"Coordinación entre la Nube y el Borde, Prosperar en la Era del IIoT"
"Coordinación entre la Nube y el Borde, Prosperar en la Era del IIoT"
La industria contemporánea cuenta con un número creciente de dispositivos distribuidos en diversos sitios industriales. Dado el funcionamiento a largo plazo, es inevitable que algunos de ellos puedan presentar fallas de vez en cuando. Para identificar problemas de manera temprana y tomar medidas preventivas, es necesario realizar un seguimiento de su estado de funcionamiento. Tradicionalmente, se envían con frecuencia ingenieros de mantenimiento al sitio en patrullas. Sin embargo, esto puede generar costos considerables y, con mayor frecuencia, los problemas no pueden identificarse de manera oportuna.
A medida que aumenta el número de dispositivos conectados a Internet y se generan volúmenes de datos cada vez mayores, fabricantes y usuarios buscan no sólo un mantenimiento más eficiente, sino más información extraída de los datos para facilitar el crecimiento. Esto implica una excavación más profunda de los datos, un mejor procesamiento y análisis. Todas esas demandas están creando mayores retos técnicos para un ecosistema IIoT coordinado de "nube + borde".
1. Recopilar datos de diferentes dispositivos
Los dispositivos desplegados en sitios industriales continúan capturando datos de diferentes partes del sitio, monitoreando tanto las máquinas como el entorno. Dado que esos dispositivos están construidos con interfaces diferentes (puertos serie, puertos Ethernet, Bluetooth, Wi-Fi), no es fácil adquirir datos de todos ellos. Varios tipos de dispositivos en el sitio están generando grandes cantidades de datos, lo cual es un gran desafío para las pasarelas que se espera que los recopilen y procesen.
Los diferentes dispositivos se comunican con diferentes protocolos. Incluso dentro de la misma categoría, puede haber varias opciones. Tomemos como ejemplo los PLCs. Hay varios actores importantes en la industria: Siemens, Schneider Electric, Allen-Bradley, entre otros, cada uno con su propio protocolo. 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 las pasarelas tradicionales que transmiten datos solo admiten algunos de esos protocolos. Esto significa que se necesitan varios tipos de pasarelas para un solo sitio, lo que implica un gasto considerable en equipos y altos costos en caso de cambio de marca.
A medida que los dispositivos in situ se diversifican y el problema 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 distintas fuentes puedan transmitirse mediante una única pasarela IIoT "todo en uno".
2. Preprocesamiento de datos en el borde
En la era de la computación en la nube, los datos se cargan a la nube para su procesamiento, almacenamiento y análisis. A medida que se generan constantemente grandes cantidades de datos, estos crean una carga más pesada para la nube. Imagina si todos los datos deben ser enviados a la nube poco a poco, esperar a que la nube los reciba todos y responda con un comando (o a veces sin comando alguno) antes de que se realice cualquier acción adicional. Esto significa una gran latencia en la transmisión de datos. Aunque el 5G puede resolver el problema de la velocidad, la nube está sobrecargada con enormes cantidades de datos.
Así surge el concepto de computación en el borde (edge computing). Con condiciones preconfiguradas o herramientas programadas, los datos recopilados de diferentes dispositivos pueden ser filtrados cerca de donde se generan (el "borde"). Algunos de ellos pueden ser procesados localmente. Por ejemplo, si se alcanza cierto umbral, la pasarela puede responder de inmediato, como enviar alertas al personal de mantenimiento o cambiar los parámetros de los PLCs. También puede controlar otros dispositivos aguas abajo a través de entradas/salidas (I/O) cuando se cumplen ciertas condiciones, de manera que los controladores que utilizan diferentes protocolos puedan intercambiar datos.
A continuación, el resto, los datos "despejados", se envían a la nube. Esto no solo ahorra flujo de datos y ancho de banda, sino que, lo que es más importante, libera a la nube de una carga excesiva.
3. Cargar datos en la nube
El mundo actual está cada vez más impulsado por los datos. Como parte fundamental del ecosistema de IIoT (Internet Industrial de las Cosas), la nube desempeña un papel importante en la gestión centralizada, el análisis de datos y la toma de decisiones.
Al igual que los dispositivos de recogida de datos difieren en los protocolos de comunicación, las distintas nubes varían en los métodos de conexión e interacción. Por ejemplo, las principales nubes públicas como Microsoft Azure y AWS se conectan con SDK. La lógica de interacción entre las nubes y las funciones solicitadas desde el borde también son diferentes. Por lo tanto, enviar datos a la nube supone mucho trabajo de integración entre la pasarela y la nube.
Una pasarela de 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. Por suerte, a medida que avanza la tecnología, la pasarela de nube actual suele ser compatible con las principales nubes de IoT. Sólo se necesitan unos pocos pasos para configurarla de modo que los datos puedan viajar fácilmente desde la fuente hasta la nube.
Mientras los integradores de sistemas buscan supervisar todo desde la nube para garantizar que sus sistemas funcionen correctamente, los fabricantes necesitan gestionar sus fábricas a través de SCADA. Por lo tanto, la pasarela permite que los sistemas SCADA locales adquieran datos mediante protocolos industriales y se conecten a la nube a través de MQTT.
4. Ejecutar proyectos digitales
Lleva tiempo digitalizarse por completo. Empezar un nuevo proyecto suele implicar bastante trabajo: preparar todos los dispositivos, integrarlos, programar las aplicaciones, etc. En un mundo tan cambiante, el tiempo lo es todo.
Una solución "cloud + edge" debe ser fácil de implementar y configurar para que los nuevos proyectos se puedan llevar a cabo tan pronto como sea posible. A medida que surgen más herramientas de gestión, es casi por defecto que esos gateways pueden ser gestionados desde una plataforma en la nube. Se admite la configuración web, y la configuración se puede importar y exportar. La implementación y gestión por lotes se pueden realizar fácilmente en la plataforma.
Para satisfacer la demanda empresarial en constante cambio y responder con flexibilidad a los nuevos requisitos a medida que avanzan los proyectos, se hace necesaria la personalización. Por ejemplo, la plataforma en la nube necesita un soporte diferente de la pasarela en su iteración; a medida que se profundiza en el análisis de datos, hay que ajustar cierta lógica de procesamiento de datos en el borde.
Resumen
La nube y el borde están trabajando de manera excepcionalmente cercana en la Internet Industrial de las Cosas (IIoT). A través de una coordinación eficiente de "nube + borde", podemos aprovechar mejor el borde, comprender mejor lo que está sucediendo en el campo, garantizar que los dispositivos funcionen de manera eficiente y estable, ofreciendo así una mejor experiencia al usuario. Con una base de datos más eficiente y sólida, podemos obtener mejores perspectivas para la mejora del producto y la optimización de parámetros, mejorando la competitividad en la era de la Industria 4.0.