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Boletín mensual con noticias comentadas, análisis y perspectivas
En esta edición
El futuro de la Internet of Things
2
El mundo conectado a la Internet y que depende de la Internet ya está entre nosotros. ¿Qué puede hacer un chip profundamente embebido dentro de un dispositivo
para la empresa en general?
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‘Digital Enterprise’: El camino hacia Industrie 4.0 para empresas de
todos los tamaños
3
La clave para mejorar la productividad y lograr una mayor flexibilidad en la operación de una planta pasa por servicios y analítica en la nube, la próxima generación
de controles industriales, la digitalización a nivel de campo y una conectividad
confiable.
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Wireless industrial basado en redes mesh: Una más que interesante
solución para aplicaciones batch
5
La tecnología wireless en la industria se basa en redes mesh, que se adaptan muy
bien a aplicaciones sujetas a reconfiguración.
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Controlador con Ethernet integrado en su núcleo: Base para IoT
6
El nuevo Modicon M580 high-end ePAC es compatible hacia atrás con sistemas
de hace 20 años y también nos lleva hacia adelante a la arquitectura abierta de
Ethernet.
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Investigan el uso de bloques de alúmina en caudalímetros ultrasónicos7
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La verdad acerca de Industrial Internet of Things
7
Se habla mucho en los últimos tiempos acerca de Industrial Internet of Things
(IIoT). Pero si se examina el tema más de cerca, mucho de lo que se dice que es
IIoT no es ni industrial ni Internet.
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Robots versus humanos en Manufactura Inteligente
9
¿La cuarta revolución industrial nos llevará rápidamente a fábricas con cero mano
de obra o los humanos seguirán teniendo un rol integral en la producción?
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Redes confiables de dispositivos para la Internet of Things
10
La IoT depende de redes basadas en IP confiables e integradas, pero no todos entienden el concepto de redes, por lo que la red suele ser el eslabón más débil en estas
implementaciones.
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14 | 2016
Elaborado por
Víctor F. Marinescu
[email protected]
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Auspiciantes:
14 | 2016
ELEMENTOS
El futuro de la
Internet of Things
E
l mundo conectado a la Internet y que
depende de la Internet ya está entre nosotros. Sensores conectados. Control
desde el campo. Un asombroso nivel de
granularidad a datos en tiempo real.
Los encargados de tomar decisiones de negocio
ya están tomando debida nota de esta realidad. ¿Qué
puede hacer un chip profundamente embebido dentro
de un dispositivo para la empresa en general?
Una reciente encuesta acerca de IoT realizada
por Schneider Electric entre más de 2.500 decisores
de negocio descubrió que el 70% ven el valor económico de la IoT teniendo en cuenta que:
Crea nuevas oportunidades para sus empresas en
un futuro cercano;
Mejora la eficiencia de sus negocios;
Ofrece beneficios de negocio a largo plazo;
Se convierte en la interface crítica entre empresas
y sus clientes.
Todo esto permite definir claramente cinco predicciones en cuanto al futuro de IoT.
01
La nueva ola de transformación
digital
Una red robusta de dispositivos conectados. El
costo de los sensores conectados se ha desplomado,
permitiendo a las empresas intensificar sus programas de digitalización y aprovechar una fuerza de
trabajo de gran movilidad. Tal es así que el 2/3 de
las organizaciones tienen planes para implementar
soluciones de IoT mediante aplicaciones móviles en
2016. Gracias a la IoT se consiguen:
Redes de comunicación más rápidas y más ágiles;
Una adopción más rápida de computación en nube
y de borde;
Analítica avanzada de datos;
Entrega rápida de información comprensible en el
momento justo.
02
Datos
comprensibles
Llevar la experiencia del cliente a nuevos niveles.
Lo que caracteriza a la IoT es el acceso a datos, incluyendo datos anteriormente no accesibles y altamente
granulares, y la capacidad de convertirlos en conocimiento utilizable. La encuesta detectó que el 63% de
las organizaciones tienen planes para aprovechar la
Optimismo con la IoT
Principales beneficios de IoT según encuesta de Schneider Electric:
18%
Mayor seguridad
12%
16%
10%
20%
14%
10%
Ampliar las experiencias
del consumidor
Mejor utilización de
recursos
Cambiar la forma en
que se trabaja y se vive
Vida conectada
2
Mayor tiempo para
ocio
Menor contaminación
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ELEMENTOS
IoT para analizar mejor el comportamiento del cliente
y mejorar los niveles de servicio, apuntando a:
Transformar el servicio al cliente;
Brindar nuevas oportunidades para construir fidelidad a una marca/servicio;
Aumentar la satisfacción del cliente.
