Históricamente, OT (operational technology) e IT (information technology) han venido desempeñando funciones muy separadas en las plantas de fabricación. Sin embargo, en la actualidad se están uniendo debido a las eficiencias inherentes y a la ventaja competitiva que proporciona esta estrategia. El reto es garantizar que esta convergencia se lleve a cabo de manera optimizada y rentable sin alterar las operaciones en curso. Es aquí donde la informática distribuida cumple una función clave, especialmente con la eclosión de la inteligencia artificial (IA) y el aprendizaje automático (ML, por machine learning).
Los algoritmos de software de IA permiten procesar la información de OT y tomar decisiones basadas en la experiencia sin intervención humana. A lo largo de la historia, el software IA ha necesitado altos niveles de capacidad de procesamiento, pero la eclosión de plataformas de inferencia distribuidas, las cuales utilizan los resultados de los algoritmos de entrenamiento de IA en un entorno mucho más limitado, ha abierto la posibilidad de que la IA se extienda hasta la fábrica. Por tanto, esta conectividad es una decisión muy importante para las empresas en el mercado de la fabricación de maquinaria y para los usuarios finales.
Si el fabricante tiene la posibilidad de acelerar sus decisiones puede mejorar tanto la productividad como la eficiencia, logrando así una auténtica ventaja competitiva. La adopción de la IA en los procesos de automatización también ayuda a abordar los retos que representa un personal que envejece y que no es reemplazado con nuevo talento. Aprovechar la nueva tecnología y los nuevos algoritmos permite que los fabricantes produzcan más con el mismo número de personas, consiguiendo un proceso de toma de decisiones a alto nivel que ofrece una ventaja en el mercado.
Inspector digital
A modo de ejemplo, pensemos en la etapa de inspección de un proceso de fabricación. Dentro del entorno de producción hay personas con 30-40 años de experiencia en fabricación, que aprovechan para hallar defectos, anomalías y otros datos sobre calidad. No obstante, cuando estas personas se retiran, y sin una nueva generación de inspectores que los sustituya, ¿cómo puede el fabricante conservar y aprovechar sus conocimientos?
La IA y el ML ofrecen una solución al digitalizar esos conocimientos por medio de un proceso de formación similar al que se proporciona a un nuevo inspector principiante. Una vez entrenado, el modelo de IA se puede instalar en los dispositivos de inferencia distribuidos, que pueden asumir la función de detección defectos y garantía de calidad, suministrando información a los servidores de entrenamiento con el fin de ajustar y optimizar los modelos de IA.
El “inspector digital” proporcionado por la plataforma de inferencia distribuida conserva para siempre todos los conocimientos que suman los operarios experimentados y los aplica al proceso de inspección, normalmente con un nivel más alto de exactitud que la inspección manual. Al mismo tiempo, el papel del inspector humano se eleva al análisis de los datos resultantes y a la identificación de mejoras en el proceso, lo cual a su vez hace que resulte más atractivo captar nuevo talento.
La gran ventaja es que por medio de las técnicas más avanzadas de IA y ML, junto con el servidor de entrenamiento apropiado y el hardware distribuido de inferencia, el inspector digital se puede hacer realidad sin necesidad de personal informático o de una programación compleja. En lugar de ello, el sistema aprende qué muestras son aceptables e inaceptables en un corto período de entrenamiento. Los modelos resultantes se pueden instalar de forma concurrente en varias ubicaciones y líneas de producción, aprovechando así al máximo la suma de experiencias de los equipos de inspección desde varios lugares. Las plantas de fabricación simplemente pueden observar, converger y optimizar. La ejecución del sistema proporciona una realimentación constante al servidor de entrenamiento, refinando así la inferencia distribuida con una exactitud cada vez mayor que en última instancia conduce a un proceso de toma de decisiones casi perfecta.
Zonas industriales en declive
¿Cómo pueden aprovechar los fabricantes tradicionales esta tecnología y convertirse en “inteligentes”, especialmente en Europa, donde hay tantas zonas industriales en declive? Esto suele ser más sencillo de lo que creen los fabricantes. Desde luego, es necesario disponer de una conectividad de la red con el lugar de inspección y se necesitan cámaras que recojan datos de inspección visual, pero estos elementos normalmente ya se encuentran disponibles si las inversiones en OT están actualizadas. A continuación la inferencia distribuida con normalidad se incorpora de manera relativamente sencilla, proporcionando así algoritmos para captura de imágenes e inferencia de IA que constituyen el sistema de detección de defectos. El servidor de entrenamiento, que afina de manera constante el modelo basándose en los datos realimentados por conectividad se halla normalmente en la sala de servidores de IT, pero se puede instalar en cualquier lugar con acceso a la red a las que están conectados los dispositivos de inferencia distribuidos.
En muchos casos, el modelo también usa la información adquirida desde otras fuentes, pero la naturaleza abierta de la tecnología basada en estándares permite implementar capas de tecnología IoT al combinar apps distribuidas, protocolos de comunicaciones y capacidades de adquisición de datos, digitalizando de este modo las áreas industriales en declive y llevándolas a la nueva era de la fabricación.
Cuando se empezó a debatir la revolución de la Industria 4.0 en Europa, la pregunta inmediata fue cómo crear una solución no propietaria y “abierta” para evitar la dependencia de un solo proveedor. El primer paso consistió en crear compatibilidad técnica e integrarla en un entorno abierto y transparente en el que pueda introducirse un mayor nivel de innovación.
