Cómo el control y la seguridad en tiempo real están impulsando la innovación tecnológica en la fábrica del mañana

La creciente prosperidad se combina con la proliferación de sensores y una amplia conectividad en la nube para acelerar el ritmo del cambio en los sistemas y equipos de las fábricas. La forma en que operan las fábricas está cambiando rápidamente ante poderosas fuerzas económicas y tecnológicas. Los fabricantes de equipos de fábrica más ágiles prosperarán en este entorno que cambia rápidamente, ya que desarrollan sistemas cada vez más conectados e inteligentes que ayudan a las fábricas a ser más flexibles y seguras, al tiempo que mantienen la seguridad a medida que amplían la conectividad. El mayor uso de sistemas automatizados y autónomos reducirá la dependencia de las fábricas de la mano de obra para operaciones manuales repetitivas o complejas. Los semiconductores estarán en el corazón de esta nueva generación de equipos de automatización industrial, proporcionando las funciones de procesamiento, control y detección necesarias para operar de manera efectiva en entornos conectados. Analog Devices (ADI), que siempre ha prosperado en la intersección de los mundos analógico y digital, tiene una visión de cerca de los cambios tecnológicos que exigen los nuevos equipos de automatización de fábricas. Su experiencia en los campos de detección, acondicionamiento de señales, procesamiento de señales digitales, conectividad alámbrica e inalámbrica y software lo acercan a los desafíos que enfrentan sus clientes industriales, lo que les permite desarrollar soluciones orientadas a aplicaciones que aceleran el tiempo de comercialización de los OEM. El objetivo de ADI es ayudar a los clientes a innovar a través de la tecnología y estar preparados para lo que traiga el futuro, mientras continúa respaldando los sistemas heredados al proporcionar una disponibilidad garantizada a largo plazo de piezas industriales. Lo que trae el futuro es una profunda disrupción, que tiene sus raíces en una tendencia bienvenida: la expansión global de la prosperidad. Ampliación de la prosperidad Este siglo ha visto un aumento notable en los ingresos disponibles en partes del mundo que tradicionalmente se han considerado países en desarrollo. Como resultado, la demanda de productos manufacturados está creciendo a nivel mundial, ejerciendo presión sobre los fabricantes para que amplíen la producción mientras ofrecen un conjunto cada vez más diverso de configuraciones de productos, para satisfacer las variaciones regionales y nacionales de la demanda. Al mismo tiempo, el crecimiento global de la prosperidad está reduciendo la disponibilidad de mano de obra barata y no calificada. El impulso único que los fabricantes obtuvieron en los últimos 30 años al deslocalizar la producción a lugares de bajo costo como China se está evaporando, a medida que aumentan los salarios en estos lugares y la fuerza laboral, ahora cada vez mejor educada, pierde el apetito por realizar tareas repetitivas. Operaciones manuales por bajos salarios. En el futuro, los fabricantes buscarán aumentar la competitividad implementando tecnología de automatización en lugar de mudarse a una nueva ubicación de bajo costo. La fábrica inteligente y conectada Las nuevas capacidades tecnológicas también están ayudando a los fabricantes a obtener un valor adicional del gasto en equipos de automatización de fábrica. Una proliferación de sensores semiconductores en miniatura de alto rendimiento junto con una conectividad omnipresente están creando una avalancha de datos sobre el rendimiento de las máquinas y los procesos. Ahora hay más potencial que nunca para nuevas y ricas aplicaciones de análisis de datos, como la supervisión del estado de las máquinas y el mantenimiento preventivo. Al mismo tiempo, el uso creciente de hardware programable y funciones electrónicas definidas por software permite reconfiguraciones rápidas de procesos y herramientas de fábrica. Entonces, la fábrica del mañana será más ágil y receptiva a la demanda, más automatizada y más confiable. Requerirá menos operadores humanos y enfrentará menos interrupciones debido al mantenimiento no planificado. Entonces, ¿qué tecnologías en los mundos de semiconductores analógicos y digitales permitirán este nuevo modelo de automatización de fábrica? Sensores: la clave para el monitoreo del estado de la máquina La tecnología de sensores MEMS está permitiendo el desarrollo de nuevos tipos de sensores que son pequeños, robustos y capaces de medir con precisión la vibración y el movimiento. Por ejemplo, los acelerómetros de bajo ruido y ancho de banda ofrecen la alta precisión y exactitud necesarias para identificar cambios sutiles en la firma de vibración de una máquina. Junto con el software de análisis de sensores, estos dispositivos permiten a los operadores de equipos identificar la fuente de una falla potencial mucho antes de que ocurra y aplicar medidas de mantenimiento