Una única interfaz para una conectividad perfecta

Para implementar unos procesos de producción cada vez más complejos, los fabricantes y operarios de sistemas de fabricación de última generación confiarán en una nueva generación de soluciones de automatización.

La fabricación industrial está evolucionando desde la producción a gran escala pura hacia unos niveles de individualización que ya no pueden ser manejados por las líneas de producción tradicionales, diseñadas para producir grandes cantidades de un mismo producto. Para hacer frente a la reducción del tamaño de los lotes a nivel económico, se necesitan unas unidades de producción más pequeñas y modulares que puedan adaptarse y reconfigurarse fácilmente, en cualquier momento y con un esfuerzo mínimo.

Incluso dentro de estas unidades de producción modulares, las tareas cada vez más complejas que se realizan requieren una mayor cantidad y variedad de componentes de alta tecnología. A pesar de haber sido construidos por diferentes fabricantes, estos componentes deben comunicarse entre ellos para obtener los datos que necesitan.

El peldaño fundamental en el camino hacia la fabricación adaptativa será un cambio hacia una comunicación independiente del proveedor. "Para dar el salto a innovaciones como la personalización a gran escala y poder producir lotes de una sola unidad", comenta Konstantin Klein, director de productos y soluciones de red IIoT de B&R, "se necesita una red uniforme y con gestión en tiempo real que ofrezca una interoperabilidad total y que unifique los estándares de IT con los de la fabricación industrial".

Para una conectividad perfecta, se necesita una comunicación abierta con capacidad de gestión en tiempo real. "Los días en que los fabricantes de máquinas estaban obligados a seguir un protocolo patentado han pasado a la historia", comenta Klein. La nueva generación reemplazará la gran cantidad de sistemas patentados con una única solución para conseguir una conectividad perfecta. Una interfaz que intercambia datos estandarizados entre todos los nodos de la red. Trabajando con una sola interfaz, todo el proceso de ingeniería se simplifica radicalmente. Los datos brutos se enriquecen con descripciones semánticas estandarizadas que permiten la interpretación automática de sistemas, dispositivos y variables.

Los principales fabricantes de tecnología de IT y automatización están avanzando hacia la comunicación independiente del proveedor con OPC UA sobre TSN. Hasta ahora, los fabricantes de máquinas han invertido multitud de esfuerzos y de recursos para definir una gran variedad de interfaces e incorporar toda la información de su sistema. OPC UA sobre TSN prescinde de todo eso. A diferencia de otros protocolos que transmiten solo datos brutos, esta solución enriquece esos datos con una semántica que cualquier nodo de la red pueda entender fácilmente. Así se eliminan todo tipo de posibles fuentes de error y facilita la implementación de conceptos de máquina flexibles y adaptables.

Con OPC UA sobre TSN, cada dispositivo tiene su propio modelo de información que contiene todos los datos relevantes para cada dispositivo. Esto significa que puede conectar rápidamente cualquier servoaccionamiento a cualquier máquina, por ejemplo, independientemente del fabricante de la misma. El mantenimiento y las actualizaciones se simplifican notablemente.

Sin embargo, una interfaz y un protocolo unificados son solo la mitad de la ecuación. El tiempo de ciclo y el ancho de banda juegan un papel igualmente importante. Las aplicaciones basadas en el tiempo, como la sincronización de un robot con un sistema de pistas inteligentes, requieren unos tiempos de ciclo de tan solo microsegundos. OPC UA sobre TSN ofrece un rendimiento 18 veces superior a las soluciones convencionales. "OPC UA sobre TSN ofrece el rendimiento suficiente como para resolver todas las aplicaciones actuales y futuras", destaca Klein.

Para permitir esta diferencia de rendimiento, el estándar de Ethernet en el que se basa la solución de comunicación se ha ampliado para incluir redes sensibles al tiempo (TSN). "La ampliación de TSN garantiza la transmisión determinística en grandes redes convergentes que reducen la brecha entre los sistemas OT y IT", comenta Klein. Ya sean rápidas y centralizadas o inteligentes y distribuidas, las soluciones de servoaccionamiento pueden adaptarse a las necesidades de la aplicación más fácilmente con OPC UA sobre TSN que con cualquier otra solución. El resultado es un aumento tanto de la productividad como de la calidad del producto.

Basado en una capa física Gigabit Ethernet, los productos compatibles con OPC UA sobre TSN ofrecen unos anchos de banda notablemente superiores. Los datos de funcionamiento en tiempo real pueden recopilarse y compartirse con sistemas de nivel superior. "Es un enlace continuo desde el nivel de campo hasta la nube", afirma Klein. Las soluciones avanzadas de IIoT, como la monitorización del estado y el mantenimiento predictivo, pueden aprovechar la realimentación continua para ampliar la vida útil de los componentes y aumentar la disponibilidad del sistema.