03
Confianza del sitio
en la nube
Cumplir con las necesidades de la computación de
misión crítica. El 41% de los encuestados anticiparon
que las amenazas de ciberseguridad serán un desafío
crítico para sus actividades. La IoT promueve un enfoque computacional abierto, interoperable e híbrido,
fomentando la colaboración basada en estándares de
ciberseguridad. Como resultado, la IoT podrá:
Prosperar a través de sistemas, incluso en el
borde, siendo parte de nubes tanto privadas como
públicas;
Ayudar a los usuarios finales a adoptar soluciones
de IoT de un modo que permita resolver de la
mejor manera sus necesidades de seguridad y
misión crítica;
Ofrecer un camino lógico y manejable para avanzar con infraestructuras tecnológicas existentes,
facilitando su transformación en el tiempo.
04
Innovaciones que optimizan la
infraestructura
05
Un mejor
planeta
Impulsar una innovación transformadora. La IoT
permite a empresas, ciudades y economías emergentes trabajar con sistemas del pasado de manera que
no les impida integrar sistemas del futuro. Pensar en:
Nuevos modelos de negocio y crecimiento acelerado;
Servicios habilitados por IoT rentables y productivos;
Libertad para operar con una infraestructura pesada existente, particularmente en economías emergentes.
Resolver problemas de la sociedad y ambientales.
La IoT ayuda a países y sus economías a enfrentar y
responder a los mayores desafíos con que se enfrenta nuestro planeta. Calentamiento global. Escasez de
agua. Contaminación.
‘Digital Enterprise’:
El camino hacia
Industrie 4.0 para
empresas de todos los
tamaños
T
3
odo apunta a la digitalización industrial.
"Para soportar a nuestros clientes en su
camino hacia Industrie 4.0, sin importar el tamaño de la empresa ni el sector
industrial al que pertenece, Siemens ha
ampliado su portafolio ‘Digital Enterprise’ con mejores soluciones”, explicó Klaus Helmrich, miembro
de la Junta Directiva de Siemens AG, durante una
conferencia de prensa en la reciente Feria de Hannover. Siemens ofrece ahora nuevas herramientas, soluciones y productos en relación a cuatro elementos
centrales: software y automatización industrial, comunicación industrial, seguridad y servicios.
En el stand de mayor tamaño de la Feria de Hannover, Siemens mostró cómo se combinan los mundos virtual y real para conformar un ecosistema altamente flexible, altamente disponible y conectado en
red. Las industrias de procesos y discretas se verán
beneficiadas con la integración de datos relacionados con desarrollo, producción y proveedores, lo que
permite a las empresas de manufactura responder de
manera más selectiva a los requerimientos del mercado y desarrollar más fácilmente modelos de negocio
totalmente nuevos.
"Sin importar el tipo y el tamaño, la empresa puede disponer de un soporte óptimo en el camino hacia
Industrie 4.0", comentó Helmrich. Con una gran cantidad de ejemplos concretos, Siemens presentó distintas opciones a la hora de combinar los mundos real
y virtual. El stand contó con una serie de ‘Highlight
Cubes’ dedicados a distintos temas, tales como Energía para la Industria, Manufactura Aditiva, e Industria
Automotriz y de Fibras.
Bajo el lema "Ingenuity for life – Driving the Digital Enterprise", Siemens presentó un repaso de su
extenso portafolio en un área de 3.500 metros cuadrados, incluyendo distintas innovaciones en distri-
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ELEMENTOS
bución de energía, automatización y tecnología de
accionamientos, además de software industrial. Se
pudieron apreciar las nuevas características de prestación de TIA Portal V14 de Totally Integrated Automation (TIA) y las nuevas versiones del software de
ingeniería Comos, el sistema de control de procesos
SIMATIC PCS 7 y el software de simulación SIMIT.
