Industria 4.0 – Edge Computing la clave de la modernidad | Revista Española de Electrónica
sábado , octubre 31 2020
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Industria 4.0 – Edge Computing la clave de la modernidad

Hasta ahora, la computación en la nube ha sido una de las mayores fuerzas impulsoras detrás del desarrollo de la transformación industrial digital, en particular la expansión del Internet Industrial de las Cosas (IIoT), así como el nivel cada vez más alto de automatización en numerosos sectores industriales. Hoy, sin embargo, está claro que usar la nube para la gestión y el almacenamiento de datos no es suficiente. Un elemento indispensable del concepto de rápido desarrollo de la Industria 4.0 es la computación de borde utilizada junto con la computación en la nube (del inglés ‘edge computing’); en otras palabras, procesar datos localmente y luego enviarlos a la nube. Junto con el mayor uso del Internet de las cosas industrial y, por lo tanto, el aumento en el número de dispositivos inteligentes existe una creciente demanda de que los datos recopilados por ellos sean procesados por unidades “periféricas”, es decir, las más cercanas a los usuarios.

Al utilizar el procesamiento perimetral, puede minimizar el uso del ancho de banda de la red y acelerar los tiempos de respuesta al permitir que los datos se almacenen y administren cerca de donde se necesitan. Esto a su vez permite el uso de servidores perimetrales locales en una gama mucho más amplia de aplicaciones. Los dispositivos de borde típicos que ya se usan ampliamente son, por ejemplo, sensores para controlar la iluminación, la calefacción y otros elementos. En estas aplicaciones, existen claras ventajas al colocar estos sensores lo más cerca posible de la fuente de poder de cómputo, así como importantes ahorros posibles al reducir la cantidad de datos que deben transmitirse a largas distancias y/o almacenarse en la nube. Sin embargo, existen posibles dificultades para los usuarios que desean exportar datos de sensores directamente a la nube.

Pueden ser, entre otros: latencia de red, integración deficiente del sistema, altos costos de administración de datos y brechas de seguridad de TI. Por estas razones, se considera que operar a nivel local es lo mejor, y que el uso de la computación perimetral puede tener un impacto muy positivo en la implementación de sistemas que operan en condiciones de la Industria 4.0, que de otro modo podrían ser muy costosos.

Menos riesgo y mayor eficiencia

En resumen, la informática de vanguardia puede reducir los riesgos asociados con la conexión de dispositivos y el intercambio de datos, aumentar la flexibilidad y eficiencia de la organización, reducir la cantidad de datos irrelevantes procesados y garantizar una latencia extremadamente baja y predecible. En un entorno de producción donde la computación de borde puede integrarse con un sistema de planificación de recursos empresariales (ERP) y proporcionar procesamiento de datos en tiempo real, una empresa puede acelerar en gran medida el proceso de automatización al operar localmente. La base de este nuevo enfoque – y por lo tanto un factor detrás de la automatización universal – es la capacidad de procesar datos localmente utilizando soluciones robustas, confiables, configurables y fáciles de usar que hasta ahora han sido un desafío implementar en entornos industriales hostiles. Estas soluciones incluyen, por ejemplo, el uso de varios tipos de controladores industriales y sistemas de comunicación que pueden facilitar la instalación, aplicación y operación de las redes de la Industria 4.0.

Es bien sabido que la Industria 4.0 requiere el uso de varias herramientas que no solo facilitan la automatización, sino que también ayudan a procesar y compartir de manera eficiente una amplia gama de datos. Esto, a su vez, permite la racionalización y el refinamiento de los procesos de producción y la producción de productos finales de acuerdo con las especificaciones precisas del cliente. Para que este concepto se ponga en práctica, se necesitan interfaces y dispositivos especiales. Estos incluyen tarjetas de red compatibles con varios tipos de buses, módulos industriales, cables de conexión e interfaces modernas en forma de computadoras de panel eficientes y livianas. Actualmente, los convertidores y los módulos industriales son los pasos necesarios en el camino hacia la Industria 4.0. Una de las soluciones de borde disponibles son los controladores de borde industriales de Brainboxes. Permiten la transmisión bidireccional para que los componentes se comuniquen con el departamento de ingenieros que interpretan los datos.

