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El Internet de las Cosas (IoT) y la transformación de la fábrica inteligente

Desde la pasada década nuestra sociedad depende cada vez más de las últimas tecnologías de electrónica y comunicaciones, desde dispositivos móviles a vehículos inteligentes o la automatización del hogar. Estos objetos físicos o cosas están haciendo uso de la electrónica, el software, los sensores y la conectividad para crear el Internet de las Cosas (IoT). El concepto del IoT, que introdujo el pionero de la tecnología Kevin Ashton en 1999, es que el avance en la conectividad entre humanos, máquinas e infraestructura aumentarán la inteligencia, el conocimiento comercial, la eficiencia y la innovación. El amplio uso de la automatización industrial y la inteligencia embebida a mitad del siglo XX nos ha llevado al mundo tal y como lo conocemos hoy. El Internet de las Cosas Industrial (IIoT), que incorpora una red de máquinas y dispositivos con mayor inteligencia definidos por software, puede influir sobremanera en nuestras vidas. El paisaje del IIoT, como muestra la figura 1, puede segmentarse además en tres partes: los periféricos inteligentes (sensor/actuador), el sistema de sistemas y la analítica de extremo a extremo, que son la base de toda la conectividad y el análisis de datos, a la vez cumplen los requisitos de latencia, sincronización y fiabilidad. En cuanto al negocio, los fabricantes se ven limitados porque las plataformas de control suelen estar ligadas a un proveedor de equipos concreto. A menudo estos proveedores de equipos lanzan productos inteligentes, que disponen de varios procesadores embebidos, protocolos y software. La integración de estos productos en sus ciclos de diseño hasta la distribución final es un reto clave. Resulta cansado mantener todos estos protocolos, software y tecnología, especialmente cuando dispone de recursos limitados. Para mantener la competitividad en un mundo determinado por el tiempo de comercialización, un enfoque basado en plataforma ofrece a los fabricantes la flexibilidad y eficiencia de disponer de una sola arquitectura que pueda funcionar con equipos de cualquier proveedor. En el caso de un centro de fabricación, las herramientas inteligentes pueden ayudar a simplificar el proceso de producción y mejorar la eficiencia eliminando manuales y registros de datos físicos. Los operadores deben centrarse en sus tareas operativas, durante las cuales deben tener las manos libres para utilizar las herramientas apropiadas.

Varias iniciativas anteriores vinculadas a proyectos sin papel se centraban en la supresión del papel o en sustituir este por tabletas; sin embargo, seguían consumiendo datos muertos y pasivos. Empresas como Airbus están procurando utilizar herramientas inteligentes como alternativa a los datos en contexto, que se generan y consumen continuamente; en otras palabras, datos vivos. Las herramientas tienen inteligencia embebida no solo para comunicarse con otros sistemas y máquinas, sino también para ofrecer ajustes de torsión dinámica y registros de datos para conseguir un flujo de trabajo de producción mucho más continúo. Airbus probó el System on Module (SOM) de NI basado en SoC Zynq como la plataforma de base para todas estas herramientas inteligentes. Con el SOM de NI se aceleró el proceso de desarrollo desde el diseño del prototipo a la distribución. Antes de desarrollar el SOM de NI, Airbus creó un prototipo basado en un controlador CompactRIO de NI (NI cRIO-9068) centrado en el SoC Zynq que les permitía integrar IP de bibliotecas de Airbus existentes y algoritmos de código abierto para validar sus conceptos de forma rápida. La flexibilidad de utilizar programación textual y gráfica, junto con la reutilización de bloques IP de terceros situados sobre el SoC Zynq, así como el SO Linux Real-Time de NI, ofrecían el nivel perfecto de abstracción para desarrollar estas herramientas. Leer el estudio del caso de Airbus: http://sine.ni.com/cs/app/doc/p/id/cs-16246 Aparte de las herramientas, los manipuladores industriales también son importantes para los procesos de fabricación. Estos sistemas manipuladores de robot llevan décadas utilizándose en varios sectores para un amplio abanico de aplicaciones y normalmente están diseñados con una solución propietaria o personalizada que hace costoso integrar un robot industrial para el usuario final. A medida que los sistemas de producción evolucionan en sistemas ajustados (no solo en organización, sino también en planificación y tecnologías), se necesita una arquitectura o capa de comunicación común para poder escalar y adaptar. El uso de una plataforma para ampliar a un controlador de robot existente permite al usuario final reutilizar IP existentes, como la cinemática inversa y la seguridad mientras implementa una arquitectura a nivel de sistema, que pueden redistribuirse a un manipulador distinto y escalado de forma apropiada, a medida que sigue evolucionando una planta de producción. Al mismo tiempo, la capa de comunicación común permite más avances en el desarrollo de la seguridad y colaboración de la máquina-humana para optimizar más el ritmo de producción y reducir el coste. Todos estos sistemas inteligentes requieren gran ancho de banda y una arquitectura y protocolo de comunicación de baja latencia. Es importante utilizar una plataforma con una arquitectura abierta en software y hardware para escalar, a medida que siguen desarrollándose nuevos estándares como 5G, OPC UA e IEEE 802.1.

Estas arquitecturas son cruciales para controlar procesos para diversas plataformas, a la vez que mejoran la seguridad y ofrecen un modelo de información para toda la infraestructura. En la cúspide de la cuarta revolución industrial impulsada por la convergencia de las tecnologías y las tendencias sociales, ha surgido un nuevo catalizador donde las cosas de todas las formas y funciones son esenciales para el Internet de las cosas o IoT. La conexión del IoT y la naturaleza distribuida de estos dispositivos inteligentes, cada uno con un comportamiento autónomo o semiautónomo, permiten aumentar la producción y utilizar mejor los recursos humanos, al eliminar los vacíos enormes de información sobre el estado de la fábrica en tiempo real. El IoT, junto con técnicas innovadoras como la fabricación aditiva, pronto conseguirá una planta de fabricación verdaderamente avanzada y optimizada y la visión de una fábrica del futuro ajustada, ágil e integrada. Para saber más sobre las ventajas del enfoque de basado en plataforma de NI, visite: ni.com/embedded-systems.



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