IoT IndustrialGuía de consejos para escalar la implementación del IoT Industrial - NC Tech

Una mayor demanda de personalización, el aumento de las expectativas de los clientes, la complejidad de la cadena de suministro global y muchos otros desafíos animan a los fabricantes a encontrar formas nuevas e innovadoras para mantenerse competitivo.

El 62% de las empresas de fabricación están ejecutando programas o pilotos de transformación digital para la implementación del IoT industrial en un intento por obtener mejoras en la productividad y descubrir nuevas formas de optimizar las operaciones de fabricación y de la supply chain.

El Internet de las Cosas Industrial —IIoT— es una forma de digitalizar los procesos en la industria; emplea una red de sensores con el objetivo de recopilar datos de producción críticos y utiliza software en la nube para convertir esos datos en información valiosa sobre la eficiencia de las operaciones de manufactura.

Se estima que las aplicaciones de IoT en la industria generen entre USD $1.2 y USD $3.7 billones de valor económico anualmente para 2025; por lo que representa una opción escalable con proyección a futuro.

En definitiva, se trata de una herramienta fundamental para reducir los costos de fabricación, disminuir el tiempo de comercialización, más customización en masa y una seguridad mejorada.

Sin embargo, la implementación del IoT industrial no es tarea fácil, conlleva toda una planificación estratégica, diseño y gestión que vamos a explicar a lo largo del artículo por medio de las siguientes secciones:

  • Implementación del IoT industrial: ¿Por qué es tan importante?
  • Tres etapas para una implementación del IoT industrial exitosa
  • Aprovecha las aplicaciones de IoT para la gestión de activos industriales.
  • Elige una plataforma en la nube para beneficiar tu ecosistema de IIoT
  • Conclusión 

¡Sigue hasta el final!

Implementación del IoT industrial: ¿Por qué es tan importante?

Los principales motivos que impulsan a las industrias a adoptar soluciones basadas en el IIoT industrial incluyen:

Reducción de costes

Debido a la gestión optimizada de activos e inventario —lo que genera menores costes de mantenimiento de inventario y tiempos de búsqueda—, menos inactividad de las máquinas, operaciones más ágiles y el uso eficiente de energía, las empresa tienden a disminuir los gastos operativos y crean nuevas fuentes de ingreso.

Por ejemplo, los productos inteligentes e interconectados permiten pasar de la venta a la experiencia del cliente mediante el uso de productos y servicios de posventa.

Menor tiempo de comercialización

Las operaciones de cadena de suministro y de manufactura más rápidas y eficientes permiten reducir el tiempo de ciclo del producto promedio.

Harley-Davidson, los reconocidos fabricantes estadounidenses de motocicletas, por ejemplo, aprovecharon el Smart Manufacturing mediante la implementación del IoT industrial para reconfigurar su planta de fabricación en Nueva York y logró reducir el lapso que lleva producir una motocicleta de 21 días a 6 horas.

Personalización en masa

El proceso de personalización masiva requiere un aumento dramático en la variedad de Stock-keeping units —SKU— o números de referencias de productos elaborados, lo que hace que el inventario aumente y se vuelva más diverso.

Las operaciones de fabricación también se vuelven más complejas: la producción de 20 artículos de SKU “X” puede ser seguida inmediatamente por la producción de 10 artículos de SKU “Y”.

El seguimiento del inventario y las operaciones de manufactura se vuelven más complicados y, en algunos casos, no es factible.

La implementación del IoT industrial facilita la personalización masiva al convertirse en una fuente de datos en tiempo real necesarios para una previsión detallada, una programación de planta y un enrutamiento.

Mejora de seguridad

El IIoT ayuda a garantizar un ambiente de trabajo más seguro.

Junto con dispositivos portátiles, la implementación de IoT industrial promueve el monitoreo del estado de salud de los trabajadores y las actividades de riesgo que pueden provocar lesiones.

Además de brindar una mayor seguridad a los empleados, el IIoT aborda los problemas de seguridad en entornos potencialmente peligrosos. 

Un claro ejemplo está en la industria del petróleo y gas, esta estrategia se aplica para monitorear las fugas de gas a medida que viaja a través de la red de tuberías.

3 etapas para una implementación del IoT industrial exitosa

Las tecnologías de IoT están transformando la forma en que se construyen y ejecutan los sistemas de producción, impulsando mejoras en tres dimensiones principales de la transformación digital:

  • Primera etapa: visibilidad en el piso de producción y las operaciones de campo.
  • Segunda etapa: monitoreo en la cadena de suministro de fabricación.
  • Tercera etapa: visualización de las operaciones remotas y subcontratadas.

Un gran número de organizaciones ha incorporado esta innovación con éxito. De hecho, la encuesta anual de madurez de IIoT de Bsquare informa que el 86% de los fabricantes ya han adoptado soluciones de IIoT, y el 64% de ellos encuentran que es una alternativa extremadamente efectiva.