En el campo de la gestión de energía, Siemens presentó dos nuevas series de su interruptor SENTRON
en carcasa moldeada de 3VA con aprobación UL y el
sistema modular PAC1200 de medición de corriente
multicanal tipo 7KT.
Siemens también anunció su plan de adquirir la
compañía estadounidense CD-adapco, proveedor
mundial de software de simulación con soluciones
que cubren una amplia gama de disciplinas de ingeniería, incluyendo dinámica de fluidos (CFD), mecánica de sólidos (CSM), transferencia de calor, dinámica de partículas, flujo reactivo, electroquímica,
acústica y reología.
En los últimos 15 años, Siemens ha expandido su
portafolio de herramientas de software para conformar ‘Digital Enterprise Software Suite’. Las redes
de comunicación industrial, las soluciones de seguridad holísticas y la rápida evaluación inteligente de
grandes volúmenes de datos en base a MindSphere,
la nube de Siemens para la industria, permiten a sus
clientes iniciar la transformación en pos de la empresa digital. La plataforma MindSphere, que usa la tecnología SAP HANA de plataforma de nube, ofrece
una infraestructura abierta y servicios digitales innovadores.
Con Closed Loop Manufacturing,
Siemens aporta un modelo de datos
consistente que vincula los pasos
de trabajo individuales de la cadena
de valor tecnológica y permite implementar un flujo de datos bidireccional entre desarrollo e ingeniería.
En otras palabras, los datos de producción y servicios van al diseño de
nuevos productos y a la ingeniería
de procesos de producción. De este
modo, los datos contribuyen a lograr
una mejor calidad, junto a productos
y procesos más eficientes. "Es esta
consistencia de datos lo que brinda
la oportunidad de responder a las
4
demandas de Industrie 4.0", comentó Helmrich.
Por su parte, el uso de Integrated Mechatronics
Engineering for Automation permite utilizar los componentes como unidades completas a la hora de desarrollar una máquina o una planta: por ejemplo, motores, accionamientos, válvulas o módulos completos
conteniendo información detallada acerca de todas
las disciplinas de ingeniería involucradas. Como el
sistema de automatización también está integrado
en TIA Portal, es posible generar y usar programas
de PLC directamente para simulación de plantas y,
en consecuencia, también para un comisionamiento
virtual. Este grado de integración ahorra el laborioso
ingreso repetitivo de datos, eliminando la necesidad
de interfaces y su consecuente mantenimiento. Este
concepto allana el camino hacia la automatización
del proceso de ingeniería.
Cada solución debe responder con precisión a las
distintas necesidades de diferentes sectores de la industria. En la industria de procesos, en particular, este
tipo de soluciones son vitales. "La digitalización de
una industria depende de la comprensión y el conocimiento precisos de los requerimientos de los distintos
sectores y usuarios de la industria", indicó Helmrich.
"En estas soluciones Siemens combina una profunda
experticia en procesos e industria y un sólido conocimiento del campo de automatización y tecnología
de accionamientos, además de software industrial y
analítica de datos".
Todos los sectores de la industria de procesos se
enfrentan a un desafío común: la integración de punta
a punta de cada fase del ciclo de vida de una plan-
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ELEMENTOS
ta gracias a digitalización y redes. En este proceso,
las herramientas de ingeniería integradas, la simulación de la solución de automatización y un modelo
de datos compartidos son de gran importancia para
optimizar la ingeniería y la gestión del ciclo de vida.
La clave para mejorar la productividad y lograr una
mayor flexibilidad en la operación de una planta pasa
por servicios y analítica en la nube, la próxima generación de controles industriales, la digitalización a
nivel de campo y una conectividad confiable.
"En la industria de procesos hay distintos modos
de implementar la transformación digital", agregó
Klaus Helmrich. "En todos los casos, para llevar las
instalaciones existentes al mundo digital, se debe
comenzar con operaciones integradas y convertir la
documentación en datos digitales".
Wireless industrial
basado en redes
mesh: Una más que
interesante solución
para aplicaciones
batch
L
a tecnología wireless en la industria se
basa en redes mesh, que se adaptan muy
bien a aplicaciones batch sujetas a reconfiguración ya que las redes wireless,
además de proveer comunicaciones digitales bidireccionales, también tienen la flexibilidad
de continuar trabajando cuando el entorno alrededor
de las mismas se modifica.
