El sector de la fabricación de automóviles se considera un pionero en la implementación de procesos altamente automatizados y estrategias de fabricación modernas. Sin embargo, una mirada más atenta revela que esto solo se aplica a secciones individuales de la planta. Lo que falta es una red uniforme que permita a los fabricantes monitorizar y controlar eficientemente el proceso de producción general. Eso es exactamente lo que OPC UA TSN quiere cambiar.
Durante años, las carrocerías se han soldado mediante robots altamente sincronizados en líneas de producción totalmente automatizadas: el único trabajo que les queda a los operarios es controlar si todas las máquinas funcionan correctamente. "Sin embargo, lo que parece ser un excelente ejemplo de producción futurista tiene una debilidad", afirma Uwe Siebert, gestor de cuentas de B&R. Entre los pasos de producción individuales, no existe ninguna tecnología de comunicación uniforme. En su lugar, los datos solo pueden intercambiarse a través de interfaces especialmente programadas. "No existe ningún control de producción uniforme ni recursos de datos compartidos".
Uwe Siebert, gestor de cuentas de B&R
Conectividad digital
En muchos casos, cada sección de la planta no solo tiene su propio sistema de control, sino también una infraestructura de TI separada. "Configurar y administrar una cantidad tan grande de redes es costoso y requiere mucho tiempo", afirma el director de tecnología para automatización abierta de B&R, Stefan Bina. La comunicación entre estas islas aisladas solo es posible a través de puertas de enlace especialmente programadas. "Aquí se desperdician muchos recursos". Si bien los procesos y procedimientos dentro de una sección determinada de la planta están altamente optimizados y automatizados, la interacción entre los pasos de producción individuales es mínima.
"Una red uniforme es un primer paso hacia la fabricación conectada digitalmente", añade Bina. Conseguirlo requiere una tecnología de comunicación que todos los dispositivos y componentes entiendan, independientemente del fabricante. Ello incluye no solo máquinas y líneas enteras, sino también sensores y actuadores individuales, así como sistemas de nivel superior como los sistemas MES, SCADA y ERP.
Comunicación independiente del proveedor
"Las demandas de dicha tecnología de comunicación son altas", destaca Bina. La tecnología debe permitir la sincronización de ejes en tiempo real, por ejemplo. También debe ser neutral con respecto a los proveedores y presentar mecanismos de seguridad integrados para transferir datos a la nube.
"OPC UA TSN supondrá un enorme avance para la industria automotriz", afirma Siebert convencido. No solo permitirá la comunicación en tiempo real entre las distintas secciones de una planta, sino que también hará que la comunicación con sistemas de nivel superior sea más rápida, más eficiente y homogénea. A su vez, la planificación de la producción puede ser mucho más precisa y reaccionar a los obstáculos en tiempo real. Los datos del histórico también están disponibles; además, los interventores financieros o la administración pueden visualizarlos en cualquier momento.
Stefan Bina, Director de tecnología - Open Automation, B&R
Análisis de grandes volúmenes de datos
"OPC UA TSN permite recopilar y analizar grandes volúmenes de datos, por ejemplo en un control Edge o en la nube", afirma Bina. Los datos preparados se pueden utilizar para optimizar los procesos de fabricación. Todo ello es posible gracias a los modelos de información de OPC UA. "El protocolo no solo transporta datos adimensionales", explica Bina. En lugar de ello, cada valor de status puede ir acompañado de información adicional, como unidades, límites y una descripción. "Ello facilita considerablemente la comunicación y el procesamiento de datos a través de sistemas de varios proveedores", enfatiza Bina. Los dispositivos de diferentes fabricantes pueden comunicarse entre sí en un sistema sin tener que programar ninguna puerta de enlace ni interfaz.
Los costes se reducen significativamente con una sola red para gestionar, configurar y administrar. "Ya no necesitará diez especialistas distintos para diez protocolos diferentes", recalca Bina. "Junto con muchas otras compañías de automatización y TI, actualmente estamos trabajando en mecanismos que pronto permitirán que las redes OPC UA TSN se configuren por sí mismas. Los diagnósticos también serán mucho más sencillos en comparación con las redes actuales".
Cadena de valores conectada
"Los beneficios de OPC UA TSN no terminan en la sala de producción", destaca Bina. La conexión en red de toda la cadena de valores puede ser mejor. Cuando es posible evaluar los datos de producción en tiempo real, la colaboración con los proveedores se puede programar con mayor precisión y un mayor grado de automatización. El área de postventa también se puede integrar todavía más.
"OPC UA TSN es una gran oportunidad para la industria automotriz", resume Siebert. Con una tecnología de comunicación uniforme, los fabricantes de automóviles podrán conseguir que sus líneas de producción sean mucho más eficientes que nunca. La productividad y la rentabilidad seguirán de la mano.
Autor: Stefan Hensel, editor de comunicaciones corporativas de B&R
La evolución de OPC UA TSN
Para que OPC UA TSN cumpla con los requisitos industriales, en los últimos años se han realizado tres ampliaciones importantes a los estándares existentes:
- La incorporación de un modelo de publicación/suscripción: OPC UA ha estado trabajando con un mecanismo cliente/servidor. El cliente solicita información y recibe una respuesta del servidor. Este sistema tiene sus limitaciones en aquellos casos en que la red incluye muchos nodos. El modelo de publicación-suscripción, por el contrario, permite una comunicación "de uno a muchos" y "de muchos a muchos". Un servidor envía sus datos a la red (editor) y todos los clientes pueden recibirlos (suscriptor).
- La extensión de redes sensibles al tiempo (TSN) promete mejoras. TSN se refiere a un conjunto de estándares secundarios de la familia IEEE 802.1 de estándares de Ethernet. Añade funcionalidades en tiempo real a la transmisión de datos a través de Ethernet estándar.
- Establecimiento de un mecanismo de configuración automática para OPC UA TSN: Incluso las redes grandes y dinámicas con OPC UA TSN pronto se configurarán automáticamente.
Ahora se ha completado el trabajo de definir las especificaciones para una gran parte de los tiempos de desarrollo necesarios. La interacción entre las tecnologías ahora se está optimizando en bancos de pruebas de varios proveedores y se están probando los primeros prototipos con OPC UA TSN.