El Internet Industrial de las Cosas (IIoT) es el uso de dispositivos inteligentes conectados para aplicaciones industriales con fines como la automatización, supervisión remota y el mantenimiento predictivo. El IIoT es una versión más robusta del Internet de las cosas, o IoT, que es el mundo de los dispositivos conectados en aplicaciones comerciales y de consumo. En los casos de uso del IoT industrial, los dispositivos inteligentes pueden desplegarse en vehículos de construcción, robótica de la cadena de suministro, energía solar y eólica, sistemas de sensores agrícolas, riego inteligente, etc. Estas aplicaciones de IIoT suelen tener una cosa en común: se despliegan en entornos difíciles.
¿Existen casos de usos del internet industrial de las cosas (IIOT)?
Hay casos de uso del IIoT y/o internet industrial de las cosas en la industria ligera, como los contadores, y en la industria pesada, como las cintas transportadoras utilizadas en la industria minera, donde los dispositivos pueden estar sometidos a una amplia gama de factores ambientales, desde el calor y el frío extremos hasta la humedad y las vibraciones.
El Internet Industrial de las Cosas consiste en desplegar máquinas inteligentes para capturar y mover datos, detectar cambios en la temperatura, el flujo o el volumen, automatizar procedimientos para lograr eficiencia, precisión y seguridad, entregar datos a las manos adecuadas para el análisis y la toma de decisiones, y garantizar que todos esos procesos se realicen a tiempo, de forma fiable y segura.
El internet industrial de las cosas (IIoT) y la seguridad y productividad de los trabajadores
El uso de dispositivos inteligentes se ha expandido rápidamente, y hoy en día -con el enorme crecimiento de las tendencias IoT e IIoT- es difícil encontrar una industria que no se vea afectada por este fenómeno. Esto nos lleva a plantear algunas preguntas:
- ¿Por qué se están expandiendo tan rápidamente el IoT y el IIoT?
- ¿Qué significa esto para los trabajadores y los empleos?
La respuesta a la primera pregunta es que el IoT y el Internet industrial de las cosas (IIoT) responden hacia las ineficiencias actuales, como lo son la pérdida de ingresos y la necesidad de organizaciones que trabajen de forma más inteligente, no más dura. La automatización puede crear eficiencia y mejora sin precedentes que simplemente no son posibles con solo la mano de obra humana. Esto no quiere decir que los humanos no sean necesarios. Al contrario, se necesitan ingenieros, desarrolladores de aplicaciones, científicos de datos y trabajadores de todo tipo para poner en marcha estas soluciones y hacer uso de ellas.
Como ejemplo sencillo, piense en el trabajador agrícola que antes tenía que conducir de un rincón remoto de la finca a otro para asegurarse de que los sistemas de riego o los ventiladores estaban encendidos a la hora correcta. Hoy en día, ese trabajador puede comprobar los sistemas desde un ordenador portátil, asegurarse de que todo funciona correctamente y desplazarse sólo al lugar que realmente necesita mantenimiento. Si un sistema de riego de pivote central se ha desviado, por ejemplo, el trabajador puede utilizar el GPS para identificar rápidamente su ubicación y asegurarse de que vuelva a la posición correcta. En otras palabras, el Internet Industrial de las Cosas (IIoT) trata de mejorar la eficiencia y la precisión al tiempo que reduce los costos.
Esto nos lleva a responder a la segunda pregunta. El impacto del internet industrial de las cosas (IIoT) en los trabajadores y puestos de trabajo es que los hace más eficientes y mejora la productividad. También reduce el «trabajo ocupado» y la probabilidad de errores en tareas como el registro de datos, que se manejan mejor con un dispositivo inteligente. La detección y recopilación de datos automatizada en lugares peligrosos y de difícil acceso reduce incluso el riesgo para las vidas humanas. Y hace que los datos correctos lleguen antes al lugar adecuado para su evaluación. Cuando un empleado puede recibir una alerta en su teléfono inteligente de que un tanque está bajo o que un equipo necesita mantenimiento, aumenta la probabilidad de que los problemas puedan resolverse pronto, antes de que se vuelvan más costosos o catastróficos.
Ejemplos de casos de uso del internet industrial de las cosas (IIoT)
Una de las mejores formas de conocer cómo las empresas comerciales e industriales utilizan el IoT es a través de los numerosos ejemplos de aplicaciones del IIoT. Vamos a dar una vuelta por algunas de ellas.
