Los sensores inteligentes, claves para el despliegue de la Industria 4.0

Foto: Aritex Code.

Como podréis comprobar en este artículo, el sensor inteligente es el dispositivo clave para construir una estrategia competitiva de éxito basada en la digitalización.

Conforma también la base de las fábricas inteligentes (o smart factories). Y es el primer paso para desplegar la industria 4.0.

Porque la industria 4.0 se alimenta de datos. Y los sensores inteligentes son su fuente primigenia de información.

De entrada, es un sensor equipado con un microprocesador informático que tiene capacidad de procesar los datos que obtiene, estandarizarlos para hacerlos comprensibles y transmitirlos por internet. También son conocidos como sensores IO-Link.

En este sentido, un IO-Link trasciende las capacidades de los sensores analógicos o digitales, dado que cada uno de estos últimos tiene una señal de salida diferente, propia, dependiente del fabricante y del medio de transmisión que se utilice. Y solo la transmite al entorno donde está instalado. Por tanto, su interconexión es dificultosa y su influencia en la cadena de valor es limitada.

El sensor inteligente, en cambio, extrae el dato único, lo interpreta y lo integra en el sistema informático, de forma que puede ser consultado por todos los profesionales autorizados y da servicio a toda la cadena de valor.

“El conocimiento es poder”. Esta cita, atribuida al filósofo Francis Bacon a finales del siglo XVI y a su discípulo Thomas Hobbes, pero que en realidad ya aparece en proverbios de la antigua Grecia, es ampliamente asumida. A mayor conocimiento, mayor capacidad de decisión y de acción.

Pues bien, los sensores inteligentes nos proporcionan información relevante y comprensible de todo el ciclo de fabricación, en gran cantidad. E inyectan ese conocimiento en sistemas informáticos interconectados, de forma que democratizan el acceso a la información. E incluso, en virtud de conceptos como Industrial Internet of things (IIoT), Big Data, Machine Learning y Business Intelligence, contribuyen a acelerar la automatización inteligente de cualquier proceso productivo.

Los datos que proporcionan los IO-Link y el análisis de esta información nos otorgarán el poder para tomar decisiones y optimizar procesos. Y en consecuencia, para mejorar la competitividad.

Seguramente ya se esté pasando por tu cabeza… Pero, ¿qué inversión supone sustituir los sensores analógicos o digitales por estos sensores inteligentes? De entrada, te avanzamos que es menor a la que imaginas. Por diferentes motivos:

Flexibilidad. Los sensores IO-Link pueden convivir con otro tipo de sensores, de forma que no es necesario sustituir toda la sensórica para beneficiarse de sus ventajas. Además, cada concentrador IO-Link (el dispositivo que recoge y envía los datos) permite conectar hasta 64 sensores discretos, convierte señales heredadas como 0-10 V, 4-20 ma, NPN, PNP y más a IO-link y vuelca la información ya estandarizada a la red mediante un dispositivo llamado IO-Link Master.

Reducción de costes. Los sensores IO-Link no requieren cables blindados ni tarjetas de entrada analógica. Además se evitan las conversiones de digital a analógico y de analógico a digital, de modo que proporcionan una medición de la más alta calidad, robusta e inmune al ruido. Al cambiar a IO-link, se pueden reducir los costes analógicos en un 15-25% gracias a la menor necesidad de cableado en la instalación y a la posibilidad de configuración y monitorización a distancia, cosa que influye también en la reducción de los costes de instalación y mantenimiento.

Y estos sensores proporcionan otras ventajas:

Mayor disponibilidad de datos

Los sensores IO-Link no se limitan a enviar un solo dato: envían datos de proceso, servicio y diagnóstico que facilitan el monitoreo continuo y la realización de diagnósticos de estado de forma automática.

Diagnóstico y autodiagnóstico avanzados

La inyección directa de datos al sistema informático permite establecer tareas de mantenimiento basadas en información en tiempo real. El sensor envía también información de autodiagnóstico, de forma que notifica si una lente está sucia o si un sensor está sobrecalentado. De modo que se pueden configurar alarmas para alertar al personal antes de que un sensor deje de funcionar.

IO-Link & IIoT

La obtención de datos enormemente valiosos combinada con la inmediatez de la transmisión y la interoperabilidad convierten un IO-Link en una herramienta fundamental para implementar estrategias basadas en IIoT y caminar con paso firme hacia la industria 4.0.

Si sumamos las capacidades del sensor inteligente y la potencia de la hiperconectividad actual, tenemos como resultado un enorme flujo de información de alto valor accesible al instante (en 2-5 milisegundos).

En entornos de producción esto se traduce en una reducción de las incidencias, aumento de la productividad, reducción de costes y, en definitiva, en una ventaja competitiva capital para el éxito de cualquier proyecto.