Hace unos seis años, cuando las empresas se plantearon la idea de implementar IoT en un entorno de producción, el debate se centró en cómo podrían los fabricantes conectar sus dispositivos, máquinas y equipos. ¿Cómo podrían incrementar su nivel de análisis respecto a soluciones anteriores, que se basaban en aplicaciones SCADA o MES? ¿Y cómo era posible lograr que haya más aplicaciones en el campo de OT capaces de obtener un ROI (retorno de la inversión) atractivo? Con el paso del tiempo, esto ha conducido a una situación en la que el IoT industrial se basa cada vez más en una tecnología PC abierta. Si bien esto ha sido una novedad para las OT, es algo con lo que el mundo IT se ha ido familiarizando durante décadas al comprender el valor del aprovechamiento de arquitecturas comunes, estándares de comunicación, herramientas de gestión y entornos de aplicación. A medida que se adopten de forma generalizada los desarrollos en el ámbito de las comunicaciones abiertas como OPC-UA, y que nuevas tecnologías como redes sensibles al tiempo y 5G superen la necesidad de dispositivos especializados en tiempo real, el uso de tecnologías abiertas basadas en PC es dominante.
Menos complejidad
A su vez, esta adopción de arquitecturas abiertas significa que hoy el concepto de creación de una capa técnica sobre una planta de fabricación en declive es mucho menos complejo que hace dos o tres años. Esto se debe a que existen muchas pilas que integran dispositivos y sistemas OT propietarios en el dominio IoT. Comunicaciones, protocolos e interfaces físicos se han estandarizado más y, a diferencia de los dispositivos OT propietarios más antiguos, el acceso a plataformas de tecnología abierta utilizadas para construir sistemas es cada vez más sencillo, facilitando así la inversión.
La parte técnica representó históricamente el valor de la empresa, pero en la actualidad las empresas ya no discuten la compatibilidad técnica porque ya está ahí. En lugar de ello se habla sobre cómo utilizar la tecnología IoT para optimizar los flujos de trabajo de extremo a extremo en lugar de un proceso autónomo. Por lo que se refiere a aprovechar el capital intelectual y la experiencia de su plantilla mediante el uso de una tecnología que potencie su papel añadiendo más valor empresarial. Hablan cada vez más sobre aprovechar la información que compañías como Advantech pueden captar y virtualizar de forma distribuida en toda la empresa. Advantech puede proporcionar las pilas de hardware y software y pone en funcionamiento la plataforma IoT de modo distribuido junto con la acumulación de datos en nubes públicas, privadas e híbridas. ¿Pero cómo pueden aprovecharlo las empresas?
Este debate tiene lugar hoy con empresas que suministran sistemas de gestión como MES y software que gestionan el rendimiento de activos. Como resultado de ello, los integradores de sistemas tratan de ofrecer aplicaciones de negocio que supervisen aplicaciones operativas. Esto significa que la información para crear una solución de extremo a extremo que se conecte de forma distribuida.
La gran liberación
La clave del éxito reside en aprovechar la naturaleza abierta de las tecnologías IoT industriales más recientes con el fin de liberar a los integradores que implementan aplicaciones de negocio y a los integradores que implementan aplicaciones OT distribuidas. Advantech ya fomenta esta liberación al reducir la complejidad de integración de la solución. Se trata de una enorme ventaja porque si un fabricante puede trabajar con una empresa que puede liberar la parte técnica del proceso, se puede concentrar en sus competencias clave, lo cual significa que es posible su aceleración. En resumen, el grupo directivo de una empresa puede centrarse en los resultados y nos encargamos de la asesoría y la consultoría para la disponibilidad de especificaciones y plataformas de hardware/software.
Esa interconexión a nivel de empresa ya se está produciendo en las plataformas distribuidas IoT que ofrece Advantech, con un soporte muy asociado con los principales elementos de la plataforma empresarial. Advantech también suele trabajar con cualquier aplicación empresarial ejecutada, por lo que no hay dependencia hacia un determinado proveedor. Los fabricantes pueden escoger aquella aplicación empresarial o infraestructura en la nube que necesiten como clave para las soluciones IoT.
Integración de aplicaciones de negocio
En resumen, ahora hay una menor complejidad al implementar aplicaciones IoT y añadir una capa a centros de fabricación en declive. En la actualidad consiste en cómo proporcionar integración con aplicaciones de negocio.
El reto es que la mayoría de las empresas de IT son muy buenas ejecutando una aplicación empresarial, ERP o de rendimiento de activos. No obstante, si requieren integración para observar el nivel de fabricación que se les presenta de repente, con sus limitaciones, propuestas de valor, protocolos y tecnologías ajenas a ellas, necesitan mucho tiempo e inversiones para comprender por completo y para definir los retos a superar. Los integradores de sistemas IT que se unen a Advantech pueden liberarse, simplemente porque Advantech se encarga de la capa a la que necesitan conectarse y todo lo que hay debajo de ella. Esto tiene un enorme valor añadido porque Advantech dispone de pilas de hardware, pilas de software, conocimientos y experiencia en fabricación. De este modo, para los integradores de sistemas IT que se asocian a Advantech se pueden obtener las apps de empresa de los usuarios con gran rapidez.
Las empresas de IT llevan décadas suministrando aplicaciones de software empresarial. Ahora solo tienen que ponerse en contacto con una empresa como Advantech para completar la integración de OT.
Jash Bansidhar, Managing Director, Advantech Europe
