Máquinas inteligentes, el camino hacia la digitalización

Desde hace un tiempo términos como Empresa Conectada o Industria 4.0 se han convertido en frecuentes, lo que ha provocado que prestemos más atención a los datos que capturamos, a su contextualización y a los efectos que tienen en la toma de decisiones. En muchas ocasiones, se tiende a adoptar este proceso como un objetivo final, en lugar de asumir que se trata de un trayecto progresivo que integra múltiples etapas y disciplinas y que puede aportar ventajas a corto, medio y largo plazo. Además, nos lleva a usar frecuentemente la etiqueta de ‘inteligente’ o ‘smart’ para hablar de máquinas que esperamos sean flexibles, fáciles de integrar y diseñadas con la ciberseguridad en mente. Por ello, es necesario saber qué características convierten a una máquina en inteligente y, sobre todo, cuáles nos permitirán obtener los beneficios que deseamos.

Es innegable que la actual situación de pandemia ha tenido y está teniendo un impacto directo sobre todo el tejido industrial y sobre la implantación de la Industria 4.0 a todos los niveles. Los paros de producción y los cambios en los patrones de consumo han acelerado algunos de los procesos. Como consecuencia, muchas empresas se han tenido que lanzar de forma abrupta a una digitalización precipitada. Los retos a afrontar no han cambiado. Sigue siendo imprescindible definir de forma precisa la mejor estrategia de Transformación Digital, hacer uso de la tecnología adecuada para poder implementarla e identificar el talento que hará que el cambio sea posible.

Para competir de manera efectiva, los fabricantes de maquinaria tienen el desafío de definir el valor más allá del coste de sus equipos y buscar formas de maximizar el rendimiento de su empresa. Necesitan innovar y diferenciarse para obtener o mantener una ventaja competitiva. Implica aprovechar las tecnologías y tendencias de intercambio de información.  También anticipar y responder a los objetivos y expectativas de fabricación/producción inteligente de los usuarios finales. Concretar y articular claramente el valor empresarial de las estrategias en el proceso de digitalización puede ofrecer a las organizaciones mayor facilidad en la transición. Sectores como Automoción, Aeronáutica, Petróleo y Gas, Generación de Energía, Alimentación y Productos de Consumo están siendo motores en experimentación e innovación, trasladando soluciones tecnológicas a empresas más pequeñas, proveedores y Pymes.

Convertir los datos en información

Durante años se ha tenido el concepto de que la digitalización consistía en conectar dispositivos para obtener datos y luego poder trasladarlos a la nube. Se han generado ingentes cantidades de registros a los que no se les ha sabido dar valor.

Los datos en tiempo real tomados directamente de una máquina u operación son una ventaja principal de la fabricación inteligente. Sin embargo, si no se aplican correctamente, o si no se produce ninguna acción, entonces no hay beneficio. Los datos en sí son eso, datos. Las máquinas deben proporcionar información contextual y procesable que ayude al análisis y a la toma de decisiones. Se trata de sumar Tecnología, a través de la adquisición y contextualización de datos para convertirlos en Información, sumar Proceso, a través del análisis de la información obtenida para convertirla en Conocimiento y por último sumar a las Personas, a través de toma de decisiones en base al conocimiento adquirido, cerrando el círculo mediante Acciones que repercutan en una optimización de máquinas y procesos. Este ciclo debe ser continuo y poder adaptarse a los cambios que se generen a partir de las decisiones tomadas.

Hay que tener en cuenta que la información generada será utilizada por distintos perfiles dentro de una misma organización. Aquello que es relevante a nivel de operaciones difiere de lo que puede serlo a nivel de gerencia. Es importante poder adaptar el contenido de la información para cada rol, considerando igualmente el momento de la consulta. Además de la toma de decisiones en base a los datos en tiempo real, que afecta de forma inmediata al resultado, no podemos dejar de lado dotar a los sistemas de capacidad de optimización en base a información histórica.

En situaciones como la actual, los modelos son cambiantes y hay que poder anticiparse o adaptarse de modo ágil y efectivo para poder cubrir nuevas necesidades. Para ello debemos poder integrar la información en plataformas que nos permitan estudiar tendencias y darnos capacidad de análisis y respuesta para cubrir variaciones en la demanda.

¿Qué hace que una máquina sea Inteligente?

Cuando se habla de inteligencia aplicada a máquinas, a menudo se buscan características de conectividad. Sin embargo, hay muchas otras que convertirán una máquina en inteligente. Al  plantearnos el diseño podemos cuestionar si utiliza protección de la propiedad intelectual, proporciona diagnósticos en tiempo real, implementa técnicas actuales de seguridad, es adaptativa o si permite mejorar la eficiencia operativa. Según la situación priorizaremos unas características u otras, pero todas ellas podrán ser obtenidas a través de la combinación de dispositivos inteligentes y software.

Los dispositivos inteligentes son una pieza clave de las Máquinas Inteligentes, no solo son capaces de obtener los datos tradicionales, sino que también tener conciencia de sí mismos. Es decir, un sensor tradicional siempre podrá informar sobre si detecta o no detecta un objeto, sin embargo, uno inteligente además tendrá capacidades de autodiagnóstico, p.e. podrá indicar si está bien alineado, su temperatura de trabajo, número de ciclos… Una máquina compuesta por dispositivos inteligentes podrá beneficiarse de todas las características que dotan a éstos de inteligencia.

