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Conectividad de nueva generación para redes industriales de IoT en el extremo

  • Infraestructura

conectividad global

El concepto de industria 4.0 está extendiéndose poco a poco por diferentes sectores, acelerando la producción y reduciendo los costes a través de las tecnologías digitales. Y con la llegada de las nuevas tecnologías de conectividad inalámbrica para Internet of Things se espera un nuevo salto evolutivo que permitirá llevar la automatización a un nuevo nivel.

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Las innovaciones digitales de la industria 4.0 están generando una gran sinergia entre las tecnologías de la información y las tecnologías operacionales, conformando un nuevo ecosistema en el que los procesos de fabricación se pueden automatizar más para ganar en productividad, efectividad y calidad. Esto supone crear entornos conectados que permiten gestionar el funcionamiento de las operaciones de fabricación desde infraestructuras informáticas. Las nuevas tecnologías de monitorización y la combinación de robótica tradicional con robótica móvil y colaborativa están logrando acelerar la producción, reducir errores y costes en los procesos y mejorar las ganancias en general.

Pero, para lograr una implementación efectiva de todas estas tecnologías la conectividad es fundamental. Especialmente cuando esto se quiere expandir a todas las operaciones dentro de una fábrica, y cuando se va al paso siguiente, que es la administración remota de diferentes instalaciones, tanto de fabricación como de logística. Hasta hace poco las tecnologías que se empleaban para conectar cada dispositivos, sensor, robot y maquinaria informatizada adolecían de ciertos problemas de latencia, inestabilidad y falta de seguridad.

Nuevas tecnologías inalámbricas

Con la llegada de los últimos avances de 4G (LTE) y las próximas redes 5G, las industrias van a tener a su alcance una serie de tecnologías más efectivas para conectar todo el equipamiento que emplean en sus fábricas. Esto les permitirá administrar mejor sus recursos, abarcando desde el seguimiento de activos hasta las propias tareas de fabricación, control de calidad y empaquetado.

Curiosamente, uno de estos avances está basado en la tecnología LTE (Long Term Evolution), muy extendida en las comunicaciones celulares 4G, pero con modificaciones pensadas especialmente para aplicaciones industriales. La siguiente es 5G, que promete mejores prestaciones a casi todos los niveles, pero que en sus primeros despliegues estará muy vinculada a las infraestructuras de red 4G preexistentes. Posteriormente, tanto los operadores como las industrias implementarán infraestructuras propias de 5G, con lo que se lograrán mejoras sustanciales en los servicios y las comunicaciones.

Redes de infraestructuras en el extremo

Lo fundamental de todos los avances vinculados a la industria 4.0 es la utilización de los datos para mejorar los procesos organizativos y productivos, y las tecnologías de la nube (pública y privada) son una parte fundamental de este cambio de modelo. Porque el trabajo con los datos generados por las fábricas se realiza tanto en centros de datos Edge ubicados en las instalaciones como en infraestructuras de la nube pública y privada, y para ello es fundamental contar con una arquitectura de red rápida y eficiente, que permita enviar los datos en tiempo casi real para su procesamiento dentro y fuera de las fábricas.

Mientras que para la prestación de servicios online como el correo electrónico o el entretenimiento se ha seguido la norma de que basta con una latencia de 100 milisegundos, Internet of Things Industrial (IIoT) demanda latencias menores. Esto se podrá cubrir con infraestructuras TI perimetrales, instaladas en las propias fábricas o en lugares cercanos con una buena conexión. Pero la gestión de todos los datos muchas veces debe hacerse desde otras ubicaciones remotas, como la nube. Y para eso es necesaria una conectividad de alta velocidad, gran ancho de banda y poca latencia, un campo en el que LTE y 5G pueden convertirse en herramientas fundamentales.

Con las actuales tecnologías de IIoT esto se hace más patente que nunca, ya que las industrias conectadas generan enormes volúmenes de información provenientes de numerosos dispositivos asociados a las tecnologías operacionales (OT), como sensores, robots y máquinas de todo tipo. A esto se suman los sistemas pertenecientes a la TI, con su propio hardware y software, y los servicios en la nube, que deben trabajar en sintonía para que este ecosistema tan complejo funcione como un reloj.

La nube, IT y OT trabajando juntos

Lograr la sinergia entre la nube, las tecnologías operacionales (OT) y de la información (IT) es una tarea complicada, y eleva los requisitos de confiabilidad y latencia a nuevos niveles que no se pueden cubrir con las tecnologías de conectividad anteriores. Más aún si se tiene en cuenta que muchos de estos equipos e infraestructuras no se pueden conectar por cable de red, por lo que las tecnologías de comunicaciones inalámbricas se están volviendo fundamentales, y las industrias demandan una capacidad de interacción en tiempo real.

El avance que prometen LTE y 5G es la conexión flexible de miles de dispositivos IIoT desde una única infraestructura de red industrial, capaz de gestionar de forma dinámica, inteligente y flexible los datos provenientes de todas estas fuentes. A continuación, la nube que ejecuta todas estas aplicaciones avanzadas de IoT Industrial debe ser capaz de responder en todo momento a tiempo real, para que máquinas, personas e infraestructuras TI sean capaces de trabajar juntas con una eficiencia mejorada.

