Las fábricas inteligentes necesitan máquinas más inteligentes

Si bien la automatización ha sido una parte integral del diseño de máquinas durante muchos años, nuevos conceptos como la transformación digital, la fabricación inteligente, la industria 4.0 y el Internet industrial de las cosas (IIoT) se aplican cada vez más en el mundo de las máquinas para ofrecer ventajas competitivas y diferenciadoras.

Descubra lo que los fabricantes de máquinas y equipos pueden hacer para adoptar estos conceptos y cómo tecnologías como la computación periférica pueden cumplir con los requisitos de los fabricantes de máquinas y los clientes finales en este documento técnico repleto de información.

Introducción

Hay muchos tipos diferentes de negocios y empresas en el ámbito de los fabricantes de máquinas y equipos (OEM), pero un desafío es siempre el mismo: el mercado es altamente competitivo. Cada generación de equipos ofrece mejoras de precio/rendimiento con respecto a las generaciones anteriores. Los departamentos de diseño, ingeniería y gestión de productos deben evaluar constantemente las ventajas y desventajas entre las nuevas mejoras tecnológicas y los aumentos de costos asociados a medida que lanzan nuevos diseños al mercado.

La automatización ha sido una parte integral del diseño de equipos durante muchos años, y nuevos conceptos como la transformación digital, la fabricación inteligente, la industria 4.0 y el Internet industrial de las cosas (IIoT) se aplican cada vez más en el mundo de la fabricación para ofrecer ventajas competitivas. Este documento se centra en lo que los fabricantes de máquinas y equipos (OEM) pueden hacer para aprovechar estos nuevos conceptos y en cómo la computación periférica puede satisfacer sus necesidades únicas, así como los requisitos de sus clientes.

Las fábricas inteligentes y la fabricación inteligentes necesitan máquinas inteligentes

De la misma manera en que la automatización de máquinas, mediante PLC y PAC, revolucionó el diseño de equipos hace una generación, las fábricas inteligentes y la fabricación inteligente están haciendo evolucionar nuevamente el mundo industrial. La aplicación de los conceptos de transformación digital permite a las empresas operar con el máximo rendimiento al aprovechar los datos recopilados por los sistemas de control y los sensores. Este enfoque proporciona análisis en tiempo real a los operadores, entradas que ayudan a mejorar la eficacia general del equipo (OEE) y datos que se pueden recopilar y analizar localmente. Los datos también se pueden enviar a la nube para un análisis más profundo en una variedad de aplicaciones. Las aplicaciones pueden incluir el mantenimiento optimizado, la agilidad de la cadena de suministro y el aumento del rendimiento en varias instalaciones dedicadas a una producción similar.

Las máquinas y los equipos OEM son elementos fundamentales de la producción. Las fábricas inteligentes y la fabricación inteligentes solo pueden lograrse mediante máquinas inteligentes que funcionen según lo diseñado por su OEM o según lo especificado por el usuario final. La adopción de la transformación digital permite a los fabricantes de máquinas y equipos mejorar el diseño y respalda el desarrollo de nuevos servicios relacionados con el rendimiento y el mantenimiento de los equipos. Una pregunta importante es: ¿cuál es la mejor manera de desarrollar nuevas generaciones de equipos más inteligentes o permitir que los diseños e implementaciones existentes cumplan con los requisitos que exigen los clientes? La computación perimetral es un enfoque que puede resolver muchos de los requisitos clave de diseño.

¿Qué es la computación perimetral?

La computación perimetral se presenta de muchas formas y se puede definir en términos generales como cualquier computación que tenga lugar fuera del centro de datos. Con una definición tan amplia, no es sorprendente que haya muchas definiciones confusas que abarcan tanto la industria de TI como la industria de la automatización y los controles, a la que denominamos Tecnología Operacional (OT).

Gartner, una importante firma de analistas, ha publicado una topología sencilla que permite a todos comprender qué tipo de computación periférica podría resultarles útil. Esta imagen de topología muestra una pila de tecnología de infraestructura que muestra los tipos de servidores, dispositivos o plataformas que se pueden caracterizar como computación perimetral y dónde residen desde el punto final físico «en el borde» de la fuente de datos. Hace referencia a los tipos de potencia informática, recopilación, análisis y movimiento de datos que están disponibles fuera del centro de datos real. Edge ofrece beneficios extremadamente importantes para los fabricantes de equipos y sus clientes.

