Integración de encoders e intercambio de información en el entorno de IIoT.

Las redes de sensores inteligentes son el pilar de IIoT. El tema está en implementar redes en todos los niveles. Pero, ¿qué componentes se verán directamente afectados? Kübler está convencido de que los encoders tendrán un rol clave y la realidad demuestra claramente esta tendencia. Basado en su encoder Sendix EtherNet/IP con interface OPC UA, Kübler ofrece ahora integración y, por consiguiente, intercambio de información en el entorno de IIoT.

Importantes características justifican su uso en la implementación de IIoT en pos de una producción auto-organizada. Pero las empresas también dependen de la provisión, por parte de los fabricantes de sensores y componentes, de los datos correspondientes, que exceden los datos clásicos de proceso. Por ejemplo, un encoder debe ser capaz de proporcionar no sólo la velocidad y la posición, sino también de comunicar su identidad, su configuración, si se detectan errores y sus condiciones ambientales (por ejemplo, temperatura de operación).

Por otra parte, es casi imposible trasladar un sistema de producción completo a IIoT en un solo paso. En consecuencia, una planificación a largo plazo y coordinación son de gran importancia. Kübler se basó en estos conceptos para estar preparado para el día de mañana, lo cual no fue una tarea sencilla, ya que requiere de una sólida experiencia técnica y un elevado nivel de conocimientos en aplicaciones.

 

Solución Kübler con un solo cable.
Solución Kübler con un solo cable.

 

Las decisiones de hoy son la base del mañana

¿Qué significa ‘listo para IIoT’ para un encoder en el contexto de una implementación a largo plazo y progresiva? Desde un punto de vista técnico, hoy en día ya es posible equipar sensores con un servidor web o con una interface OPC UA. Nos referimos, por ejemplo, a la nueva generación de encoders Industrial Ethernet de Kübler.

Pero, teniendo en cuenta los requerimientos prácticos actuales, esta clase de implementación es bastante excepcional y también es una cuestión de costos.

El hecho de que los sensores de cualquier clase requieren más y más software para implementar sus numerosas y útiles funcionalidades es indiscutible y la clave tiene que ver con sensores inteligentes.

La experiencia también muestra que el desarrollo de la interface de software es cada vez más rápido y más dinámico (de máquina a máquina y de máquina a la nube). Además, tiene la característica de transportar y describir semánticamente los datos de máquina.

De esta forma, cumple con un requerimiento importante para la comunicación de IIoT, además de aportar diagnósticos remotos. Pero, ¿qué significa esto en términos concretos para quienes desarrollan un sistema de automatización? 

Básicamente, el desarrollo debe preferir, siempre que sea posible, un sensor que incluya una interface de fieldbus o, mejor aún, una interface Industrial Ethernet. Por ahora, esto dejó de ser un problema serio de costo, ya que, por ejemplo, los encoders están a un nivel de costo similar al de los encoders SSI estándar. A la hora de seleccionar el encoder, se debe verificar si es capaz de proveer también datos adicionales, por ejemplo los datos que se requieren para el mantenimiento predictivo, y asegurarse así de que la planta permanezca a prueba del futuro.

Esto permite conformar una base importante para la implementación progresiva de IIoT. No hay ninguna duda, y esto se debe a la naturaleza del tema, de que hoy en día no se necesita todo lo que ha sido pensado para IIoT.

Es por esto que resulta particularmente importante que los sensores montados durante la implementación o en el período que antecede a la fábrica inteligente puedan recibir actualizaciones de software. Si no, podría haber serias consecuencias, tales como costos sumamente elevados en nuevas compras y costos de desmontaje y remontaje de nuevos sensores, además de frenar el desarrollo. 

 

¿Qué información brindan los encoders? ¿Qué valor agregado ofrecen esos datos?

Los encoders Sendix proveen, además de la información clásica, tal como posición y velocidad, información adicional, por ejemplo monitoreo de la temperatura interna, gracias a una función de diagnóstico integrada. Hoy en día, el protocolo BiSS permite la implementación de una hoja de datos electrónica que, además de identificar el encoder, también aporta, por ejemplo, los datos correspondientes al motor eléctrico acoplado.

 La plataforma de la última generación de encoders Kübler ofrece la posibilidad de conectar sensores adicionales y transmitir datos preparados y empaquetados al control, por ejemplo mediante una interface de un solo cable, lo que reduce sustancialmente el trabajo de cableado. También almacena datos adicionales relevantes en pos de un amplio diagnóstico, por ejemplo en el caso de monitoreo de condiciones. 

 

Figura 1. Encoders Sendix EtherNet/IP con interface OPC UA. Representación de una posible integración.

Figura 1. Encoders Sendix EtherNet/IP con interface OPC UA. Representación de una posible integración.

 

Encoders con interface OPC UA: Punto de inflexión hacia el futuro

Quienquiera que haya avanzado en su implementación de IIoT a un punto tal que piense en una comunicación directa, independiente del control y de la automatización, con otro sistema de mayor nivel en la nube, dispone ahora de una solución orientada al futuro utilizando el encoder Sendix Industrial Ethernet con interface OPC UA integrada. 

