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Soluciones para la transformación digital total


En Hannover Messe 2019, Siemens expuso su amplio espectro de propuestas en un espacio de más de 4.000 m2. InfoPLC++ estuvo allí para conocer las novedades más destacadas de la firma alemana.

Soluciones para la transformación digital total

Que la presencia de Siemens en Hannover es realmente significativa, no es un secreto. Pero basta un dato para tener una idea del tamaño del stand: teniendo en cuenta que la superficie cubierta del recinto de Hannover es la mayor del mundo, dentro del contexto de ferias, Siemens ocupó más del 30% de toda la superficie cubierta del Pabellón 9 de la Hannover Messe 2019.

Muchas compañías suelen escoger un lema principal para el certamen de Hannover. Ya en 2014, Siemens se presentó en esta feria con el lema "Digital Enterprise". En ediciones siguientes ha ido profundizando y refinando este concepto, hasta englobar un portafolio completo de soluciones para la digitalización de la cadena de valor end-to-end. En la presente edición, su lema fue: "Digital Enterprise- Thinking industry futher", queriendo enfatizar que la Fábrica Digital y las tecnologías IT aplicadas a la Industria pueden venir de un fabricante de su solvencia industrial.

Una predicción precisa

Mirando mucho más atrás, ya en la Feria de Hannover de 2007, recuerdo que Hermann Requardt, entonces responsable de tecnología de la empresa y miembro del comité ejecutivo, dio una interesante conferencia centrada en innovación. En aquel año, Siemens ya estaba inmersa en un ambicioso proyecto que iba más allá de la filosofía PLM, y en aquella presentación se profundizó en cómo la compañía alemana diseñaba su estrategia de futuro, con tal de producir una visión estratégica que le sirviera de guía.

Para predecir esa visión, Requart explicó que utilizaban un riguroso método en que se tiene en cuenta la situación de partida, posibles escenarios para los distintos segmentos de negocio y los factores de influencia a considerar, además de otras variables. Pero lo que más me llamó la atención es como ese método combinaba extrapolación con retroextrapolación, a varios años vista; se proyectaban ambas perspectivas y en un punto medio confluía el horizonte temporal de visión estratégica deseado. Las conclusiones de aquel singular ejercicio situaban el 2019-2020 en esa franja de horizonte de predicción objetivo. Reconozco el acierto de muchas de aquellas predicciones. Dicho de otra forma, la situación que Requart predijo se asemeja mucho a la actual: es la transformación digital de la que hablamos en nuestros días... Y son las soluciones que pudimos ver en Hannover.

Edge con IA para robots

Un ejemplo de edge combinado con IA podía apreciarse en una demostración en que operaba un robot junto con un dispositivo Simatic S7-1500- ET 200MP. Este último integraba 2 núcleos neuronales NPU, basados en la CPU Movidius de Intel, con un software IA de la startup californiana Ambidextrous. Uno de los núcleos estaba destinado a identificar la pieza objetivo para manipular, mezclada entre varias piezas con geometrías diversas; el otro núcleo se utilizaba para decidir el mejor compromiso para el agarre de esa pieza, en función de su forma intrínseca, utilizando la pinza que incorporaba el robot. En ambos casos, el sistema autoaprende en campo, en el mismo edge, para conseguir la mayor eficiencia, suavidad y rapidez en la operación.

Dispositivo en el edge con IA para identificar objetos y decidir la mejor forma para que la pinza del robot lo coja

Digital Twin y fabricación de máquinas

Álvaro Esteve, Director de Business Unit Industry Automation para Siemens España, nos comentó su visión sobre el papel creciente de las tecnologías en el edge combinadas con la Inteligencia Artificial (IA). También se refirió al gran potencial del Digital Twin, ya no solo en la fase de diseño del producto, en la que pueden paralelizarse múltiples actividades, tanto de ámbito mecánico, eléctrico o control, por ejemplo, sino en su utilización para efectuar puestas en marcha virtuales, en donde es posible detectar fallos y mejoras antes de que el producto llegue a existir físicamente. En este sentido, añadió que el Gemelo Digital también puede ser una herramienta valiosa para los equipos de venta de una compañía.

Máquina de packaging de 300 items/minuto diseñada con Digital Twin

Siemens dispone de un portafolio de aplicaciones estandarizadas verticales para distintos procesos, lo que en muchas ocasiones simplifica el trabajo del partner y usuario, que puede concentrarse en ajustar minuciosamente la implantación del sistema para un caso en particular. Esto es válido para aplicaciones de alimentación, farmacéutica, química o automóvil, por nombrar algunas de ellas.

En la sección de food & beverage, podía contemplarse trabajando la máquina de packaging para bolsas de patatas fritas más rápida del mundo. Con ella se obtiene una cadencia de 300 items/minuto. La máquina ha sido diseñada y ejecutada por la firma noruega Tronrud Engineering.

Un aspecto relevante es que en su diseño se ha utilizado intensamente el Gemelo Digital, lo que ha permitido, tanto potenciar la colaboración como conseguir una simulación y verificación virtual del sistema completo antes de producirlo. Se ha conseguido reducir el tiempo de forma sensible, desde el inicio del diseño hasta que la máquina estaba operativa, en hasta un 50%, comparado con experiencias anteriores. Solo en la fase de puesta en marcha, ya se redujo el tiempo en un 20 a 25%.

Operativa en edge y nube

Una parte predominante del stand estaba dedicado a MindSphere, algo que es más que un sistema operativo IoT en la nube. A través de distintas funcionalidades, MindSphere conecta mundo real y virtual para fusionar los datos disponibles y convertirlos en una valiosa información para mejorar distintas áreas de un negocio. A través de una potente funcionalidad PaaS (Platform as a Service), pueden enlazarse productos, plantas, sistemas y máquinas. Además, también se integran opciones imprescindibles, como el acceso remoto a servicios en la nube con AWS o Azure, por ejemplo.

