric.

En este sentido, Schneider Electric ha estado trabajando para implementar comunicaciones interoperables abiertas entre dispositivos y sistemas conjuntamente con otros líderes del mercado y Open Platform Communication Foundation (OPC F) en el contexto de iniciativas tendientes a posibilitar interoperabilidad, flexibilidad y seguridad entre sistemas de automatización y control de diversos proveedores en todos los niveles.

La arquitectura OPC UA TSN (Open Platform Communication Unified Architecture Time Sensitive Network) es un modelo flexible con nuevos niveles de performance e interoperabilidad certificada que mejoran la comunicación estándar en todos los niveles hasta el campo.

La arquitectura OPC UA es la capa que unifica el modo de exhibición e intercambio de datos y constituye uno de los mayores logros de OPC Foundation. La combinación de OPC UA y TSN conforma una plataforma base para sistemas totalmente seguros, ya que ofrece un nuevo conjunto de perfiles de comunicación segura nativa de extremo a extremo para control, seguridad y movimiento a nivel industrial, empleando Ethernet en tiempo real para automatización en entornos de fábrica, planta y proceso. 

Gracias a las nuevas posibilidades en materia de comunicaciones seguras dentro de dispositivos y unidades de proceso, de máquina a máquina y hacia importantes plataformas de infraestructura de nube, los usuarios indusriales también podrán aprovechar los servicios comunes para dispositivos, tales como detección y configuración de dispositivos, comunicaciones abiertas y modelos de datos independientes del proveedor, que aportan agilidad a negocios y operaciones.

Según Fabrice Jadot, “a nivel de campo, las tecnologías de IT y OT conectadas sentarán las bases de IIoT o cuarta revolución industrial. Para que los usuarios puedan aprovechar el valor de la automatización en todos los niveles, necesitan interoperabilidad tecnológica. Creemos que las arquitecturas de los sistemas de comunicación basadas en estándares son clave para el éxito futuro”.

Cinco maneras para lograr que la digitalización optimice la rentabilidad de una empresa 

La era de la transformación digital no sólo está frente a nosotros, sino que se desarrolla a un ritmo vertiginoso y genera nuevas concepciones de cada aspecto de nuestra vida. La conectividad, la predictibilidad, la simplicidad y, por ende, la velocidad y la agilidad son los pilares digitales de los que dependerá el éxito futuro de las empresas. 

Una empresa exitosa y rentable administra sus gastos e ingresos y, a medida que la digitalización se extiende por el mundo, inicia la convergencia de las tecnologías informáticas (IT) y operativas (OT), IIoT y las soluciones de colaboración a fin de lograr una mayor visibilidad de los gastos y gestionar mejor las prioridades en materia de ingresos.

Hoy más que nunca, es posible gestionar la rentabilidad con mayor precisión y de forma más integral, teniendo en cuenta todos los datos asociados a los factores que hacen a la rentabilidad. Encontrar el punto óptimo entre los pedidos en curso y lo que se debe gastar para satisfacer esos pedidos de manera rentable es mucho más fácil si se gestionan digitalmente los datos de los pedidos junto a la planificación, los recursos, el desperdicio y los activos de producción.

Gracias a productos conectados y sistemas de control, además de aplicaciones, herramientas de análisis y servicios, es posible vincular los sistemas que monitorean no sólo el dinero que ingresa, sino también el dinero que egresa en concepto de sueldos, materias primas y mantenimiento de equipos.

 

1. Gestión de planificación

La convergencia de los datos de planificación y producción, y la contextualización de esos datos respecto de los factores externos que posiblemente afecten a la empresa, pueden tener un impacto real y significativo en la rentabilidad de la producción.

Piense en cómo afecta el clima a un agricultor en tiempo real: Las tormentas eléctricas (u otro fenómeno incluso peor) pueden influir en la logística; es posible que una inundación vuelva los caminos intransitables para el transporte pesado; los vientos fuertes tal vez interfieran con el riego (y, por ende, afecten la calidad de la producción) al rociar agua en la dirección equivocada.

La lluvia también puede influir en el cronograma de producción de una mina a cielo abierto de diversas formas; por ejemplo, deben pagarse los salarios del personal que está in situ aunque incapacitado para trabajar, mientras el transporte paralizado puede retrasar la cadena de suministro.

En estos escenarios, la integración de los pronósticos meteorológicos con los cronogramas de planificación y producción puede ayudar a que las empresas tomen mejores decisiones y más informadas, tales como retrasar la producción hasta que sea viable maximizar la rentabilidad.