A partir de esta topología, es fácil ver que desde Device Edge hasta Compute Edge son aplicables a los fabricantes de máquinas y equipos. En la práctica, todas las máquinas y equipos actuales tienen aspectos del Device Edge con PLC, y algunos tienen dispositivos Gateway Edge. En algunos aspectos, los PC industriales y de panel utilizados por máquinas o equipos entran en esta categoría de puertas de enlace. Pueden ser el primer «punto de contacto» para un PLC perimetral de un dispositivo. Sin embargo, los IPC tienen una potencia informática y de análisis limitada o sufren problemas comunes de confiabilidad y usabilidad similares a los de un PC o servidor típico que no se fabrica para entornos hostiles. Por lo tanto, se requieren otros tipos de plataformas de computación perimetral diseñadas específicamente para satisfacer las necesidades de los clientes.

Cuando se trata de la modernización de los sistemas de control y automatización de máquinas, los fabricantes de equipos deberían centrarse en Compute Edge. La computación perimetral ofrece todas las características y capacidades necesarias para que los fabricantes de máquinas y equipos mejoren sus diseños actuales y pasen a la entrega de equipos aún más inteligentes.

La computación perimetral permite máquinas y equipos inteligentes

La computación periférica es una tecnología modular escalable que admite el desarrollo de aplicaciones y componentes de software modulares y estandarizados para aumentar la eficiencia.

Puede ayudar a que las aplicaciones existentes de los fabricantes de equipos, como el software de monitoreo y control, se consoliden en una sola plataforma y, al mismo tiempo, permitir que otras aplicaciones críticas se ejecuten en la misma plataforma. Esto facilita el desarrollo de máquinas y equipos inteligentes compatibles con el Internet industrial de las cosas (IIoT) y la adición fácil de aplicaciones futuras que respalden las cambiantes demandas de los clientes en materia de Industria 4.0 y Fabricación Inteligente.

Cuando se implementa, la computación periférica puede facilitar una evolución fluida desde los equipos actuales hasta las máquinas digitalizadas que se integran en las operaciones del cliente. Esto incluye múltiples capacidades, como la conectividad local o en la nube, con máquinas inteligentes totalmente integradas que adoptan la transformación digital sin la necesidad de adaptaciones y rediseños complejos.

Características de Edge Computing para fabricantes de máquinas y equipos

Si bien la categoría Compute Edge es bastante amplia, hay una serie de características clave que limitan los tipos de funciones que se aplican específicamente a un fabricante de máquinas o equipos.

Soporte para las aplicaciones de automatización y control existentes

Las plataformas de Edge Computing deben ser capaces de ejecutar las aplicaciones de control y automatización existentes de forma modular, sin necesidad de una rearquitectura significativa. La virtualización es una tecnología clave. Básicamente, cada IPC existente puede ejecutarse como un «IPC virtual» o máquina virtual en la plataforma Edge Computing. Esto permite la consolidación de todos los IPC existentes en una sola plataforma. Ninguna de estas máquinas virtuales conoce a las demás máquinas virtuales, por lo que todas las aplicaciones siguen ejecutándose de forma independiente.

Modificación y actualización de las aplicaciones de control existentes

Con una plataforma Edge Computing virtualizada, ahora es posible añadir grados de flexibilidad mucho mayores a la operación y supervisión de máquinas y equipos. Por ejemplo, con el enfoque IPC/HMI tradicional, cada estación de una máquina o equipo está limitada a lo que ese IPC/HMI puede mostrar, de modo que solo un operador puede monitorear equipos complejos desde una sola ubicación. No es un modelo ideal. Con la virtualización, los fabricantes de equipos pueden lograr una mayor flexibilidad para sus clientes al hacer que varias personas accedan de forma remota a los datos y las aplicaciones en diferentes estaciones. Se prefiere este modelo autónomo y ofrece a los clientes más opciones.

Incorporación de nuevas aplicaciones de análisis y transformación digital

Con la virtualización, puede resultar potencialmente más fácil agregar nuevas aplicaciones simplemente creando una nueva máquina virtual en su plataforma de Edge Computing. Esto allana el camino para agregar nuevas aplicaciones sin afectar a las aplicaciones existentes. Esto puede incluir la recopilación de datos localizados, el análisis en tiempo real y el filtrado de datos antes del transporte a ubicaciones externas, como el centro de datos de un cliente, o a la nube, tal vez la suya propia. Esto también puede depender de aspectos como las leyes de privacidad de datos y, por supuesto, supone que tiene una plataforma de Edge Computing escalable a medida que aumentan las necesidades.