Otra ventaja de la tecnología wireless es que la red
no requiere penetración a través de una barrera para
comunicarse, siempre que la barrera no sea metálica,
de modo que puede trabajar perfectamente bien en
una sala limpia o en un biorreactor de vidrio.
Un sensor RFID activo o pasivo puede transmitir
desde el interior de un tanque de reacción a un ga-
5
teway 802.15.4 o 802.11 ubicado fuera del proceso.
En operaciones con grandes cantidades de datos,
nodos operados por batería pueden reunir y agregar
datos, enviarlos y luego entrar en el modo de hibernación durante largos períodos de tiempo. La capacidad de hibernación y la posibilidad de estar ubicados prácticamente en cualquier lugar son ideales
en el caso de sensores que necesitan ser reubicados
con frecuencia, tal como ocurre en la mayoría de las
instalaciones batch de la industria farmacéutica. Esta
industria también tiene que cumplir con los requerimientos de una buena práctica automatizada de manufactura (GAMP según sus siglas en inglés), donde
un mayor y más fácil acceso a los datos facilita cumplir con los requerimientos de documentación.
Un componente clave de GAMP es la tecnología
analítica de procesos (PAT según sus siglas en inglés),
que integra datos provenientes de análisis químicos,
físicos, microbiológicos, estadísticos y de riesgos.
Además, PAT es utilizada ampliamente en implementaciones de manufactura batch que se enfrentan a muchos desafíos y donde hasta ahora pocas instalaciones
han documentado aplicaciones online.
Un componente clave para el éxito de PAT es que
el sistema sea flexible y también lo suficientemente
robusto como para aceptar los siguientes condicionantes operativos:
Retrasos de proceso;
Acceso a datos de laboratorio: integración de
LIMS con el proceso;
Variaciones en los materiales;
Condiciones de operación variables;
Batches concurrentes – múltiples batches del
mismo producto que se encuentran en distintas
etapas de finalización;
Ensamble y organización de los datos – requiere
que se los pueda acceder, secuenciar correctamente y organizar de una manera comprensible;
Alineación de datos de distintos batches – las
duraciones de los batches no son iguales, de modo
que es importante formar datos con un número
igual de muestras de datos para cada batch a fin de
lograr un análisis consistente de datos entre los
distintos batches.
Una vez que los sensores wireless de campo y las
redes asociadas terminan de recolectar los datos identificados anteriormente, hay que transmitirlo desde
los equipos del batch al sistema de control central o
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ELEMENTOS
bases de datos, lo que implica capturarlos, historizarlos y manipularlos adecuadamente para brindar a pedido la información listada más arriba.
Una manera de extender las distancias es creando redes mesh IEEE 802.15 o IEEE 802.11, donde
los nodos envían datos a un módulo vecino que los
remite a su destino final. Cuando son configuradas
adecuadamente, las redes mesh son tolerantes a fallas, puesto que se pueden crear nuevas rutas cuando
falla un nodo. Sin embargo, el inconveniente, si hay
múltiples nodos o saltos, es la aparición de un retardo
al pasar el mensaje.
El mejor método para enviar datos a grandes distancias es convertir los datos recolectados a través de
un gateway a IEEE 802.11s, y enviar el mensaje o los
mensajes a un repositorio central de datos aprovechando las mayores distancias y ancho de banda de Wi-Fi.
La industria farmacéutica, que se caracteriza por
sus aplicaciones batch, es bastante conservadora en
la utilización de nuevas tecnologías, pero es muy
posible que, si bien la tecnología wireless no se esté
utilizando por ahora, no tardará mucho tiempo hasta
que la mayoría de las empresas farmacéuticas se convenzan de que la tecnología wireless les podrá servir
para acercarse a sus objetivos de confiabilidad y rentabilidad.
Preparado por Ian Verhappen., ISA Fellow y especialista en instrumentación, controles y automatización.
Controlador con
Ethernet integrado
en su núcleo:
Base para IoT
S
i bien el nuevo mundo de la Internet of
Things (IoT) tan sólo recién está asomando en la industria, algunas de sus características clave ya se destacan claramente.
Primero, los controladores y otros dispositivos del piso de planta van a incorporar procesadores aún más potentes y manejar mucho más datos que
6
nunca antes. Segundo, cada vez más se usarán redes
Ethernet estándar para reunir estos dispositivos, desplazando las redes propietarias.