Este tipo de transmisión requiere tarjetas de red compatibles con diferentes tipos de bus, p.ej. bus Brainboxes PCI Express (PCIe) compatible con la tarjeta IX-100. Su compatibilidad con sistemas operativos como Windows, Linux y otros facilita la integración con la configuración existente. El IX- 100 también tiene una protección contra sobretensiones y se distingue por un tamaño pequeño: 120mm x 76mm x 18mm. Esta tarjeta plug and play presenta un puerto COM estándar de 9 pines RS-232 en una sola ranura PCIe.

Fiabilidad y fácil conexión

Para aprovechar al máximo la tecnología de comunicación avanzada en un entorno IIoT, es importante utilizar convertidores robustos y módulos de entrada/salida que le permitan conectarse fácilmente a varios tipos de dispositivos. Un ejemplo de tales componentes es un convertidor aislado RS-232 a RS-422/RS-485 de la marca Advantech – ADAM-4520-EE (Figura 1) equipado con una carcasa duradera de plástico ABS, dimensiones 70mm x 122mm x 30mm y consumo de energía 1.2W a 24V DC. Cuando se usan ordenadores industriales en condiciones difíciles, también vale la pena considerar comprar una memoria flash eficiente o elegir el sistema operativo correcto.

Un ejemplo de un dispositivo que se puede usar en condiciones más exigentes es una computadora industrial HARTING 2095000000300 (Figura 2) con puerto Ethernet, 32 GB memoria flash y clase de estanquidad IP67, proporcionando protección contra la suciedad y la humedad. Esta unidad mide 132mm x 86mm x 35mm, tiene 1 GB de RAM y utiliza energía a través de Ethernet o de 12V CC / 24V CC. El diseño modular de hardware y software permite a los usuarios, ingenieros de desarrollo e integradores de sistemas crear de manera eficiente y eficiente diseños industriales integrados. Según la idea de la Industria 4.0, todos los dispositivos en un entorno determinado deben conectarse dentro de la misma red, por lo tanto, la posibilidad de alimentarlos desde una fuente es un tema clave. Esto es posible gracias a la tecnología Power over Ethernet, que utiliza el mismo cable de red para la fuente de alimentación, a través del cual transmite datos entre dispositivos. Esta solución permite una reducción significativa en el costo de la instalación eléctrica.

Un ejemplo es un módulo conmutador Ethernet PoE ANTAIRA LNP-0500G-24 (Figura 3) con carcasa metálica, 5 puertos de acceso y amplificador de voltaje incorporado. Este dispositivo fue fabricado por la forma estadounidense de ANTAIRA Technologies, que crea soluciones de comunicación para la industria. Es por eso que el módulo presentado es ideal para operar en condiciones hostiles que requieren una fuente de energía PoE de alta potencia, como sistemas de monitoreo privados y de carreteras, industria minera, sistemas de monitoreo de tráfico, gestión de energía, infraestructura de agua y alcantarillado o líneas de producción automatizadas en fábricas “inteligentes”.

Conclusión

Al introducir IoT en un entorno automatizado donde los datos se comparten localmente, depender únicamente de la tecnología de la nube puede no ser suficiente. La solución óptima para las empresas que desean disfrutar del mayor rendimiento posible al menor costo posible es la combinación de cloud y edge computing. Hay muchos dispositivos robustos y fáciles de usar en el mercado que le permiten usar ambas tecnologías al mismo tiempo. La informática de borde es hoy en día un factor muy importante utilizado en la Industria 4.0, sin importar qué sector de la industria o con qué tipo de entorno de trabajo exigente estemos lidiando.



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