 

2. Gestión de pedidos de clientes

La digitalización de los pedidos de clientes y su gestión a partir de todos los datos del negocio pueden proteger y aumentar la rentabilidad de una empresa. Eso se logra mediante la convergencia de sistemas de tecnología informática y de datos de tecnología operativa, lo que ayuda a poner la información en contexto de manera inteligente para tomar decisiones adecuadas sobre cómo producir cada pedido de manera rentable.

La digitalización también ayuda a proporcionar servicio inmediato al cliente, ya que brinda la visibilidad necesaria para responder rápidamente a preguntas acerca de cuándo se producirán y se enviarán los pedidos, y a qué precio.

La digitalización de la gestión de pedidos implica poner toda la información relacionada con un pedido, o sea términos y condiciones, ingreso por unidad, datos del producto, cantidades y plazos, en el contexto de los datos de planificación y producción, y también la información sobre disponibilidad y precio de las materias primas, y sobre el costo que tendrá la energía en la fecha para la cual está programada la producción.

Además, al vincular los sistemas de RR.HH., será posible calcular los costos de mano de obra en términos de salarios, disponibilidad del personal y costo potencial de contratar recursos humanos adicionales.

 

Cinco maneras para lograr que la digitalización optimice la rentabilidad de una empresa 

3. Gestión de recursos

La gestión de recursos es otro elemento clave para administrar la rentabilidad.

Por ejemplo, los sistemas digitalizados proporcionan datos para ver cuánta energía se desperdicia y dónde dentro de una planta, e incluso a nivel de máquinas. Con esta información, se podrán tomar decisiones informadas, en tiempo real, que reducirán gastos energéticos sin tener impacto en la producción. El resultado es una mejora de la rentabilidad.

También es posible optimizar el desperdicio de materiales mediante la digitalización de un proceso y el uso de un gemelo digital para diseñar un objeto y su herramienta de producción. Con uno se optimiza el otro para lograr un equilibrio entre funcionalidad y productividad minimizando el desperdicio de materiales en la producción.

El uso de herramientas digitales para llegar al punto en el que se maximiza la rentabilidad también reduce el riesgo en la producción real.

 

4. Gestión de activos

Conectar los activos de producción permite optimizar su uso garantizando que se alcanza el punto de mejor funcionamiento sin dañar el activo. Además, los productos conectados son más fáciles de mantener durante toda la vida útil, ya que es posible realizar tareas de mantenimiento antes de que los activos se dañen.

Por ejemplo, una sola máquina podría afectar la capacidad de entregar nuevos pedidos de forma rentable. Si se acelera la máquina para aumentar el rendimiento, ¿la mayor vibración podría resultar peligrosa? O bien, ¿si la máquina registra un rendimiento inferior a su capacidad, es posible exigirle un poco más? Además, hay que considerar el calor que genera la máquina. ¿Es necesario dejarla enfriar cada 12 horas, por lo que no podrá funcionar durante un turno de 24 horas? Esa limitación puede afectar la posibilidad  de agregar turnos cuando lleguen grandes pedidos y, a su vez, la cantidad de personal necesaria, junto con muchas otras variables.

Gracias a la digitalización, se pueden aprovechar los datos de rendimiento recolectados a partir de una máquina conectada a fin de decidir acerca de la capacidad de hacer frente a nuevos pedidos de una manera rentable. En términos de rentabilidad, la gestión de activos puede garantizar que los equipos no queden dañados por tratar de obtener una mayor rentabilidad.

 

5. Gestión de conocimientos

A nivel de aplicaciones, herramientas de análisis y servicios, el software para modelado predictivo puede tener un impacto real en la rentabilidad de una empresa.

Las soluciones de gestión de conocimientos desarrolladas en torno de una base de datos central mejoran los procesos de trabajo y permiten que se compartan conocimientos entre un amplio espectro de usuarios dentro de una organización. El resultado es una mejor comprensión de la calidad de los productos y una mayor capacidad de respuesta, lo que se traduce en optimizar la planificación de los negocios y tomar mejores decisiones de manera rápida.

Por ejemplo, el software utilizado en la industria de petróleo y gas para garantizar que cualquier persona de una empresa que use datos sobre petróleo crudo tenga acceso a la información más sistematizada y actualizada correspondiente a todas las divisiones, incluidas planificación, programación, comercialización y operaciones, promueve la colaboración y permite que todas las divisiones puedan tomar decisiones de negocio eficaces, conducentes a la optimización de la rentabilidad.