Esta solución también permite configurar el encoder por medio de la Internet, lo que elimina errores en caso de falla. Todos los encoders Industrial Ethernet de Kübler con interface PROFINET, EtherCAT o EtherNet/IP pueden ser integrados con la interface OPC UA.

De esta forma, ambos protocolos están disponibles a través de una misma conexión de encoder, lo cual se traduce en flexibilidad, ya que un simple switch permite transmitir los datos simultáneamente al control y al servidor web o en la nube. Los datos del monitoreo de condiciones, tales como temperatura, mensajes de error, tiempos de operación, tensión de alimentación, etc., son transmitidos directamente en la nube. De esta forma se consigue una implementación más sencilla y más rápida de distintos métodos de mantenimiento predictivo en los nuevos sistemas SCADA.

 

Conclusión

La selección de sensores es y seguirá siendo un factor decisivo en la visión de futuro de IIoT. Encoders equipados con interfaces inteligentes, capaces de proveer una hoja electrónica de datos adaptada constantemente con actualizaciones de software durante la implementación de IIoT, podrán conformar la solución más adecuada y eficiente de sensores para hoy y para mañana.

 

Preparado en base a una presentación de Jonas Urlaub, de Kübler. Representante exclusivo en la Argentina: Aumecon S.A.

 

El software basado en la nube está logrando aceptación en el mundo industrial, después de muchos años de resistencia, ya que las empresas comenzaron a tomar conciencia de las ventajas que significa reducir costos iniciales, escalar con mayor facilidad y obtener nuevos ingresos a partir de los datos.

 

Los ejemplos abundan…Una compañía petrolera pudo instalar y operar cientos de pozos en un tiempo récord. Un fabricante de bombas pudo detectar pérdidas de agua entre miles de cañerías. Y un fabricante de elevadores pudo predecir problemas de mantenimiento antes de que surjan inconvenientes serios.

Todo esto está disponible ahora gracias a un software y datos basados en la nube. En medio de problemas relacionados con la seguridad y brechas de datos, quienes la adoptaron encuentran que la clave para lograr que la nube trabaje para aplicaciones de procesos continuos está en saber exactamente cuándo y dónde usarlas eficazmente mientras se van mitigando los riesgos.

 

Pasar de CAPEX a OPEX

Mover las aplicaciones de operaciones a la nube permite a las empresas ahorrar costos iniciales y tiempo. 

Suscribiéndose a un servicio de nube, los operadores de planta evitan tener que instalar sus propios servidores, software y otros sistemas para el monitoreo de máquinas, con frecuencia ahorrando mucho tiempo y con un menor costo inicial.

 Mover los sistemas de proceso a la nube puede ser tan sencillo como abrir una cuenta y configurar un software basado en la nube. En pocas palabras, la nube permite a las empresas pasar de un modelo de gastos de capital (CAPEX) a un modelo de gastos operacionales (OPEX), pagando sólo por lo que se necesita en cualquier momento dado.

Esto significa que incluso pequeñas y medianas organizaciones con limitados recursos pueden ejecutar sus operaciones con mayor facilidad. Los beneficios son particularmente atractivos en caso de activos distribuidos, o sea equipos que operan en el campo, lejos del personal de servicio.

Ir a la nube es un paso natural para reducir el costo total de propiedad, ya que se pueden aprovechar a los proveedores para conseguir capacidades de sistema como servicio,” comentó Jason Urso, vicepresidente y gerente general de Honeywell Processs Solu­tions. Se pueden recortar las visitas al campo y reducir costos de mantenimiento, mientras permite a los proveedores de equipos monitorear y mantener los equipos para los usuarios como parte de un modelo de suscripción.

Y es allí donde es posible encontrar numerosos beneficios adicionales al llevar los datos de proceso a la nube.

 

Seguridad y protección

Una solución basada en la nube debe abordar claramente los temas de protección y seguridad. Tal como se pudo ver en las recientes brechas de ciberseguridad, la protección IT es crítica. Y la protección en la tecnología operacional (OT) es aún más grave.

Si alguien pudiera conseguir maliciosamente una manera de manipular estos procesos, el usuario terminaría enfrentándose a cosas como incendios, explosiones, emisión de químicos tóxicos,” explicó Peter Zornio, director de tecnología de Emerson Automation Solutions.

Por su parte, Urso señaló que la solución pasa por limitar la comunicación entre sistemas OT e IT a una interacción unidireccional. “Usar una comunicación unidireccional es la forma ideal para comenzar a buscar soluciones basadas en resultados, por ejemplo servicios de asesoría, y no necesariamente aplicaciones de lazo cerrado que operan en la nube,” explicó Urso. Al limitar los sistemas de nube al monitoreo y no a funciones de control, los gerentes de planta podrán disfrutar de los beneficios de la nube con un menor riesgo de ser hackeados.