En los puntos siguientes vamos a analizar más de cerca cada una de las dimensiones de transformación digital desde la perspectiva de las aplicaciones IIoT en la fábrica.

1. Visibilidad en el piso de producción y operaciones de campo

El IoT industrial ofrece el nivel revolucionario de visibilidad en el piso de producción y las operaciones de campo, así como la posibilidad de un control práctico sobre los recursos empresariales.

Las tecnologías IIoT llenan los vacíos que llevan a sistemas como ERP al límite: la dependencia de la entrada manual de datos y la incapacidad de trabajar con información detallada como llevar registros de estado de equipos en tiempo real, ubicación de artículos de inventario, etcétera; lo que puede generar un aumento del 20% en el recuento de productos de la misma línea.

Una implementación de IoT industrial efectiva requiere de una visibilidad constante y en tiempo real del piso de producción y operaciones de campo, para esto, hay que considerar evaluar:

Operaciones de fabricación impulsadas por IoT

Las mejoras en las operaciones impulsadas por las aplicaciones de IoT podrían valer más de USD $470 mil millones por año; estas se ocupan de operaciones como el seguimiento, optimización del rendimiento de los equipos, el control de calidad de la producción y la interacción persona-máquina.

Monitoreo de la utilización del equipo

Tal cual como señala el informe de ITIF, las aplicaciones de IoT para monitorear el uso de máquinas pueden aumentar la productividad de fabricación entre un 10 y 25% y producir hasta USD $1.8 billones en valor económico global para 2025.

Una implementación del IoT industrial para el monitoreo de máquinas brinda a las empresas métricas de uso de equipos en tiempo real, por lo tanto, ofrecen una vista detallada de lo que ocurre en cada punto del proceso productivo.

Control de calidad del producto basada en la monitorización del estado

El control de la calidad de los bienes producidos se puede realizar de dos maneras:

  • Inspeccionando un WIP o “Work In Progress” —trabajo en curso— a medida que avanzamos a través del ciclo de producción.
  • Controlando el estado y la calibración de las máquinas en las que se fabrica un producto.

En primer lugar, el control de calidad basado en la inspección WIP proporciona resultados más precisos ayudando a descubrir defectos menores como, por ejemplo, inexactitudes en la alineación de las piezas; no obstante, tiene ciertas limitaciones:

  • El control de calidad basado en la inspección WIP solo se aplica a la fabricación discreta.
  • Requiere de mucho tiempo, mano de obra y recursos ya que los WIP se inspeccionan manualmente.
  • Rara vez es posible inspeccionar cada WIP, por lo tanto, el método proporciona una vista fraccionada.

El segundo método, basado en el seguimiento del estado y la calibración de máquinas, ofrece menos diferenciación en términos de alcance. Brinda una clasificación binaria simple dividida en “buena” y “no buena”.

A pesar de esta simplicidad, ayuda a detectar cuellos de botella en las operaciones de fabricación, identificar máquinas mal ajustadas y/o de bajo rendimiento, prevenir oportunamente potenciales problemas en las máquinas, y más.

Vigilancia de la seguridad

En varios sectores industriales, incluidos minería, petróleo, gas, transporte y manufactura, los trabajadores reciben etiquetas de identificación por radio frecuencia —RFID— que recopilan datos sobre su ubicación y sensores portátiles que recolectan información sobre la frecuencia cardíaca, temperatura y otros parámetros.

Los datos del sensor se transmiten a la nube donde son analizados contra datos contextuales como, por ejemplo, de sensores ambientales, sistemas de planificación de trabajo, información meteorológica, etcétera.

Están programados para detectar patrones de comportamiento inusuales como movimientos verticales repentinos o ritmos cardíacos inestables, y así evitar que los trabajadores se caigan, hagan esfuerzos excesivos otras lesiones e informar oportunamente sobre una amenaza a la seguridad.

Determina las comunicaciones dentro de la planta

Después de determinar la plataforma de visualización de producción y del campo, ahora debes decidir cómo se configuran los dispositivos en la red debido a lo esencial de su comunicación constante.

Para llegar a la mejor conclusión, debes aclarar las siguientes interrogantes:

  • ¿Cómo te vas a comunicar con los dispositivos?
  • De dónde viene el Internet: Celular, Wi-Fi o desde la planta.
  • Qué sucede cuando el Internet no está disponible: almacenamiento en caché local, búfer y reintento, impactos operativos.
  • Cuáles son los requisitos de seguridad del protocolo: Cifrados, certificados, gestión de comunicaciones seguras.

