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Aug 05, 2023

¡Conectémonos!

Oye, Bob Metcalfe: si estás leyendo esto, date una palmadita en la espalda.

Oye, Bob Metcalfe: si estás leyendo esto, date una palmadita en la espalda. Sin usted, los talleres mecánicos y las casas de fabricación aún estarían transfiriendo archivos a sus equipos CNC utilizando unidades flash USB, una práctica pintoresca que alguna vez se denominó "sneakernet". No habría viajeros de trabajo sin papeles ni seguimiento automático del tiempo. El Internet Industrial de las Cosas (IIoT) nunca habría cobrado fuerza porque no tendríamos una manera rápida y fácil de recopilar datos de máquinas. ¿Y todo eso de la fabricación sin luces que les da a los talleres uno o dos turnos adicionales de producción cada día? Podría ser posible, pero habría muchas más visitas nocturnas al piso.

¿Nunca has oído hablar de Metcalfe? Esta bien; seguro que ha oído hablar de su creación, Ethernet, que él y su colega ingeniero David Boggs inventaron mientras trabajaban en el Centro de Investigación de Palo Alto en 1973. Desde entonces, los fabricantes han tendido suficiente cable CAT-5 para dar la vuelta al mundo varias veces, conectando Máquinas herramienta CNC a salas de ingeniería, cunas de herramientas, oficinas de recepción y todos los puntos intermedios. ¿O tienen?

Varias de las personas citadas aquí dirían que, al menos desde la perspectiva de las redes y la conectividad, demasiadas tiendas todavía están atrapadas en los días de los pantalones de paracaídas y el break dance. Como resultado, muchos avances y beneficios potenciales siguen estando fuera de su alcance.

"El uso de memorias USB todavía es bastante común", dijo Rob Taylor, gerente senior de cuentas para soporte posventa de FANUC America Corp. en Rochester Hills, Michigan. "De hecho, diría que conectar equipos a una red es el problema número uno bloquear al implementar un IIoT o un proyecto de recopilación de datos".

Eso es desafortunado, porque como señalan Taylor y otros, la información utilizable comienza a fluir desde el equipo CNC a los pocos minutos de instalar prácticamente cualquier herramienta de recopilación de datos. En el caso de FANUC, este es su software de monitoreo de máquina herramienta MT-LINKi.

"Completamos una gran instalación la semana pasada, y tan pronto como la encendimos, media docena de máquinas comenzaron a quejarse de ventiladores de enfriamiento rotos y una tenía un servomotor con una falla a tierra", dijo. "En otro caso, conectamos una nueva máquina y el propietario de la tienda preguntó por qué una de sus máquinas que se había conectado recientemente a MT-LINKi parpadeaba mientras estaba en funcionamiento... Resultó que alguien le había dicho al operador que ejecutara el cargador de pórtico al 80 % y, sin darse cuenta, configuró allí también la anulación de la velocidad de avance del CNC. Ahora, el propietario quiere que todas las máquinas del taller estén conectadas, pero todo comienza con esos cables Ethernet".

Este artículo trata sobre la creación de redes, no sobre el tremendo potencial del análisis de datos y las oportunidades de mejora que presenta. Pero es importante tener en cuenta que: A) prácticamente cualquier máquina herramienta CNC es candidata para alguna forma de conectividad, y B) incluso los controles más rudimentarios están felices de compartir datos sobre el estado de la máquina, historial de alarmas, cargas de servo y husillo, anulaciones de velocidad de avance. , y mucha más información que la proporcionada por las luces Andon que la mayoría de los fabricantes de máquinas-herramienta insisten obstinadamente en instalar.

Taylor señaló que FANUC presentó el CNC i-Series en 1998, y que la "i" representa inteligente, lo que significa que se puede conectar en red. Ethernet era una opción en ese momento y en 2004 se incorporó a la serie 16/18 iB. Las máquinas más nuevas equipadas con Fast Ethernet tenían una tasa de transferencia de datos de 100 megabits por segundo, unas 5000 veces más rápida que el estándar de comunicaciones en serie RS-232 que todavía usan algunas tiendas.

Casey Croussore tiene historias similares que contar, aunque ve una luz al final del túnel de la conectividad. Croussore, ingeniero principal de software y productos de automatización de fábricas en Okuma America Corp., Charlotte, NC, dijo que la cantidad de preguntas relacionadas con redes que él y sus colegas han respondido en los últimos años se ha "disparado".