Soporte para la convergencia OT/TI

Este es quizás un tema que los fabricantes de máquinas y equipos no suelen considerar, pero es cada vez más importante en las iniciativas de transformación digital. Sus ingenieros de diseño y sus clientes que operan las máquinas comprenden bien las aplicaciones de control y automatización que hacen funcionar la máquina. Están enfocados en la Tecnología Operacional (OT). La experiencia para desarrollar capacidades analíticas sofisticadas, tal vez relacionadas con el aprendizaje automático (ML) y la inteligencia artificial (IA), además de la capacidad de transferir de forma segura los datos apropiados a un centro de datos o a la nube, es a menudo del dominio de los expertos en tecnología de la información (TI). Las plataformas de Edge Computing pueden soportar tanto los requisitos de OT como de TI. Es importante garantizar que una plataforma que admite varios tipos de aplicaciones de operaciones sea fácil de implementar y mantener, y fácil de administrar tanto para los profesionales de OT como de TI.

Las plataformas Edge Computing ofrecen a los fabricantes de equipos y máquinas la posibilidad de nuevos servicios que generan ingresos y, al mismo tiempo, ayudan a reducir los costos y mejorar el TCO.

Nuevas oportunidades de ingresos

Muchas de las capacidades y nuevas aplicaciones que admiten las plataformas de Edge Computing crean la posibilidad de nuevos servicios que generan ingresos o la optimización de las capacidades de servicio y soporte existentes. Por ejemplo, una tendencia que está empezando a surgir es el concepto de «máquina como servicio» o «equipo como servicio», según el cual el cliente final paga en función del tiempo o el uso, en lugar de una compra de capital tradicional. Para implementar y mantener con éxito dicho modelo, el fabricante de la máquina o el equipo debe comprender el perfil de rendimiento y mantenimiento del equipo y tener la capacidad de recopilar y analizar con precisión los datos apropiados.

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Robustez

Para un fabricante de máquinas y equipos, esto quizás sea obvio, pero las plataformas de Edge Computing son suministradas por una variedad de proveedores, y no todos conocen el entorno operativo final del equipo. No se trata solo de robustecer, sino también de eliminar el tiempo de inactividad, hacer que el mantenimiento y el soporte sean lo más sencillos posible y ofrecer monitoreo remoto. Del mismo modo, las plataformas de Edge Computing en el mundo de la OT deben estar preparadas para funcionar de forma autónoma durante largos períodos de tiempo, ya que a menudo es posible que no haya conectividad con el mundo exterior.

Reducciones de costos

En última instancia, la adopción de Edge Computing solo es viable si cumple con las estrictas restricciones de costos de los mercados altamente competitivos en los que operan los fabricantes de equipos. Al evaluar las plataformas de Edge Computing, es importante tener en cuenta los costos de capital, así como los costos de desarrollo y continuos. Además de los ahorros derivados de cosas como la virtualización, el costo depende del valor. Las plataformas más caras ofrecen un conjunto de valores y beneficios mucho más altos que los dispositivos o puertas de enlace simples con menor potencia informática. Este enfoque reducirá otros costos, como la supervisión manual, el tiempo de inactividad, los recursos de personal y la eficiencia de las aplicaciones. Algunos de estos costos pueden ser menos tangibles, pero a medida que las industrias pasan a la automatización, la transformación digital y las iniciativas relacionadas, como la Industria 4.0, la fabricación inteligente y el IIoT, los fabricantes de equipos deben considerar las aplicaciones futuras y los cambios en el entorno de los clientes.

Las plataformas de Edge Computing deben ser simples, protegidas y autónomas

Hay tres principios clave que rigen las plataformas de computación periférica verdaderamente eficaces. Debe tener en cuenta estas consideraciones al seleccionar la plataforma de Edge Computing adecuada para las necesidades del cliente:

Simplicidad

• Una plataforma de Edge Computing debe ser fácil de instalar e implementar en cuestión de minutos.
• Ofrecería una interfaz de administración intuitiva y fácil de usar y, en el caso de sistemas redundantes, si es necesario reemplazar una unidad, restaurar un sistema para que funcione completamente solo requiere presionar un botón.
• Los sistemas no redundantes pueden mantener una copia de seguridad de imágenes en la nube que se puede restaurar automáticamente si es necesario.