2. Monitoreo en toda la cadena de suministro de fabricación

Las soluciones inteligentes de gestión de la cadena de suministro brindan a los fabricantes información en tiempo real sobre la ubicación, el estado y condición de cada objeto —ya sea de un inventario individual o un camión de autotransporte— en cualquier segmento de la cadena de suministro de fabricación.

Con las prácticas obsoletas de gestión de supply chain, los fabricantes solo podía obtener datos generales sobre la disponibilidad de un SKU. Por ejemplo:

2000 artículos de SKY “X” están en el almacén 3.

Con la implementación del IoT industrial en la cadena de suministro de fabricación, las organizaciones obtienen los datos sobre la ubicación y las propiedades como la fecha de producción o vida útil de cada artículo particular de las unidades de stock disponibles, por ejemplo:

2000 artículos de SKU “Y” están en el almacén 4, de los cuales:

  • 500 artículos se produjeron hace 12 días.
  • Hace 25 días se fabricaron 400 unidades.

Además de ayudarte a monitorear estos factores, también te ayuda a verificar las condiciones en las cuales los objetos son almacenados y entregados.

Antes de que entrara el IIoT en acción, el estado de los productos solo podía controlarse una vez que llegaban al punto de entrega. Ahora, el estado de los materiales, componentes y bienes, pueden ser chequeados en ruta, lo que es especialmente relevante para quienes fabrican artículos frágiles y perecederos.

3. Visualización de operaciones remotas y subcontratadas

Los altos costos de logística, la creciente demanda de personalización, la complejidad de la cadena de suministro global exigen que las operaciones de la planta se distribuyan.

Cuando una empresa realiza sus operaciones en una determinada localidad, tiene que mantener sus estándares de fabricación y producción como pruebas de materiales, automatización industrial, mantenimiento predictivo, entre otros.

Tomando esto en cuenta, resulta humanamente imposible monitorear con métodos tradicionales; el compliance de estos patrones de producción son monitoreados con la implementación del IoT industrial.

Una manera de hacerlo, por ejemplo, es realizando el mantenimiento predictivo basado en IoT. Esta predicción oportuna de posibles fallas permite programar las actividades de mantenimiento con antelación y elimina la necesidad de mantener un equipo de mantenimiento local.

De manera similar, las soluciones de monitoreo impulsadas por IoT contribuyen a los fabricantes en el control de la eficiencia de las operaciones de manufactura al proporcionar métricas de productividad del equipo en tiempo real; todo de manera remota.

Operaciones distribuidas con productos smart

Asimismo, es posible usar el IIoT para promover las operaciones distribuidas mediante el denominado industrial “Smart, Connected Products” —SCPs— o Productos Conectados Inteligentes.

Los SCP son sistemas complejos que comprenden hardware, sensores, conectividad, inteligencia integrada y software en la nube.

Los productos industriales inteligentes conectados ubicados en una filial de fabricación permiten a los gerentes de planta acceder a datos actualizados sobre una amplia gama de operaciones de los SCP como, por ejemplo, cambios en la temperatura, velocidad de rotación crítica de una fresadora e, igualmente, parámetros de condición como la vibración.

Estos datos son informados a los gerentes por posibles condiciones de sobrecarga y roturas, así como violaciones de los sistemas operativos.

Aprovecha las aplicaciones de IoT para la gestión de activos industriales

Además de mejorar la eficacia de las operaciones de fabricación, la implementación del IoT industrial se aplica a la manufactura para garantizar el uso adecuado de los activos, extender la vida útil del equipo, mejorar la confiabilidad y proporcionar el mejor rendimiento de los recursos.

Entre las aplicaciones más importantes a evaluar para una correcta estrategia de este tipo, encontramos:

Seguimiento de activos industriales

Se espera que las soluciones de seguimiento de activos inteligentes basadas en el RFID e IoT superen los métodos tradicionales basados en hojas de cálculo para 2022 al proporcionar datos precisos en tiempo real sobre los activos de la organización, sus estados, ubicaciones, movimientos y eliminando la carga de seguimiento de los empleados.

Esto puede llegar a liberar hasta 18 horas de trabajo mensual y suprimir los errores vinculados a los métodos manuales de entrada de datos.

Gestión de inventario empresarial

Las soluciones de gestión de inventario impulsadas por el IIoT ayudan a los fabricantes a automatizar el seguimiento y la generación de informes de inventario, garantizar la visibilidad constante de los estados y ubicaciones de los artículos individuales y optimizar los tiempos de entrega.

Este tipo de soluciones aplicadas en los entornos de fabricación se basan en tecnologías del Internet de las Cosas Industrial y RFID.

Cada artículo de inventario es etiquetado con una etiqueta de RFID que contiene una identificación única con datos del artículo al que está adjunta y, para obtener esta información, se utiliza un lector que captura los ID y los transmite a la nube para almacenarlos y procesarlos.