A fin de estar preparados para este futuro no tan
distante, Schneider Electric presentó el año pasado
el controlador Modicon M580 ePAC. Según Dafir
Lamdaouar, director de Schneider Electric, “no se
trata sólo de un nuevo controlador programable de
automatización con Ethernet, sino del comienzo de
un nuevo tipo de arquitectura, que lleva a Ethernet y
otros estándares abierto al núcleo de la arquitectura.”
“Está claro que nos enfrentamos a una explosión
de datos”, comentó Lamdaouar. “Los dispositivos son
más inteligentes y generan más datos, lo que significa
cuellos de botella para las anteriores arquitecturas
de PLC.”
Hoy en día, el nuevo Modicon M580 high-end
ePAC, que tiene un procesador cinco veces más potente, incluye ocho veces más memoria y ofrece comunicaciones Ethernet nativas con cinco veces más
ancho de banda que en la primera generación. También incluye redundancia para implementaciones de
alta densidad y está diseñado para ampliar fácilmente
la prestación del sistema. Según Lamdaouar, “M580
es compatible hacia atrás con sistemas de hace 20
años, pero también nos lleva hacia adelante a la arquitectura abierta de Ethernet.”
“Su avanzada funcionalidad significa importantes beneficios para el usuario por ser una solución a
prueba del futuro que responde a los más apremiantes desafíos de la industria”, comentó Jose Bonomo, vicepresidente de Hybrid Systems de Schneider
Electric. Otros avances inherentes en el nuevo ePAC
incluyen la ciberseguridad reforzada gracias a las certificaciones Achilles Nivel 2 e ISA. También ofrece la
posibilidad de realizar modificaciones de configuración online sin interrumpir el proceso.
El nuevo M580 ePAC es un component clave en
los planes de desarrollo de PlantStruxure PES (Process Expert System), la solución de Schneider Electric para aplicaciones híbridas que demandan “la
flexibilidad de un PLC con la capacidad de operación de un DCS”, explicó Bonomo. Las aplicaciones
típicas de PlantStruxure PES incluyen tratamiento de
agua, minería, alimentos y bebidas, donde las aplicaciones son algo más sencillas, menos complejas e
incluyen una relativamente alta relación de puntos de
E/S digitales a analógicos.
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ELEMENTOS
Los más recientes desarrollos de la plataforma
PlantStruxure PES apuntan a facilitar la ingeniería
del sistema mientras ofrecen una mayor prestación.
Las mejoras de la versión 4.0, que ahora puede manejar hasta 20.000 tags, incluyen:
Incorporación del Modicon M580 ePAC en la
arquitectura del sistema;
Incorporación de capacidades de gestión de energía;
Arquitecturas testeadas, validadas y documentadas (TVDAs) que brindan una referencia de configuración detallada para aplicaciones verticales
específicas.
Investigan el uso de
bloques de alúmina
en caudalímetros
ultrasónicos
M
organ Advanced Materials, empresa de ingeniería en materiales, y
la Universidad de Loughborough,
Inglaterra, están investigando ahora el uso de bloques de alúmina en
caudalímetros ultrasónicos de nueva generación, explorando el uso potencial de estos bloques de alúmina
reflectivos en lugar de los bloques de acero inoxidable de amplio uso actualmente en estas aplicaciones.
Los caudalímetros ultrasónicos tienen muchas
aplicaciones, pero en particular se destaca su uso en
medidores inteligentes para la medición de caudal
en industria y servicios públicos. Dado el desarrollo de medidores inteligentes en todo el mundo, hay
una creciente demanda de caudalímetros ultrasónicos
exactos, confiables y duraderos.
En comparación con los caudalímetros mecánicos
tradicionales, los medidores ultrasónicos ofrecen mayor sensibilidad, exactitud y longevidad, lo cual se
debe en gran medida a que no tienen partes internas
en movimiento y no sufren desgaste interno. Esto, a
su vez, significa que los medidores ultrasónicos conservan su exactitud a largo plazo.
7
El caudalímetro ultrasónico contiene un par de
sensores montados en paralelo a un tubo de flujo, junto los demás dispositivos electrónicos necesarios para
operar. El medidor calcula el caudal de un medio, por
lo general líquido o gas, determinando el retardo de
la respuesta entre los dos sensores, que son excitados
eléctricamente para generar ondas ultrasónicas.