 

Confiabilidad y la nube

El riesgo de ciberseguridad explica la razón por la que la nube ha sido adoptada más fácilmente en sistemas IT que en sistemas OT. Pero hay otra razón importante por la que la industria ha sido y es reluctante en adoptar la nube: Los procesos industriales que se basan en controles digitales son menos tolerantes a latencia y caídas de conexiones que los sistemas de negocio.

La gente se siente mucho más cómoda con la idea de que sus sistemas de control núcleo se encuentran in situ,” comentó Zornio. “Pasará mucho tiempo, si alguna vez ocurra, para ver esos sistemas ejecutándose en la nube.”

Zornio utiliza una analogía automovilística para explicar la reticencia en adoptar controles basados en la nube. "Seamos sinceros… Dentro de diez años, si se encontrara en un auto sin conductor, ¿no se sentirá más cómodo sabiendo que ese auto no depende de una conexión a la nube, y que todo se puede controlar efectivamente desde el auto? Yo creo que la mayoría de la gente se sentirá mucho más cómoda. Y la mayoría de los usuarios en las industrias de manufactura se sentirán exactamente de la misma manera", explicó Zornio.

Por su parte, Urso sugiere que los fabricantes que están interesados en la nube miren a los beneficios más allá del proceso inmediato de manufactura. “La tecnología de nube brinda ahora la oportunidad de conectar datos de proceso y de activos desde un sitio o múltiples sitios a un conjunto consolidado de conocimiento,” comentó Urso.

Este conocimiento podrá ser utilizado por las plantas industriales para mejorar el retorno de sus inversiones de capital, apuntando a oportunidades que les permitan optimizar el desempeño o la confiabilidad de los equipos. “A medida que crece el conjunto de datos, podrá haber un mayor número de oportunidades en el futuro para identificar eventos de baja probabilidad pero fuerte consecuencia que, de otra forma, podrían pasar inadvertidos,” explicó Urso. En definitiva, oportunidades para mejorar la seguridad y la confiabilidad como así también la eficiencia.

 

"Pasará mucho tiempo, si alguna vez ocurra, para ver sistemas de control de núcleo ejecutándose en la nube"

Peter Zornio - Emerson Automation Solutions

 

Los mejores usos de la nube

El mejor uso de la nube para manufactura y otros procesos está en el mantenimiento de activos, y no tanto en el lazo de control. 

En este caso, los sensores recolectan datos acerca de la salud de equipos y los envía a la nube, donde el correspondiente análisis puede predecir cuándo se necesita servicio; luego, esa información es enviada a los centros de mantenimiento.

Los proveedores de equipos podrán seguir y gestionar estos datos a través de la nube y usarlos como base para planes de mantenimiento y otros servicios,” comentó Urso. Tal conocimiento centralizado puede aportar claras ventajas para el usuario: mejorar la producción y el rendimiento, reducir las paradas de los equipos y bajar los costos de mantenimiento.

Zornio aporta un ejemplo más del área automovilística cuando tener control operacional de tiempo real en la nube puede servir para un propósito positivo, y es en el área de entrenamiento y simulación. “Supongamos que estamos aprendiendo a manejar,” explicó. “Uno se siente frente a una computadora y tiene que aprender a manejar un coche virtual donde todos los controles que normalmente utilizaría en el coche en realidad están corriendo en la nube, de modo que si se equivoca no hay problemas. No están conectados a un auto real. Esto sirve perfectamente para aprender cómo manejar y cómo operar los sistemas que hacen funcionar el coche.”

Apliquemos ahora este escenario a las operaciones de una planta. Emerson ofrece un servicio que pone sus sistemas de control DeltaV online para simular las configuraciones del cliente. “Se tiene así un mellizo de los sistemas reales en la nube que permite realizar allí la simulación,” señaló Zornio. “O probar allí una nueva estrategia de control antes de hacerlo concretamente en el sistema real conectado al proceso.”

 

La cuestión es empezar…

Para empezar con la nube en cuanto a operaciones, Urso recomienda pensar al comienzo en los beneficios deseados y luego seleccionar la tecnología con esto en la mente, y no al revés. También sugiere comenzar con aplicaciones existentes que ya monitorean equipos remotamente en el campo. A partir de allí, encontrar las soluciones específicas pasa por hacer coincidir las características con los resultados deseados.

Está demás decir que la protección juega un rol importante en cualquier implementación de una nube. Emerson ofrece sistemas específicos para potenciales problemas de protección asociados con mover las aplicaciones de operaciones a la nube. “Se los denomina Secure First Mile,” señaló Zornio, aclarando que la exportación de datos desde el sitio de origen a la nube representa un punto de vulnerabilidad.

Honeywell puso su Experion SCADA en la nube con Experion Elevate. Gracias a este sistema, un usuario de petróleo y gas pudo poner 300-400 pozos de petróleo online en unas pocas semanas, destacándose la velocidad de la puesta en marcha gracias a las aplicaciones de nube, y la gran utilidad de la nube en aplicaciones distribuidas.