Mantenimiento predictivo y monitoreo del estado

El mantenimiento predictivo utiliza datos históricos y actualizados de varias partes de la operación para anticipar problemas antes de que sucedan mediante el uso de los sensores, la ingeniería de datos y el análisis del Big Data obtenido de las máquinas.

Existen tres áreas principales de la organización que influyen en esta acción:

  • Monitoreo en tiempo real de la condición y el rendimiento de los activos.
  • Análisis de datos de las órdenes de trabajo.
  • Evaluación comparativa del uso del inventario.

El Internet de las Cosas Industrial, la inteligencia artificial, el Machine Learning y los sistemas integrados permiten que diferentes activos y softwares puedan conectarse, trabajen juntos y así, puedan compartir, analizar y actuar en base a datos valiosos.

Estas herramientas capturan la información mediante sensores, controles industriales y sistemas comerciales como el ERP. Luego, le dan sentido y lo utilizan para identificar las áreas que necesitan atención.

Se espera que las soluciones de mantenimiento predictivo basadas en la IIoT reduzcan los costos de mantenimiento de los equipos de la industria en un 40% y generen un valor económico de USD $630 mil millones al año para 2025.

Un 55% de las compañías ya se encuentran probando proyectos de mantenimiento predictivo junto con una solución de IIoT.

Elige una plataforma en la nube para beneficiar tu ecosistema de IIoT

Existen varios servicios y plataformas en la nube que desempeñan diferentes roles en el ecosistema de IIoT; algunas de ellas también vienen con capacidades incorporadas como Machine Learning, Inteligencia Artificial —IA— y motores de consulta SQL para realizar análisis complejos.

Pero, antes que nada, debemos entender cómo estos servicios y plataformas benefician la implementación del IoT industrial:

Cloud Computing para la gestión del ciclo de vida de los dispositivos

Las empresas crean aplicaciones y softwares a través de servicios en la nube (SaaS), que pueden conectar dispositivos y habilitar su registro, incorporación, actualizaciones de equipos y el diagnóstico de máquinas de forma remota en un tiempo mínimo con una reducción en los costos operativos y de soporte.

La nube introduce DevOps dentro del ecosistema de IIoT, lo que ayuda a las industrias a automatizar muchos procesos de manera remota.

A medida que se conectan más y más dispositivos, los desafíos con la seguridad, control y la administración de datos se vuelven críticos, por lo que los servicios de cloud permiten la gestión del ciclo de vida del dispositivo remoto de IIoT, que desempeña un papel importante al permitir una vista de datos de 360° de la infraestructura del dispositivo.

Desarrollo de aplicaciones con portabilidad e interoperabilidad

Las soluciones de Intercloud poseen Kits de Desarrollo de Softwares —SDK— en los que las organizaciones pueden crear su aplicación y sistema sin preocuparse por los procesos de backend.

Así, podrás ejecutar y actualizar aplicaciones de forma remota, por ejemplo, Cisco proporciona la plataforma de habilitación de aplicaciones para el alojamiento, actualización e implementación de aplicaciones a través de la nube. 

Una organización puede mover sus apps entre la nube y los nodos de la informática en la niebla para analizar y monitorear los datos cerca de los sistemas críticos.

Muchos proveedores de servicios en la nube se están enfocando en estandarizar los procesos bajo los estándares de la Open Connectivity Foundation —OCF— que busca garantizar que los dispositivos y máquinas puedan conectarse y comunicarse entre sí de forma segura en cualquier entorno de nube, lo que aporta interoperabilidad.

Digital Twins

El seguimiento de dispositivos o gemelos digitales es otro beneficio que podrás aprovechar para la implementación del IoT industrial a través de los servicios en la nube.

Los desarrolladores pueden crear una copia de seguridad de las aplicaciones y dispositivos en ejecución en la nube para que todo el sistema de IIoT está altamente disponible para potenciales problemas.

Además, podrás acceder a estas aplicaciones y estadísticas incluso cuando el sistema esté offline

Las empresas también pueden configurar fácilmente los servidores virtuales, iniciar una base de datos y crear aplicaciones y softwares para contribuir a ejecutar nuestra solución de IIoT.

Para finalizar

El IoT industrial es una herramienta imprescindible para maximizar la productividad de las empresas de fabricación manteniendo el tiempo de actividad de la producción, reduciendo costes y eliminando el desperdicio.

Aprovechando los datos de IoT, las industrias obtienen una mejor comprensión de los procesos de manufactura y de la cadena de suministro, mejoran la previsión de la demanda, acortan los tiempos de comercialización y mejoran la experiencia del cliente.

Sin embargo, considerando la escala y complejidad de las iniciativas de IIoT, la implementación del IoT industrial exitosa requiere una orquestación cuidadosa en todos los segmentos de ejecución y diseño de aplicaciones.

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