Optimización de procesos en la nube

Los fabricantes están bajo presión constante para optimizar sus procesos y mantenerse competitivos. Cada vez más, esto significa utilizar grandes herramientas de análisis de datos para extraer enormes volúmenes de datos de producción. Cuando estas herramientas utilizan servicios en la nube, hay una serie de factores importantes a considerar.

“Hoy en día las plantas de fabricación generan gigabytes —a veces incluso terabytes— de datos todos los días”, dice Martin Reichinger, gerente de la unidad de negocio de Automatización de Procesos de B&R. Los días en que estos datos podían ser almacenados y analizados en un sólo PC han pasado a la historia. “Cada vez más empresas están cambiando hacia soluciones de base de datos o nubes privadas hospedadas internamente”.

Operar una nube privada requiere un centro de datos interno y especialistas en IT que trabajen las veinticuatro horas para garantizar la disponibilidad. Estos pueden ser costes prohibitivos, particularmente para las pequeñas y medianas empresas, por lo que en su lugar recurren a soluciones ofrecidas por los grandes proveedores de servicios en la nube. “Lo que pasa es que se trata de grandes volúmenes de lo que en algunos casos son datos muy sensibles”, explica Reichinger, “por lo que no se quiere enviar todo sin filtrar a una nube pública”.

La alternativa es preprocesar los datos de producción y cargar sólo lo que es necesario en la nube. Este enfoque, conocido como edge computing*, conserva todas las ventajas de una nube pública: una infraestructura de IT con escalabilidad ilimitada, disponibilidad mundial y grandes servicios analíticos de datos, al mismo tiempo que minimiza los riesgos.

“El sistema de control de procesos de B&R Aprol* hace que la implementación de esta solución sea muy fácil”, señala Reichinger. Una instancia de Aprol se instala en un PC industrial en el sitio de producción para manejar el preprocesamiento y la compresión de datos. Una segunda instancia, que se ejecuta en una máquina virtual basada en la nube, recoge datos de cualquier número de sistemas Aprol locales. Una empresa con 50 centros de producción en todo el mundo puede agregar fácilmente todos sus datos importantes en un solo sistema. Los datos se comprimen para reducir el volumen de transferencia y los datos altamente confidenciales pueden limitarse únicamente al almacenamiento local.

“En la nube puedo aprovechar las herramientas integradas de análisis e informes de Aprol, como nuestra poderosa suite de Business Intelligence”, destaca Reichinger. La plataforma de business intelligence agrega y muestra una visión clara de los resultados del análisis, por lo que la información valiosa está disponible para tomar decisiones bien informadas que ayudan a optimizar la producción. La base de datos se puede evaluar utilizando las herramientas de minería de datos ofrecidas por el proveedor de servicios en la nube.

Para transferir datos entre sistemas Aprol locales y en la nube, B&R se basa en protocolo de comunicación independiente del proveedor OPC UA*. En ubicaciones con altos tiempos de latencia o mala calidad de red, también es posible utilizar AMQP y MQTT* para asegurar la transmisión de los paquetes de datos OPC UA.

Las API integradas de Aprol se pueden utilizar para acceder a los resultados de análisis generados por Aprol basado en la nube. También hay una API Restful para acceder a los resultados generados por la suite de business intelligence integrada. La gestión centralizada de datos permite acceder a toda la información de forma remota desde cualquier parte del mundo.

Nivel de control: En el nivel de control, los tiempos de respuesta y la resolución de muestreo en el rango de sub-milisegundos le permiten hacer cosas como tener sensibilidad a vibraciones mecánicas con una precisión extremadamente alta. Los datos de este nivel se almacenan sólo temporalmente, con volúmenes en el rango de kilobytes o megabytes.

Aprol local: Los datos se procesan previamente y se almacenan en el sistema Aprol local para un archivado intermedio. “Aquí, usted tiene acceso a los datos durante horas, días o meses”, explica Reichinger. Dependiendo de la potencia de cálculo y la capacidad de almacenamiento, los datos pueden tener una resolución de tiempo en el rango de microsegundos. “Eso nos permite extraer datos en tiempo real directamente en el sistema Aprol local”.

Aprol en la nube: Para el archivo a largo plazo y la minería de datos en una escala de tiempo más amplia, los datos se agregan a la nube, donde se pueden almacenar indefinidamente y el espacio es virtualmente ilimitado. “En la nube, la resolución de tiempo esperada está en un rango de minutos o incluso horas”, dice Reichinger. “Eso explica por qué todavía no es una buena idea mover las tareas de control a la nube. Las soluciones estándar de hoy en día todavía no garantizan los tiempos de respuesta y la disponibilidad necesaria”.

Aprol permite a los usuarios disfrutar también de otras ventajas de la nube. El desarrollo de las aplicaciones Aprol se puede completar completamente en la nube. “Este es un gran beneficio para las empresas con desarrolladores en diferentes lugares del mundo”, explica Reichinger. El soporte integrado de Aprol para la ingeniería simultánea permite incluso que equipos muy grandes trabajen eficientemente en un proyecto compartido online.

“Incluso podemos configurar una planta virtual completa en la nube”, dice Reichinger. Además de Aprol Runtime Server, que permite configurar el número necesario de controladores simulados e incluso se puede realizar una simulación de todo el proceso. “Toda la funcionalidad e incluso la operabilidad global de la planta se pueden probar durante la operación virtual. Eso ahorra un montón de tiempo y dinero y evita muchas de las sorpresas que de lo contrario pueden surgir al poner en marcha el sistema real”.

La nube también se puede usar para probar nuevas actualizaciones antes de cambiar a un nuevo software del sistema. B&R proporciona imágenes de todas las versiones de Aprol actualmente soportadas que se pueden instalar y utilizar rápidamente en la nube. “Con Aprol en la nube, nuestros clientes disfrutan de ahorros de manera global a través de desarrollo, tiempo de ejecución y mantenimiento”, concluye Reichinger.

Terminología clave

*Edge computing implica el preprocesamiento descentralizado y el almacenamiento intermedio de datos de producción antes de pasar a una ubicación central. Esto reduce el volumen de datos a transferir y garantiza la operabilidad incluso en caso de fallo de la red. Edge computing se considera un requisito clave para la Internet de las cosas (IoT).

*Aprol es el sistema de control de procesos B&R. A diferencia de los sistemas convencionales de control de procesos, puede ser escalado según sea necesario e incluso utilizado para la automatización de la fábrica. Ofrece soluciones completas y empaquetadas para tareas tales como monitorización de energía y monitorización de condiciones que están listas para usar con el mínimo esfuerzo.

*OPC UA es un protocolo de comunicación independiente del proveedor para aplicaciones de automatización industrial. Se basa en el principio cliente-servidor y permite una comunicación continua desde los sensores y actuadores individuales hasta el sistema ERP o la nube. El protocolo es independiente de la plataforma y dispone de funciones de seguridad integradas. Como OPC UA es flexible y totalmente independiente, está considerado el protocolo de comunicación ideal para la implementación de la Industria 4.0 y soluciones IoT.

*MQTT y AMQP son protocolos de cola que permiten que los paquetes de datos sean transferidos con seguridad incluso en los casos en que la conexión de red tenga un ancho de banda bajo o que de forma intermitente no esté disponible. Esto lo consiguen guardando paquetes de datos en una cola para ser enviados en un momento posterior. Otros protocolos, incluyendo OPC UA, se pueden transferir sobre MQTT y AMQP.