El Internet Industrial de las Cosas es el uso de dispositivos inteligentes conectados en aplicaciones industriales con fines como la automatización, la supervisión remota y el mantenimiento predictivo. El IIoT es una versión más robusta del Internet de las Cosas, o IoT , que es el ámbito de los dispositivos conectados en aplicaciones comerciales y de consumo. En los casos de uso de Industrial IoT , los dispositivos inteligentes pueden desplegarse en los vehículos de construcción, la robótica de la cadena de suministro, la energía solar y eólica, los sistemas de sensores agrícolas, el riego inteligente, etc. Estas aplicaciones IIoT suelen tener una cosa en común: se despliegan en entornos difíciles.
Hay casos de uso de la IIoT 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 los procedimientos para lograr eficiencia, precisión y seguridad, entregar los datos en 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.
La 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 lleva a algunas preguntas:
- Por qué se están expandiendo tan rápidamente el IoT y el IIoT?
- ¿Qué significa esto para los trabajadores y el empleo?
La respuesta a la primera pregunta es que IoT y la IIoT responden a las ineficiencias, la pérdida de ingresos y la necesidad de que las organizaciones trabajen de forma más inteligente, no más dura. La automatización puede crear mejoras y eficiencias sin precedentes que simplemente no son posibles con una 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, pensemos 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 contra las heladas 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 servicio. 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 vuelve a la posición correcta. En otras palabras, el Internet Industrial de las Cosas trata de mejorar la eficiencia y la precisión al tiempo que reduce los costes.
Esto nos lleva a responder a la segunda pregunta. El impacto de la IIoT en los trabajadores y los puestos de trabajo es que los hace más eficientes y mejora la productividad. Además, reduce el "trabajo pesado" y la probabilidad de que se produzcan errores en tareas como el registro de datos, que se gestionan 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 industrial IoT
Una de las mejores formas de conocer cómo las empresas comerciales e industriales utilizan IoT es a través de los numerosos ejemplos de aplicaciones 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 un equipo corre el riesgo de fallar, por lo que se puede programar un mantenimiento proactivo y preventivo para solucionar los problemas con antelación y evitar 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 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 solucionar un problema con un solo desplazamiento del camión, a menudo incluso antes de que el cliente final sea consciente del problema. El resultado es una mejora de las prácticas de mantenimiento, una reducción de los costes y una mayor satisfacción del cliente.
Estos son algunos ejemplos de aplicaciones de mantenimiento predictivo de la 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 trasladan tierra (muchas rocas) de una zona a otra a lo largo de 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 se 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 pasarela y luego a una aplicación de supervisión remota. Digi Remote Manager® puede ayudar a supervisar esas pasarelas 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 pasarela a un entorno en la nube que proporciona información y notificaciones automatizadas a los técnicos de campo.
- Supervisión de activos - construcción: Una empresa de gestión de la energía ofrece soluciones a clientes como las empresas de construcción. Desarrollan una serie de herramientas en 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 posibles 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
En 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.
Control a distancia
La monitorización remota está en el centro de muchas aplicaciones industriales, porque tradicionalmente es ineficaz, caro y a menudo difícil o arriesgado vigilar lo que ocurre con los equipos sobre el terreno. 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 sólo algunos de los muchos ejemplos de supervisión remota en aplicaciones industriales.
- Monitorización 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 costes de limpieza. La supervisión de los tanques in situ 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 coste 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.
- Control del caudal - agricultura: Los pivotes centrales en la agricultura son una forma habitual de distribuir el agua en los campos de cultivo. El agua pasa por una tubería y se distribuye a través de 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.
- Monitorización 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 registrándolas en un sistema basado en la nube para su análisis, elaboración de informes y alertas a las que se puede acceder desde dispositivos móviles.
Monitorización inalámbrica de depósitos con 1844myfuels
"Digi has become a part of our whole solution. This is the first one that is truly wireless with a small footprint and works."
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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.
Automatización de procesos
La automatización de procesos que, de otro modo, requerirían la intervención humana, 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 costes y reducción de riesgos.
Estos son algunos ejemplos de automatización en la IIoT.
- Riego inteligente - Los viejos tiempos en los que se regaba de forma programada sólo porque se disponía de agua se están evaporando poco a poco (valga el juego de palabras). Hoy en día, los agricultores están adoptando la tecnología para supervisar 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 pasarelas 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 inclina hoy por 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 coste.
- Abonados a las heladas - No hay nada como una helada temprana para arruinar tu 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 gran 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 recogen datos, que son enrutados por un módulo Digi XBee con MicroPython a una pasarela industrial Digi XBee , 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.lanza
Consideraciones importantes para las aplicaciones industriales IoT
Hay muchas cosas que hay que tener en cuenta a la hora de evaluar los dispositivos y la configuración adecuados para su aplicación industrial IoT . Entre ellas se encuentran las cuestiones relativas a la distancia a la que sus dispositivos IIoT necesitarán transmitir datos, así como la frecuencia de envío de los mismos, si la tecnología de radiofrecuencia o celular es la adecuada para su aplicación, y muchas otras decisiones que repercuten en la planificación general, la implantación, la escalabilidad y la gestión de su proyecto y que, en última instancia, afectan a su coste total de propiedad.
Cubriremos algunas de las cosas que hay que tener en cuenta mientras se prepara para diseñar, construir y desplegar su 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 sus necesidades de aplicación. Y los equipos de diseño e ingeniería de 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 frente a herramientas de creación de prototipos:
Un paso fundamental para las aplicaciones industriales de 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 transporte compartido en bicicleta por 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 solidez de un producto y si está diseñado para la aplicación prevista.
Hay muchos módulos de bajo coste que son excelentes para la creación rápida de prototipos y para proyectos de estudiantes, como Raspberry Pi y Arduino. Su atractivo coste es una buena razón para utilizar estos productos en las fases iniciales. Pero querrá un producto con calificación industrial diseñado para la viabilidad a largo plazo en entornos exigentes cuando busque productos que sean adecuados para las aplicaciones de 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 ir al campo con dispositivos desplegados, asegúrese de seleccionar dispositivos con clasificación industrial.
Estrategia de gestión a distancia
Los métodos tradicionales de mantenimiento, que consisten 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 funciones a todos sus dispositivos sobre el terreno, 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 restablecerlas a la versión correcta en caso de manipulación.
Poner en marcha un sistema de gestión remota es muy económico en comparación con el coste de enviar un camión para actualizar manualmente el firmware de un dispositivo montado en una señal o una farola, y permite a su gestor de red controlar todos los dispositivos, independientemente de cuántos tenga en su red o de dónde estén en el mundo.
Conclusión:
La evaluación y la toma de decisiones que conlleva el desarrollo y el despliegue de una aplicación IIoT pueden ser desalentadoras. Digi puede apoyar su búsqueda para 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, Digi puede asociarse con usted para lograr esos objetivos. El tiempo de comercialización puede ser especialmente crítico cuando hay una ventana de oportunidad de corta duración para adelantarse a la competencia.
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. Póngase en contacto con nosotros para evaluar las opciones.