Soluciones industriales inteligentes: cómo conectar la

Soluciones industriales inteligentes:
cómo conectar la fábrica con la
empresa
Informe técnico: Cisco para fabricación
Calentando motores para la revolución fabril
Los sectores de fabricación del mundo continúan avanzando y transformándose a una velocidad
pasmosa. No hace falta decir que la fabricación está más globalizada que nunca. Prácticamente
todas las industrias principales, desde General Motors hasta Caterpillar o Samsung, operan en escala
mundial, con cadenas de suministro que cruzan zonas horarias y continentes. Las operaciones de
fabricación están ampliamente diseminadas, al igual que las relaciones con proveedores y clientes.
Sin embargo, la innovación tecnológica constante le agrega una nueva dimensión al escenario
mundial: más fabricantes recurren a una nueva clase de arquitectura de red para obtener una ventaja
competitiva importante.
El resultado es lo que la revista Economist denomina “la tercera revolución industrial”, en la que las
redes de fabricación basadas en Internet reconcilian la planta fabril con los sistemas empresariales y
los responsables de las decisiones. Desde una página de la revista Economist, IDC pronostica la
creación de la “tercera plataforma de productividad” que contiene a las aplicaciones en la nube, el
análisis de grandes datos, las soluciones de empresas sociales y la movilidad en una única solución : de hecho al materializar la convergencia de dominios de fabricación y dominios comerciales
previamente apartados.
En este panorama “revolucionario”, se equipan más máquinas con sensores que se conectan con la
nube, lo que hace posible la comunicación con otras máquinas y sus operadores en tiempo real
(Figura 1). Esta situación tendrá variadas consecuencias: desde facilitar el seguimiento de las
cadenas de suministro hasta equipar automóviles con conexiones que alerten al conductor y a los
centros de servicios cuando se necesite mantenimiento.
Figura 1. El auge de la máquina conectada
Población
6,3 mil millones
mundial
Dispositivos
conectados
500 millones
Dispositivos
conectados
por persona
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6,8 mil millones
7,2 mil millones
7,6 mil millones
12,5 mil millones
25 mil millones
50 mil millones
Más
dispositivos
que
personas
0,08 conectados 1,84
3,47
6,58
2003
2015
2020
2010
Informe técnico
La revolución que se avecina será testigo de la profundización de las conexiones entre la planta y la
empresa y el ecosistema que rodea al fabricante, lo que conducirá a una colaboración más estrecha
entre los fabricantes contratados y los ingenieros, gerentes y ejecutivos ubicados en la sede central.
La base de este cambio es la creciente adopción de las tecnologías de red seguras, que
habitualmente incorporan nuevas capacidades de comunicación y colaboración que enlazan la planta
fabril con el mundo general de los responsable de las decisiones de negocios, los contratistas y otras
fábricas y cadenas de suministro que aportan al proceso de fabricación. Según Aberdeen Group, el
70% de los ejecutivos del área de fabricación se concentran en las iniciativas de datos de la planta
para impulsar la excelencia comercial y operativa, el menor plazo de comercialización y el acceso
inmediato a los datos provenientes de la planta fabril.
La mayor convergencia y conectividad de redes ayudará a los fabricantes a enfrentar desafíos que
hace décadas tratan de superar. Entre ellos se cuentan las interrupciones recurrentes en la cadena
de suministro, la tarea de cubrir la escasez de obreros calificados, neutralizar las ciberamenazas y
mejorar la utilización de recursos.
El auge de las redes convergentes
¿Cuál es la función de la “revolución convergente” en el mundo de la fabricación actual? Por ejemplo,
ya se puede observar que el sector automotriz adopta una serie de iniciativas e innovaciones de red
convergente. Entre todas ellas se destacan los sistemas de “fabricación inteligente” que conectan los
sistemas de la planta con redes más amplias de proveedores, ingenieros y comercializadores del
fabricante. Quienes adoptan estos modelos informan un menor tiempo de inactividad, la menor de
implementación de productos nuevos y una mayor eficiencia general de los equipos.