Por su parte, Emerson provee servicios de mantenimiento predictivo para sus productos a través de la nube, incluyendo válvulas de control. “Recolectamos la información digital acerca de cómo están operando los equipos y la analizamos para los usuarios,” explicó Zornio. Con esa información, Emerson puede ofrecer a sus clientes asesoramiento y servicios de mantenimiento.

 

Preparado por Víctor Marinescu, director de la revista Instrumentación & Control Automático.

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.

La instrumentación de campo se basa cada vez más en la comunicación digital. En consecuencia, hoy en día, el éxito de un proyecto depende en gran medida de la facilidad de configuración de los dispositivos para intercambiar datos a través de redes digitales. 

Los dispositivos inteligentes modernos cuentan con capacidades altamente sofisticadas, pero la configuración sigue siendo un proceso mayormente manual. Además, en su gran mayoría, los dispositivos de campo están diseñados para una determinada aplicación y son muy personalizados, lo que los hace costosos, difíciles de cambiar e implican mucha ingeniería. También requieren una gran cantidad de documentación y pruebas.

Afortunadamente, gracias al crecimiento de Industrial IoT (IIoT) de hoy en día, surgen oportunidades para implementar aplicaciones basadas en la nube y activos conectados inteligentes para reducir tiempo, dinero y errores asociados con diseño, órdenes de compra, configuración y puesta en marcha de instrumentos. La ingeniería en la nube con herramientas integradas y documentación automatizada permite disminuir el riesgo y la programación de un proyecto, bajar costos y trabajo de implementación, simplificar operaciones, minimizar el costo del ciclo de vida, mejorar la eficiencia gracias a menos paradas y aumentar la seguridad. Empresas contratistas ‘llave en mano’ suelen alcanzar ahorros inmediatos de 15-30% en el costo de ingeniería recurriendo a herramientas basadas en la nube.

 

Aplicaciones basadas en la nube

Una nueva clase de aplicación de ingeniería lleva la configuración de instrumentos a la nube, lo que facilita la confección sin errores de órdenes de compra de instrumentos, la preconfiguración para simplificar la instalación y la colaboración online para aumentar las eficiencias de un proyecto. Esto, a su vez, recorta el tiempo de configuración y puesta en marcha de los dispositivos.

La ejecución en la nube también elimina trabajos duplicados de ingeniería, minimiza errores y simplifica tareas desde el comienzo de la especificación hasta la instalación, mientras reduce los requerimientos de pruebas y comisionamiento.

Gracias a la capacidad de comisionamiento automatizado de un dispositivo, se pueden configurar lazos de control a través de la nube y recortar tiempo de comisionamiento a minutos lo que antes se hacía en horas. Más aún, la configuración en la nube automatiza la vinculación de dispositivos físicos en el campo.

Cuando no hace mucho los ingenieros de proyecto realizaban tareas complicadas y repetitivas en las etapas iniciales de un proyecto, ahora el comisionamiento automatizado de dispositivos permite que expertos de todo el mundo puedan desarrollar y realizar pruebas de la configuración. La gente colabora en el trabajo usando la misma herramienta y sin necesidad de enviar información y emails ida y vuelta. Todas las pruebas se hacen una sola vez – en la nube – utilizando capacidades inteligentes y luego se indican futuros cambios en la base de datos.

Las herramientas basadas en la nube también facilitan la selección del instrumento adecuado y la configuración basada en los parámetros exactos de una aplicación, evitando así errores costosos al comienzo del proyecto. El personal puede usar laptops, tablets o teléfonos celulares para ingresar datos técnicos relacionados con sus requerimientos específicos, colaborar con otros por medio de una infraestructura en la nube para acelerar las decisiones de ingeniería, y luego determinar el ajuste óptimo de los dispositivos necesarios en el proyecto.

La documentación de los parámetros de diseño ingresados y la configuración de los instrumentos preservan electrónicamente el trabajo de ingeniería y permiten la generación automatizada de un número de modelo para el dispositivo que es único en cuanto a los requerimientos de configuración. En base a esto, los instrumentos pueden ser ordenados y entregados preconfigurados, listos para ser instalados en el campo, ahorrando tiempo de instalación.

Además, las nuevas herramientas basadas en la web ofrecen una interface gráfica familiar para la nueva generación de personal que está teniendo ahora un rol cada vez más importante en los proyectos de automatización.

 

Las nuevas herramientas

Las más recientes herramientas de configuración y comisionamiento basadas en la nube pueden abordar un buen número de desafíos que se reiteran con mucha frecuencia. En particular, pueden manejar una de las más difíciles tareas en cualquier proyecto de automatización: determinar dónde colocar un instrumento de campo en el sistema de control. 

Por una parte, esto sirve como eje para el resto de la configuración. Por la otra, que es una visión más tradicional, el paradigma de la estrategia de control, en su totalidad, se basa en el canal al cual está conectado ese instrumento de campo. Un error y toda la estrategia de control ya no sirve.

