La Industria 4.0 es más rápida que las tres revoluciones industriales anteriores, la velocidad del cambio es más rápida y el impacto es más profundo y completo.
Los dispositivos inteligentes utilizados para las comunicaciones IP han ido dominando poco a poco el ámbito industrial.
Uno de los elementos conceptuales del Internet Industrial de las Cosas es posibilitar la comunicación entre dispositivos (M2M). Para muchos usuarios industriales, M2M no es un extraño. En las últimas décadas, las refinerías han podido permitir que miles de dispositivos se comuniquen con los sistemas de control. La novedad del M2M es que los dispositivos se vuelven más inteligentes y la información que se intercambia a través de la comunicación IP se enriquece. Cada dispositivo tiene su propia dirección IP, por lo que cualquiera puede conectarse al dispositivo desde cualquier lugar a través de Internet. Los usuarios apenas están comenzando a darse cuenta del impacto de esta característica.
¿Por qué es tan importante la digitalización?
Ya sea que se utilicen para mecanizado o automatización de fábricas, los equipos de fabricación se están volviendo más inteligentes en términos de sus capacidades de medición, cómo monitorean su propio estado y cómo se comunican. Un sensor de presión tonto tradicional o un sensor de proximidad convierte las lecturas de presión o distancia en una señal analógica y nada más. Puede que representen comunicaciones M2M, pero son sólo prototipos aproximados. Las comunicaciones analógicas, que presentan muchas deficiencias, están siendo sustituidas rápidamente por la digitalización. El efecto es como si un teléfono inteligente reemplazara al teléfono original, que constaba de dos latas y una cuerda.
Los equipos de precisión requieren controladores sofisticados para maximizar su rendimiento. Los PLC de hace una o dos décadas podían leer datos de E/S y manipularlos paso a paso. Sin embargo, la industria manufacturera actual requiere mucho más que eso. Los controladores actuales deben poder manejar las funciones de control necesarias para hacer funcionar una fábrica digital. El surgimiento de una nueva generación de controladores combina el poder de los mejores PLC del mundo con la versatilidad de las computadoras.
Una poderosa combinación de dispositivos y controladores
La combinación de dispositivos y controladores de nueva generación nos ayuda a construir una fábrica digital basada en sistemas ciberfísicos. Aunque las computadoras se han utilizado en los talleres desde la década de 1970, lo que pueden hacer las computadoras ha cambiado dramáticamente. Los primeros PLC no eran mucho mejores que los relés anteriores, pero las cosas que los PLC pueden controlar están cambiando con el desarrollo de la tecnología y el pensamiento innovador de las personas.
Los robots industriales tradicionales están programados para hacer una cosa repetitiva cada día. Pero a medida que evolucionan los conceptos ciberfísicos, los robots y sus controladores se programan para determinar de forma independiente qué hacer a continuación en función de la situación actual. Como ejemplo sencillo, un transportador puede transportar varias botellas a una máquina selladora. Las formas básicas de estas botellas son similares, pero siempre hay cinco colores y cada botella de color debe sellarse con ese color. Los sistemas ciberfísicos pueden observar la botella e indicarle al robot que agarre el sello de color correspondiente y apriete la botella. Los robots pueden hacer más.
Los sistemas ciberfísicos también pueden determinar si las botellas están deformadas, etiquetadas y llenas con el nivel de líquido correcto. Utilizando información de un conjunto de sensores inteligentes, el mismo robot puede tomar botellas que no cumplen con las especificaciones y moverlas a la línea de producción. El sistema se puede programar para "pensar" todas las situaciones posibles y manejarlas adecuadamente.
Controladores inteligentes para aplicaciones inteligentes
Los usuarios creativos están creando nuevas formas de ayudar a los sistemas de fabricación a lograr funciones más complejas en aplicaciones más complejas. Los nuevos controladores basados en computadora son un punto clave en los sistemas ciberfísicos debido a diversas operaciones y diversos dispositivos de campo. Los controladores se pueden utilizar con sensores de presión y flujo, cámaras de visión artificial, lectores de códigos de barras, accionamientos de motores, accionamientos de válvulas, robots y otros equipos.