De esta forma, la digitalización permite la convergencia de datos asociados a planificación y producción, pedidos de clientes, gestión de activos y de residuos, con datos informáticos y herramientas de análisis a fin de visualizar ‘virtualmente’ la rentabilidad de un proyecto, incluso antes de que se inicie.

Hacia el futuro, este enfoque se podrá ampliar para abarcar todo el ecosistema de una empresa de automatización industrial, reunir socios tecnológicos, proveedores, integradores de sistemas e integradores de máquinas, además de otros actores, y brindarles un espacio para que trabajen juntos en una verdadera plataforma de negocios destinada a mejorar la rentabilidad de manera integral.

 

Preparado por Loic Regnier, de Schneider Electric.

Hacer realidad el potencial de IIoT (Industrial Internet of Things) depende principalmente de cómo las empresas podrán gestionar y, en definitiva, controlar las complejas interfaces entre los activos industriales conectados, que es justamente el campo de acción del ingeniero de control. 

Su tradicional acervo de aptitudes se está ampliando y ahora se ve respaldado por nuevas herramientas, tales como controladores de automatización de proceso (PACs) listos para IIoT. Estos hacen crecer la funcionalidad de un PLC tradicional, incorporando los niveles de capacidad de procesamiento, conectividad y ciberseguridad necesarios para cumplir con los desafíos que plantea el control de borde, con lo cual los ingenieros de control se convierten en decisores de negocio en tiempo real, lo que equivale a muchos dinero en cuanto a rentabilidad operacional.

 

 

Acerca de IIoT

Aun cuando el concepto de IIoT sea todavía relativamente nuevo, la interconectividad por doquier ya se está convirtiendo en una realidad. Tener tantos más elementos en juego significa más activos y variables para controlar, además de exponencialmente más oportunidades para aumentar el valor de la producción y reducir gastos operativos, en especial materia prima, energía y costos de ciberseguridad. 

Esencialmente, se trata de un problema de control. Por lo tanto, ¿quién mejor para rescate que el ingeniero de control?

Tradicionalmente, los ingenieros de proceso y los ingenieros químicos operaban a nivel de proceso, aplicando control PID y software avanzado de optimización para resolver procesos con múltiples activos. Pero a medida que la dinámica de la industria se vuelve más acelerada, más compleja y de mayor escala, resolver problemas a nivel de proceso se torna cada vez más complicado. Además, la complejidad de una estrategia de control de proceso crece exponencialmente con el número de E/Ss.

 

Controlar procesos dentro de los activos

En definitiva, para los ingenieros de proceso, hay una sola forma de abordar esta creciente complejidad: No controlar todo el proceso, sino tan sólo el activo. Pero esto implica un cambio fundamental a la hora de gestionar los activos.

Los programadores informáticos (IT) alguna vez enfrentaron problemas similares a la hora de integrar la información de negocio de toda la empresa. La solución: Análisis estructurado, o sea descomponer la complejidad en un cierto número de pequeñas entidades funcionales, resolver cada entidad y luego combinar todo en una solución general.

En la industria, las entidades funcionales equivalentes son los activos operativos (equipos, unidades, áreas, plantas y empresas). Se comienza elaborando una estrategia exhaustiva para cada activo (bomba, motor, compresor, evaporador, etc.). Esto es relativamente sencillo gracias al pequeño número de E/Ss asociadas con cada activo.

Una vez controlado de manera autónoma cada activo, pasar al nivel de unidad es un tema incremental de control y comunicaciones, no un tema de proceso. Las estrategias de control para cada activo ya están disponibles. Allí donde alguna vez hablábamos de control de proceso y control de manufactura de manera separada, la próxima generación en este avance industrial tendrá como característica el control de activos en tiempo real.

Para los ingenieros de manufactura, IIoT plantea un desafío diferente. Ellos siempre se han centrado en los activos, aplicando una lógica escalera con PLC para resolver los algoritmos de control activo por activo, controlando de esta forma bombas, motores, compresores, evaporadores, etc. Pero ahora, se espera que estos activos hagan más y abarquen un mayor espectro de tareas.

El desafío crítico es controlarlos dentro del contexto de cómo se están desempeñando los demás activos y variables, lo que significa balancear riesgo de seguridad/ambiental, confiabilidad, eficiencia y rentabilidad.