Mantenimiento predictivo
Las aplicaciones de mantenimiento predictivo tratan de identificar cuándo un proceso empresarial crítico o una pieza de equipo corre el riesgo de fallar, por lo que se puede programar un mantenimiento proactivo y preventivo para solucionar los problemas con antelación y parar el tiempo de inactividad. Los métodos tradicionales pueden ser muy costosos y los trabajadores pueden pasar por alto inadvertidamente los indicadores de que el equipo o aparato está experimentando problemas. En muchos casos, los técnicos y los trabajadores de mantenimiento han tenido que desplazarse tradicionalmente a lugares remotos para realizar comprobaciones manuales, sólo para tener que hacer otro viaje con una orden de trabajo, piezas de repuesto o baterías. Recibir una alerta de que se está produciendo un problema hace posible solucionarlo con un solo desplazamiento en camión, a menudo incluso antes de que el cliente sea consciente de este. El resultado es una mejora de las prácticas de mantenimiento, reducción de costos y una mayor satisfacción del cliente.
Estos son algunos ejemplos de aplicaciones del mantenimiento predictivo de internet industrial de las cosas (IIoT) en distintos sectores.
- Supervisión de procesos – minería: En el clásico juego «Piedra, papel o tijera» la piedra puede ser vencida por el papel. Sin embargo, en el mundo real, la roca le gana a todo. En las aplicaciones mineras, las grandes cintas transportadoras llevan tierra (muchas rocas) de una zona a otra a grandes distancias, más de una milla en algunos casos, donde el material se procesa para extraer minerales valiosos. Si la cinta transportadora y el equipo de apoyo se «caen» o paran, pueden costar a una mina millones de dólares en pérdidas de ingresos. Para garantizar que las cintas transportadoras funcionen sin interrupción, 24 horas al día, 7 días a la semana, se añaden sensores a la cinta transportadora para recopilar puntos de datos y enviar esos datos a través de un dispositivo de radio (por ejemplo, Digi XBee®) a una entrada y luego a una aplicación de supervisión remota. Digi Remote Manager® puede ayudar a supervisar esas entradas y dispositivos en diferentes minas y canteras para evitar tiempos de inactividad no deseados.
- Mantenimiento de equipos – ascensores: Una empresa de ascensores quiere asegurarse de que los clientes que instalan su producto reciben un servicio de máxima calidad. En lugar de esperar a que se produzca un problema que afecte a las operaciones diarias y a la satisfacción del cliente, la empresa coloca sensores en cientos de miles de ascensores instalados. Estos sensores comunican los puntos de datos a través de una entrada a un entorno en la nube que proporciona información y notificaciones automatizadas a los técnicos de campo.
- Monitorización de activos – construcción: Una empresa de gestión energética ofrece soluciones a clientes como las empresas de construcción. Desarrollan una serie de herramientas de IoT para ayudar a estas organizaciones a asegurarse de que están optimizando el uso de los vehículos e identificando los problemas antes de que supongan una pérdida de ingresos. Para predecir el fallo de una manguera hidráulica antes de que provoque una avería en el equipo, una costosa limpieza del fluido hidráulico y, potencialmente, lesiones, la empresa desarrolla una solución conectada que supervisa el equipo, identifica e informa sobre los puntos de datos que indican un posible fallo, y permite a los clientes establecer condiciones de alerta y recibir notificaciones automáticas.
Ejemplo de aplicación de mantenimiento predictivo utilizando IIOT
Veamos el siguiente ejemplo de mantenimiento predictivo:
un módulo de radio recoge datos de los equipos de un elevador de grano y los envía a un router industrial, que a su vez entrega esos datos a aplicaciones basadas en la nube para su visibilidad y posterior procesamiento.
Si los datos indican ciertas condiciones, un técnico puede verlo en la aplicación en línea o recibir alertas de una aplicación como Digi Remote Manager®. El técnico puede trabajar a través de un proceso de solución de problemas de forma remota o enviar personal al sitio para realizar el mantenimiento requerido.