En el sector de los bienes de consumo empaquetados, las empresas líderes implementan sistemas
de fabricación convergentes y conectados a Internet, lo que algunos observadores consideran el
próximo paso en la fabricación simplificada. En este sector, las empresas de CPG utilizan redes de
fabricación convergentes para obtener visibilidad de toda la planta a los fines de reducir el tiempo de
inactividad y hacer cambios veloces de producción para adaptarse a la demanda. Además,
incorporan sensores en la línea que emiten actualizaciones y alertas a los ingenieros ubicados a
kilómetros de distancia, lo que acelera la resolución de problemas.
Los fabricantes se refieren a esta convergencia en términos de integrar el mundo de la “f minúscula”
de la planta fabril con el mundo de la "F mayúscula", ubicado fuera de la fábrica. Las arquitecturas de
red seguras y validadas dan sostén a estos modelos con el suministro de interoperabilidad y
ciberdefensas, esenciales en entornos industriales altamente competitivos. En numerosos casos, la
mezcla de flujos de datos se organiza en paneles que presentan datos convergentes sobre la
empresa y la planta en una vista única y segura, posible de adaptar a las necesidades de información
de los usuarios individuales.
“El paradigma que va más allá de la simplificación estará impulsado por la
disponibilidad y la explotación de información en tiempo real en todos los
sectores de la empresa de fabricación, para así optimizar la cadena de valor
desde los proveedores y las plantas de fabricación hasta el canal de distribución”.
- Gerente de grupo de una fábrica automotriz de relevancia mundial
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Próximamente: la Internet de las cosas
Durante los últimos años, los analistas del mercado de la tecnología han seguido el crecimiento
de “Internet de las cosas”, un fenómeno en el cual la inteligencia incorporada permite que miles
de millones de cosas se puedan conectar a través de Internet (Figura 2). Actualmente, más del
20% del tráfico de Internet se origina en dispositivos que no son computadoras. Los expertos
afirman que para el año 2020, unos 50 mil millones de máquinas estarán conectadas a Internet.
Cisco® Industrial Smart Solution está diseñada y fabricada para ayudar a que las empresas
capitalicen el auge de las redes de máquinas inteligentes.
Figura 2. Internet de las cosas
Cómo lograr buenos resultados de la convergencia: Cisco Industrial
Smart Solution
En su afán de obtener una ventaja competitiva, los fabricantes a escala mundial trabajan sin pausa para
diseñar e implementar una gama de redes convergentes innovadoras. No es sorprendente que varios
de ellos recurran a Cisco, que suministra las tecnologías de red seguras e inteligentes, dentro del
núcleo de los sistemas de fabricación convergentes más avanzados. Como pionero del sector, Cisco
reunió un portafolio de tecnologías de red de IP validada denominada Cisco Industrial Smart Solution,
que conecta los sistemas de automatización y control de las fábricas con los sistemas comerciales de
las empresas y aumenta la eficiencia y la flexibilidad de las operaciones de producción.
Los fabricantes se acercan a Cisco Industrial Smart Solution en parte debido a que está desarrollada
en función de pautas estrictas y diseños de red comprobados que encadenan sistemas de
automatización fabriles, aplicaciones empresariales y el ecosistema general de las soluciones de
proveedores y partners (Figura 3). Entre sus componentes derivados de la arquitectura conjunta de
Cisco y Rockwell Automation conocida como Converged Plantwide Ethernet (CPwE) se incluyen:
• Arquitectura común para Ethernet industrial reforzada y redes empresariales
• Switching y servicios de seguridad de Ethernet IP industrial basados en estándares
• Tecnología de nivel empresarial de Cisco entregada en una plataforma industrial con previsibilidad
de rendimiento escalable, segura y en tiempo real y acceso remoto.
• Pautas de arquitectura validadas y documentadas basadas en normas abiertas, que admiten
implementaciones rápidas, desempeño confiable y seguridad de red, al tiempo que adaptan las
alteraciones de diseño requeridas por las redes industriales individuales.
• Soluciones y planes integrados de Cisco y de partners : un ecosistema que admite la
convergencia de las redes de planta y de empresa.
• Soporte integral y red de servicios, incluidos servicios basados en el ciclo de vida, garantía de
productos por cinco años y opciones de financiamiento para proteger el flujo de caja.
