La mayoría de la gente cree que la fabricación está altamente automatizada, ¡y tienen razón! Los robots se utilizan mucho en la automatización de procesos para hacer de todo, desde cookies y computadoras hasta convertibles. Sin embargo, el mundo es un lugar competitivo y las empresas deben aumentar su capacidad de fabricación y personalización mientras reducen los costos. Como dice el luchador por la medalla de oro olímpica Cael Sanderson: "A menos que trabajes, evoluciones e innoves continuamente, aprenderás una lección rápida y dolorosa de alguien que ya lo ha hecho".
Es por eso que muchas empresas agregarán una cantidad significativa de dispositivos de IoT y capacidad de TI (nube con computación de borde) para incorporar tecnologías de la Industria 4.0 que incluyen inteligencia artificial (AI), análisis de video, realidad aumentada y virtual (AR / VR), fabricación aditiva ( personalizado) y automatización avanzada de procesos robóticos (RPA). Sé que es un cliché, pero realmente es la fusión de TI (tecnología de la información) y OT (tecnología operativa).
La conexión de dispositivos es la base de la Industria 4.0
La conexión de sensores, medidores y cámaras de video de alta definición de IoT es la base de la Industria 4.0. Los dispositivos recopilan información de cualquier lugar donde se coloquen y, sin ellos, nada más funcionará. A medida que se conectan más puntos finales, transmitir y coordinar los enormes volúmenes de datos en tiempo real es un desafío monumental. Las empresas necesitarán tener soluciones sólidas que puedan manejar con éxito cargas de trabajo variables desde una multitud de dispositivos de IoT de una manera escalable y confiable. La mayoría de los operadores de fábrica están acostumbrados al cableado Ethernet físico y los sistemas de interconexión diseñados para fábricas inteligentes, que pueden admitir velocidades de transporte de datos de hasta 1 Gbps (CAT5e) y 10 Gbps (CAT6A). Esta capacidad es importante cuando se transporta vídeo de alta definición o cuando las máquinas y los sistemas de control funcionan en tiempo real.
Conectar dispositivos y sistemas de fábrica utilizando cables de comunicación físicos siempre ha sido el enfoque más rápido y confiable, hasta ahora con el lanzamiento de mmWave 5G (banda alta 5G). El 5G ofrecerá la capacidad de comunicarse a velocidades comparables a Ethernet sin el cable, prometiendo velocidades de descarga eventuales de 20 Gbps y, lo que es más importante, velocidades de carga de 10 Gbps. El 5G también eliminará virtualmente el problema de latencia. La latencia no debe confundirse con la velocidad o el ancho de banda; describe el retraso al enviar información de un lugar a otro. La latencia se mide en milisegundos (ms), y las redes 5G que utilizan URLLC (comunicaciones ultra fiables y de baja latencia) pueden, en teoría, reducir la latencia a un solo milisegundo. La ventaja es mantener todas las máquinas y robots perfectamente sincronizados en tiempo real. La especificación para redes 5G permite hasta un millón de dispositivos por kilómetro cuadrado, que es una cantidad enorme que se adaptará a las comunicaciones de máquina a máquina (M2M) de la Industria 4.0. Por lo tanto, el 5G brindará capacidad, velocidad y latencia casi nula con la ventaja adicional de no estar atado a ningún tipo de línea de comunicación. Tenga en cuenta que mmWave 5G se encuentra principalmente en una fase de "prueba" ahora, pero creo que será la tecnología de comunicaciones de elección en el futuro.
La necesidad de procesar datos cerca de su fuente
Esas grandes cantidades de dispositivos IoT dependerán cada vez más de 5G para conectar procesos sensibles al tiempo a la infraestructura de TI, pero ¿dónde residen los sistemas de TI? El IoT, por definición, implica que están conectados a Internet, pero ¿tiene sentido que las tecnologías de la Industria 4.0 se comuniquen con un centro de datos en la nube a hiperescala que se encuentra a cientos o miles de kilómetos de distancia? Para algunas tecnologías sí, mientras que para otras no tanto. La Industria 4.0 es un ámbito bastante complicado que involucra una serie de tecnologías que se unen para construir un sistema agregado. Este sistema incluye la arquitectura del centro de datos, que deberá ser híbrida con local (Edge) y fuera de las instalaciones (central o núcleo). El 5G traerá conexiones inalámbricas súper rápidas y sin latencia, pero solo en el entorno de fabricación local. La ruta de transmisión a un centro de datos en la nube centralizado implica "saltos" de red y distancia que causarán retrasos significativos. Para procesos verdaderamente libres de latencia, las fábricas necesitarán informática de punta en el sitio. Esto permite el procesamiento de los datos cerca de su fuente en lugar de en el centro de datos centralizado.
Los controles en tiempo real del análisis de video, la realidad aumentada y la robótica autónoma son las principales tecnologías que impulsarán la capacidad informática hasta el límite local. El perímetro local será un intermediario vital entre los puntos finales y las infraestructuras de TI centrales. Los centros de datos perimetrales deberán colocarse muy cerca o integrarse en el entorno de fabricación para obtener los mejores resultados. Por ejemplo, el uso de video de gran ancho de banda aumentará en las aplicaciones de control de calidad. El IVA (análisis de vídeo integrado) en tiempo real con una única cámara de alta definición genera aproximadamente 300 GB de datos por hora que deben procesarse en tiempo real, y muchos sistemas utilizan varias cámaras. La mejor solución para esto sería un microcentro de datos dedicado para proteger los servidores del polvo, el agua, el calor y las perturbaciones eléctricas.
Con 5G, las máquinas se comunicarán entre sí
El 5G también permitirá que las máquinas se comuniquen entre sí y compartan información. Esto abre la puerta a visualizaciones y simulaciones más avanzadas basadas en datos en tiempo real. Las decisiones y acciones del mundo digital se traducirán en movimientos en el mundo físico. Por ejemplo, las máquinas de fabricación podrían analizar las eficiencias de producción en función de la disponibilidad de las materias primas, el rendimiento y la disponibilidad de los robots y los costos de energía, y luego decidir qué construir y cuándo hacerlo.
El análisis de datos sobre el desgaste de los equipos de fabricación o el modelado de gemelos digitales son ejemplos de tecnologías que no son críticas en el tiempo y que la nube centralizada puede manejar de manera eficiente.
Schneider Electric se ha asociado con el operador de telecomunicaciones Orange en su fábrica de Le Vaudreuil en Francia para realizar pruebas industriales de 5G. El proyecto facilitará la convergencia de las tecnologías operativas y de la información (IT / OT) para un enfoque integral de coinnovación. Las pruebas de interior habilitadas para 5G respaldarán dos casos de uso: la realidad aumentada aplicada a las actividades de los técnicos de mantenimiento y la implementación de un robot de telepresencia para visitas remotas. Se desarrollarán más ensayos para probar tecnologías con un gran potencial, como la inteligencia artificial y la realidad virtual. Dado que el 5G es una aplicación definida por software, habrá actualizaciones de software que pueden exponer cada vez más potencial.
La Industria 4.0 es un paso importante en la transformación digital que une los mundos de TI y OT. La automatización de los procesos industriales dependerá en gran medida de la alta capacidad, la alta velocidad, la baja latencia y la computación de borde y el 5G para la entrega confiable de tecnologías de la Industria 4.0. Le animo a leer el informe Industria 4.0: Minimizar el riesgo de tiempo de inactividad con Computación perimetral resiliente, ya que lo ayudará en su viaje hacia la implementación confiable de la informática perimetral en la Industria 4.0.