En todo este complejo ecosistema de industria 4.0 entran en juego numerosas tecnologías, desde los circuitos cerrados de televisión para control y seguridad a los vehículos guiados automatizados (AGV), los robots móviles automatizados (AMR), la analítica de imágenes y vídeo en tiempo real, y los sistemas de seguridad multisensoriales 360º. Todos estos datos se cotejarán e interrelacionarán para alimentar los sistemas de automatización y el software de inteligencia artificial que permitirá realizar tareas tan complejas como el mantenimiento predictivo.

Múltiples niveles de nube para ganar agilidad

Conectar todos los dispositivos e infraestructuras para que trabaje juntos supone demasiado trabajo como para abordarlo mediante enfoques tradicionales de una nube centralizada. Por ello, la industria está recurriendo a estrategias más avanzadas, que se basan en arquitecturas de nube más distribuidas. Mediante el uso de nubes locales se pueden agilizar los procesos prioritarios para administrar las operaciones a tiempo real con eficiencia. Y la nube principal, que puede estar en ubicaciones remotas, se encarga de realizar los trabajos “de fondo”, alimentándose de los datos de las nubes locales.

Según ciertos expertos en transformación digital de la industria, cada empresa optará por un modelo más o menos centralizado, dependiendo de sus necesidades de procesamiento en tiempo real y de su cercanía a los nodos principales de interconexión. La nube “en el borde” será prioritaria para sectores que operan en localizaciones con dificultades de conectividad, como puede ser la extracción de recursos naturales (minería, petróleo…), y también para industrias que exigen el máximo control de los datos y la TI, donde la seguridad es un factor fundamental.

Pero en otros la prioridad, tanto por costes como por efectividad, será la nube “externa”, por lo que necesitarán una conectividad de nueva generación, capaz de gestionar los datos de un gran número de dispositivos IIoT. Y muchas empresas de esta categoría optarán por la combinación de instalaciones ubicadas en un “campus industrial” con la cercanía a nodos de interconexión de alta velocidad que les permitan combinar sus capacidades locales con la nube “convencional”.

Oportunidades en los mercados de infraestructura y servicios

Las funciones de red que proporcionarán la conectividad LTE y 5G para IIoT requieren una arquitectura de red virtualizada de nueva generación, que sea capaz de integrar todos los recursos de forma eficiente, para lograr un rendimiento óptimo. Y esto genera nuevas oportunidades a los proveedores de infraestructura y redes que apuesten por modelos de negocio híbridos que combinen servicios de red con la nube y soluciones IIoT.

Este modelo es cada vez más complejo, y contempla el dotar a los empleados de dispositivos conectados con capacidades inteligentes, robots de diferentes categorías para agilizar los procesos industriales y una base de OT e IT capaz de gestionar toda la información y las operaciones locales, con tecnologías de conectividad de última generación para que los datos fluyan por toda la red de la industria conectada.

Más allá de las aplicaciones industriales

Otro caso de uso que identifican los expertos es el entorno de las ciudades inteligentes, donde un gran número de dispositivos conectados generan y transmiten información en tiempo real para administrar la gestión de servicios en entornos urbanos. Desde el control del tráfico y el transporte a la prestación de servicios al ciudadano, la conectividad es un elemento clave de toda la ecuación.

Podría decirse que este escenario es mucho más complejo que el de cualquier industria, porque engloba una gran cantidad de tecnologías de monitorización, desde sensores a posicionamiento y análisis de imágenes en tiempo real, tecnologías que generan enromes cantidades de datos que deben transmitirse a los sistemas centrales. Para agilizar estos procesos se están desarrollando enfoques de redes de TI distribuida que realizan un procesamiento local de los datos en bruto, pero que también deben comunicarse en tiempo real con los centros de datos principales.

Para lograrlo con la máxima eficiencia es fundamental contar con redes y dispositivos conectados de nueva generación, capaces de transmitir los datos en tiempo real, esto se logrará con la ayuda de LTE y 5G. Pero la mayoría de los expertos coincide en que esto no se puede lograr sin la combinación de estas tecnologías de comunicaciones con los nuevos modelos de infraestructura TI perimetral. Porque la cantidad de datos en bruto es tal que sería poco efectivo enviarlos sin procesar a los centros de datos principales.

Tanto en las industrias más avanzadas como en las ciudades inteligentes, la solución que está ganando peso es la combinación de centros de datos en el borde con una red de comunicaciones de alta velocidad y baja latencia. Y con dispositivos conectados capaces de realizar por sí solos un preprocesamiento de los datos generados por sus sensores y demás dispositivos de monitorización.

A partir de este año comenzará el despliegue de las nuevas redes celulares 5G y la implementación de los últimos avances en 4G /LTE. Y la industria manufacturera y otros sectores, como las administraciones locales embarcadas en proyectos de ciudades inteligentes, comenzarán a invertir en nuevas tecnologías de comunicaciones y en infraestructura TI en el borde para dar vida a estas innovaciones. Esto llevará la gestión de la producción y la prestación de servicios a un nuevo nivel de sofisticación y eficiencia.