La monitorización remota está en el centro de muchas aplicaciones industriales, porque es tradicionalmente ineficaz, costosa y a menudo difícil o arriesgada de llevar un control de lo que está sucediendo con el equipo en el campo. Los equipos que requieren monitorización pueden estar situados en puestos remotos, en la parte superior del alumbrado público, en el interior de un pozo o en las profundidades de una mina, lo que hace que no sólo sea poco práctico monitorizar regularmente ese activo, sino también caro y arriesgado.
Los siguientes son algunos de los muchos ejemplos de supervisión remota en aplicaciones industriales.
- Vigilancia de tanques – petróleo y gas: Tirar piedras a un tanque o usar un palo para golpear un tanque para determinar los niveles de fluido han sido prácticas comunes en el pasado que pueden mejorarse drásticamente con las aplicaciones de IIoT. Los tanques de los pozos petrolíferos de producción deben ser supervisados para garantizar que no se produzcan desbordamientos, lo que puede dar lugar a cuantiosas multas y costos de limpieza. La supervisión de los tanques en el sitio con productos químicos que se inyectan en el fondo del pozo para reducir la corrosión de las tuberías también es una parte importante de las operaciones diarias. Para reducir el riesgo y optimizar la eficiencia, una empresa puede instalar una solución de supervisión automatizada de tanques que envíe lecturas de nivel según sea necesario (por ejemplo, por minutos, por horas o diariamente) para permitir a los gestores de campo gestionar las recogidas o entregas, así como las llamadas de mantenimiento preventivo, basándose en los datos reales y las lecturas de nivel. Dar este paso también evita el costo de enviar personal a cada uno de los depósitos en un programa de rotación, independientemente de los niveles del depósito. En su lugar, sólo envían personal cuando es necesario.
- Monitorización del caudal – agricultura: Los pivotes centrales en la agricultura son una forma común de distribuir el agua en los campos de cultivo. El agua pasa por una tubería y se distribuye mediante aspersores mientras el pivote central se mueve lentamente en círculo. Una fuga en un pivote central o en cualquier otra línea de riego puede causar daños importantes y costar miles de dólares en reparaciones y pérdida de recursos. La monitorización remota de la presión y el movimiento puede ayudar a identificar proactivamente los problemas en una tubería de riego. Los cabezales obstruidos, las fugas o incluso los accesorios desconectados pueden detectarse con antelación y enviar alarmas para ayudar a los agricultores a evitar los problemas, mantener el crecimiento de los cultivos y limitar el capital gastado en la reparación de los problemas.
- Supervisión de procesos químicos – refinerías: La gestión remota no tiene por qué estar a 100 millas. En muchos casos puede estar a sólo 30 metros, o a un campo de fútbol. La supervisión de las instalaciones de procesamiento se ha realizado tradicionalmente con instalaciones de cables. Uno de los retos es que los cables son caros de instalar y mantener. Otro reto es que los sistemas cableados pueden estar sujetos a entornos corrosivos y a otros factores como terremotos y fenómenos meteorológicos catastróficos. Una planta de procesamiento puede tener cientos o miles de sensores para recoger datos, por ejemplo, para supervisar un lote de productos químicos, asegurarse de que está bajo control y evitar derrames o explosiones. Hoy en día, empresas como estas están recurriendo al Internet Industrial de las Cosas para supervisar y automatizar aún más los procesos, por ejemplo, tomando lecturas y registrándolos en un sistema basado en la nube para su análisis, elaboración de informes y alertas a las que se puede acceder desde dispositivos móviles.
Ejemplo de aplicación de monitorización remota
En este ejemplo de monitorización remota, un módulo de radio recoge datos de un tanque industrial y los dirige a través de un procesador integrado a aplicaciones basadas en la nube para su monitorización, alertas y ajustes.
Ejemplo de gestión remota
Automatización de procesos
La automatización de procesos que, de otro modo, requerirían de intervención humana en forma de, ya sea, el desplazamiento de camiones o un trabajo manual ineficiente es otra de las razones más comunes para desplegar aplicaciones conectadas en el espacio industrial. La gama de casos de uso es muy amplia, pero las razones para poner en marcha estos procesos del Internet Industrial de las Cosas se reducen de nuevo a unos pocos factores clave: eficiencia, reducción de costos y reducción de riesgos.
He aquí algunos ejemplos de automatización en el IIoT.