preventivo a tiempo. El monitoreo del estado de la máquina es una aplicación que no se limita a la configuración de fábrica convencional. Los equipos industriales móviles o remotos pueden utilizar una conexión inalámbrica para enviar información de diagnóstico y estado operativo a un controlador central. Al funcionar con energía de batería o fuentes de energía intermitentes como la energía solar, este tipo de aplicación requiere una solución de detección de muy baja potencia. Conectividad de alta velocidad en la planta de producción La proliferación de sensores en las fábricas y plantas de proceso está generando grandes flujos de datos en tiempo real. Los protocolos de comunicación heredados entre los nodos sensores y los PLC, como los lazos de control de 4 mA a 20 mA, están dando paso a variantes industriales ultrarrápidas del protocolo Ethernet, lo que permite una mayor integración de la infraestructura de tecnología operativa (OT) en la fábrica con la tecnología de la información (TI). en la empresa Para responder a esta nueva demanda de transferencia de datos de alta velocidad en la fábrica, los OEM deben preparar las implementaciones de sus sistemas para el futuro, de modo que admitan no solo los protocolos de Ethernet industrial que se usan hoy en día, sino también la variante emergente de redes sensibles al tiempo (TSN). de Ethernet, que es probable que se convierta en la tecnología estándar de redes cableadas para comunicaciones industriales en tiempo real. Para respaldar esta transición, ADI proporciona una plataforma Ethernet que permite que los sistemas cambien de un protocolo Ethernet a otro sin necesidad de rediseñar el hardware. También se requieren tecnologías de redes de sensores inalámbricas y sólidas para conectar los nodos de sensores en ubicaciones a las que es difícil llegar con cableado físico. Las tecnologías de red inalámbrica como SmartMesh® y WirelessHART, que están diseñadas para operar en aplicaciones IoT difíciles, proporcionan un método probado y de alto rendimiento para conectar equipos de automatización industrial sin cables. Sistemas de seguridad para máquinas autónomas Los vehículos autónomos y los cobots ofrecen un amplio margen para ampliar la aplicación de la automatización en fábricas y almacenes. El desafío para la industria es garantizar la seguridad, asegurando que las máquinas autónomas sean plenamente conscientes del medio ambiente. Las tecnologías avanzadas de radar y lidar están elevando el estándar de exactitud y precisión en las aplicaciones de mapeo 3D y detección de proximidad y objetos. Protección de la fábrica contra ataques en línea Con el crecimiento de la conectividad, surge un mayor riesgo de ataque por parte de piratas informáticos que intentan extorsionar a los operadores de la fábrica, o de atacantes patrocinados por el estado encargados de causar interrupciones en los sistemas industriales de alto valor. A medida que los operadores de fábrica conectan más y más nodos a la nube, abren nuevos puntos de entrada para que los piratas informáticos exploten. Los sistemas de conectividad basados ​​en semiconductores necesitan una seguridad robusta optimizada para sistemas integrados. Analog Devices está desarrollando nuevas soluciones para hacer frente a las amenazas de seguridad emergentes a los sistemas industriales, ayudando así a preparar la infraestructura industrial de los clientes para el futuro. Procesos de producción configurables La fábrica del futuro debe ser capaz de adaptarse rápidamente a las nuevas demandas y nuevos flujos de trabajo; la clave es incorporar flexibilidad en los productos de tecnología de automatización industrial a nivel de arquitectura. Un enfoque que puede respaldar esta necesidad de flexibilidad es la E/S definida por software, que se puede configurar como analógica o digital, y como entrada o salida, sin alterar el cableado. Empujando los límites de la tecnología actual, ADI ya proporciona una solución de salida industrial robusta y flexible, que permite la configuración completa del software de la salida analógica para admitir una variedad de estándares industriales. Integración de software, digital y analógico El desarrollo y la producción de equipos de automatización industrial se está convirtiendo en una empresa de alta tecnología cada vez mayor, impulsada por la necesidad de satisfacer la demanda de los usuarios finales de un mayor rendimiento, más configurabilidad, una operación más segura y una mayor integración en la nube. Al mismo tiempo, continúa intensificándose la presión para llegar al mercado rápidamente con diseños nuevos y más sofisticados. La respuesta de Analog Devices es proporcionar a los clientes una oferta integrada, brindando soluciones orientadas al mercado para aplicaciones que incluyen, entre otras, monitoreo del estado de la máquina, conectividad de alta velocidad y sistemas de seguridad y protección.

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