Cómo la tecnología inalámbrica industrial cambiará los procesos de las fábricas

Las fábricas compatibles con la Industria 4.0 se basarán en la captura de datos, la analítica y la interconectividad para lograr una automatización casi en tiempo real.  Así, la fábrica del futuro es aquella en la que grandes conjuntos de datos se transferirán continuamente de máquina a máquina y de máquina a la nube o a plataformas informáticas externas. Para lograrlo, se necesita una red fiable que garantice una baja latencia al tiempo que proporciona un gran ancho de banda. La red inalámbrica 5G, junto con otras redes de malla, ha sido considerada como la solución de conectividad del futuro.

Las conexiones por cable y los retos que plantean a las iniciativas de la Industria 4.0
Hoy en día, las redes cableadas siguen siendo el medio de comunicación y transferencia de datos más popular utilizado en las instalaciones industriales. La popularidad de las conexiones por cable se basa en dos factores importantes. Estos factores son la tecnología de conectividad integrada en los equipos del taller y su capacidad para ofrecer una transferencia de datos fiable, de baja latencia y sin redundancia.

Con las redes cableadas, la vía de conectividad suele estar disponible independientemente de la ubicación geográfica de una fábrica, por lo que se utiliza para la transferencia de datos de sistemas importantes. Además, las instalaciones que hacen uso de grandes equipos que permanecen en una misma ubicación durante todo su ciclo de vida, confían en las redes cableadas o en las conexiones por cable debido a la permanencia que proporciona su naturaleza estática.

Aunque las conexiones por cable ofrecen diversas ventajas, como se ha indicado anteriormente, la adopción de la Industria 4.0 en las fábricas del futuro, plantea algunos retos a las implantaciones por cable. El despliegue a gran escala de dispositivos del IoT industrial (IIoT) y la interconectividad que requieren, es un reto difícil para las redes cableadas proporcionar una solución adecuada.

En la actualidad, muchos de los dispositivos IIoT desplegados en los talleres no están equipados con conectores por cable. Estos dispositivos IIoT están construidos para conectarse a Internet mediante conexiones inalámbricas. Se espera que el lento pero seguro abandono de los conectores por cable continúe a medida que la tasa de adopción de la IIoT siga aumentando. Los despliegues a gran escala de la IIoT, los dispositivos de borde y los equipos de fabricación inteligentes también plantean desafíos al uso de conexiones por cable. El coste del cableado de una instalación a gran escala y el mantenimiento de los cables físicos, los conectores y las herramientas utilizadas es un coste recurrente que debe pagarse para permanecer conectado. La mano de obra que supone el tendido de los cables y su conexión a los equipos de la fábrica, son costes que deben tenerse en cuenta a la hora de analizar cuánto cuesta hacer uso de las redes cableadas en las instalaciones a gran escala.

Redes inalámbricas, 5G y la fábrica del futuro
La fábrica del futuro se basará en modelos de negocio basados en datos para aumentar los ingresos y ofrecer productos o servicios al usuario final. Las estimaciones muestran que para 2025 la industria manufacturera obtendrá más beneficios de los servicios que proporciona en comparación con los productos que vende, y se espera que esta tendencia se filtre a través de todos los modelos de negocio relacionados con la fábrica.

Para ofrecer servicios optimizados al tiempo que se adoptan modelos de negocio basados en los datos, se necesita una red fiable y asequible. Se espera que el 5G y las redes inalámbricas industriales sean los impulsores de la fábrica impulsada por los datos del futuro, ya que proporcionan respuestas a los importantes retos de red a los que se enfrenta la Industria 4.0. Estos retos y la forma en que el 5G proporciona una solución incluyen:

• Optimización de procesos críticos - En las fábricas abundan los sistemas y procesos en los que el tiempo es fundamental y que pueden fallar si no se procesan los datos en tiempo real. Estos sistemas incluyen el uso de vehículos de guiado automático (AGV) que navegan por el suelo del taller, dispositivos periféricos, robots colaboradores y equipos. Utilizando los AGV como ejemplo, se espera que estos vehículos transporten mercancías a lo largo y ancho de una instalación. Los AGV están programados para recibir instrucciones a través de redes inalámbricas, ya que arrastrar un cable por el suelo del taller puede provocar accidentes. Las redes inalámbricas 5G, capaces de establecer comunicaciones de muy baja latencia, proporcionan el Wi-Fi determinista que los AGV necesitan para sus procesos de navegación de tiempo crítico. Los vehículos autoguiados que se desvían de su ruta también deben ser controlados inmediatamente para evitar accidentes. En este caso, se pueden utilizar elementos para controlar el AGV. Para que esto funcione en tiempo real, se requiere una red inalámbrica que conecte ambos activos, debido a la posibilidad de que se rompa un cable cuando se produzca el incidente.
• Supervisión y servicios de máquinas a distancia - La supervisión de máquinas a distancia y la opción de prestar servicios de mantenimiento o reparación a distancia dependen de la fiabilidad de los sistemas interconectados y de la realidad aumentada (RA). Para la supervisión remota de máquinas, los equipos de la fábrica deben ser capaces de transferir los datos de las máquinas a la nube en tiempo real, independientemente de su ubicación. Las redes 5G proporcionan una vía de transferencia más fiable y directa en comparación con los cables. Los servicios de mantenimiento remoto también siguen el patrón de transferir los datos de las máquinas a una red central a la que puede acceder el proveedor de servicios. A continuación, el proveedor de servicios accede a los datos mientras confía en la RA para ayudar a los técnicos en el taller. En esta situación, una red inalámbrica proporciona la interconectividad e interoperabilidad necesarias para prestar servicios remotos a las fábricas.
• Interoperabilidad del sistema - La industria 4.0 implica la optimización tanto de los procesos en el taller como de otros interrelacionados que garantizan que una empresa proporcione a sus clientes o consumidores unos niveles de servicio optimizados. Por ejemplo, las interrupciones en la cadena de suministro provocan tiempos de inactividad que afectan a la capacidad de una fábrica para cumplir sus plazos de producción. Por lo tanto, un modelo empresarial de optimización del rendimiento de la planta basado en datos debe tener en cuenta los retos de la cadena de suministro y la gestión de inventarios.  En este ejemplo, las cadenas de suministro y el inventario se gestionan mediante dispositivos IoT y un software para la cadena de suministro. Los datos recogidos por el software y los dispositivos desplegados deben integrarse y procesarse dentro de una plataforma industrial en la nube para desarrollar planes maestros de producción y programas operativos precisos. Las redes 5G proporcionan la conectividad necesaria para transferir los datos de los dispositivos IoT sobre el terreno a una ubicación centralizada para su procesamiento.
   

Conclusión
La fábrica del futuro se basará en la interconectividad y la interoperabilidad entre los activos dentro de la planta de producción y los activos desplegados en otras ubicaciones. Las redes inalámbricas, y el 5G en particular, proporcionarán la baja latencia y el gran ancho de banda necesarios para automatizar y optimizar las diversos procesos y los casos de uso de la Industria 4.0 que se producirán en los futuros talleres.