Históricamente los dispositivos de detección sólo han facilitado datos, pero cuando aplicamos inteligencia aceptan también recibirlos. Entre otras características, se dispone de opciones para prevenir paros no deseados y poder organizar las actuaciones de mantenimiento en el momento más conveniente de acuerdo con cada instalación. Se dispone también de tecnología que permite que, en el caso de reemplazar un equipo, su parametrización y configuración se produzca de forma automática (al vuelo), simplificando y agilizando el proceso. Este tipo de prestaciones permiten reducir los costes de inactividad e incrementar la productividad. Otra de las ventajas sería la integración de técnicas de seguridad avanzada, p.e. velocidad segura, dirección segura, velocidad cero… que, al mejorar las prestaciones de la máquina permiten realizar operaciones que no serían compatibles con conceptos de seguridad más tradicionales.

Objetivos de una Máquina Inteligente

Entre los objetivos que pueden existir con la implementación de Máquinas Inteligentes se encuentran: reducción del tiempo de acceso al mercado, mejor utilización de activos, reducción del tiempo de parada no planificada, reducción del coste de mantenimiento o incluso una mejor gestión de los riesgos empresariales. Gracias a los dispositivos inteligentes se cuenta con prestaciones que permiten cambiar el enfoque de mantenimiento de las instalaciones, dejando atrás un funcionamiento reactivo para adentrarse en una visión preventiva y predictiva. La optimización de la producción es uno de los principales objetivos que gracias a la tecnología actual es ya una realidad.

Es cada vez más relevante que, desde la etapa de diseño, se tenga presente brindar información operacional para el usuario final, puesto que la implementación de un sistema OEE (Overall Equipment Effectiveness) es esencial en el desarrollo de cualquier Transformación Digital.

Mejor productividad y seguridad en un entorno conectado

La columna vertebral de una Máquina Inteligente será su capacidad para comunicarse con otros sistemas, siendo innumerables las ventajas de integrar redes de comunicación estándar. Implementar sistemas de red y comunicación basados en protocolos comunes, como pueden ser los establecidos por la ODVA para EtherNet/IP, facilita la integración y despliegue de máquinas e instalaciones. Hace que no sea necesaria una red exclusiva y permite convivir con infinidad de dispositivos (impresoras, ordenadores, sistemas de gestión de presencia, cámaras de visión…).  Lo que lo convierte en más atractivo para usuarios, integradores y proveedores ya que no requiere de la adopción de medidas adicionales en instalaciones completas y complejas. 

Además, tenemos que ser capaces de llevar los datos generados a pie de máquina a aquellas ubicaciones donde se les pueda dar valor. Para ello adaptaremos el formato y el contenido en función del entorno o la plataforma donde queramos hacer uso.

Para aplicar inteligencia, resultaría inconcebible que una máquina o una instalación trabajara de forma aislada y que únicamente suministrara datos para utilizarlos desde un enfoque puramente productivo. No se trata sólo de aportar datos, sino de poder incorporarlos con otros generados por distintas fuentes. De este modo, la suma podrá aportar el valor necesario y brindar información para poder tomar las decisiones que optimicen nuestro negocio y el de nuestros clientes. Cualquier instalación convive con infinidad de sistemas, formando parte de un todo mucho mayor. La información generada debe alimentar sistemas de gestión de mantenimiento, gestión de la calidad, producción, consumo energético, trazabilidad…

Dentro del diseño de Máquinas Inteligentes se debe considerar también la ciberseguridad. Desafortunadamente, en los últimos años el sector empresarial ha descubierto que también es un objetivo rentable para los hackers. Ataques recientes a nivel global evidenciaron lagunas en materia de ciberseguridad. Por ello es necesario cubrirlas para garantizar el buen funcionamiento de las instalaciones y evitar fugas de información.

No existe una solución única, se trata de proteger distintas capas, desde el dispositivo, el conjunto de la aplicación, equipos informáticos, arquitectura de la red, políticas IT… A una Máquina Inteligente le exigiremos que las garantice con soluciones que se complementen, asegurando el flujo de datos en ambas direcciones. De este modo, combinando la tecnología a nivel de dispositivo, software y personal se consigue proteger la Empresa Conectada.

Herramientas para el diseño avanzado

En la actualidad, el diseño de máquinas flexibles y adaptativas está cada vez más presente en el mercado. La visión de la producción ha ido evolucionando a medida que lo ha hecho la tecnología para formar la realidad actual. Con tal de maximizar la eficiencia y la producción, las máquinas deben ser capaces de adaptarse a distintos productos y  cambiar de uno a otro con agilidad y flexibilidad.

Hoy en día la implementación de nuevas tecnologías enfocadas al desarrollo cobra un peso muy importante, un claro ejemplo podría ser la realidad extendida. Nos proporciona la opción de simular y anticiparnos en los diferentes estadios de un proyecto y obtener resultados muy similares a los que se obtendrían en condiciones reales. Hace posible cubrir todas las fases de diseño, desarrollo, puesta en marcha y depuración de una máquina a través del uso de modelos virtuales (Gemelo Digital). Esta tecnología nos permite consumir los datos de comportamiento en tiempo real, además del conocimiento adquirido a través de los registros históricos de las diferentes plataformas para optimizar el rendimiento de las instalaciones.

Conclusión

La Transformación Digital debe tener como objetivo mejorar nuestras instalaciones, máquinas y procesos para obtener rendimiento, ser más productivos, más flexibles y obtener información que nos permita adaptarnos a las necesidades cambiantes del mercado. Además, diferenciarnos de nuestra competencia y facilitar la vida a las personas involucradas. No se trata de desechar el modo de trabajo y las instalaciones existentes. Aprovechar el conocimiento y los procedimientos actuales nos permite, de forma gradual, implementar nuestro proceso de digitalización, obteniendo beneficios desde las primeras etapas. Beneficios que irán incrementando a medida que se aumente el nivel de Transformación Digital.

Andrea Fonseca y Alejandro Ruiz,

Technology Consultants en Rockwell Automation

págs. 48 a 50.