Con el advenimiento de la capacidad de comisionamiento automatizado de dispositivos, la inteligencia inherente de los transmisores inteligentes, por ejemplo los que emplean el protocolo HART, permite desprenderse de los pasos que insumen tiempo y que alguna vez eran obligatorios en cada proyecto. También puede responder a los requerimientos convencionales de un área de marshalling de gran tamaño y centralizada y trasladar E/Ss redundantes al campo.

Las modernas herramientas online permiten realizar la configuración inicial de los dispositivos y luego las pruebas de funcionamiento. Una vez instalados los dispositivos en el campo y conectados a los módulos de E/S, se procede al comisionamiento automatizado de losdispositivos para cada gabinete. Este proceso también documenta la configuración y ubicación de los dispositivos para una futura referencia.

Cuando un técnico conecta un dispositivo HART 6 ó 7 a, por ejemplo, un sistema de control distribuido (DCS), el sistema detecta la conexión e interroga al dispositivo para ver el nombre de tag contenido en una tira de 32 caracteres que viene con el estándar HART. Después de determinar el nombre del dispositivo, el sistema configura el correspondiente controlador, módulo de E/S y dispositivo. Esta característica evita cambios de hardware más tarde en el proyecto, ya que sólo el software requiere modificación.

El comisionamiento automatizado de dispositivos también elimina posibles inflexibilidades a la hora de programar sistemas de control cuando se conectan nuevos instrumentos. Hasta ahora, el personal de la sala de control tenía que generar un punto de medición y programarlo para trabajar con cada nuevo dispositivo. En cambio, una herramienta de comisionamiento automatizado de dispositivos realiza automáticamente la programación, ahorrando tiempo en crear nuevos puntos de medición.

El comisionamiento automatizado de dispositivos simplifica y autodocumenta los cambios de último momento en un proyecto de automatización. Se puede simular por completo el desempeño de controladores, E/Ss y servidores, lo que permite testear la configuración de un sistema independientemente de la última plataforma de hardware.

Además, una herramienta de comisionamiento automatizado puede servir para localizar errores críticos de cableado, tales como canales de instrumentos no coincidentes, y actualizar automáticamente la configuración. Antes, esto hubiera requerido que los técnicos gasten horas verificando la fuente de alimentación, chequeando conexiones a los módulos de E/S, etc.

Las nuevas herramientas de configuración online también tienen sus limitaciones. Por ejemplo, aprovechar las capacidades de autodetección y configuración requiere el uso de dispositivos HART 6 o más recientes. En el caso de dispositivos no HART, tales como entradas o salidas discretas, normalmente no hay mucho para configurar.

Proceso simplificado

Las herramientas basadas en la nube también mejoran la eficacia a la hora de especificar y desplegar un gran número de nuevos instrumentos de campo, algo común en una expansión. El método tradicional implicaba una multitud de pasos, por ejemplo, seleccionar un instrumento apropiado, elegir opciones adecuadas y garantizar la compatibilidad de uno con otro. Luego, una vez instalado el dispositivo, ajustar los parámetros necesarios para optimizar el desempeño y habilitar la comunicación de la información correcta, pruebas, resolución de problemas, etc. El uso de una herramienta basada en la nube ahorra tiempo, reduce costos y minimiza el riesgo.

Una herramienta de aplicación y validación online puede favorecer considerablemente el proceso de selección de instrumentos al brindar una guía paso por paso a la hora de elegir los mejores dispositivos de nivel, presión y temperatura para un proyecto dado. La función de validación permite determinar el ajuste óptimo para la aplicación de un instrumento. Luego, la función de configuración permite establecer un número de modelo de dispositivo completo, obtener información de precio y colocar una orden.

Por ejemplo, en una aplicación típica de medición de tanques, las entradas requeridas incluyen:

  • Información acerca del tanque y sus mediciones;
  • Detalles y mediciones de todos los obstáculos que se encuentran en el interior del tanque;
  • Detalles acerca del o los productos contenidos en el tanque;
  • Rango anticipado de temperaturas dentro del tanque;
  • Variación esperada de presión;
  • Detalles específicos acerca de la certificación necesaria de seguridad de área;
  • Atributos del tipo de conexión que se necesita para el instrumento de nivel.

Las herramientas que ofrecen una representación gráfica interactiva de la instalación de proceso permiten el uso de formas predefinidas para ilustrar un tanque o una cañería, colocan un instrumento en el lugar deseado e ingresan los parámetros de proceso. Eligen el dispositivo correcto e identifican las opciones apropiadas y la configuración para la aplicación. También envían una alerta si el instrumento no es compatible con el entorno de servicio especificado. 

Si es necesario, el usuario y el proveedor podrán visualizar simultáneamente el esquema de aplicación en tiempo real mientras discuten posibles cambios por teléfono. La aplicación elimina la posibilidad de opciones no coincidentes y otros errores comunes en la confección de las órdenes de compra. 