Los dispositivos descritos anteriormente pueden depender de una variedad de protocolos de comunicación, que van desde bucles de corriente analógicos hasta Ethernet industrial. La velocidad de un sistema de este tipo depende de una conversión de protocolo más rápida para que cada dispositivo pueda colaborar y respaldar la producción.
Además, todos estos dispositivos pueden enviar información de diagnóstico a una oficina de control central para su evaluación, como a un operador humano o al departamento de mantenimiento. Esto podría incluir una luz LED en una cámara de visión que está a punto de quemarse o un gabinete de enfriamiento. ventilador que está obstruido con polvo. Estas capacidades de mantenimiento preventivo evitan la posibilidad de averías o tiempos de inactividad durante la producción.
Mirando hacia el futuro
Todos estos elementos (dispositivos inteligentes, controladores basados en computadora, sistemas ciberfísicos y comunicaciones por Internet) se están uniendo para respaldar la Industria 4.0 y la actual revolución de la fabricación digital. .
Los diseñadores de producto desarrollan nuevos productos en ordenadores, incluidos todos sus componentes. La plataforma de diseño deberá comprender las características, los materiales de construcción y los procesos de fabricación de cada pieza.
Los productos pueden incluir piezas de plástico moldeadas por inyección, piezas metálicas mecánicas y otros polvos o aditivos metálicos. El sistema "considera" cómo se relacionan todos estos elementos, cómo se conectan, si cada elemento está estructuralmente completo y si se puede construir y ensamblar de manera efectiva después de un procesamiento preestablecido.
El siguiente paso en el diseño de la plataforma será determinar qué se necesita para la producción y el ensamblaje final, si las instalaciones de producción actuales son suficientes para completar las tareas de producción, si es necesario ajustar una determinada pieza, si es necesario crear una nueva línea de producción, etc. La estructura diseñada será un plano muy claro y detallado que resuelve el problema de cómo producir el producto, incluida la reducción de costos y el aumento de la productividad.
Una vez que comience la producción, toda la información del plan de servicio de desarrollo se presentará en su totalidad para brindar soporte durante todo el ciclo de vida del producto. Los productos y los procesos de fabricación de productos se diseñan virtualmente mediante el uso de software compatible, y también se pueden construir instalaciones de producción mediante el uso de equipos de producción, controladores y software.
Talleres especializados
Las instalaciones de producción diseñadas de esta manera alcanzarán un nivel de integración sin precedentes. Cada dispositivo (hasta cada sensor y actuador) utilizará comunicación IP y cada dispositivo tendrá su propia dirección IP. Cualquier persona autorizada puede acceder al dispositivo desde cualquier lugar a través de Internet y obtener información relacionada con el diagnóstico y la producción.
Con la información de diagnóstico transmitida a los programas de mantenimiento, la producción alcanzará un alto nivel de estabilidad y las situaciones inesperadas pasarán a ser cosa del pasado. Los sistemas de fabricación se integrarán y protegerán perfectamente mediante una estrategia integral de ciberseguridad. Los comercios con múltiples sucursales pueden disfrutar de la información desde cualquier lugar.
Se han desarrollado muchas tecnologías para implementar los sistemas de fabricación inteligente mencionados anteriormente. El software de diseño de productos que se ejecuta en computadoras industriales guía la creación de diseños, y la misma plataforma puede iniciar y controlar las instalaciones de fabricación. Finalmente, los componentes que necesitamos son sensores y actuadores industriales que puedan comunicarse a través de Ethernet industrial. Se ha diseñado una gran cantidad de sensores y actuadores industriales y hay más en camino. Se han preparado los elementos técnicos necesarios para la Industria 4.0 y ahora los fabricantes sólo necesitan tener imaginación y creatividad para utilizarlos.
En estos momentos los sistemas de comunicación en la industria cobran especial importancia. Jinan Youren Internet (www.usr.cn) es una empresa senior centrada en el Internet industrial de las cosas. Los nuevos productos que contiene pueden resolver eficazmente este problema.