Protección

• Conmutación por error sin interrupciones en sistemas redundantes en caso de fallo o si la plataforma detecta de forma proactiva un problema inminente.
• La plataforma debe incluir funciones de seguridad integradas.
• Todos los puertos externos no utilizados, como los USB, están deshabilitados y, si es necesario, deben activarse explícitamente.
• Es necesario cambiar la contraseña al iniciar sesión por primera vez para evitar que las contraseñas conocidas y simples pongan en peligro la seguridad, y estas plataformas tienen una función de firewall integrada que admite la creación de listas blancas y negras de direcciones IP.
• La plataforma incluye la capacidad de monitorear el estado básico de todas las aplicaciones que se ejecutan en la plataforma para alertar a los usuarios sobre posibles problemas con las aplicaciones o sobre la implementación de aplicaciones no autorizadas en una plataforma.

Autonomía

• ¿Sus plataformas de computación periférica están diseñadas para funcionar durante largos períodos de tiempo sin conectividad con el mundo exterior? La supervisión predictiva del estado y la conmutación por error perfecta permiten que los sistemas redundantes sigan funcionando.
• Las plataformas deben gestionarse automáticamente y realizar funciones como el equilibrio de carga automático a medida que varían las cargas de las aplicaciones.
• Una plataforma de computación perimetral se debe administrar de forma remota, ya sea a través de un servicio en la nube, o se puede integrar en un fabricante de equipos o en una solución de administración de clientes a través de un conjunto de interfaces de programación de aplicaciones (API) estándar.

Le ahorra tiempo y esfuerzo

• Soporta dispositivos OVF, incluidas imágenes de VMware
• Consolide las aplicaciones actuales y heredadas
• No se necesita ningún modo redundante ni configuración de clústeres

Resumen

El mercado de fabricantes de máquinas y equipos está entrando en un período evolutivo que traerá tantos cambios como la introducción del PLC hace una generación. La computación perimetral es una tecnología fundamental que permitirá y facilitará esta transición. Las plataformas Edge Computing desempeñarán un papel integral en la expansión de las capacidades tradicionales de control y automatización de los equipos. También servirán de puente para que los fabricantes de equipos adopten iniciativas de transformación digital por sí mismos y se integren con las iniciativas de sus clientes.

Más información

Para obtener más información sobre los fabricantes de equipos y máquinas, visite: https://www.stratus.com/oem/

Para obtener más información sobre la línea de productos Stratus ztC Edge, visite https://www.stratus.com/solutions/platforms/ztc-edge/

Plataforma Stratus ztC™ Edge para fabricantes de máquinas

La línea de productos Stratus ztC Edge es una gama de plataformas de Edge Computing diseñadas específicamente para cumplir con los requisitos de las plantas industriales y las ubicaciones remotas. Por ello, las plataformas ztC Edge son ideales para los fabricantes de máquinas y equipos, ya que mejoran sus capacidades en las aplicaciones tradicionales de control y automatización y avanzan hacia máquinas inteligentes que respaldan las iniciativas de transformación digital, como la fabricación inteligente, la industria 4.0 y el IIoT.

Conecte su máquina inteligente a la empresa y a la nube

La plataforma ztC Edge es diferente a las IPC, que no admiten una amplia gama de aplicaciones al mismo tiempo: la virtualización le permite admitir varias aplicaciones diversas, incluidas puertas de enlace Edge más capaces que se centran en proporcionar acceso a los datos con una funcionalidad limitada. Las plataformas ztC Edge también se diferencian de los servidores de clase TI que no están diseñados para entornos hostiles, ya que son resistentes para soportar rangos de temperatura prolongados y no tienen partes móviles.

La línea de productos ztC Edge es única en la forma en que aborda los desafíos fundamentales a los que se enfrentan los fabricantes de máquinas y equipos. Cada ztC Edge viene con una capa de virtualización preintegrada y está preconfigurada para que pueda estar en funcionamiento en menos de 30 minutos.

Acerca de Stratus Technologies

Stratus elimina la complejidad de mantener las aplicaciones empresariales críticas en funcionamiento las 24 horas del día, los 7 días de la semana. Las tecnologías de Stratus evitan de forma proactiva los casos de tiempo de inactividad no planificado tanto en el centro de datos como en la periferia, y nuestros servicios garantizan que cualquier problema se aborde antes de que los clientes lo necesiten. Las empresas de la lista Fortune 500 y pequeñas y medianas empresas de una amplia gama de sectores de todo el mundo llevan más de 35 años confiando en Stratus para obtener una disponibilidad continua y sencilla desde el punto de vista operativo.

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