El uso de una herramienta de aplicación y validación en la nube también garantiza que los instrumentos que llegan al sitio estén preprogramados por la fábrica en base a la información provista durante el procedimiento de especificación online, eliminando así la necesidad de ingreso manual de datos con un dispositivo portátil o teclado. De esta manera, el trabajo de configuración se realiza una sola vez y los instrumentos quedan listos para su instalación inmediata ni bien lleguen al destino.

Si un instrumento llegara a fallar en el futuro, la fábrica o el servicio podrán recurrir a un diagrama original online para visualizar todos los parámetros de aplicación y servicio, y para ver dónde se encuentra instalado el instrumento, lo cual simplifica la resolución de un mal funcionamiento de los dispositivos, ahorra dinero y mejora la eficiencia.

 

Las nuevas tecnologías basadas en la nube permiten conseguir una considerable mejora en los resultados de un proyecto.

 

Importantes beneficios

En general, la nube puede ofrecer:

  • Un riesgo reducido de proceso;
  • Menor costo y trabajo de ingeniería;
  • Aumento en la eficiencia de proyecto;
  • Menos duplicación del trabajo de ingeniería;
  • Un menor número de errores de configuración.

El uso de un comisionamiento automatizado de dispositivos y herramientas de aplicación y validación de instrumentos online es casi imprescindible en los grandes proyectos, donde las ventajas son innegables:

  • Tiempo reducido de especificación;
  • Comisionamiento más rápido;
  • Facilidad de operación;
  • Menor costo de implementación.

Gracias a la ejecución en la nube, el personal de proyecto puede reconfigurar dispositivos de campo en funcionamiento y realizar cambios según necesidad sin afectar mayormente la infraestructura física. También se reduce la posibilidad de que se cometan errores costosos gracias a la capacidad de reelaborar cualquier etapa del proceso.

Para resumir, las nuevas tecnologías basadas en la nube permiten a los usuarios conseguir una considerable mejora en los resultados del proyecto. Estas herramientas pueden tener un rol clave para garantizar que los controles y la instrumentación planteen el menor riesgo para el programa y costo de un proyecto, promoviendo al mismo tiempo una puesta en marcha y operaciones seguras, eficientes y confiables.

 

Preparado en base a una presentación de Amol Chaubal, de Honeywell Process Solutions.

 

Experion Elevate es la última versión del sistema SCADA Experion de Honeywell y se destaca por subir la funcionalidad de SCADA a la nube, además de elevar las capacidades de control en operaciones que necesitan funcionar de manera rápida, con poca gente y un reducido gasto inicial de capital.

Al llevar Experion a la nube, Honeywell elimina gran parte de los gastos de capital asociados con la puesta en marcha de un sistema SCADA,” explicó  Jason Urso, gerente tecnológico de Honneywell Process Solutions (HPS), durante el último simposio HUG (Honeywell Users Group) 2017.

Experion Elevate es parte de una suite de productos y servicios habilitados por la nube para las industrias de proceso, incluyendo la iniciativa de ir a la nube por razones de ciberseguridad utilizando Advanced Threat Intelligence Exchange.

Llevar cada vez más funcionalidades a la nube, muchas de las cuales eran impensables no muchos años atrás, permite reducir el CAPEX siempre que sea posible, lo que disminuye los costos e inconvenientes relacionados con adquisición, instalación, hosting y mantenimiento de hardware y software on-premise. También significa que compañías pequeñas a medianas podrán implementar operaciones a pesar de disponer de un capital limitado.

Los productos basados en la nube son relativamente nuevos en el mundo industrial,” señaló Vimal Kapur, presidente de HPS, en la sesión de apertura del evento. “Con un SCADA basado en la nube, no es necesario recurrir a un centro de control o a un centro de soporte, ya que se aprovecha la infraestructura de nube del proveedor de servicio. Esto permite reducir los 8 a 10 meses de un proyecto SCADA a unas pocas semanas. Claramente, se va de un modelo de capital a un modelo de OPEX. Ya no es necesario comprar servidores. Se comienza  con pocos activos y luego, si se quiere agregar más activos, se los agrega. También si quiere sacarlos, los saca. Las versiones de software están siempre actualizadas.”

La posibilidad de poner Experion en la nube significa costos predecibles para los usuarios, junto a un soporte permanente del sistema SCADA, que siempre estará actualizado,” señaló Paul Vellacott, gerente de producto de HPS. “Esto modifica el escenario previo del CAPEX inicial. Y muy rápidamente, se podrá tener un sistema SCADA funcionando, literalmente en horas.”

El SCADA basado en la nube elimina una enorme cantidad de complejidad”, comentó Peter Davis, director de software de HPS. “En definitiva, elimina todo el hardware.”

