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Cómo tomar mejores decisiones comerciales y más rápido

El control de procesos es un asunto amplio que cubre un gran abanico de aplicaciones, desde técnicas para perforar como la fractura hidráulica a las refinerías. Una tendencia común prevalente en todas las aplicaciones es centrarse en mejorar las consideraciones de HSE (salud, seguridad y entorno). Algunas ilustraciones recientes de esta tendencia son las presiones para aumentar la seguridad de la máquina, optimizar operaciones más eficaces e implementar control remoto para la seguridad del operario. Sin embargo, una advertencia importante de esta tendencia es que hace que las aplicaciones sean cada vez más complejas. El control de procesos puede realizarse con bastante sencillez con un controlador tradicional como el controlador lógico programable (PLC), ya que es un paradigma de programación fiable y fácil de usar. Donde los PLC se quedan por detrás es al aplicar funcionalidad avanzada, que requiere la tendencia de HSE. Con respecto a la funcionalidad avanzada, mientras que distintos paquetes de control ofrecen la robustez necesaria para satisfacer las necesidades de aplicación, el sistema de control quizá no tenga la flexibilidad suficiente para procesar o la velocidad de E/S. Un paquete de control también puede ofrecer gran velocidad de E/S pero funcionalidad limitada desde una perspectiva de programación. Considere la cuestión de mejorar la eficacia. Existen numerosas actualizaciones que pueden ayudar a mejorar la eficacia de una máquina, mientras que muy pocas pueden lograrse utilizando solo un PLC. Las actualizaciones pueden ser:

• Adoptar análisis y recopilación de datos de alta velocidad para mejorar los procesos

• Evolucionar de un modelo de control discreto a uno de control avanzado para maximizar el rendimiento

• Añadir control de calidad de potencia para mejorar la eficacia general de la fábrica

• Incorporar control de condiciones para garantizar que las máquinas operen con el tiempo de actividad máximo El control de condiciones requiere adquisición y procesamiento de datos a gran velocidad para adquirir información en la máquina. Como los PLC no están equipados para este nivel de adquisición y procesamiento, debe incorporarse otra solución. Esto deja a los usuarios estas tres opciones principales:

Cada pieza de maquinaria puede generar enormes cantidades de datos que hay que analizar y comunicar entre máquinas para mejorar el rendimiento a largo plazo y la eficacia de las fábricas. Desafortunadamente, las soluciones basadas en ruta presentan una situación más funesta. Solo en Estados Unidos hay más de 4 millones de km de tuberías. La ley federal obliga a inspeccionar las tuberías cada cinco años. Con solo 137 inspectores en plantilla, cada uno tendría que inspeccionar más de 5.800 km al año. Los datos que recopilan quizá no se integren directamente en la empresa, lo que hace la toma de decisiones en tiempo real casi imposible. Una empresa de servicio público conocida recientemente siguió este mismo modelo, pero con las medidas de vibración en la maquinaria giratoria. Averiguaron que el 80% del tiempo de los analistas de vibra- ción muy especializados se empleaba tomando medidas e introduciendo datos, mientras que solo disponían del 20% de su tiempo para analizar los datos. Este problema va mucho más allá de implementar el control de condiciones para que los procesos sean más eficientes. La integración de sistemas complejos y dispares también puede mejorar la recopilación y el análisis de los datos, creando operaciones más seguras y aumentando la eficacia general de los trabajadores. Al final, cuantos más sistemas se agreguen para solucionar un problema inmediato, más complejos acabarán siendo los sistemas, con lo que habrá menos usuarios productivos. Afortunadamente, existe una nueva forma de enfocar el control de procesos que ofrece lo mejor de una solución comercial ya preparada en combinación con un diseño personalizado. Esta solución ofrece a la personalización de nivel bajo del diseño de circuitos personalizado los ciclos de fiabilidad y diseño del hardware ya preparado. Además, incluye una plataforma de hardware agnóstico que es independiente del proveedor de equipos.

