Eliminar los silos de datos es esencial para la optimización operativa

John Nita, presidente de Emerson Europa, explica de qué forma Boundless Automation (Automatización sin límites) permite un movimiento libre y seguro de datos desde el campo inteligente hacia el Edge industrial y a la nube y cómo está ayudando a los fabricantes a optimizar el rendimiento de las plantas de producción.

Los procesos industriales y las plantas de fabricación actuales pueden generar mayores cantidades de datos de tecnología operativa (OT) que nunca. Sin embargo, el verdadero valor de esos datos solo se observará cuando se pueda acceder a ellos, analizarlos y transformarlos en información práctica que permita mejorar la toma de decisiones y, en última instancia, conducir a mejoras operativas de gran alcance. Lamentablemente, todavía hay muchas instalaciones obsoletas que no pueden aprovechar estas ventajas debido a la forma en que han sido diseñadas, utilizando arquitecturas de automatización jerárquicas y construidas específicamente que aíslan los datos de OT de los sistemas de hardware y software. Los datos están efectivamente aislados, con distintas capas de automatización, incluidos los sensores y el software, las aplicaciones basadas en la nube y la inteligencia artificial, impidiendo que la siguiente capa acceda a los datos.

Por lo tanto, el reto es encontrar una manera de romper y eliminar estos silos de datos, de modo que la información no esté segregada y pueda utilizarse para mejorar el rendimiento operativo de las plantas. Algunas organizaciones han intentado eliminar sus silos de datos trasladando la información a un repositorio común en la nube. Sin embargo, en lugar de crear un lago de datos viable que permita un mejor procesamiento de la información, a menudo sigue sin ser posible obtener los datos de todos los sistemas dispares en un contexto común y unificado, necesario para un análisis holístico de los datos. Hay varias razones por las que esto puede resultar difícil. Si se utilizan sistemas antiguos, los datos pueden estar en un formato antiguo difícil de utilizar. Estos sistemas pueden no estar habilitados para Internet, lo que obliga a los ingenieros a idear arquitecturas a menudo complejas y frágiles para extraer los datos y ponerlos a disposición de otros sistemas. Los datos pueden ser accesibles desde estos sistemas, pero a menudo se pierde el contexto, lo que dificulta su uso eficiente y eficaz.
 

Arquitecturas de automatización de próxima generación

La próxima generación de arquitecturas de automatización que faciliten el libre flujo y la democratización de los datos en toda la empresa contribuirá a superar este reto. Estas arquitecturas tendrán que estar definidas por software, centradas en los datos y habilitadas para aplicaciones, de modo que los datos puedan recopilarse de los dispositivos del Internet industrial de las cosas (IIoT) y de los sistemas de control basados en los Edge y a continuación trasladarse de forma segura a una empresa basada en la nube para su análisis, tendencias y previsiones. Algunas de estas cosas ya existen de una forma u otra, pero solo cuando se puede formar un ecosistema completo de automatización integrada sin fisuras, lo que se conoce como boundless automation o automatización sin límites, la solución proporciona los máximos beneficios. 

Convergencia IT/OT

Una arquitectura de este tipo permitiría una estrecha colaboración entre la tecnología de la información (TI) y la tecnología operativa (OT). Durante muchos años, la preocupación por la seguridad hizo que la mayoría de los fabricantes se centraran en mantener los datos de OT muy separados de Internet. Sin embargo, más recientemente, la mayoría de las organizaciones se han dado cuenta de que la conexión de los sistemas OT a Internet, junto con la conectividad a la nube, es necesaria si se quieren obtener beneficios de rendimiento, no solo en la planta sino en toda la empresa. Este nuevo enfoque en la conectividad ha aumentado el escrutinio sobre la convergencia IT/OT y sus tecnologías asociadas, incluido el sistema de control distribuido (DCS).

