“Cloud + Edge” coordinados: prosperar en la era de la IIoT

La industria de vanguardia cuenta con un número creciente de dispositivos distribuidos en diversos sitios industriales. Dado el tiempo de funcionamiento, es inevitable que algunos de ellos puedan fallar de vez en cuando. Para identificar los problemas con antelación y tomar medidas preventivas, es necesario hacer un seguimiento de su estado de funcionamiento. Tradicionalmente, los ingenieros de mantenimiento se envían con frecuencia en planta para patrullar. Sin embargo, esto puede suponer costes considerables y, a menudo, algunos problemas no se pueden identificar con rapidez.

El desarrollo de la Internet industrial de las cosas (IIoT) ha permitido que esos dispositivos en planta se conecten a Internet, de modo que su estado de funcionamiento se monitorea constantemente desde una ubicación central. Cualquier cosa que suceda se puede ver desde la nube en tiempo real y, una vez que se produce un fallo, los ingenieros pueden simplemente localizar el problema y tomar medidas inmediatas.

A medida que más dispositivos se conectan a Internet y generan volúmenes de datos cada vez mayores, los fabricantes y los usuarios buscan no solo un mantenimiento más eficiente, sino también más información extraída de los datos para facilitar el crecimiento. Esto implica una exploración más profunda de los datos, un mejor procesamiento y análisis de datos. Todas estas demandas están creando mayores desafíos técnicos para un ecosistema de IIoT coordinado de “nube + edge”.

1. Collect data from different devices

Los dispositivos desplegados en planta siguen captando datos de diferentes partes de la instalación, monitoreando tanto las máquinas como el entorno. Como estos dispositivos se construyen con diferentes interfaces (puertos seriales, puertos Ethernet, Bluetooth, Wi-Fi, etc.), no es fácil adquirir datos de todos ellos. Varios tipos de dispositivos en planta están generando datos masivos, lo que representa un gran desafío para los gateway que se espera que los recojan y los procesen.

Los diferentes dispositivos se comunican con diferentes protocolos. Incluso dentro de la misma categoría, puede haber muchas opciones. Mientras tanto, algunos fabricantes se comunican a través de sus protocolos privados. Esto crea problemas de compatibilidad para los usuarios, ya que la mayoría de los gateway tradicionales que transmiten datos solo admiten algunos de esos protocolos. Esto significa que se necesitan varios tipos de gateway para un solo sitio, lo que implica un gran gasto en equipos y altos costos para cambiar de marca.

A medida que los dispositivos en planta se vuelven más diversos y el problema antes mencionado se agudiza, es necesario que se integren múltiples protocolos industriales y que los protocolos privados también sean compatibles, de modo que los datos de diferentes fuentes puedan ser transmitidos por una única gateway de IIoT “todo en uno”.

2. Preprocesar los datos en el edge

En la era de la computación en la nube, los datos se cargan a la nube para su procesamiento, almacenamiento y análisis de datos. A medida que se generan constantemente grandes volúmenes de datos, se está creando una carga más pesada para la nube. Considere si todos los datos deben enviarse a la nube bit a bit, esperar a que la nube los reciba todos y responder con un comando (o a veces sin ningún comando) antes de tomar más medidas. Esto significa una gran latencia en la transmisión de datos. Aunque el 5G puede resolver el problema de velocidad, la nube está sobrecargada con grandes cantidades de datos.

Por lo tanto, el concepto de edge computing. Con condiciones preconfiguradas o herramientas programadas, los datos recolectados de diferentes dispositivos pueden filtrarse cerca de donde se generan (el “edge”). Algunos de ellos pueden procesarse localmente. Por ejemplo, si se alcanza un determinado umbral, la gateway puede responder inmediatamente, por ejemplo, enviando alertas al personal de mantenimiento o cambiando los parámetros de los PLC. También puede controlar otros dispositivos aguas abajo a través de E/S cuando se cumplen ciertas condiciones, de modo que los controladores que utilizan diferentes protocolos puedan intercambiar datos.

Luego, los datos "limpios" restantes se envían a la nube. Esto no solo ahorra flujo de datos y ancho de banda, sino que, lo que es más importante, alivia la carga excesiva de la nube.

3. Cargue los datos en la nube

El mundo actual está cada vez más impulsado por los datos. Como parte central del ecosistema de IIoT, la nube desempeña un papel fundamental en la gestión centralizada, el análisis de datos y la toma de decisiones.

Así como los dispositivos de recolección de datos difieren en los protocolos de comunicación, las diferentes nubes varían en los métodos de conexión e interacción. La lógica de interacción entre las nubes y las funciones solicitadas desde el edge también son diferentes. Por lo tanto, enviar datos a la nube implica mucho trabajo para integrar el gateway y la nube.

Un gateway en la nube permite a los integradores de sistemas conectarse a la nube con facilidad, y la mayoría de los usuarios requieren una interacción personalizada con la nube para cargar sus datos. Afortunadamente, a medida que avanza la tecnología, el gateway en la nube actual suele ser compatible con las principales nubes de IoT. Solo se necesitan unos pocos pasos para configurar la nube de modo que los datos puedan viajar fácilmente desde la fuente a la nube.

Mientras que los integradores de sistemas buscan monitorear todo desde la nube para garantizar que sus sistemas funcionen correctamente, los fabricantes necesitan gestionar sus fábricas mediante SCADA. Por lo tanto, el gateway permite que los sistemas SCADA locales adquieran datos mediante protocolos industriales y la nube mediante MQTT.

4. Implementar proyectos digitales

Se necesita tiempo para digitalizarse por completo. Iniciar un nuevo proyecto suele implicar bastante trabajo para preparar los dispositivos, integrarlos y programar sus aplicaciones. En un mundo que avanza rápidamente, el tiempo lo es todo.

Una solución de "nube + edge" debe ser fácil de implementar y configurar para que los nuevos proyectos puedan implementarse lo antes posible. A medida que surgen más herramientas de gestión, es casi por defecto que esos gateway puedan gestionarse desde una plataforma en la nube. Se admite la configuración web, y la configuración puede importarse y exportarse. La implementación y la gestión de lotes pueden realizarse fácilmente en la plataforma.

Para satisfacer las demandas empresariales en constante cambio y responder de manera flexible a los nuevos requisitos a medida que avanzan los proyectos, es necesario personalizar. Por ejemplo, la plataforma en la nube necesita un soporte diferente del gateway en su iteración; a medida que se profundiza el análisis de datos, es necesario ajustar la lógica de procesamiento de datos en el edge.

Resumen

La nube y el edge están trabajando de forma inéditamente cercana en la IIoT. Mediante una coordinación eficiente de la "nube + edge", podemos aprovechar mejor el edge, comprender mejor lo que ocurre en el campo, asegurarnos de que los dispositivos funcionen de forma eficiente y estable, y así ofrecer una mejor experiencia de usuario. Con una base de datos más eficiente y sólida, podemos obtener mejores perspectivas para mejorar los productos y la optimización de parámetros, lo que mejora la competitividad en la era de la Industria 4.0.