Siemens e IoT: la integración perfecta de los mundos físico y virtual

Ya sea en fábricas, sistemas de gestión de tráfico y ferrocarriles, o sistemas descentralizados de distribución de energía, la tendencia es hacia la conexión en red de dispositivos individuales con sistemas completos, un proceso que se basa en la integración del mundo físico con el mundo virtual de datos. El resultado es lo que Siemens llama la Web de sistemas. A medida que este proceso evolucione, permitirá a Siemens ayudar a sus clientes a enriquecer sus equipos existentes a través de las ventajas del universo digital sin poner en peligro o sacrificar la protección de datos o la propiedad intelectual.

Nuestra vida cotidiana se está llenando de más y más dispositivos que permiten a los usuarios conocer el estado de un objeto a través de Internet o la nube. Ejemplos de esta tendencia incluyen brazaletes para rastrear el estado físico, sensores que monitorean los niveles de humedad de las plantas y casas que aprenden a configurar su calor e iluminación para adaptarse a los patrones de vida de sus residentes. A medida que este proceso evoluciona, es realista esperar que eventualmente cada "cosa" esté equipada con una dirección de Internet, abriendo así nuevas formas de interactuar con esas "cosas".

Este paradigma de Internet de las cosas (IoT) abre inmensas oportunidades para Siemens. Después de todo, Siemens es un jugador importante en la combinación de hardware y software, por ejemplo, en soluciones de automatización para la producción, en sistemas de gestión de tráfico y ferrocarriles, y en la entrega descentralizada de energía eléctrica.

De todos modos, las fábricas, las redes de tráfico y las redes de servicios públicos son mucho más complejas que los teléfonos inteligentes y los brazaletes de seguimiento. Todos son ejemplos de sistemas reales y virtuales que se han entremezclado y que a menudo incluso involucran infraestructuras críticas. Los clientes en estas áreas críticas tienen expectativas completamente diferentes sobre seguridad, confiabilidad y durabilidad que aquellos que compran un termostato inteligente o un sistema de seguimiento de humedad de la planta. Además, dichos clientes desean enriquecer sus equipos existentes a través de las ventajas del universo digital en evolución sin poner en peligro ni sacrificar la protección de datos o la propiedad intelectual. Es por eso que Siemens ha ampliado el concepto de Internet de las cosas para aplicaciones industriales para crear la Web de sistemas, es decir, sistemas que son digitales, se comunican entre sí y pueden actuar de forma autónoma. La visión de Siemens es que a medida que este ecosistema tome forma, sus elementos se gestionarán a través de futuras tecnologías web que utilizan protocolos estandarizados e idiomas del tipo que se usan hoy en Internet.

Esta vinculación del mundo real y el mundo virtual de los datos ofrece múltiples ventajas para los clientes de Siemens. Les permite capturar y analizar el estado actual de un sistema y sus partes en cualquier momento, en detalle. Esto a su vez ofrece inmensas oportunidades de ahorro a través del mantenimiento predictivo, así como un gran potencial para optimizar los sistemas. Utilizando las tecnologías actuales del entorno de la World Wide Web, los sistemas a menudo se pueden implementar y poner en marcha de manera más rápida y económica. La inteligencia de un sistema se puede distribuir según sea necesario entre componentes reales y sistemas virtuales en la nube, lo que resulta en una mayor robustez y protección de datos del cliente. Finalmente, a medida que el panorama digital se transforma a lo largo de estas líneas, será más fácil actualizar los sistemas con nuevas funciones, o actualizar el software del sistema sobre la marcha, de la misma manera que los teléfonos inteligentes y otros dispositivos se actualizan a través de aplicaciones.

¿Por qué las redes inteligentes necesitan transformadores de distribución?

Uno de los muchos ejemplos en los que nuestra Web de sistemas ofrece ventajas son las redes inteligentes. Hasta hace solo unos años, las redes de energía eléctrica estaban organizadas en una estricta jerarquía. Pero hoy se han convertido en sistemas descentralizados. Las instalaciones fotovoltaicas y otras fuentes de energía renovables suministran electricidad a la red de manera no regulada y fluctuante, a niveles de voltaje que solían aplicarse solo a los consumidores, no a los generadores. En el peor de los casos, eso puede hacer que una cuadrícula sea inestable.