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Figura 3. Arquitectura de Cisco Industrial Smart Solution
Enterprise
Network
Red
empresarial
Servidor de audio
y video
Firewall ASA
(Activo)
Manufacturing Zone
Red perimetral (DMZ)
Espejo de aplicaciones de servicios de
terminal de administración de parches
Firewall
ASA
Zona de fabricación
Servidores de
aplicaciones FactoryTalk
Operator
Workstation
Estación de
trabajo del
operador
Switch de
distribución
Network
Services
Servicios
de red
Cell/Area Zone
Zona de celda o área
Switches de acceso
Ethernet industriales
dustrial Ethernet
ccess Switches
VFD
Contr
Controlador
DIO
HMI
Ventajas de Cisco Industrial Smart Solution
¿Cómo se traduce la convergencia en una ventaja comercial para los fabricantes? En el caso de
Cisco Industrial Smart Solution, las firmas industriales informan sobre beneficios que van desde el
impulso a la productividad de la mano de obra y la colaboración, hasta una mayor eficiencia general
de los equipos, más agilidad del mercado y experiencias positivas para los clientes. A continuación se
describen las capacidades clave de la oferta de Cisco.
Menor plazo de comercialización
Los fabricantes que implementan redes convergentes industriales y empresariales cuentan que están
recibiendo los beneficios derivados de la apertura de flujos de información entre el sistema de planta
y las aplicaciones comerciales. A medida que desaparecen estos silos de información, disminuyen las
desconexiones entre la planta y la empresa. Por ejemplo, los departamentos de investigación y
desarrollo ahora trabajan en colaboración con los planificadores de fabricación, al integrar la
introducción de nuevos productos. Con paneles y dispositivos móviles, los gerentes y los ingenieros
reaccionan inmediatamente a las fluctuaciones de las necesidades de producción, problemas
operativos y situaciones de mercado. Los gerentes opinan que el resultado es como tener un “motor
de decisión que abarca toda la empresa” que les permite acelerar el tiempo de comercialización y
ejecutar ajustes de la cadena de suministro mucho más rápido que antes.
Excelencia operativa, aumento de la productividad
Cisco Industrial Smart Solution promueve una nueva clase de activos operativos con frecuencia
integrados con sensores y accionadores, “conscientes de sí mismos” y capaces de comunicarse con
otras máquinas sin la intervención humana. Estas redes de máquinas inteligentes se ajustan
automáticamente a las condiciones operativas cambiantes y alertan a los operadores sobre las
necesidades de mantenimiento anticipadamente, para prevenir fallas (desde el modelo “falla y
reparación” al modelo “reparar antes de la falla”). En consecuencia, la eficiencia del equipamiento
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“El costo de propiedad de Anglo Platinum cayó la mitad del promedio del
sector después de la implementación de Cisco. Ahora podemos garantizar la
disponibilidad de los sistemas, brindar servicio técnico desde una ubicación
central y contar con visibilidad completa y generación de informes”.
Theo van Staden, Jefe de Infraestructura (TI), Anglo Platinum
aumenta y el riesgo de tiempo de inactividad disminuye. Mientras tanto, los costos se controlan
automáticamente por medio de programas de mantenimiento proactivo que dependen de dispositivos
(basados en datos de sensores) que se comunican a través de las redes industriales.
Seguridad reforzada, reducción del riesgo
Los fabricantes atentos a la seguridad se acercan a Cisco Industrial Smart Solution porque su
arquitectura validada y rigurosamente probada ofrece la máxima protección posible contra los
ciberdelincuentes y las brechas de información involuntarias. Actualmente, Cisco protege las
operaciones de red en organizaciones como NASDAQ y otras empresas financieras responsables de
salvaguardar datos de consumidores, hasta organismos gubernamentales que manejan datos de
inteligencia de máxima confidencialidad.
Los fabricantes sostienen que los entornos industriales requieren imperiosamente medidas de
protección similares, incluida la administración de acceso rigurosa para usuarios remotos y móviles.