Y no se trata sólo de una idea, sino que es real,” aclaró Davis. “Ya se lo está usando hoy en día. Por ejemplo, una compañía de petróleo y gas necesitaba con urgencia incorporar 300-400 pozos online en seis semanas. Con las capacidades ya mencionadas de Honeywell, lograron ponerlos en marcha y funcionando en tan sólo cuatro semanas.”

La única persona que opera el SCADA también lleva un casco de ciberseguridad. “Y no es necesario que sea un experto en ciberseguridad”, se maravilló Vellacot. “Experion Elevate, por su propia naturaleza, es seguro.” Además, no sorprende que el proveedor de la nube, Microsoft, haya gastado casi mil millones de dólares en seguridad de nube, haciéndola mucho más segura que la mayoría de los sistemas on-premise. “Ningún usuario podrá invertir ese monto de dinero en seguridad,” explicó Vellacott.

Si bien muchos en la industria parecen ser no estar de acuerdo en que una función industrial opere en la nube, siendo particularmente escépticos en cuanto a seguridad y confiabilidad, numerosos usuarios ya comienzan a comprender que lo que se consigue es mucho mejor que lo que podrían obtener por sí mismos on-premise.

Donde un sistema SCADA basado en la nube tiene mayor sentido es en las organizaciones que ya tienen un SCADA remoto con activos distribuidos, tales como petróleo y gas, solar, eólico, electricidad y agua/efluentes. Y es más probable que sean quienes comprendan todos los temas correspondientes de seguridad. “Ellos ya se están comunicando con un sitio remoto usando conexiones de celda y poniendo bastante acento en asegurar esos sistemas,” explicó Vellacott. “De modo que no es un gran salto para ellos ir a un servicio de un respetable centro de datos en la nube. Y lo mismo ocurre con la confiabilidad.”

Es importante señalar que Experion Elevate sigue siendo todavía un Experion SCADA. “Es una solución probada,” comentó Vellacott. “No es algo nuevo, sino que se entrega de una manera diferente.” En definitiva, es un Experion SCADA siempre actualizado.

Nadie duda de que IIoT (Industrial Internet of Things) hará cambiar nuestra manera de hacer negocios – desde cómo se diseña y opera la planta hasta cómo se gestiona la cadena de suministros.

La analítica aprovecha las tecnologías existentes y también inspira nuevas que harán cambiar dónde y cuándo se hace el trabajo. 

Big Data transforma organizaciones y procesos, pero sin olvidarse de incluir a los expertos en la materia (SMEs según sus siglas en inglés) en los planes para el futuro.

IIoT resuelve viejos problemas de maneras novedosas e innovadoras,” explicó Tathagata Basu, director de Honewell Connected Plant, durante la reciente Honeywell Users Group (HUG) 2017. “Y todo se podrá hacer mucho mejor, mucho más rápido y mucho más eficientemente.”

40 exabytes (4 x 1019) de nueva información se generará tan sólo este año en todo el mundo. Una planta importante tiene hoy en día más de 40 Pbyte (1015) de datos, que aumentarán 10x en los próximos años. Tener acceso a la información y ponerla en la nube – o sea, cerrar la brecha, utilizar IIoT como plataforma y elaborar analítica predictiva y prescriptiva para promover la acción – es la gran diferencia”.

Hoy en día, cuando el departamento de IT pasa a ser parte de la IIoT, la necesidad de involucrar ingenieros de proceso y personal de operaciones se vuelve importante, siempre que los datos estén bien contextualizados. “La experiencia en la materia es cada vez más crítica,” señaló Basu. “Si la colaboración con el departamento de IT no es posible, la agenda estará en manos de ese departamento. El objetivo de la analítica es proveer información para lograr mejores decisiones y acciones en pos de un beneficio económico.”

Las oportunidades en la industria de procesos no han cambiado”, recalcó Basu. “Lo que sí ha cambiado es la manera en que se aplican las tecnologías para resolver problemas,” explicó Basu. “Maximizar la automatización y minimizar la participación humana no siempre son los objetivos. La analítica debe ser la adecuada a cada caso en particular.”

Se pueden aplicar cuatro niveles de analítica – descriptiva, diagnósticos, predictiva y prescriptiva – a los datos de planta, donde cada nivel requiere un grado diferente de interpretación humana. Según Basu, “la analítica descriptiva permite visualizar lo que ocurrió en la planta y no es algo nuevo. Los diagnósticos nos dicen por qué ocurrió, combinando información en tiempo real con datos históricos y estableciendo cierto contexto. La analítica predictiva se basa en la información del pasado para pronosticar lo que puede llegar a ocurrir.”

Lo que realmente irá a cambiar la organización es la analítica prescriptiva. Se ingresa información causal que irá a una herramienta de reconocimiento que se encarga de indicar lo que hay que hacer. Aporta soporte de decisiones y automatización de decisiones. Y son muchas veces las que involucran aprendizaje de máquina e inteligencia artificial,”

Los cuatro niveles de analítica ya se pueden implementar perfectamente hoy en día, explicó Paul Bonner, vicepresidente de Honeywell Connected Plant. A este fin, Honeywell se ha asociado con varias compañías que pueden proporcionar dichos niveles de analítica.