Las arquitecturas de DCS tradicionales pueden hacer que valiosos datos contextualizados queden atrapados en las distintas capas de controladores, con la compleja ingeniería necesaria para que esa información esté disponible de forma segura y eficiente. Sin embargo, el software DCS moderno puede superar este reto proporcionando una mayor capacidad en el Edge para impulsar la mejora del rendimiento. Muchas plantas están conectando ahora sus DCS a la nube a través de tecnologías OT Edge seguras, para entregar datos en tiempo real a un repositorio centralizado. El DeltaV™ Edge Environment de Emerson, por ejemplo, ayuda a proporcionar formas más seguras de mover datos desde el DCS a donde sea necesario, lagos de datos, científicos de datos, aplicaciones de análisis en la nube, sistemas de planificación de recursos empresariales, etc., connectividad segura , sin perder el valioso contexto operativo. Se puede utilizar una amplia gama de plataformas de software para analizar los datos, lo que permite mejorar el rendimiento en toda la empresa.
 

Automatización sin límites

En Emerson, nos referimos a nuestra visión de una arquitectura de automatización de próxima generación como Boundless Automation™. Esto implica un enfoque triple, en que el campo inteligente, el Edge computing y la nube comprenden una arquitectura cohesiva, flexible y segura para gestionar, conectar y entregar datos de OT e IT sin problemas y fácilmente en toda la empresa. Mover los datos de forma libre y segura desde el campo inteligente al Edge y a la nube, permitiendo a las organizaciones aprovechar el poder del software para optimizar su rendimiento empresarial y alcanzar sus objetivos de producción, fiabilidad y sostenibilidad.

En las arquitecturas de automatización jerárquicas y obsoletas, los datos se producen en una serie de sistemas separados e independientes y tienen que moverse a través de múltiples capas de red para llegar a la nube. Sin embargo, el enfoque de Boundless Automation ofrece una arquitectura más sencilla y unificada en la que todos los datos se comparten desde el principio en un contexto común predefinido. Esto puede incluir datos en tiempo real, históricos, de fiabilidad, configuración y producción, todos ellos disponibles en toda la arquitectura para expertos o modelos generados por IA.

Las compañías eléctricas quieren aprovechar las oportunidades que se les ofrecen e integran sistemas de generación y uso para impulsar un sistema más racionalizado. Una de las cuestiones más complejas en la distribución de energía es gestionar con éxito la variabilidad de la demanda y el suministro para reducir la tensión en la red. Mitsubishi Power ha aprovechado con éxito la pila de automatización digital para desarrollar una forma innovadora y sostenible de resolver ese problema, permitiendo a los proveedores utilizar sistemáticamente la energía renovable de máxima producción en las horas de mayor consumo.
 

Otro ejemplo de aplicación sería ayudar a los fabricantes a gestionar y optimizar el uso de la energía en toda la empresa. Por ejemplo, un fabricante de especialidades químicas puede tener varias plantas repartidas por todo el mundo y ser capaz de ajustar los niveles de producción en función de la eficiencia energética y las emisiones de la planta, los costes de la energía, el tipo de suministro energético y los objetivos de sostenibilidad, los costes y emisiones del transporte, el coste y la disponibilidad de las materias primas. Para ello, es necesario poner una gran cantidad de datos procedentes de una amplia variedad de fuentes a disposición de herramientas analíticas complejas que puedan realizar análisis multivariantes para la toma de decisiones empresariales. Si una de las plantas es bastante antigua y con una conexión limitada a la empresa, esto puede limitar las posibilidades de un programa de este tipo. Aquí es donde pueden ayudar la modernización y el uso de Boundless Automation para evitar los silos de datos.

El campo inteligente

El papel del campo inteligente en el concepto de automatización sin límites es desbloquear todos los conjuntos de datos importantes de los sensores, que actualmente están muy infrautilizados, y democratizar esa información en toda la empresa para que la utilicen tanto las personas como la IA. Una parte importante de las arquitecturas de automatización de próxima generación es el aumento de la conectividad, lo que permite una adopción más generalizada de dispositivos de campo inteligentes. 