“Obtener visibilidad en este mundo de ciberamenazas anteriormente no detectadas ayuda a brindar a
nuestro equipo la tranquilidad de que estamos haciendo lo correcto al agregar tecnología de
prevención de intrusiones en toda la red industrial”, afirma Charles Harper, director de suministro
nacional y operaciones de tuberías en Air Liquide, productor líder mundial de gases para industria,
salud y medioambiente. La Figura 4 muestra la gama de capacidades de seguridad incorporadas en
Industrial Smart Solution.
Figura 4. Portafolio de seguridad de Cisco Industrial Smart Solution
Router
seguro
Proporciona
acceso remoto
seguro
y segmentación
en áreas
Firewall
industrial
Firewall,
prevención de
intrusiones, VPN,
acceso remoto
y otras
características de
servicio líder del
sector
IPS
industrial
IPS
inalámbrico
Protección
contra ataques
complejos
a redes
industriales
Aumento de la
movilidad sin
comprometer la
seguridad gracias
a servicios de
WLAN con
protección contra
amenazas
Cisco
TrustSec
Control de
acceso basado
en políticas,
redes con
reconocimiento
de la identidad
e integridad de
los datos
Cómo extender el valor por medio de un ecosistema de partners mundial
La plataforma industrial convergente de Cisco abarca un amplio ecosistema de aplicaciones de
fabricación de proveedores líderes como Rockwell Automation, Honeywell y Emerson. La arquitectura
de Industrial Smart Solution está construida para integrarse con estas soluciones de partners, lo que
permite que los fabricantes diseñen una solución completa que combine aplicaciones específicas del
sector con las tecnologías de red convergente y los servicios basados en el ciclo de vida de Cisco.
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“Otro punto que se debe tener en cuenta es la reputación de Cisco por la
calidad de construcción de sus líneas de productos actuales y el hecho de
que como es una empresa íntimamente ligada a la fabricación de hardware
de productos durante más de 20 años, posee una enorme experiencia en
plantas de fabricación”.
Revista Engineering and Technology, mayo de 2012
Estimular una cultura de la innovación
Puede que sea difícil definir la innovación; no obstante, los fabricantes han descubierto que
derrumbar los muros que separan los dominios operativos ( y los silos de datos que
contienen ) promueve la colaboración y alienta la creatividad. Según los fabricantes, esta es una de las
consecuencias más valiosas de la solución Industrial Smart Solution estrechamente integrada, que
construye y sostiene conexiones entre grupos de trabajadores, desde los ingenieros de la planta
hasta los expertos remotos y las empresas partner. Las empresas ya utilizan la plataforma de Cisco
para lanzar nuevos modelos de servicio que incorporan dispositivos habilitados para sensores y
orientados a la red. Entre otras capacidades, estas soluciones envían alertas cuando se cumplen
condiciones predefinidas y automáticamente inician sesiones de colaboración y resolución de
problemas que implican a la combinación adecuada de expertos.
Aprovechar la Internet de las cosas
Con vistas al futuro, los observadores predicen que la flamante generación de redes convergentes
brindará a los fabricantes más oportunidades para capitalizar la tendencia emergente de Internet de
las cosas emergente. En los próximos años, las máquinas con sensores incorporados y listas para
funcionar con Internet serán cada vez más comunes, a medida que los fabricantes busquen fomentar
la productividad, reducir gastos y diseñar experiencias de usuario más personalizadas. No obstante,
para poder aprovechar ese potencial se requerirá una nueva generación de plataformas analíticas y
de red capaces de procesar y proteger inmensos flujos nuevos de datos industriales. Cisco Industrial
Smart Solution está precisamente diseñada para eso.
Si es más inteligente, es mejor
Beneficios de una red convergente
Líder en su clase
20 % de los
principales
fabricantes
•
•
•
•
8 horas de tiempo de inactividad por año (99.91% de tiempo de funcionamiento)
11% de reducción del costo total de propiedad en una red industrial
90% de efectividad general del equipo (OEE, Overall Equipment Effectiveness)
+25% de margen de operación en comparación con el plan corporativo
67% de tasa de adopción de Ethernet de convergencia industrial
Asumir la iniciativa
Middle 50%
• Downtime: 36 hours/year
• OEE: 80%
Actualmente los fabricantes buscan plataformas tecnológicas que estén en consonancia con el
• Downtime: 135 hours/year
Bottom
30%
mercado cada vez más acelerado,
interconectado
y móvil. En este panorama, las arquitecturas
• OEE: 60%
tecnológicas anteriores que dividen las operaciones de fabricación en silos fabriles y empresariales
se tornan cada vez más anticuadas
y menos
competitivas.
