Cómo funciona el Internet industrial de las cosas
Cuando se utilizan tecnologías de la Industria 4.0, una nueva línea de fabricación de procesos puede permitir hasta 25 variaciones de productos al mismo tiempo que aumenta la producción en un 10 % y reduce el inventario en un 30 %. El uso de la arquitectura Industria 4.0 permite a los fabricantes lograr un mayor retorno de la inversión en sus procesos de producción.
La Industria 4.0 es una revolución industrial que busca fusionar el mundo virtual de las tecnologías de la información (TI), el mundo físico de las máquinas e Internet. Su esencia es la integración de todos los sectores industriales con capacidades de tecnología de la información. Estas tecnologías aumentan la flexibilidad y la velocidad, haciendo que los productos sean más personalizados, la producción más eficiente y de mayor tamaño, y el control de la producción más variable. Las comunicaciones de máquina a máquina y la inteligencia artificial avanzada aumentan la automatización de procesos, brindando más datos de autocontrol y en tiempo real. Las plataformas abiertas basadas en redes mejorarán la competitividad de las empresas manufactureras.
1. Inteligencia distribuida
La inteligencia distribuida mencionada aquí se refiere a contener tanta inteligencia y funciones de control como sea posible en máquinas y equipos conectados en red utilizando tecnología de control y accionamiento inteligente o un solo eje de transmisión. , en lugar de una única unidad central de procesamiento (CPU) que se encargue de todas las operaciones.
Obtener datos de proceso a nivel de máquina y decidir qué hacer con ellos refleja la creencia de que las máquinas pueden operar con datos de proceso y mejorar el proceso por sí mismas, como permitir una producción ajustada y objetivos de utilización más eficientes, como como energía, en lugar de depender de la "nube" para manejar todas estas tareas.
En red
Las máquinas en red pueden comunicarse con redes de nivel de línea superior, de fábrica y de empresa para realizar ajustes en tiempo real a eventos o productos específicos. Los servomotores de accionamiento integrados y los sistemas de accionamiento sin gabinete colocan los componentes del accionamiento y las secuencias lógicas de movimiento en ejes separados.
2. Conexiones rápidas
Los sistemas que permiten que los datos fluyan libremente a través de la arquitectura empresarial a menudo requieren inversión y mejora continuas. Los grandes flujos de información y datos generados en la fábrica de Industria 4.0 pueden abrumar las redes de las empresas. ¿Cómo mejorar la funcionalidad del hardware y el software en los sistemas de automatización para que el proceso de diseño sea más simple, ahorre más tiempo y sea más abierto? Las vías de comunicación se vuelven más fluidas a medida que se crean e implementan. Al decidir qué funciones de un bus de campo se deben utilizar, se debe considerar si la plataforma de producción admite estándares como OPC
UA (de la Fundación OPC). Es importante eliminar barreras entre sistemas de diferentes proveedores y adoptar una actitud más abierta hacia las plataformas de comunicación y control.
3. Estándares y sistemas abiertos
El punto clave es considerar el grado de "apertura" del sistema, si admite protocolos de comunicación y estándares de software emergentes, y qué tan abierto es independiente. Los componentes permiten que la Industria 4.0 se haga realidad.
Los estándares abiertos permiten una integración más flexible de soluciones basadas en software y la posibilidad de portar nuevas tecnologías a arquitecturas de automatización existentes. El software abierto de control e ingeniería también puede cerrar la brecha entre los programas de software de TI y de automatización. El núcleo del controlador abierto permite crear aplicaciones de automatización utilizando lenguajes de TI de alto nivel de uso común, como Java y C.
El funcionamiento de la máquina debe permitir una conexión sencilla con un teléfono inteligente o una tableta. Al conectar controladores al software de modelado 3D, el software acelera el diseño y la puesta en marcha de los sistemas de automatización. El controlador de movimiento puede enviar instrucciones al modelo y recibir comentarios del modelo para optimizar la funcionalidad de la máquina a través del control de movimiento durante la fase de diseño mecánico. Esto también permite probar y programar la máquina antes de su puesta en servicio. Las máquinas virtuales se pueden utilizar para probar y refinar diseños antes de pedir las piezas y ensamblar la máquina.
4. Integración de datos en tiempo real
En las fábricas de la Industria 4.0, los datos de rendimiento de las máquinas y de las fábricas en tiempo real se pueden aprovechar para cambiar la forma en que se gestionan los sistemas de automatización y los procesos de producción. Las plataformas habilitadas para la Industria 4.0 pueden integrar datos en informes periódicos de gestión de fábrica, eliminando la necesidad de capturar y analizar meses de datos valiosos sobre productividad, tiempo de inactividad de las máquinas o consumo de energía.
Esto proporcionará a los fabricantes y a las máquinas la información detallada que necesitan para implementar rápidamente cambios en los procesos y la producción para lograr una visión del producto que satisfaga las necesidades específicas de los clientes.