Es muy importante que la onda ultrasónica producida por uno de los sensores pueda ser transmitida
al otro sensor con una pérdida mínima, a cuyo fin se
usan bloques con una superficie reflexiva angular.
Los bloques deben conservar su superficie reflexiva
durante el servicio, ya que cualquier pérdida o degradación de la reflexión empeora la transmisión de la
señal entre sensores.
Tradicionalmente se ha estado utilizando acero
inoxidable para construir dichos bloques, pero están apareciendo nuevas tecnologías y posibilidades.
En sus sensores de caudal ultrasónicos, Morgan Advanced Materials utiliza titanato zirconato de plomo
(PZT), una calidad especial de cerámica piezoeléctrica.
La verdad acerca de
Industrial Internet of
Things
L
a Industrial Internet of Things (IIoT,
también denominada I2oT) ha sido motivo de muchas discusiones en los últimos tiempos, como si hubiese irrumpido en escena ya totalmente formada
y lista para su uso inmediato. Pero si se examina el
tema más de cerca, mucho de lo que se dice que es
IIoT no es ni industrial ni Internet.
Las técnicas comunes de comunicación M2M (machine-to-machine), que se han utilizado durante varios
años, fueron rebautizadas ahora como IIoT, tengan
involucrado o no el protocolo Interrnet. Esto último
quizás provoque cierta confusión.
Los cuatro conceptos equivocados acerca de IIoT
tienen que ver con:
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ELEMENTOS
Todas las funciones de control de proceso irán a la
nube;
Un dispositivo de campo, cualquiera que sea, se
podrá comunicar con otro dispositivo de campo
dondequiera que esté en el mundo;
Se generarán enormes cantidades de nuevos datos;
Todo será wireless.
Estos conceptos equivocados tienden a ser consecuencia de muchas de las discusiones actuales, ya que
éstas se fijan en los beneficios emergentes a partir de
la adopción y no en entender la tecnología en sí misma. Es mucho más atrayente hablar de los beneficios
de ‘big data’ que analizar los stacks de comunicación.
Pero una vez conocidos los conceptos subyacentes,
los beneficios serán más fáciles de entender. En lugar
de hablar acerca de lo que será capaz de hacer IIoT, es
mucho más útil discutir acerca de qué es IIoT y cómo
trabaja. De esta manera, será más fácil reconocer lo
realmente importante y posiblemente reducir el nivel
del ‘boom’ que ha generado.
Primero y primordial, la IIoT es una infraestructura que permite y soporta la comunicación, y hasta allí
llegan las capacidades de IIoT. Puede ser que no suene
muy excitante, pero no hay que subestimar lo que IIoT
implica. Las nuevas redes serán más rápidas y ofrecerán una conectividad más avanzada.
¿Qué no es IIoT?
La parte Internet de IIoT es el uso de IPv4 o IPv6
para su direccionamiento, de modo que una comunicación que no usa Internet Protocol (IP) en realidad
no es IIoT. IIoT no crea datos ni tampoco modifica la
manera de desplegar instrumentación en un entorno
típico de proceso. (Gran parte de, si no todos, los datos prometidos ya están disponibles hoy en día usando
tecnologías convencionales, pero los usuarios no los
están recolectando por múltiples razones. Queda por
ver si la nueva instrumentación hará algo para que los
datos sean aún más atractivos.)
La implementación de IIoT tendrá un fuerte impacto en la forma de comunicación de los sistemas de
control con los dispositivos de campo, que es, por supuesto, la función básica de E/S. Si IIoT tendrá éxito
en lograr que la comunicación a nivel de dispositivos
sea más fácil y menos costosa, los usuarios posiblemente encontrarán oportunidades para desplegar un
gran número de sensores (algunos de los cuales podrán ser wireless), aun cuando los instrumentos de
campo tuvieran que pasar por algunas evaluaciones
relacionadas con seguridad y una construcción robusta. Todos lo demás que interviene a la hora de desplegar un nuevo sensor se seguirá aplicando, tales
como agregarlo a las bases de datos de planta, a las
interfaces HMI de la sala de control, a los diagramas
de cañerías e instrumentación (P&ID) de la unidad de
proceso, etc.