 

Las herramientas más adecuadas

Los ingenieros de proceso y de manufactura están presionados para conseguir rápidos retornos de las inversiones en IIoT. Para responder a estas presiones, deberán pensar seriamente en la posibilidad de modernizar las tecnologías que controlan sus líneas de procesamiento, en especial las más críticas para el éxito del negocio. En las industrias híbridas, que combinan operaciones continuas, en lotes y discretas, la necesidad es aún más apremiante.

Dentro de este contexto, los ingenieros de control disponen de muchas herramientas de automatización, incluyendo PLCs, PACs y DCSs. En todos, la funcionalidad de control es similar, pero cada uno tiene sus virtudes, por lo que es importante usar la herramienta más adecuada para la correspondiente tarea. 

Sea un ingeniero de control de proceso que recurre a un método centrado en activos o un ingeniero de control de manufactura que busca optimizar los desafíos que plantea un mundo con IIoT por doquier, es muy posible que necesiten un PAC más rápido, mejor conectado y más confiable, o sea un PAC específicamente preparado para IIoT. Y para cumplir con las expectativas de la gerencia de mayor agilidad para adaptarse a la dinámica del mercado y mejorar la disponibilidad del producto, hay una creciente necesidad de contar con un PAC más poderoso, más integrado y más seguro.

Un PAC a prueba del futuro debería tener al menos las siguientes características:

  • Una CPU de alta performance, una mayor memoria incorporada y tiempos de barrido más rápidos para poder manejar un procesamiento complejo y comprimir pasos en operaciones industriales;
  • Conectividad Ethernet para poner la información de producción a disposición de otras aplicaciones en tiempo real;
  • Protección de ciberseguridad incorporada para poder usar una computación abierta y minimizar el riesgo de un ciberataque.

Tales sistemas darán el mejor resultado cuando se los implementa dentro de un entorno de ingeniería flexible, abierto y basado en objetos. Además, para aprovechar al máximo las nuevas características con un mínimo riesgo y costo, es clave implementar un rápido camino de migración. 

Con los años, la tecnología de controladores ha ido avanzando fuertemente en esta dirección. Los PACs son implementados cada vez más con bibliotecas de aplicaciones preprogramadas y entornos de ingeniería abiertos, avanzados y orientados a objetos, con lo que los PACs han logrado aceptación en el mercado, principalmente como alternativa a DCSs no tan sofisticados.

En los últimos años, los PACs siguieron evolucionando. Por ejemplo, Modicon M580 ePAC de Schneider Electric viene con comunicaciones Ethernet y una protección actualizada de ciberseguridad. Llámelos PLCs avanzados, PACs listos para IIoT o ePACs, estos modernos controladores con las características mencionadas permiten controlar los riesgos más importantes, trátese de una operación de proceso, en lotes o híbrida. Esto ya es una realidad irrefutable…

 

Lograr valor de negocio

Los controladores modernos de proceso ya están demostrando que pueden promover importantes aumentos en el valor de negocio a medida que la industria se transforma, mejorando la rentabilidad de las operaciones y la seguridad, lo cual incide directamente en los resultados finales de la organización. Los beneficios incluyen:

  • Aumentar la productividad;
  • Mejorar la visibilidad operacional;
  • Lograr una gestión eficiente de energía;
  • Acelerar el tiempo de llegada al mercado;
  • Reforzar la ciberseguridad.

El mayor valor de negocio que se deriva a partir de esta nueva generación de controladores justifica fácilmente una actualización, incluso en estos tiempos de fuerte presión sobre los costos de capital. Con los modelos adecuados, las empresas involucradas en proyectos de modernización con automatización podrán ver retornos del 100% de su inversión en controladores incluso en sólo tres meses.

 

Mayor productividad

IIoT hace crecer las expectativas del usuario para todo, desde una entrega más rápida y más personalización hasta una mayor calidad. Todo a menores precios.

Sorprende cuánta ayuda puede significar incluso actualizaciones de automatización  relativamente modestas a la hora de satisfacer estas demandas. Por ejemplo, introducir mejoras importantes en la producción implica normalmente eliminar pasos en el proceso de manufactura, lo cual podía requerir un rediseño completo del proceso. Pero ahora, recientes desarrollos en la tecnología de controladores aceleran estos pasos. 