Uno de los temas más recurrentes en el stand eran las variadas aplicaciones en el edge. Por ejemplo, se presentaron soluciones con distintas apps para el dispositivo edge IPC227E de la familia Simatic. La idea es simplificar al máximo la implantación de soluciones edge integradas con la nube, de forma que los dispositivos de planta puedan procesar y analizar datos de producción a nivel local; también pueden transferirse datos a la nube y allí ejecutar funcionalidades y análisis más potentes y diversos. Para la integración con MindSphere, se ofrece el sistema de gestión Edge Management System. Además de suponer una solución integrada edge-cloud, que facilita la convergencia OT e IT, viene pre-instalada en los dispositivos, simplificando enormemente las puestas en marcha.

Inteligencia Artificial en ámbitos diversos

Otro ámbito atractivo para la utilización de la Inteligencia Artificial es en el software de diseño NX. En este entorno, el usuario de CAD es asistido por el sistema en el siguiente paso a realizar, ya que la máquina tiene en cuenta cada cambio de contexto y detalle, aprendiendo incrementalmente el comportamiento del usuario con esta aplicación CAD.

También es interesante utilizar AI en ciberseguridad. Por ejemplo, en las apps orientadas a dispositivos edge, con soporte AI, para detectar comportamientos anómalos, lo que permite reducir hasta en un 60% el tiempo para la detección de determinadas situaciones no deseadas que pudieran producirse.

Propuestas industriales para blockchain

La tecnología blockchain también puede tener aplicaciones interesantes en el entorno industrial. Siemens está llevando a cabo diversas pruebas piloto en este sentido. En la feria se exponía una aplicación genérica blockchain, orientada a conseguir más transparencia y fiabilidad en la trazabilidad de los productos. Se podía comprobar cómo los distintos proveedores y OEMs iban añadiendo información a medida que se completaba la fabricación del producto. La idea es que este proceso se integre en MindSphere y, en el futuro, poder ofrecerla a los usuarios.

Aplicación de trazabilidad industrial con Blockchain

En cuanto a sistemas de autoguiado para AGVs que operan en fábrica, la compañía alemana expuso en Hannover algunas experiencias recientes. Una se llevó a cabo en un recinto fabril en que se transportaban baterías para los distintos vehículos eléctricos que allí operaban: en esta aplicación se consiguió reducir en un 30% el tiempo requerido para el cambio de batería. Utilizando la plataforma Simove y efectuando la programación vía el portal TIA, se simplifica este tipo de implantaciones de movilidad; además, la compañía germana ofrece un equipo de expertos en esta competencia específica para apoyo a sus clientes.

La emergente tecnología 5G también estaba presente en el stand. La 5G está destinada a formar parte en la infraestructura de la industria digitalizada, razón por la que se incluye en la estrategia digital de Siemens. Se disponía de una zona de evaluación de conectividad 5G, que integrada con MindSphere, se utilizaban circuitos integrados de Qualcomm y dispositivos de red de Nokia. En conectividad avanzada, también se presentaron ejemplos de implantación con tecnología TSN y OPC UA.

PLCs más disponibles

Para las aplicaciones en que se requiere alta disponibilidad, la serie S7-1500R/H se ofrece una arquitectura redundante, con dos CPUs enlazadas mediante fibra óptica. La novedad es que cuando una CPU falla, se reemplaza por la otra en menos de 100 ms. Esta alta velocidad de conmutación de CPUs permite continuar con la operación en planta sin interrupción apreciable. Algo parecido está disponible para la gama inferior de controladores 1515R, en que la comunicación se establece vía Profinet, pero el tiempo de respuesta es de 500 mS.

Otra novedad interesante es la Field PG M6, una completa estación de programación portátil que incorpora software de seguridad ya pre-instalado, además de Windows 10 y todo el soporte de memoria de almacenaje en estado sólido, entre otras características.

La Field PG M6 es una estación de programación portátil con software de seguridad pre-instalado, además de disco de estado sólido y Windows 10

En otro orden de cosas, bien es sabido que la opción de runtime C/C++ y Matlab Simulink ya existía para plataformas multifuncionales de controladores. La novedad es que ahora se extiende esta posibilidad de runtime a las aplicaciones API, en las que básicamente hay un PC embebido en un PC. Lo mejor de los dos mundos para las CPU 1518 MFP.

Ya disponible el runtime para C/C++/ Matlab Simulink para API

Otro aspecto interesante es que, para facilitar al máximo la conectividad OPC UA, está disponible el software directo para cliente y servidor, especialmente para Siplus Extreme.

App de software OPC UA para Siplus Extreme

En cuanto a fuentes de alimentación, la nueva Sitop PSU 8600 está pensada para poder parametrizarse vía Profinet u OPC UA, además de quedar integrada con MindSphere. La salida de tensión se ajusta a medida, entre 4 y 28 VDC. Su estructura modular permite una expansión de hasta 36 salidas independientes, siendo posible detectar una sobrecarga en su fase inicial, lo que contribuye sensiblemente a la reducción de potenciales conflictos.

CPU redundante enlazada con fibra óptica y tiempo de reemplazo inferior a 100 ms

Por último, comentar que Siemens también presentó su nueva estrategia de grupo, en que sus divisiones quedan englobadas en seis áreas distintas: tres empresas estratégicas y tres divisiones operativas, con tal de conseguir un enfoque más optimizado en el futuro. Gamesa, Health y Mobility son las estratégicas, mientras que Gas & Power, Smart Infrastructure y Digital Industries son las operativas.