Conceptos extraídos de una presentación de Herman Storey.
Stack de comunicaciones de IIoT
Múltiples aplicaciones
Tiempo
común
8
Más capas en el stack
de comunicaciones
Gestión y seguridad
de red comunes
Capa de red común
IPv6 / 6LoWPAN
Múltiples capas de medio físico y enlace (MAC)
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ELEMENTOS
Robots versus
humanos en
Manufactura
Inteligente
¿La cuarta revolución industrial nos llevará
rápidamente a fábricas con cero mano de
obra o los humanos seguirán teniendo un rol
integral en la producción?
¿
Las máquinas tomarán el lugar de la gente
en fábricas? Esta es una de las preguntas
que más veces se plantea acerca de Manufactura Inteligente. ¿Por qué? Es muy fácil de explicar… Durante muchos años, la
creencia más extendida ha sido que la competitividad
de un negocio se consigue básicamente reduciendo el
costo de la mano de obra. Y los robots han sido considerados como una solución al problema de los costos
de la mano de obra.
Pero si miramos ahora a las fábricas modernas,
son muy diferentes a las de 20 años atrás. Sin embargo, desde el punto de vista del empleo, el número
total de empleados hoy en día no difiere tanto del que
había dos décadas atrás. El empleo en fábricas no disminuyó como muchos pronósticos futuristas lo sugerían. Lo que sí cambió fue la distribución del personal
entre los distintos roles del negocio.
Ahora, con el arribo de los robots, ¿podemos esperar una transformación similar en la era de la Manufactura Inteligente – una transformación que se
vislumbra tan radical como para llamarse la cuarta
revolución industrial? ¿O ciertos aspectos de esta
transformación tecnológica y socio-económica llevarán a una evolución muy diferente a lo que vimos en
el pasado?
Las opiniones en la industria están muy mezcladas. Están aquellos que teorizan acerca de un mundo
donde la Internet of Things llevará a máquinas tan
inteligentes y capaces de coordinarse a sí mismas que
reemplazarán por completo la labor humana. Para
justificar esta teoría está la rápida evolución de la inteligencia de máquina y la creciente disponibilidad
9
de inteligencia artificial. Aquellos que adhieren a este
punto de vista también sostienen que la así llamada
‘segunda economía’, en la cual algunas transacciones
se llevarán a cabo exclusivamente entre máquinas,
crecerá en tal medida que sobrepasará la ‘primera
economía’ y llevará el mundo hacia una estructura
social en la cual el trabajo dejará de ser necesario.
Opuestos a este punto de vista están quienes creen
que, a pesar de la complejidad de los algoritmos implementados, siempre será necesario contar con las
capacidades interpretativas y la característica de toma
de decisiones del cerebro humano.
Frente a estas dos alternativas, la tendencia estará
en el medio: los humanos tendrán un rol clave en manufactura durante algún tiempo más.
A partir de la última recesión económica global,
las empresas se concentraron en sus procesos clave,
tratando de lograr competitividad mediante eficiencia
y flexibilidad. Al proceder de esta forma, implementaron muchas iniciativas para minimizar pérdidas y
reducir el efecto de cualquier proceso no estrictamente destinado a alcanzar los resultados deseados.
Los negocios invirtieron en sistemas computacionales que brindaron a los operadores de todos
los niveles información exacta y en tiempo para que
pudieran tomar decisiones informadas. También reorganizaron sus modelos de negocio para reducir el
tiempo de llegada al mercado de nuevos productos,
como así también el tiempo que se necesita para responder a las iniciativas de sus competidores. En la
mayoría de estas actividades, los humanos seguirán
teniendo un rol integral y cada vez con mayores alcances gracias a la mayor cantidad de información y
conocimientos de que disponen.
El impacto de esta transformación ya se puede ver
en las plantas de hoy en día. Si bien quizás haya un
menor número de trabajadores en el piso de planta
que en el pasado, se ven ahora operadores técnicamente más competentes que pueden tomar decisiones
críticas de manera independiente y que son, por lo
general, más conocedores de la gestión de procesos
de negocio tanto en términos tecnológicos como organizacionales.