Con tiempos de barrido considerablemente más rápidos (6 milisegundos por barrido comparado con 30 ms en anteriores controladores), un ePAC puede terminar cada paso en menos tiempo, lo que se traduce en 969 ciclos por turno versus 960 con el modelo anterior. Suponiendo turnos de ocho horas, cinco días a la semana y 50 semanas al año, el nuevo controlador podría ayudar a producir nueve productos adicionales por turno, o sea 2.250 más productos por año. 

En definitiva: En aplicaciones industriales discretas, un proyecto de automatización que incorpore PACs listos para IIoT podrá acelerar considerablemente los tiempos en la línea de producción.

 

Acortar el tiempo de llegada

al mercado

Además de simplificar las operaciones de producción, estos controladores modernos ayudan a responder a los nuevos requerimientos y presiones del mercado.

Al acortar el tiempo de adaptación de los procesos, los controladores permiten a los usuarios aprovechar nuevas oportunidades de negocio y expandir operaciones, e incluso implementar automatización en proyectos totalmente nuevos.

Normalmente, implementar automatización en proyectos totalmente nuevos requiere programación para escribir un código personalizado en cada nueva instalación. Al respecto,  los controladores más recientes suelen ofrecer amplias bibliotecas de software preprogramado para un buen número de aplicaciones comunes, lo cual puede acelerar en mucho el tiempo de proyecto y reducir sustancialmente los costos. 

Los ingenieros de proyecto que usan controladores modernos en entornos abiertos de programación pueden integrarlos con el resto de la empresa mediante un backplane abierto y conectividad Ethernet estándar embebida, lo que se traduce en una arquitectura transparente de arriba abajo con una fácil configuración tipo ‘plug-in’.

Este método permite tener operando proyectos de reconversión o totalmente nuevos en mucho menos tiempo. Por ejemplo, usando PACs listos para IIoT, es posible recortar hasta tres semanas en un proyecto de automatización normal de tres meses de duración.

El controlador de automatización programable Ethernet (ePAC) Modicon M580 se destaca por su velocidad de procesamiento y memoria, además de un mayor nivel de ciberseguridad embebida. Sus capacidades núcleo Ethernet permiten un acceso más rápido a los datos de operaciones en toda la empresa. En la industria híbrida se lo considera el PAC con la mejor performance para aplicaciones de IIoT hoy y en el futuro.

 

Mejor visibilidad en las operaciones

Pequeños problemas no detectados se suelen sumar al déficit de ganancias. Más dispositivos conectados significa más chances de que los problemas pasen inadvertidos. Por ejemplo, en una planta de manufactura discreta/híbrida típica, la información acerca del desempeño de un activo, por ejemplo una bomba, se encuentra confinada al nivel de control. No hay disponibles resultados granulares en todos los niveles de la planta, de modo que es probable que los ingenieros y gerentes no conozcan el desempeño que les permitan tomar mejores decisiones y más rápidas.

Los estimados señalan que adolecer de datos precisos acerca de aspectos como ubicación de activos, estado de proceso y otros, puede costar hasta un 3% de las ventas anuales. Esto puede generar un impacto sustancial en los resultados finales. Afortunadamente, una tecnología avanzada de PAC puede aportar detalles de producción granulares a los usuarios interesados. La visibilidad operacional que se obtiene de esta manera permite detener pérdidas y brinda un aumento de rentabilidad.

Los PACs listos para IIoT con Ethernet incorporado facilita el acceso a arquitecturas avanzadas de automatización colaborativas e integradas y a entornos de integración orientados a objetos. Esto permite conectar los controladores con otras redes y visibilizar toda la información necesaria en empresas de manufactura inteligentes conectadas.

Por ejemplo, si la lectura de un controlador excede parámetros preestablecidos, el ingeniero o el operador recibe un mensaje de texto que lo alerta en su smartphone o tablet, desde donde puede clickear para llegar a la bomba o motor en cuestión. Su ubicación, codificación y toda la documentación están disponibles al instante, sin necesidad de ir a la sala de control o al PLC/PAC del piso de planta, consiguiendo así una rápida y eficiente identificación, investigación y resolución de problemas. Y al haber menos idas al piso de planta, disminuye la probabilidad de incidentes adversos y mejora el control de las variables de seguridad.

Con esta tecnología, los ingenieros también pueden ofrecer a la gerencia general los frutos de las más sofisticadas mediciones y herramientas financieras en tiempo real de hoy en día. Las redes nativas transparentes y abiertas embebidas en un PAC listo para IIoT pueden llevar directamente a mejoras del negocio en el mundo real.