Por
este motivo,
67% Converged
Industrial
Ethernet
Adoption
Rate los fabricantes con
pensamiento de vanguardia adoptan las redes convergentes que integran de forma segura las plantas
con los sistemas comerciales, vinculan a la perfección las soluciones de partners y aprovechan el
surgimiento de las redes de máquinas inteligentes y sensores, conocida como Internet de las cosas.
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Industrial Smart Solutions en acción
• Montaje inteligente: en busca de reducir las desconexiones entre las redes de fabricación y
las redes empresariales, varios de los principales fabricantes del mundo adoptan Cisco
Industrial Smart Solutions. Estas redes inteligentes convergentes reducen el tiempo de
inactividad ya que permiten el acceso remoto a sistemas y partners y aportan precisión,
resistencia y confiabilidad desde la planta a la empresa.
• La fábrica visual: los fabricantes necesitan una mejor visibilidad del desempeño del equipo, las
necesidades de recursos y las amenazas de seguridad. Cisco Industrial Smart Solution ofrece
a las empresas una vista de panel de los entornos multiplanta, al mejorar así la eficiencia, la
seguridad y el retorno sobre los activos.
• Planta de carrocería-pintura-propulsión-ensamblaje: los fabricantes de vehículos buscan
constantemente reducir el tiempo para el lanzamiento de nuevos modelos y reducir los costos
generales de montaje. Al aprovechar las ventajas de Cisco Smart Business Architecture, las
principales automotrices implementan arquitecturas de red comunes de punta a punta, lo que
brinda una mayor flexibilidad dentro de la planta (y entre plantas) y simplifica las defensas de
ciberseguridad.
• Visibilidad de toda la planta: las empresas industriales con sitios de producción diseminados
en todo el mundo necesitan sistemas de producción integrados para acortar los plazos de
entrega. Cisco Industrial Smart Solution integra las aplicaciones empresariales con datos de
producción en tiempo real y hace posible flujos de información más veloces, decisiones más
rápidas y mayor capacidad de respuesta al mercado.
• Sistema integrado de administración energética: los fabricantes de todo el mundo padecen
el aumento de las tarifas energéticas. Las redes convergentes de Cisco integran los sistemas
de administración de energía y de TI para recolectar métricas de energía en tiempo real
provenientes de redes de sensores, así las empresas pueden comprender y controlar mejor
los costos energéticos.
• Alarma de planta y resolución de eventos: con frecuencia, las fábricas no poseen la
capacidad de emitir notificaciones en tiempo real cuando se producen fallos en el
equipamiento de la línea. Con Cisco Industrial Smart Solutions, los fabricantes implementan
estándares abiertos que se conectan a redes de sensores que detectan instantáneamente
fallas de funcionamiento (y a veces antes de que se produzcan), que lleva la efectividad
general del equipo a nuevos niveles.
Cisco Industrial Smart Solution se diseñó específicamente para ayudar a los fabricantes a prosperar en este
entorno convergente. La nueva solución aporta a los fabricantes mayor velocidad y agilidad, visibilidad en
tiempo real en todas las áreas de fabricación, equipamiento y cadenas de suministro, además de acceso
inmediato a talentos distantes. Un punto a destacar: Industrial Smart Solution proporciona seguridad
industrial sin precedentes y prevención contra amenazas en todas las redes convergentes.
Para los fabricantes ansiosos por asumir el liderazgo, Cisco Industrial Smart Solution se implementa
rápidamente gracias a sus diseños validados y previamente comprobados. También es una
arquitectura que se incorpora fácilmente a un ecosistema poblado de soluciones de partners, que
conforma los cimientos de plataformas industriales versátiles y de amplia aplicación. En el mundo
convergente, Cisco ofrece un portafolio comprobado de tecnologías de red que equipa a los
fabricantes para aprovechar las oportunidades que se avecinan.
Más información
Visite: www.cisco.com/go/industrial
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