Las plataformas permiten que se aplique la misma tecnología de hardware a casi cada aspecto de una aplicación –desde una solución de pigging a control de procesos o la monitorización de condiciones. Lo que hace que el concepto de plataforma sea tan potente es que elimina mucho trabajo redundante y complejidades innecesarias. Al utilizar una plataforma de hardware, pueden limitarse los problemas de hardware porque al usar la misma arquitectura en un sistema se ofrece la mejor interoperabilidad. Como resultado, cada nueva dificultad se convierte en un problema de software, que permite acelerar los ciclos de diseño y mejorar la actualización de campo.

El mismo principio puede aplicarse desde una perspectiva de software cuando se combina una plataforma de hardware con un software potente para crear una solución unificada. Ahora la dificultad no estriba ni en el hardware ni en el software, sino en la aplicación en sí. La empresa de servicio público antes mencionada utilizó esta plataforma para pasar a un sistema integrado y automatizado. Al hacerlo, invirtieron la tendencia con respecto al tiempo de los operarios, por lo que pueden pasar el 80 % de su tiempo analizando datos y solo el 20 % realizando inspecciones manuales. Pudieron hacer realidad el IIoT gestionando una enorme red de máquinas y generando cantidades ingentes de datos. Además, pudieron retirar a sus operarios de un entorno peligroso para que pudieran analizar los datos y tomar mejores decisiones comerciales y más rápidas. EngeMOVI, con sede en Brasil, utilizó esta misma plataforma para crear una solución de pigging con adquisición y procesamiento de datos en tiempo real (consulte la figura 2). Al utilizar una técnica basada en plataforma, pudieron utilizar el mismo software unificado para programar el pig que utilizaban para diseñar sus algoritmos de posprocesamiento. Al hablar de la plataforma, EngeMOVI explica que “todas estas ventajas permitían al equipo concentrarse en implementar los algoritmos matemáticos para la fusión de datos y el análisis estadístico, en lugar de los protocolos de comunicación”.

Lime Instruments, con sede en Houston, también utilizó esta plataforma para controlar y monitorizar todo en una ubicación de fractura hidráulica, incluido el control de procesos avanzados de mezcladoras y la monitorización de condiciones de camiones de bombeo (consulte la figura 3). Al utilizar una plataforma con hardware y software unificados, pudieron aumentar la eficacia. Rob Stewart, director general, cree que “lo que la mayoría de los programadores de C tardan dos años en hacer, podemos lograrlo en un par de meses. Podemos utilizar ese ahorro de tiempo para llegar al mercado más rápido y capitalizar con el retraso de nuestros competidores”. Se ha demostrado que las plataformas simplifican la complejidad del diseño de sistemas y aumentan la eficacia. Una plataforma tal está disponible con el controlador diseñado con software CompactRIO de NI, que se basa en la arquitectura reconfigurable I/O (RIO) LabVIEW de NI. Esta arquitectura integra perfectamente un procesador en tiempo real con una FPGA programable por el usuario y E/S modular y programada con el software de diseño de sistemas LabVIEW de NI. La FPGA es un chip reconfigurable que permite a los usuarios embeber sus algoritmos en hardware similar al diseño personalizado. Los usuarios pueden reprogramar la FPGA mediante software de alto nivel para iterar en su diseño mucho más rápido que un diseño personalizado. Además, se benefician de mayor flexibilidad en comparación con las soluciones ya preparadas.

Esto significa que los usuarios pueden realizar actualizaciones de firmware en campo cuando hay que añadir o revisar una función. Aún más, al utilizar una FPGA los usuarios disfrutan de mayores niveles de determinismo y fiabilidad para desarrollar una solución más segura, ya que muchos de los algoritmos y de la lógica pueden embeberse en hardware. Al adoptar una arquitectura reconfigurable, los usuarios pueden beneficiarse de una plataforma suficientemente potente y flexible para gestionar cualquier aplicación, desde la monitorización de condiciones al control complejo basado en modelos y mucho más.  



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