El Industrial Edge Computing impulsa la analítica de datos

Las iniciativas relacionadas con la analítica de datos que buscan crear mejoras operativas requieren acceso y procesamiento de datos desde el Edge. Silvia González, de Emerson, explica cómo los fabricantes pueden comenzar poco a poco, utilizando controladores Edge y PCs industriales para incorporar la información de las máquinas de producción ya existentes o nuevas.

La falta de visibilidad, de datos y de análisis de las máquinas puede provocar que los fabricantes operen principalmente basándose en su experiencia. Sin embargo, las empresas a menudo desconfían de la implementación de soluciones analíticas incluso básicas. Pueden surgir dudas sobre el hardware, el software y la integración necesaria para obtener cualquier tipo de análisis significativo, además de falta de comprensión de los posibles retornos de la inversión.

Una opción es comenzar poco a poco, implementando análisis en el Edge, en lugar de embarcarse en un gran proyecto a nivel corporativo. Mediante el uso del Edge Computing para recopilar muchas fuentes de “little data” y procesarlos, para obtener “big data”, los usuarios pueden crear información valiosa y de aplicación práctica.

La percepción de muchos fabricantes es que las iniciativas en torno a la analítica de datos son labores a nivel corporativo, alojadas en los sistemas MES. Esto genera dudas sobre los recursos disponibles, el tiempo y los costes relacionados con un proyecto importante de tecnologías de la información (IT), especialmente si la capacidad de la empresa está más orientada hacia las tecnologías de la operación (OT) a nivel de planta.

Sin embargo, estas dudas pueden mitigarse llevando la analítica de datos al Edge. Utilizando controladores Edge, PC industriales (IPC) y software centrado en OT, los usuarios, los integradores de sistemas y los OEM pueden crear sistemas de análisis de datos prácticos que van desde la máquina hacia arriba (bottom-up), en lugar de ir desde el nivel corporativo hacia abajo (top-down). Este enfoque puede proporcionar beneficios inmediatos, como obtener las métricas de eficiencia general de los equipos (OEE, por sus siglas en inglés), y ofrece la oportunidad de realizar analítica de datos más profunda y la posibilidad de escalarlas a toda la empresa.

Tiene mucho sentido cambiar el procesamiento desde el nivel corporativo al Edge. La mayoría de los datos importantes se encuentran disponibles en la propia máquina y, además, también se pueden incorporar datos de sensores inteligentes y otros sistemas externos próximos. Transmitir y almacenar datos de alta fidelidad a nivel corporativo para analizarlos puede resultar caro y complejo. Si se utilizan sistemas de automatización tradicionales, cada nuevo punto de detección debe configurarse y mapearse manualmente a través de múltiples enlaces y sistemas de comunicación para alcanzar el nivel corporativo. Los datos importantes pueden quedar obsoletos, mientras que los datos sin importancia consumen ancho de banda y espacio de almacenamiento.

Las métricas clave, como OEE, horas de tiempo de ejecución, producción, coste de renovación, consumo de energía y estado de la máquina, se pueden procesar en el Edge. Se puede acceder directamente tanto a los datos sin procesar como a los cálculos resultantes, y los resultados consolidados se transmiten a la nube para un posible análisis posterior a un nivel superior. El procesamiento en el Edge es perfecto para comprender el estado y el rendimiento de cada máquina. Después, es posible ampliar este primer paso de alto valor realizando análisis para una línea de producción completa o todo un parque de equipos instalados en diferentes plantas.

Es posible realizar algunas funciones de análisis utilizando PLCs y HMI tradicionales, pero, en general, estos dispositivos están diseñados solo para proporcionar control en tiempo real. Para las tareas analíticas en el Edge se necesita una mayor capacidad de procesamiento, compatibilidad con más protocolos de comunicación OT e IT, y software personalizado. Estas funcionalidades son proporcionadas por controladores Edge y PCs industriales dedicados, ya que están diseñados para ayudar a los usuarios a incorporar el internet industrial de las cosas (IIoT) y análisis Edge a máquinas y operaciones nuevas o ya existentes. Para conseguirlo, los controladores Edge incluyen no solo la funcionalidad de PLC, sino también un sistema operativo incorporado, independiente pero integrado, capaz de ejecutar tareas avanzadas de visualización, análisis y comunicación. Los PCs industriales, que son ordenadores independientes, también pueden realizar estas funciones.

Ambos tipos de plataformas informáticas Edge están diseñadas para entornos de temperaturas extremas y altos niveles de vibración en que suelen encontrarse las máquinas y los armarios de distribución eléctrica de las fábricas. Lo que diferencia a los controladores Edge y los PCs industriales de los PLC y HMI estándar es la capacidad de ejecutar aplicaciones y paquetes de software que aportan conectividad IIoT a controladores, sensores inteligentes y equipos de monitorización de condición; gateways de comunicación con otros sistemas visualización y paneles de control que muestran el estado y los análisis de la máquina; y analíticas de sostenibilidad energética y de OEE.

Con el hardware, el software HMI y el software de análisis correctos, es posible dotar a cualquier máquina de capacidad IIoT. Dado que los usuarios finales suelen operar muchas máquinas, a menudo distribuidas entre muchas plantas, las soluciones IIoT a nivel de máquina deben ser escalables a la planta y, de ahí, a la empresa. Una plataforma de software abierta, modular, escalable y flexible es ideal para implementar IIoT y ofrecer diferentes escenarios de implementación.

Los paquetes de software complementarios con funcionalidad avanzada pueden proporcionar analítica de datos a nivel de planta y evaluación de la eficiencia energética. Los distintos tipos de software (de conectividad, comunicación, visualización y análisis) están disponibles independientemente o en un paquete de productos y, a veces, vienen precargados en los controladores Edge y PCs industriales para mayor comodidad. Los asistentes de configuración permiten que los proyectos se completen en minutos para calcular indicadores clave de rendimiento (KPI, por sus siglas en inglés), OEE y tiempo de inactividad. Los asistentes son herramientas que proporcionan un procedimiento paso a paso que guía a los usuarios a la hora de importar la información y los parámetros específicos necesarios para crear una aplicación OEE completa.

Los paneles de control se utilizan para visualizar la información de la máquina y la producción, como el tiempo total de funcionamiento y el tiempo de inactividad, la duración estimada de los ciclos frente a la duración real y el número de unidades producidas. Esta información también se almacena en una base de datos y constituye la base de los informes detallados. Al mantener el análisis en el ámbito local, es posible tomar las decisiones a nivel de planta, pero también es posible disponer de la información a través de la nube, de modo que se pueda incorporar a otros datos o analizar a nivel de parque de equipos o a nivel de empresa.

Algunas empresas se han mostrado reacias a implementar iniciativas de analítica de datos y de IIoT. Indudablemente, el coste y la complejidad de un proyecto “top-down” IT pueden ser intimidantes. Pero la nueva generación de hardware, redes, protocolos y software de computación Edge ha cambiado el panorama. La introducción de controladores Edge y PCs industriales, combinados con robustas redes de Ethernet Wireless y protocolos de comunicación abiertos como OPC UA y MQTT, permite que los usuarios recopilen muchos datos en la máquina o línea de producción. Al contar con los datos de origen correctos, los usuarios pueden emplear software de análisis diseñado específicamente para poder ser escalado desde una sola máquina hasta toda la empresa. Este enfoque es una forma realista de que los fabricantes diseñen máquinas IIoT, antes de pensar en crear un sistema de recogida de información en toda la empresa.

Mas información