Digitalización de la tecnología de producción: Las interfaces adecuadas para los rezagados

"Los modelos de negocio existentes están siendo desafiados por la digitalización, y los mercados globales son cada vez más volátiles" [1].

Estas interrelaciones, así como las transformaciones resultantes de los modelos de negocio y los riesgos asociados, deben considerarse de forma muy diferenciada. La industria de la ingeniería mecánica en particular, con su estructura típica de PYME y "campeones ocultos", se encuentra en una posición muy buena en todo el mundo para considerar la digitalización no como una amenaza, sino como una oportunidad para ampliar los modelos de negocio existentes y, a largo plazo, abrir nuevos mercados utilizando nuevas tecnologías. En última instancia, todos los agentes empresariales tienen claro que la digitalización garantiza la competitividad a largo plazo de los fabricantes de equipos originales en ingeniería mecánica y de plantas.

1. El camino hacia la digitalización sólo puede recorrerse con éxito en muchos pasos individuales. Para los implicados, no puede tratarse de una cuestión de funcionalidades colectivas omnicomprensivas, como las que se describen bajo los términos "IIoT", "Industria 4.0", "ingeniería digital" y similares. Se trata más bien de enfoques concretos que pueden utilizarse para aumentar la eficacia y la rentabilidad de las máquinas a lo largo de todo su ciclo de vida con el menor esfuerzo posible. Y dado que la automatización en la ingeniería mecánica ha sido impulsada principalmente por la digitalización durante décadas, son sobre todo los OEM pertinentes los que pueden aplicar con éxito estos enfoques basándose en sus competencias básicas. ¡Sólo los fabricantes de equipos originales pueden aplicar medidas concretas de forma selectiva que combinen las funcionalidades y sistemas existentes con las nuevas tecnologías de control y transmisión de datos más prometedoras! [2]
   

2. La digitalización en la industria se menciona a menudo al mismo tiempo que la palabra clave "Industria 4.0" Este término representa la 4ª revolución industrial: así, el potencial perturbador de los avances tecnológicos actuales se equipara al impacto del uso industrial de las máquinas de vapor, la electricidad y los ordenadores. Empresas de éxito como Amazon, Microsoft y Google se citan a menudo como ejemplos sorprendentes de la fuerza del cambio. Sin embargo, para los fabricantes de máquinas e instalaciones de tamaño medio, esta evolución se considera una amenaza, al menos en parte. Los protagonistas de la digitalización intentan quitarle hierro al asunto. Hans Beckhoff, fundador y CEO de Beckhoff Automation, señaló acertadamente durante un evento de la Cámara de Industria y Comercio en 2017 que el cambio representa una oportunidad para la fabricación industrial y que el ritmo del cambio es más lento de lo que se suponía en un principio: "Desde la perspectiva actual, la introducción de la máquina de vapor parece una revolución. Sin embargo, pasó más de medio siglo antes de que su uso en la industria provocara cambios masivos significativos." El impacto de la digitalización en la producción industrial actual debe considerarse de forma similar. Está desencadenando un desarrollo evolutivo a todos los niveles y en todos los procesos. Al mismo tiempo, Beckhoff subraya que esta toma de conciencia no significa que debamos quedarnos de brazos cruzados Según Beckhoff, son los valientes los que se verán recompensados cuando desarrollen de forma creativa nuevos modelos de negocio para los sistemas de producción.
   

HARTING ha analizado las estrategias de implantación de sus clientes y no puede sino confirmar las teorías de Beckhoff. Por lo tanto, para lograr un éxito duradero con los proyectos de digitalización, es aconsejable no intentar conseguirlo todo a la vez [3].

Tanto si el desarrollo es revolucionario como evolutivo, los implicados coinciden en que los datos constituyen la base de procesos más racionales, y eso significa todo tipo de datos. El eslogan "¡Los datos son el nuevo petróleo!" originalmente se refería a los "grandes datos" o al almacenamiento y disponibilidad de los datos de los consumidores. Sin embargo, esta caracterización puede aplicarse sin duda a los datos de la industria. Sin embargo, para seguir con la metáfora, el "nuevo petróleo" sigue necesitando "oleoductos" funcionales y otros elementos estructurales. "Los datos son el nuevo petróleo" describe la situación actual de muchos fabricantes de máquinas e instalaciones que están revisando la creación, el procesamiento y la transmisión de datos de sus productos.

• Los fabricantes de equipos originales son expertos en muchos datos tecnológicos existentes relacionados con las máquinas, en el uso de estos datos en sus propias funciones y en funciones avanzadas de automatización.

• El mayor uso de la "inteligencia interna"de los componentes de automatización, como los accionamientos, los sensores inteligentes, los actuadores o los sistemas HMI, con todas las transiciones de datos asociadas, también forma parte ahora del conjunto de herramientas estándar de los fabricantes de equipos originales.

• Además, todas las posibles capas de transmisión de datos a nivel de red de máquinas o de líneas que utilizan modelos conocidos de generación de datos, máquinas, usuarios y procesos también se consideran conocimientos técnicos patentados de la empresa.