- Riego inteligente – Los viejos tiempos en los que se regaba de forma programada sólo porque se tenía agua se están evaporando lentamente (juego de palabras). Hoy en día, los agricultores están adoptando tecnología para monitorear las condiciones del suelo y el clima, entre otros factores, para determinar cuándo y dónde se necesita el agua. Los sensores de humedad del suelo conectados a módulos inalámbricos que transmiten los datos de los sensores a las entradas y luego a la nube permiten a los agricultores controlar las condiciones de cultivo. Y la automatización del proceso de riego en función de las lecturas de humedad garantiza el uso eficiente de los recursos hídricos: dónde, cuándo y durante cuánto tiempo es necesario regar.
- Modificación automática – El sector de la energía se orienta hoy hacia la automatización para modificar el comportamiento de los equipos en función de las condiciones. Por ejemplo, el viento suele enfriar las cosas en un día caluroso de verano. Pero demasiado viento puede causar estragos en todo tipo de entornos, como la agricultura, los molinos de viento y las instalaciones solares. Cuando soplan vientos fuertes en un campo solar, las estaciones meteorológicas pueden controlar cuándo la velocidad del viento puede alcanzar umbrales perjudiciales. La comunicación inalámbrica desde una puerta de enlace puede enviar órdenes a los paneles solares para que se muevan a una posición de seguridad que pueda ayudar a reducir o evitar daños en estos activos de alto costo.
- Ventiladores de heladas – No hay nada como una helada temprana para arruinar la cosecha de fin de año. Del mismo modo, una helada tardía en primavera puede dañar las plantas que están listas para florecer. La tecnología de sensores inalámbricos, combinada con ventiladores gigantes en cultivos de alto valor en huertos y viñedos, permite a los agricultores controlar las condiciones meteorológicas para poder encender los ventiladores y limitar los daños de las heladas tempranas o tardías. Es un poco como tener un sistema de calefacción y aire acondicionado para los cultivos. Sin embargo, estos ventiladores tradicionalmente tienen que encenderse manualmente cuando llegan las heladas inesperadas. Esto significa que los agricultores deben hacer rondas a cada uno de los puntos donde han instalado ventiladores alrededor de sus acres, a menudo en medio de la noche. Una aplicación que automatiza estos procesos no sólo puede detectar cuándo las temperaturas se acercan al rango de las heladas, sino también activar un proceso para poner en marcha los ventiladores. Mientras tanto, el agricultor puede estar tranquilo por la noche, y puede ver de un vistazo desde un dispositivo móvil qué ventiladores se han encendido y si están funcionando correctamente.
Ejemplo de aplicación de automatización de procesos
En el siguiente ejemplo de automatización de procesos, los sensores de suelo recopilan datos, que son enrutados por un módulo Digi XBee con MicroPython a un Digi XBee Industrial Gateway, y luego a aplicaciones de supervisión y control remoto basadas en la nube. Una de estas aplicaciones lanza automáticamente los procesos, mientras que otra permite a los gestores o administradores de la red asegurarse de que todos los dispositivos y procesos funcionan como se espera.
Sensor de suelo con DIGI XBEE 3 + MICROPYTHON dentro
Consideraciones importantes para las aplicaciones industriales del IoT
Hay muchas cosas que hay que tener en cuenta a la hora de evaluar los dispositivos y la configuración adecuados para su aplicación de IoT industrial. Entre ellas se encuentran las cuestiones relativas a la distancia a la que sus dispositivos IIoT deberán transmitir los datos, así como la frecuencia de envío de los mismos, si la tecnología de radiofrecuencia o celular es adecuada para su aplicación, y muchas otras decisiones que afectan a la planificación, el despliegue, la escalabilidad y la gestión generales de su proyecto y que, en última instancia, afectan a su costo total de propiedad.
Cubriremos algunas de las cosas que hay que tener en cuenta mientras te preparas para diseñar, construir y desplegar tu proyecto. Si tiene preguntas o está listo para evaluar soluciones, los miembros del equipo de Digi pueden asociarse con usted para realizar una evaluación completa de tus necesidades de aplicación. Y los equipos de diseño e ingeniería Digi también están disponibles para cualquier nivel de apoyo en el desarrollo de su aplicación IIoT. Póngase en contacto con nosotros para iniciar esa conversación.
