Con tanto énfasis en los beneficios que la implantación de la Industria 4.0 aporta a la planta de producción y a las operaciones, se suelen pasar por alto los retos del mundo real asociados a las transformaciones digitales.
Sistemas heredados e implantación de la Industria 4.0
Los sistemas heredados siguen desempeñando un papel importante en las operaciones de las fábricas. En la actualidad, aproximadamente el 90% de las fábricas dependen de los activos heredados para realizar diversas tareas. En las situaciones en las que se utilizan varios activos heredados, el sistema y los protocolos de comunicación existentes suelen ser variados. La diversidad de protocolos existe dentro de estos sistemas porque las iniciativas de colaboración, como la Fundación OPC, surgieron a principios de los años 90, mientras que los sistemas heredados han existido durante tres o cuatro décadas o incluso más.
Las empresas que implementan Industrie 4.0 suelen encontrarse con que la diversidad de protocolos y la falta de nuevas tecnologías de comunicación son obstáculos que deben superarse. Afortunadamente, existen múltiples soluciones para el reto de la diversidad de protocolos en los sistemas heredados. Entre estas soluciones se encuentran:
- Arquitectura unificada de la Fundación OPC (OPC UA): la unificación de la comunicación heredada entre máquinas requiere un marco abierto que admita equipos y sistemas industriales. OPC UA ofrece el soporte y los servicios multiplataforma necesarios para desarrollar un entorno ciberfísico interconectado formado por activos heredados con diversos sistemas propietarios. La Fundación OPC ofrece servidores y hardware hechos a medida para soportar la comunicación a través de la planta de producción.
- Edge computing: En la actualidad, el edge computing ha surgido como la respuesta más completa a los retos y cuestiones que plantean múltiples sistemas con diversos protocolos. La capacidad de llevar la informática de baja latencia directamente a la planta de producción sin tener que depender de una plataforma informática centralizada crea diversos casos de uso de aplicaciones para las implementaciones de la Industria 4.0. En el caso de múltiples sistemas heredados con diversos protocolos, el hardware tiene un papel importante que desempeñar.
El edge hardware se refiere al hardware con recursos informáticos que puede utilizarse para capturar datos, procesar datos o facilitar la transferencia de datos. Así, el hardware, como los dispositivos de interfaz hombre-máquina (HMI) con soporte para equipos industriales con sistemas analógicos, puede conectarse a los activos heredados. El HMI sirve entonces como punto final de comunicación para el equipo heredado. La HMI puede configurarse para transferir datos, recogerlos o conectar el equipo a las redes existentes. El poder del borde también se encuentra en su capacidad para salvar la brecha entre la nube informática y la parte más compleja de la planta de producción. Los dispositivos aportan informática de baja latencia a nivel de planta de la fábrica, al tiempo que tienen la capacidad de enviar y recibir datos de la nube. La colaboración que permiten los dispositivos hace posible que éstos sirvan de conducto para transferir información de la nube a los sistemas heredados.
Implantación de la Industria 4.0 en instalaciones industriales con múltiples sistemas
Aunque el impulso de la arquitectura unificada en la implantación de la Industria 4.0 lleva varias décadas activo, los proveedores del espacio siguen desarrollando equipos y sistemas propios para los usuarios finales. La existencia de múltiples proveedores con equipos, sistemas y protocolos diversos plantea dificultades a la hora de crear una planta de producción interconectada.
Para hacer frente a las dificultades que plantean los equipos modernos y los sistemas automatizados, como el sistema de manipulación de materiales, a la hora de implantar la Industria 4.0, los propietarios de fábricas están recurriendo a cloud computing. En las instalaciones abandonadas, permite ampliar la red de sistemas ciberfísicos interconectados de diversas maneras. En el caso de las instalaciones brownfield, las plataformas industriales tienen funciones más importantes que el hardware. Las opciones de equipos modernos suelen estar equipadas con funciones de comunicación, como capacidades inalámbricas, lo que significa conectarlos directamente a una plataforma industrial o en la nube centralizada, si es posible.
Los equipos industriales modernos, como las máquinas de control numérico por ordenador (CNC), pueden considerarse dispositivos edge debido a su capacidad para capturar, procesar y transferir datos. Por lo tanto, las implementaciones de la Industria 4.0 en las instalaciones industriales se utilizan generalmente para el mantenimiento predictivo y las tareas de optimización basadas en datos. Para llevar a cabo estos procesos de optimización en toda la instalación, se necesita una plataforma informática más grande con capacidad para recoger y procesar infinitos datos de la planta de producción procedentes de diversos equipos. OPC UA proporciona el marco de comunicación unificador, mientras que las plataformas de edge proporcionan recursos informáticos centralizados para el análisis de datos complejos.
En las fábricas con activos tanto modernos como heredados, cloud computing también proporciona una vía para unificar estos sistemas con diversos protocolos. En estas fábricas, se suele evitar el recableado de los sistemas heredados debido al elevado coste del proceso y a las limitaciones tecnológicas de los activos heredados que funcionan en conjunto con los equipos modernos. El hardware puede desplegarse para ampliar la red ciberfísica y crear un entorno interconectado conectando tanto los equipos modernos como los heredados a la red de toda la instalación. La versatilidad que aporta el edge computing a la implantación de la Industria 4.0 es la razón por la que se espera que las empresas industriales destinen aproximadamente el 30% de sus presupuestos de TI al edge en los próximos tres años.
Conclusión
Edge computing es el futuro de las implementaciones de la Industria 4.0, ya que admite la informática de baja latencia en las partes más complejas de la planta de producción y para los equipos heredados. El coste de la sustitución de los equipos heredados y la reducción de la brecha de conocimientos tras la compra de nuevos equipos es un obstáculo para muchas empresas. El uso de edge hardware reducirá estos costes, alineará los sistemas con diversos protocolos y soportará la automatización industrial casi en tiempo real, llevando así los beneficios de la Industria 4.0 a la planta de producción.