 

 

Nuevas fronteras

Con el desarrollo de la nube, vuelve a aparecer una fricción entre IT y automatización.” Al respecto, Bonner enumeró las razones que hay detrás de la necesidad de operaciones e ingeniería de que se escuchen sus voces a la hora de planificar IIoT y analítica.

Hay una gran variedad de tecnologías listas para lograrlo:

  • Comunicación de alto ancho de banda y almacenamiento masivo en la nube;
  • Sensores de uso generalizado y bajo costo;
  • Analíticas avanzadas y aprendizaje de máquina;
  • Estándares de interoperabilidad de dispositivos.

Pero IIoT y la analítica en la nube también permiten introducir otras soluciones más, tales como: 

  • Colaboración remota;
  • Centros de excelencia;
  • Captura y aplicación del conocimiento;
  • Monitoreo remoto a cargo de máquinas.

Si se piensa en algunos años atrás cuando aparecieron por primera vez los sistemas abiertos, en ese entonces hubo una disputa entre la gente de automatización y la gente de IT,” recordaba Bonner. “Esta disputa se fue calmando con el tiempo, pero ahora asistimos a un cierto resurgimiento de esa fricción entre IT y automatización a raíz del desarrollo de la nube”.

 

Conectar gente, activos y procesos

Una planta conectada significa gente conectada, activos conectados y procesos conectados. “¿Qué significa ‘proceso conectado’?”, preguntó Basu. “Significa utilizar datos de planta en tiempo real con software avanzado, analítica y modelos de proceso de la planta en pos de mejoras operacionales y una mayor confiabilidad. Por su parte, el concepto de activos conectados significa obtener datos de los dispositivos de borde de manera segura. Y para conectar gente, el personal dispone ahora de nuevas herramientas que le permiten realizar mejor sus tareas y de manera más segura, aumentando su competencia y colaboración a nivel de empresa.”

La planta conectada se basa en Big Data y analítica en la nube, pero no hay que desesperarse por todos los conceptos equivocados que pululan alrededor de las actuales características y ventajas de IIoT. Bonner echa por tierra muchos de estos mitos:

 

Mito 1  |  Almacenar Big Data en la nube es barato o gratuito. 

La gente piensa que puede colocar cantidades ilimitadas de datos en  la nube,” explicó Bonner. “La verdad es que se paga para almacenar. Y se paga casi cinco veces más que cuando se sacan los datos. Es importante mirar dónde se almacenan los datos. Donde sea posible, sacar datos de alta frecuencia y usarlos en el borde.

 

Mito 2  |  Big Data y analítica reemplazan la necesidad de conocimiento del proceso y experiencia de ingeniería.   

El usuario debe ser capaz de combinarlos con la experiencia y experticia en ingeniería de procesos,” aclaró Bonner.

 

Mito 3  |  La analítica de datos es un reemplazo de los modelos fundamentales.

 

Mito 4  |  No se necesitan buenos datos mientras se tengan bastante datos.

 “Los eventos raros son un buen ejemplo de este mito,” explicó Bonner. “Los únicos datos que sirven son esos mismos datos de eventos raros provenientes de un evento anterior.

 

Mito 5  |  No es necesario modificar los procesos de trabajo para obtener todo el valor que puede aportar Big Data.  

La finalidad está en poder tomar decisiones más rápidas en un nivel más bajo de la organización,” comentó Bonner. “Si no se modifica el proceso, no se podrá obtener todo el valor de Big Data.”

 

Mito 6  |  Todos los software de analítica son prácticamente iguales; todos pueden ser descargados como shareware de la Internet.  

La productividad que se consigue a partir de ese software no es eficiente ni escalable,” explicó Bonner. “Se debe instalar software disponible a nivel comercial.”

 

Nunca aprendo nada hablando. Sólo aprendo cosas cuando hago preguntas.
Lou Holtz

 

Ciberseguridad y mellizo digital

Cada usuario potencial mira a la conectividad y sus riesgos de seguridad con el mismo ojo escéptico con que miraba alguna vez la comunicación wireless. Pero las ventajas de las capas integradas de soluciones seguras listas para IIoT son demasiado atractivas como para ignorarlas:

  • τ Datos desde activos y dispositivos inteligentes y conectados usando OPC-UA y 4G;
  • τ Gestión de datos y control in situ – conectividad a través de todos los niveles de proceso y operaciones de negocio;
  • τ Analítica predictiva para visualización basada en la web y monitoreo remoto de equipos;
  • τ Colaboración inteligente y segura.

Hay que pensar en una planta conectada con un mellizo digital,” aclaró Basu. “El mellizo digital es un modelo de los activos físicos de una planta que les brinda a los usuarios una visualización completa y contextual de sus activos. Esos niveles de comprensión y contexto se consiguen utilizando expertos en la materia a la hora de aplicar la tecnología.” 

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