Las soluciones de comunicación WirelessHART® y Ethernet-APL (que admiten una serie de protocolos como PROFINET, Ethernet/IP, OPC-UA y HART-IP) son importantes para proporcionar esa conectividad. Al igual que las redes inalámbricas de área amplia, como 5G, que continúan avanzando hacia la industria de procesos y los espacios de fabricación discreta e híbrida.

Integrar los datos de una gran base instalada de dispositivos de campo en sistemas de IT de nivel superior es un desafío debido al uso de diferentes protocolos de comunicación, cada uno de los cuales representa los datos de manera diferente. Por lo tanto, se necesita un modelo de información común para representar la información transmitida mediante los distintos protocolos, y esto está proporcionado por un modelo de información de dispositivos de automatización de procesos (PA-DIM®). Al proporcionar un lenguaje común para describir los datos de los dispositivos, independientemente del protocolo, el tipo de dispositivo o el fabricante, PA-DIM permite un flujo de datos sin fisuras en toda la empresa.

La nube

Las tecnologías de la información llevan muchos años trasladando la potencia y los sistemas informáticos a la nube, y ahora también se empiezan a notar las ventajas para las aplicaciones OT. Si una organización tiene varias instalaciones que utilizan el modelo PA-DIM, la agregación de datos a nivel de empresa en la nube resulta muy sencilla, y es posible comparar datos de toda una empresa, en lugar de una única planta. Llevar los datos a la nube permite la integración con los datos empresariales de ERP y otras funciones que ya están en la nube, lo que permite la optimización a nivel empresarial, no solo la optimización de la producción y OT.

La nube también permite un nuevo modelo de asistencia. Tener los datos centralizados en la nube permite la asistencia en línea por parte de expertos que pueden estar en cualquier parte del mundo. Un proveedor de automatización como Emerson puede ayudar a un fabricante proporcionándole una base de datos en línea de los activos instalados que incluya especificaciones, configuración, estado e información de mantenimiento, haciendo que sus propios ingenieros de asistencia recojan alertas de estos activos y proporcionen información sobre qué mantenimiento es necesario o qué piezas de repuesto se necesitan.

Industrial Edge

En la periferia confluyen las innovaciones de las IT y las OT. Comprende potencia informática distribuida, protocolos de comunicación inteligentes y un entorno de software cohesivo. Se trata de una infraestructura hiperconvergente que elimina los silos funcionales y permite funciones de automatización en contenedores, escalabilidad bajo demanda, tolerancia a fallos y redundancia, facilidad de despliegue y actualización, mejora del rendimiento, aplicaciones sin silo y mayor accesibilidad a los datos.
 

Seguridad

Uno de los elementos más importantes de la visión de Boundless Automation es encontrar formas de hacer que la conectividad y la integración sean seguras desde el principio. Las amenazas cibernéticas cambian constantemente, por lo que se requiere una amplia gama de tecnologías, como servidores seguros y flexibles, puertas de enlace y diodos de datos, así como experiencia para garantizar que los sistemas permanezcan seguros durante todo su ciclo de vida a medida que los datos se trasladan del campo, al Edge y a la nube. 

Dentro de las empresas de fabricación hay cada vez más experiencia interna, pero asociarse con un proveedor de tecnología de automatización puede ofrecer capacidades de evaluación de ciberseguridad dedicadas para activos de sistemas de control industrial, y proporcionar detección, respuesta y mitigación de amenazas rápidas, eficientes y efectivas.
 

Conclusión

El flujo libre y seguro de datos contextualizados desde el campo inteligente al Industrial Edge y a la nube proporciona a las organizaciones valiosos conocimientos procesables, ayudándoles a optimizar sus estrategias de mantenimiento predictivo y sus programas de eficiencia energética. 

Al aumentar su eficiencia operativa y reducir el tiempo de inactividad y la huella de carbono, las empresas pueden alcanzar sus objetivos de producción, fiabilidad y sostenibilidad, y mejorar su rendimiento empresarial.