Dispositivos industriales VS herramientas de creación de prototipos
Un paso fundamental para las aplicaciones industriales del IoT -y, de hecho, para cualquier producto profesional que se enfrente a retos ambientales como las fluctuaciones de temperatura o las vibraciones- es encontrar el producto adecuado para el trabajo. Si desarrolla un producto para una aplicación como un servicio de uso compartido de bicicletas en la ciudad, por ejemplo, puede que la aplicación no se considere técnicamente una aplicación industrial, pero sus requisitos son similares, ya que tendrá que ser capaz de soportar movimientos bruscos, cambios de temperatura y humedad. Algunos tipos de dispositivos pueden soportar factores ambientales difíciles, y otros son menos adecuados. Por eso es fundamental evaluar la robustez de un producto y si está diseñado para la aplicación prevista.
Hay muchos módulos de bajo costo que son excelentes para la creación rápida de prototipos y para proyectos de estudiantes, como Raspberry Pi y Arduino. Su atractivo costo es una buena razón para utilizar estos productos en las fases iniciales. Pero querrá usted un producto con calificación industrial diseñado para la viabilidad a largo plazo en entornos exigentes cuando busque productos adecuados para las aplicaciones IIoT.
Algunos de los factores a evaluar en un producto incluyen:
- Control de calidad de la fabricación.
- Disponibilidad y estabilidad del producto a largo plazo.
- Rangos de temperatura probados.
- Flexibilidad de diseño y programabilidad.
- Disponibilidad de herramientas de apoyo y bibliotecas de código.
- Capacidad para actualizar el firmware de forma proactiva, sobre todo cuando su despliegue se amplía más allá de unos pocos dispositivos.
- Certificaciones en las regiones donde se desplegará su aplicación.
Empezar con una herramienta de creación de prototipos es una buena manera de probar un concepto; pero cuando esté listo para salir al campo con dispositivos desplegados, asegúrese de seleccionar dispositivos de clase industrial.
Estrategia de gestión remota
Los métodos tradicionales de mantenimiento, consistentes en enviar un camión al campo para supervisar o gestionar los equipos, se vuelven rápidamente poco prácticos y costosos cuando se tienen docenas, o cientos, o incluso miles de dispositivos que mantener. Al igual que su teléfono móvil, que tiene actualizaciones de firmware que se envían regularmente, los dispositivos tienen actualizaciones de firmware y parches de seguridad que deben enviarse a cada uno de los dispositivos de su red IIoT para mantenerlos actualizados y seguros. Una solución de gestión remota le permite enviar correcciones de errores y mejoras de características a todos sus dispositivos en el campo, independientemente del tamaño de su red.
Para implementar una estrategia de gestión remota, busque una solución que le permita realizar actualizaciones remotas de firmware, conectividad de dispositivos y diagnósticos remotos desde cualquier lugar, utilizando un dispositivo inteligente. Por ejemplo, Digi Remote Manager® es una solución basada en la nube que proporciona estas capacidades y más, permitiéndole establecer alertas para una serie de condiciones, descargar archivos y supervisar automáticamente las configuraciones de los dispositivos y reestablecerlas a la versión correcta en caso de manipulación.
Poner en marcha un sistema de gestión remota es muy económico en comparación con el costo de enviar un camión para actualizar manualmente el firmware de un dispositivo montado en una señal o en una farola, y permite a su gestor de red vigilar todos los dispositivos, independientemente del número de dispositivos que tenga en su red o de su ubicación en el mundo.
Texto traducido del original blog del DIGI
Quinn Jones, director de cuentas estratégicas senior de Digi International
30 de septiembre de 2019
Conclusión
La evaluación y la toma de decisiones que conlleva el desarrollo y el despliegue de una aplicación IIoT pueden ser desalentadoras. Extreme Technologies SA es distribuidor autorizado de equipos Digi y juntos podemos apoyarlo en identificar la solución adecuada para sus necesidades en cualquier punto del camino, desde el alcance inicial del proyecto hasta los servicios completos de ingeniería y certificación.
Tanto si quiere demostrar el ROI de un nuevo producto como si necesita cumplir con un plazo estricto para el cumplimiento de la normativa o las presiones del mercado.
Trabajar con una empresa que cuenta con un apoyo profesional de consultoría e ingeniería probado no sólo le da la seguridad de que puede cumplir los plazos y las fechas de lanzamiento, sino que también le ayuda a completar las revisiones de diseño y a obtener asistencia para la certificación cuando sus recursos son escasos.
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Email: comercial@extreme.com.co