"Gran parte de esto ha sido impulsado por un creciente interés en el monitoreo de máquinas y el IIoT, pero también hay que preocuparse por la propiedad intelectual", dijo Croussore. "Es mucho más fácil salir por la puerta con la IP de una empresa en una tarjeta de memoria que copiarla de una red, donde puede hacer cumplir mejor los permisos de acceso".

Aún así, el miedo frena a muchos propietarios de tiendas y sus equipos de gestión. Los principales temores incluyen:

Si bien cada una de estas preocupaciones tiene algún mérito, el tiempo perdido, la falta de control y la visibilidad reducida que conllevan las máquinas herramienta aisladas y no comunicativas pueden marcar la diferencia entre pérdidas y ganancias, y grandeza y mediocridad. Y eso es sin la nube. Hoy en día, todo, desde fuentes y velocidades hasta software como servicio, está disponible a través de plataformas basadas en la nube. Los proveedores de herramientas de corte y sujeción ofrecen una gran cantidad de información técnica sin costo en sus sitios web, mientras que los proveedores de CAD, ERP y PLM ofrecen a sus clientes un precio de entrada más bajo que las soluciones tradicionales "en las instalaciones".

Pero ¿qué pasa con la seguridad? Conectar maquinaria CNC a una red interna es una cosa, pero abrir el cortafuegos a un "salvaje oeste" digital plantea riesgos inaceptables. Como le dirá cualquier profesional de TI, los internautas desprevenidos pueden detectar más errores que un perro sin collar antipulgas, razón por la cual algunos fabricantes, especialmente los de los sectores aeroespacial y de defensa, se niegan a considerar siquiera la idea de un software basado en la nube. y servicios.

Aún así, para el negocio familiar promedio, e incluso para muchas pequeñas y medianas empresas, comprometerse con una empresa que aloja su software en Amazon Web Services o Microsoft Azure con sus equipos de analistas de seguridad de red es probablemente menos riesgoso que confiar en en el personal de TI interno, a menudo con exceso de trabajo, que no dedica sus días a mantener los sistemas operativos parcheados y escaneando en busca del próximo gran ataque cibernético.

"Hablé con el dueño de una tienda el otro día que en su vida pasada hizo pruebas de penetración, en las que intentaba entrar activamente en las redes de la empresa", dijo Croussore. "Con respecto a la conexión de máquinas, me dijo que muy pocos piratas informáticos se molestarían con un objetivo de bajo valor como un CNC; buscan información de tarjetas de crédito y contraseñas, no código G. Pero también dijo que, por un profesional, ningún dispositivo es completamente seguro".

Esta es la razón por la que es fundamental realizar copias de seguridad periódicas del software de control de la máquina, así como de los programas de piezas, las tablas de compensación y las variables macro, una actividad que se facilita mucho cuando los talleres están conectados en red. También podría ser una excelente idea asociarse con una empresa que se especialice en seguridad y conectividad empresarial. Uno de ellos es AT&T Business, con sede en Dallas, donde Ande Hazard es vicepresidente de fabricación.

Ella y el miembro del equipo Scott Linabarger hacen referencia a dos documentos: "La conectividad de cuatro maneras está transformando la fabricación por el Consejo de liderazgo de fabricación" y un libro electrónico del grupo de soluciones de fabricación de AT&T titulado "¿Qué es una fábrica inteligente y cómo puedo conseguir una?" Ambos son excelentes recursos para los curiosos de la red. Afirman que los pisos de fábrica conectados ya no son opcionales.

"Dado el surgimiento de la Industria 4.0 y el IIoT, algunos fabricantes más grandes ahora están recopilando datos de cientos de miles de sensores basados ​​en máquinas en sus plantas de producción", dijo Hazard. "Nos referimos a eso como datos masivos".

Si bien algunas tiendas pueden desear analizar estas enormes pilas de datos internamente, la mayoría opta por utilizar un servicio de análisis basado en la nube para obtener las oportunidades de mejora resultantes, y esto significa una conexión a Internet considerable. Hazard señaló que las empresas más grandes generalmente satisfacen esta necesidad con una conexión de fibra de alta velocidad, que brinda baja latencia, excelente confiabilidad y la velocidad necesaria para la visibilidad en tiempo real. Para las empresas más pequeñas y aquellas que aún no están a toda máquina en su camino hacia la Industria 4.0, una conexión por cable o DSL menos robusta (pero menos costosa) suele ser adecuada.