La fábrica con cero mano de obra no parece estar
próxima a ocurrir. Por supuesto, el número de máquinas automatizadas crecerá rápidamente y reemplazarán gente en algunas tareas, básicamente repetitivas,
riesgosas o que requieren una consistencia absoluta
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ELEMENTOS
de resultados en el tiempo. Sin embargo, junto a cada
una de estas máquinas automatizadas habrá uno o
más operadores para monitorear su operación y garantizar que la máquina está actuando de acuerdo con
los requerimientos del negocio.
Preparado en base a una presentación de Luigi De Bernardini, CEO de
Autoware (Italia).
Redes confiables de
dispositivos para la
Internet of Things
U
n tema de conversación común entre
muchos especialistas en redes industriales en estos días gira alrededor de si
se debe distinguir entre redes cableadas
y wireless.
Los sistemas de control de hoy en día incluyen
normalmente dispositivos de campo analógicos (sensores y elementos finales de control) que, en la mayoría de los casos, si no están habilitados completamente por fieldbus, al menos ofrecen comunicaciones
digitales híbridas vía HART.
Tales conexiones se conocen comúnmente como
red de sensores de campo. Una red de sensores de
campo cableados o wireless se conecta normalmente
a alguna forma de dispositivo de E/S que, tradicionalmente, ha sido parte del sistema de control como
dispositivo de interface dedicado, pero que ahora está
migrando a formas más genéricas, que incluyen gateways y E/Ss remotas o concentradores de datos.
Partiendo de este nivel, las comunicaciones tienden a estar basadas en paquetes de Ethernet y comunicaciones IP (Internet Protocol). Una vez convertido
el mensaje a un paquete IP, las opciones para moverlo
de un dispositivo a otra son casi ilimitadas, lo que explica las discusiones acerca de la Internet of Things.
La IoT depende de redes basadas en IP confiables
e integradas, y la confiabilidad es exactamente lo que
los ingenieros en automatización y control mejor conocen. Desafortunadamente, no todos entienden el
concepto de redes y diseño de redes, por lo que la red
suele ser el eslabón más débil. Muchas veces, la capa
10
física, incluyendo cosas tan simples como puesta a
tierra, puede llevar a la pérdida de comunicaciones
con un dispositivo o, como mínimo, una lectura incorrecta, ya que, al quedar muchas veces sin detectar,
puede ser peor que no recibir señal alguna.
La capa física, que en los sistemas cableados normalmente provee alimentación y señal, es un aspecto
crítico y un concepto básico a la hora de implementar
sistemas de control.
La alimentación es uno de los mayores problemas
que tienen los usuarios finales con las redes wireless,
y lo seguirá siendo, por la misma razón que Ethernet
para los dispositivos de campo y, por lo tanto, para
toda la IoT.
Power over Ethernet (PoE) a nivel industrial se
enfrenta a dos inconvenientes: IEEE 802.3af, que define la tensón de salida entre 40 y 57 V CC mientras
los dispositivos de campo esperan ver 24 V CC, y la
limitación de 100 metros para el cable Ethernet de
cobre entre nodos. Sin embargo, PoE tiene bastante
potencia, suministrando entre 4 y 15 W, y con muchas
posibilidades de que aumente en el futuro. Desafortunadamente para los sistemas de automatización, la
ley de Ohm y los hilos delgados de un cable CAT 5E
o CAT 6 significan pérdidas muy elevadas, lo cual
reduce la distancia máxima desde el dispositivo de
campo al siguiente nodo a menos de la limitación de
100 metros de Ethernet.
Por supuesto que la caja de empalmes de campo
será ahora un switch PoE o un dispositivo similar,
capaz de reunir todos los datos de múltiples dispositivos habilitados por IP. El switch PoE requerirá una
fuente de alimentación estable, ambos con la clasificación eléctrica adecuada para el lugar donde serán
instalados.
A pesar de lo anterior, IoT parece ser el próximo
gran acontecimiento en el mundo de la automatización. Pero no es seguro… Por lo menos para un futuro
previsible, las redes de dispositivos seguirán siendo
redes de E/Ss o controladores. Y seguirá creciendo el
uso de señales digitales con redes cableadas y wireless combinadas como mecanismo para transportar
todos los bits entre controladores, haciendo posible
un sistema de control más distribuido que el de hoy
en día y, en consecuencia, probablemente con mayor
confiabilidad.
Preparado por Ian Verhappen, ISA Fellow y especialista en instrumentación, controles y automatización.
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