 

Gestión económica de la energía

Hoy en día, el precio de la energía en una planta es tan sólo un elemento más dentro de una compleja relación entre activos, materia prima y costos de los servicios públicos.

Es un concepto equivocado tratar de recortar tan sólo el consumo de energía, ya que, aunque se lo recorte, la factura de electricidad seguirá subiendo si los activos de alto costo no se desempeñan con su eficiencia máxima.

No desconecte sus máquinas, sino que trate simplemente de tener una mejor visibilidad.

Los nuevos controladores listos para IIoT pueden ser integrados dentro de arquitecturas de automatización colaborativas utilizando Ethernet incorporado.

Con estos nuevos controladores listos para IIoT, se pueden visualizar los datos cuándo y dónde se los necesite,” explicó Sylvain Thomas, de Schneider Electric. “Las conexiones integradas hacen que los flujos de datos sean visibles a los usuarios que los necesiten. La gestión de energía está incorporada en el proceso, de modo que los gerentes podrán aprovechar al máximo las variaciones de costos, mientras los activos podrán alcanzar una eficiencia productiva óptima para la energía consumida.

Tomando decisiones inteligentes en base a los datos transparentes que entrega ingeniería, los gerentes podrán recortar la energía en hasta 30%, ahorrando así mucho dinero.

 

Protección de ciberseguridad

La posibilidad de usar tecnologías abiertas e interconectar cada vez más activos a nivel de planta (y a nivel mundial) se traduce en muchos beneficios. Pero también muestra una posible faceta negativa de IIoT: la aparición de temas de ciberseguridad.

De hecho, los estudios muestran que puede haber ahora un 32% de chance de que se produzca un evento cibernético hostil o un ciberataque cada año. Por lo tanto, es probable que una planta promedio experimente un ataque exitoso al menos una vez cada tres años. Las severidades varían y ese riesgo está creciendo.

Los enemigos constantemente van sondeando los puntos débiles. El tan mencionado gusano Stuxnet, por ejemplo, infectó PLCs ingresando a través de una memoria USB. Hoy en día, la interconectividad IIoT abre la posibilidad de un ataque a través de la Internet. Sea cual sea su origen, las brechas de ciberseguridad pueden degradar o detener la operación de máquinas, causando una parada inesperada y una pérdida de productividad, y también amenazar la seguridad del personal de planta o de la comunidad, incluso disparar desastres ambientales catastróficos.

Los ciberataques de alto perfil han llevado a consecuencias muy graves en todo el mundo. Pero hay buenas noticias… Ahora puede haber una ciberseguridad  avanzada en cada controlador y desde el comienzo. 

Los controladores ciberequipados bloquean las comunicaciones desde dispositivos no autorizados; firman digitalmente el firmware para evitar falsificaciones; protegen los programas de aplicación para prevenir alteraciones vía un malware no autorizado; y pueden ser configurados para inhabilitar puertos USB, requerir contraseñas, etc. Si ocurren intrusiones o errores, los controladores equipados con ciberseguridad pueden rechazar la acción y enviar alarmas.

Para ampliar la protección, algunos proveedores combinan todo esto con servicios avanzados, tales como evaluación de ciberseguridad, remediación y mantenimiento. De esta forma, las plantas podrán aprovechar IIoT para mejorar la productividad de manera segura.

Utilizando PACs listos para IIoT en roles clave dentro de las estrategias generales de ciberseguridad de toda la planta, es posible bajar drásticamente la probabilidad de que se produzcan ciberataques, lo que conlleva a importantes ahorros en una planta discreta o híbrida y ayuda a prevenir consecuencias perjudiciales para producción, seguridad y el medio ambiente. 

 

Conclusión

Aprovechar las ventajas de IIoT utilizando las más avanzadas tecnologías de PAC ha probado que ofrece importantes beneficios a nivel de negocio. 

Como ejemplo, la plataforma ePAC Modicon M580 habilitada por Ethernet de Schneider Electric aporta velocidad de procesamiento y memoria, como así también ciberseguridad embebida. Además, sus capacidades Ethernet núcleo permiten un acceso más rápido a los datos de operaciones en toda la empresa.

Recomendar estos PACs avanzados convierte al ingeniero de control en el héroe del proyecto IIoT de una planta. También contribuye a un asombrosamente rápido retorno de la inversión junto a importantes resultados en la rentabilidad de los años por venir.

 

Preparado en base a una presentación de John Boville, de Schneider Electric.

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