Si además asociamos los sensores inteligentes a plataformas de IIoT que amplían la conectividad entre softwares diferentes y eliminan las barreras de comunicación, podremos construir estrategias orientadas a conseguir la máxima eficiencia. Estas plataformas son conocidas como middlewares.

Foto: Aritex Code.

Cada revolución industrial ha estado marcada por avances técnicos o tecnológicos que potencian la productividad y la eficiencia. En este sentido, el sensor inteligente es el elemento disruptivo que provoca la Cuarta Revolución industrial:

1. Primera Revolución Industrial. La máquina de vapor (cuyo primer uso fue extraer agua de minas inundadas) proporcionó la fuerza necesaria para hacer funcionar maquinaria y activó el diseño de máquinas específicas para usos industriales concretos, como el primer telar mecánico.

2. Segunda Revolución Industrial. Los motores eléctricos propiciaron la fabricación en cadena y la producción en serie.

3. Tercera Revolución Industrial. La informática (programación de maquinaria y procesamiento de datos) y la robótica (automatización de la producción) impulsaron la fabricación en masa.

4. Cuarta Revolución Industrial. Convergen todos los avances tecnológicos anteriores y se produce una fusión de los niveles de producción con las tecnologías de la información. La profusión de información facilita la evolución de la industria en un contexto hiperconectado: Nace la Industria 4.0 y las fábricas se transforman en Smart Factories. Los sensores inteligentes, como fuente de captación primigenia de datos de valor, conforman el punto de partida de esta cuarta revolución industrial.

Klaus Schwab, fundador y presidente del Foro Económico Mundial, fue el primero en poner sobre la mesa este concepto en 2016 en su libro La Cuarta Revolución Industrial.

“La Cuarta Revolución Industrial genera un mundo en el que los sistemas de fabricación virtuales y físicos cooperan entre sí de una manera flexible a nivel global”, explica. Y añade: “Es la fusión de tecnologías y su interacción a través de los dominios físicos, digitales y biológicos lo que hace que la Cuarta Revolución Industrial sea diferente a las anteriores”.

Y si las revoluciones anteriores ya tuvieron un impacto capital en los ámbitos económico, político, social, etc. esta Cuarta no va a ser menos. Por eso parece inteligente abrazar esta nueva revolución. Pero, ¿cómo? Evolucionando hacia la Fábrica Inteligente.

Foto: Aritex Code.

Pongámonos en situación: nuestra fábrica se ha quedado en el 3.0. Está súper informatizada, de acuerdo. Pero cada capa de la pirámide productiva funciona con su propio software de manera independiente: Tenemos sensores analógicos y digitales para capturar datos; PLC’s para el funcionamiento de la maquinaria; el MES para controlar lo que pasa en fábrica; y un ERP para gestionar el negocio… pero cada software ‘habla’ en un idioma diferente y no se comunican entre ellos. Esto provoca dificultades en la coordinación de equipos de trabajo y los procesos de toma de decisión se vuelven lentos. Como consecuencia, el OEE (Overall Equipment Effectiveness o Eficiencia Global de los Equipos) es bajo.

En cambio, en la Fábrica Inteligente o Smart Factory las tecnologías de la información toman el control. De entrada, disponemos de multitud de datos estandarizados y accesibles, gracias a los sensores inteligentes. Y además, tenemos un middleware.

Un middleware es una capa de software que se inmiscuye en todos los procesos, que recibe información de todos los niveles (no solo de los sensores) y que democratiza esa información. Es decir, la hace accesible y comprensible para todos los departamentos y profesionales que la requieren. Una solución End-to-End. Una plataforma que lo conecta todo a través del IIoT. Un software para gobernarlo todo.

Esto es precisamente Thingworx, la solución informática de PTC que conecta las OT (Operations Tech) y las IT (Information Tech) y que abre un mundo de posibilidades para mejorar la competitividad de la empresa.

Basado en el concepto Unified Namespace (UNS), acuñado por Walker Reynolds, CEO de 4.0 Solutions, permite el procesamiento y tráfico en tiempo real de información contextualizada, normalizada y agregada que procede de diversas fuentes. Y es una herramienta central para el escenario de la Industria 4.0.

La Industria 4.0 ya está aquí

Tesla, Intel, General Electric y muchas otras empresas punteras hace años que se lanzaron a los brazos del Big Data y basaron su método de producción en la Smart Factory. Así han alcanzado cotas de OEE cercanas a 90. Ni la NASA supera eso…

La Cuarta Revolución Industrial avanza con pasos de gigante

Más datos. Mayor conocimiento. Más eficiencia. Mayor productividad. Conexión total. Flexibilidad y cooperación potenciadas. Evoluciona tan rápido que no sabemos cuán lejos nos llevará.

Pero sí sabemos cómo empezó: dotando de inteligencia a un simple sensor y conectándolo a todo.

Sensores inteligentes: La nueva sensórica es más flexible, más económica y plug&play.

Para más información: https://www.aritex-es.com/aritex-code/