5. Adaptabilidad
La iniciativa del mundo real hace que la producción sea más consistente y esté impulsada por la demanda. La tecnología ayuda a que las líneas de producción se vuelvan proactivas. El objetivo es adaptar las estaciones de trabajo y los módulos a las necesidades individuales del cliente o del producto.
En una fábrica que fabrica válvulas hidráulicas, una nueva línea de ensamblaje adaptativo utiliza chips de identificación por radiofrecuencia en cada pieza de trabajo que se mecaniza. Nueve estaciones inteligentes en la línea de producción pueden identificar cómo se ensambla el producto final y qué ajustes de herramientas y pasos de procesamiento son necesarios. Cada pieza mecanizada relevante está etiquetada con una etiqueta Bluetooth, que transmite automáticamente la información a la estación de montaje. La visualización de la información de los pasos de ensamblaje depende del producto y del nivel de habilidad de las piezas mecanizadas asociadas. La línea puede producir un lote de válvulas hidráulicas del mismo tamaño o 25 modelos diferentes sin intervención manual. No más tiempo de configuración ni exceso de inventario. Esto aumenta la producción de la línea de producción en 10 y reduce el inventario en 30.
2. Dejemos que la Industria 4.0 y el IIoT desempeñen un papel en las fábricas inteligentes.
La Industria 4.0 y el Internet Industrial de las Cosas (IIoT) pueden desempeñar un papel en los equipos (desde sensores hasta grandes controles). sistemas), datos y Proporciona una mejor conectividad entre análisis, afirma Daymon, especialista de producto en Beckhoff Automation
TwinCAT. Thompson así lo cree. Los sensores y sistemas requieren conectividad de red para disfrutar de los datos, y los análisis ayudan a tomar decisiones más informadas.
El Internet de las Cosas incluye cuatro elementos básicos: dispositivos físicos, conexiones bidireccionales entre dispositivos, datos y analítica. Los dispositivos pueden variar desde pequeños sensores hasta grandes sistemas de control. Los sensores y sistemas deben estar conectados a redes más grandes para disfrutar de los datos generados por el sensor o sistema. El análisis de estos datos produce información procesable que permite a las personas tomar decisiones informadas.
En aplicaciones prácticas de IIoT,
las organizaciones recopilan y transmiten datos conectando dispositivos o activos a la nube o a instalaciones de tecnología de la información (TI) locales. Luego, los datos recopilados se pueden analizar para descubrir información potencial adicional sobre el dispositivo o activo y prevenir problemas antes de que ocurran.
Por ejemplo,
Los sensores que monitorean la temperatura de funcionamiento de los componentes mecánicos pueden rastrear cualquier anomalía o desviación del resultado final. Esto permite a las empresas abordar de manera proactiva el comportamiento no deseado, lo que permite realizar un mantenimiento predictivo antes de que se intensifiquen fallas del sistema potencialmente dañinas y peligrosas, que de otro modo podrían resultar en tiempo de inactividad de la planta y pérdida de ingresos de producción. Esta información ayuda a las empresas a diseñar nuevos productos, mejorar la eficiencia del rendimiento del sistema y maximizar las ganancias.
La Industria 4.0 flexibiliza el procesamiento y la fabricación
Promover más nuevos descubrimientos y optimización de sistemas a través de la conectividad en el proceso de fabricación e incluso en toda la cadena de suministro es uno de los conceptos centrales de la Industria 4.0. Primero, este avance tecnológico también se conoce como la Cuarta Revolución Industrial.
Como miembro del grupo de trabajo Industria 4.0 y miembro de la Academia Nacional de Ciencias e Ingeniería de Alemania, Acatech define la invención y el uso generalizado de la máquina de vapor en el siglo XVIII como la primera revolución industrial. La segunda revolución fue el uso de cintas transportadoras en las líneas de montaje a principios del siglo XX. La tercera revolución fue el desarrollo de la microelectrónica, las computadoras personales y los controladores lógicos programables (PLC) a mediados del siglo XX. La cuarta revolución consiste en conectar ordenadores y máquinas personales a Internet, creando sistemas ciberfísicos (CPS).
La Industria 4.0 requiere la informatización de la fabricación tradicional. El uso de conceptos de IoT y sistemas ciberfísicos ayudará a lograr el objetivo de una "fábrica inteligente", que permitirá una flexibilidad sin precedentes y una productividad ajustada extremadamente alta en la fabricación. Una característica distintiva de la fabricación es que la atención se extiende desde el producto mismo hasta el proceso de producción.
Los fabricantes necesitan líneas de producción flexibles para adaptarse a las necesidades cambiantes de los clientes.
El funcionamiento flexible de la máquina permite la producción de múltiples tipos de productos, lo que permite mayores márgenes de producción al ajustar el tamaño de los lotes, lo que permite que la misma línea de producción ejecute mezclas de productos más complejas para adaptarse a las necesidades cambiantes de los clientes.