Conectividad a Internet asegurada, la pregunta entonces es ¿qué hacer dentro de los muros de la fábrica? Ahí es donde entra en juego el asesoramiento profesional: al contrario de los elogios ofrecidos anteriormente por Bob Metcalfe, es posible que no sea Ethernet. "Computación de borde de acceso múltiple, o MEC, es donde creamos un entorno celular privado para el fabricante", agregó Linabarger. "Les permite efectivamente proteger, por así decirlo, todas sus operaciones y los datos resultantes dentro de la red. Y para cualquier dato que deba salir de la fábrica, hay fibra al otro lado de la pared".

Hazard se apresura a admitir que MEC no es una solución única para todos (aunque está cerca). Las plantas pueden requerir un enfoque híbrido que se base en el Wi-Fi existente para funciones tales como redes de invitados y ciertos dispositivos móviles, con Ethernet utilizado para conectar máquinas herramienta CNC donde se necesita conectividad sin pérdida, por ejemplo, alimentando programas NC a un control. , o donde la interferencia de radio es una preocupación. También está 5G, una tecnología celular que aún no ha dejado su huella en la industria, pero que promete una alternativa rápida, fácil y segura a las opciones de conectividad existentes.

"No hay una bala de plata, pero podemos contar una historia muy convincente sobre el diseño y la implementación de una sólida red de fabricación", dijo. "Y ese es el primer paso para cualquier taller que desee aprovechar la Industria 4.0 y el IIoT".

Cualquiera que tenga la suerte de tener una red de este tipo se enfrenta a otra consideración: ¿qué protocolo de comunicación usar? Croussore le dirá que la mayoría de las tiendas norteamericanas optan por MT Connect, pero esta no es la única opción. También está Open Platform Communications (OPC), una tecnología "creada para permitir que la información se intercambie de manera fácil y segura entre diversas plataformas de múltiples proveedores y para permitir la integración perfecta de esas plataformas sin un desarrollo de software costoso y lento".

Eso es del sitio web de la Fundación OPC con sede en Scottsdale, Arizona. Y aunque el director de la organización para América del Norte, Mike Clark, es reacio a hacer una comparación directa entre los dos estándares, señalará que la arquitectura unificada (UA) de OPC es tal como su nombre lo describe. Es abierto y, por lo tanto, "agnóstico del transporte", una forma elegante de decir que no importa qué protocolo use, ya sea TCP, UDP, FTP o MQTT.

"La Fundación OPC define un modelo de datos ubicuos", dijo Clark. "En otras palabras, no estamos tan preocupados por el transporte utilizado para llevar la información, solo que se conserve en todas las facetas de la organización y esté disponible para cualquier sistema que pueda hacer uso de ella. Ya sea un sensor en un máquina herramienta, un controlador robótico o dispositivo de borde, o una plataforma MES que reside en la nube, el modelo de datos trasciende todas las capas y nunca necesita ser convertido o reformateado".

La excepción a esta última afirmación es cuando un fabricante usa un producto que no tiene un cliente o servidor OPC UA, en cuyo caso se requiere un adaptador fácilmente disponible. Sin embargo, este es un evento cada vez más improbable dada la "lista de lavandería de empresas" que participaron en el desarrollo continuo de la norma. En una demostración de la iteración más reciente, 15 proveedores de la competencia con 15 controles diferentes compartieron datos a través de una red plana sin puertas de enlace, traductores o convertidores, un evento que, según Clark, "cambiará enormemente el panorama actual".

"A lo largo de mi carrera, he visto cómo se desarrollaba esta batalla real perpetua entre una gran cantidad de proveedores y vendedores de equipos", dijo. "Por ejemplo, en mi vida anterior, trabajando para un productor upstream en el sector del petróleo y el gas, organizábamos 'bake-offs' que permitían a los proveedores de soluciones industriales del mundo mostrar sus diversos productos. Y aunque estas empresas podrían ofrecer productos de muy alta calidad, también eran bastante competitivos y nunca tuvieron la intención de que operaran en un dominio compartido, lo que a menudo significaba traer un integrador para que estas diferentes soluciones se comunicaran entre sí. Fue frustrante".

Según Clark, esos días se están desvaneciendo rápidamente gracias a OPC UA. El intercambio de datos no solo es universal, sino que los datos en sí mismos están contextualizados. El dispositivo receptor sabe quién, qué, por qué, cuándo y dónde de cualquier transmisión, y ahora, gracias al intercambio de campo OPC UA, lo logra sin necesidad de traductores, integradores o puertas de enlace. "En esta era de transformaciones digitales e IIoT, los datos son como un caleidoscopio de mariposas que rodean a los fabricantes. OPC UA es la red que les permite capturarlo todo".

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