• Sin embargo, en el espíritu de la digitalización, no todas las estructuras de datos y capas de transmisión mencionadas anteriormente que forman parte de los sistemas de control y automatización pueden simplemente "derribarse" y sustituirse por otras nuevas. Esto se debe a que casi toda la funcionalidad de los sistemas de producción modernos se basa en software e interfaces específicas adecuadas; estas funcionalidades se han desarrollado con un enorme gasto de material e ingeniería.

De acuerdo con la analogía datos-petróleo, las "estructuras de tuberías" probadas y suficientemente funcionales deben seguir utilizándose y ampliándose con nuevas "tuberías". Esto permite a las empresas mejorar su propia competitividad y ganar nuevas cuotas de mercado en su propio segmento o en otros segmentos de la tecnología de producción. Para expresarlo en términos de tecnología de control para sistemas industriales: un OEM en ingeniería mecánica necesita sus buses de campo e interfaces probados para la digitalización evolutiva. Al mismo tiempo, unas interfaces físicas adecuadas son ventajosas para la expansión de nuevos sistemas y servicios en la zona del borde y para una conexión lo más fluida posible con el mundo de los "grandes datos" Si domina ambas disciplinas, estará óptimamente equipado para hacer frente a las crecientes y, en algunos casos, aún desconocidas necesidades futuras de los usuarios de máquinas.

Los requisitos que marcan tendencia para los desarrollos relacionados con la digitalización, que se esbozan en la siguiente sección, se basan en la experiencia del grupo tecnológico HARTING. La empresa ofrece soluciones para todo tipo de interfaces de datos para la tecnología moderna de accionamiento, control, HMI y comunicación en sistemas de producción de ingeniería mecánica.

HARTING también es pionera en muchos desarrollos innovadores para la transmisión de energía y señales en entornos industriales. En el campo de Ethernet industrial, HARTING desempeña un papel clave en la configuración de diversos estándares en la capa física: por ejemplo, participa activamente en soluciones para la tecnología SPE (Single Pair Ethernet).

Décadas de experiencia en el campo de las interfaces para la automatización de fábricas, combinadas con la experiencia de un creador de tendencias en las últimas tecnologías de transmisión de datos (que se extienden al mundo del big data), permiten a HARTING encontrar siempre la solución óptima en la capa física para cada diseño específico de interfaz. Con la ayuda de las interfaces adecuadas, los fabricantes de equipos originales pueden avanzar de forma decisiva en la migración a la digitalización, que es tan importante para ellos. Al hacerlo, cada solución debe seguir siendo líder sin concesiones en términos de la aplicación respectiva con sus condiciones mecánicas, medioambientales y de compatibilidad electromagnética y otros requisitos.

"¿Cuál es la forma más sencilla y eficaz de diseñar las interfaces para la transmisión de datos en los sistemas de producción, en todos los niveles imaginables de la fábrica y hasta la "nube"?" Esta cuestión suele causar quebraderos de cabeza en los departamentos de I+D e ingeniería de los fabricantes de maquinaria que quieren desarrollar gradualmente aspectos específicos de la digitalización en sus proyectos.

Los requisitos que deben cumplirse son los siguientes:

• Deben poder implementarse todos los tipos de interfaces de datos, tanto los probados como las innovaciones actuales.

• La gama de interfaces debe ser escalable, lo que significa que el mismo tipo de interfaz puede diseñarse en la versión estándar, la clase de protección IP o para las condiciones ambientales requeridas (compatibilidad electromagnética, resistencia a la suciedad, a la radiación UV, a esfuerzos mecánicos como golpes y vibraciones, y cumplimiento de los requisitos de higiene).

• Debe ser posible utilizar interfaces fiables y conformes a las normas para las transiciones entre lugares o secciones.

• Deben existir variantes del producto diseñadas para diferentes procesos de fabricación y montaje en el OEM, por ejemplo, para el montaje sin herramientas si se requiere flexibilidad, o para el montaje automático si hay que fabricar mayores cantidades con una alta fiabilidad del proceso.

• Las interfaces de datos deben ser combinables entre sí y pueden colocarse con otras interfaces de señal y alimentación en una carcasa o incluso juntas en un cuerpo aislante para ahorrar espacio y costes y simplificar los procesos.

El enfoque descrito permite a los desarrolladores y gestores de proyectos concentrarse en las tareas centrales de sus respectivas aplicaciones durante la fase de diseño, sin tener que dedicar tiempo a los "criterios periféricos" de las interfaces. Al mismo tiempo, pueden estar seguros de que existe una interfaz adecuada para cada fase de ampliación de un módulo de máquina o de un enlace de transmisión de datos. Las soluciones correspondientes están optimizadas tanto en costes como en funciones, además de ser escalables. La ampliación rentable y técnicamente sencilla de los servicios y las mejoras del sistema en todos los niveles de automatización de la fábrica y más allá puede ser implementada en cualquier momento, incluso con carácter retroactivo, por el usuario de la máquina.

Referencias

1. T-Systems: Impulsando ya la digitalización (t-systems.com)

2. HMS: "El objetivo es generar valor añadido a partir de los datos" (industry-of-things.de)

3. HARTING: ¿Inteligente sin daños? - GUÍA DE LA INDUSTRIA 2020/2021 - NUEVAS GUÍAS DE NEGOCIOS