Por lo tanto, las redes deben tener la capacidad de contrarrestar ese entorno cambiante. Un componente aquí son los transformadores de distribución que pueden ajustarse de manera independiente y cooperativa para suavizar las fluctuaciones de voltaje dentro de sus áreas locales. Pero para eso necesitan su propia capacidad de inteligencia y comunicación; en otras palabras, deben ser "inteligentes" y estar conectados en red. Y aquí es donde entra una diferencia importante del típico escenario de Internet de las cosas. Internet de las cosas está conectado a la nube, y la nube es donde se procesan principalmente los datos, por ejemplo, de los sensores del equipo. Los tiempos de respuesta y la fiabilidad son a menudo una prioridad secundaria. Pero en una red de sistemas, las cosas mismas tienen inteligencia. Pueden responder de forma local, rápida y confiable, al mismo tiempo que aprovechan el poder de la nube para la optimización.

Cómo guardar un secreto

Para realizar la visión de una Web de sistemas, el software asociado debe ser capaz de comprender los datos, de modo que pueda sacar conclusiones inteligentes de ellos. Y eso es posible solo si la información que describe el significado de los datos ya está presente o se proporciona junto con ella. Los expertos humanos pueden responder a este tipo de desafío porque entienden el contexto en el que se incrustan los datos. Pero el software tiene que contar el contexto explícitamente. Sin embargo, ese contexto incluye información importante sobre el sistema en cuestión y sus procesos asociados, que en muchos casos son secretos comerciales valiosos que un operador no estaría dispuesto a entregar sin filtrar en la nube. En vista de esto, es mejor si las máquinas pueden sacar conclusiones ellos mismos, localmente, para que el contexto permanezca protegido. Con respecto a los transformadores de distribución, por ejemplo, pueden evaluar independientemente si suavizar un estado crítico de la red o si necesitarán ayuda de un nivel superior, asegurando así un alto nivel de protección de datos al restringir los secretos a los sistemas locales.

Aunque localizada, esta información puede ser utilizada para generar valor, por ejemplo, mediante el mantenimiento predictivo o el desarrollo de nuevos servicios. Para utilizar este y otros datos de sistemas industriales, trenes o turbinas de gas, Siemens confía en Sinalytics. Esta es una nueva plataforma para el análisis de datos industriales que permite ofrecer nuevos servicios digitales a cada cliente. Sinalytics procesa datos de muchos sistemas distribuidos diferentes y sus sensores en tiempo real y también admite el procesamiento de datos locales directamente en los dispositivos.

El camino hacia las rejillas autoestabilizadoras

Otra ventaja del enfoque de la Web de sistemas es que abre la puerta a un enfoque de plataforma en el que las funciones pueden distribuirse e instalarse como aplicaciones, y ejecutarse de la misma manera. Por ejemplo, los servicios se pueden distribuir fácilmente para que el entorno de los sistemas sea más atractivo no solo para Siemens, sino también para sus clientes e incluso para sus propios clientes. En dicho entorno, un transformador de distribución podría, por ejemplo, ejecutar aplicaciones para la gestión eficiente del consumo de energía del alumbrado público del vecindario. Cuando se debe realizar una actualización o se necesita una nueva función, el software se puede cargar de forma remota.

El transformador de distribución inteligente, un nuevo desarrollo de Siemens, ya se está utilizando en la práctica para la regulación de voltaje en la red de bajo voltaje y, por lo tanto, es una parte clave de un sistema futuro conocido como nodo de subestación secundaria inteligente (ISSN). Con su poder de cómputo y conexión de comunicación opcional, el iSSN proporcionará la posibilidad de mucho más que suministrar a los hogares el voltaje correcto. Permitirá que la red eléctrica haga frente a cargas o cargas adicionales sin necesidad de expansiones masivas de infraestructura.

Este iSSN se está desarrollando actualmente en el contexto del proyecto Web of Systems. Su conexión a Internet, por ejemplo, hará que sea mucho más fácil ponerla en servicio, mantenerla y actualizarla. Y cada subestación proporcionará una gran cantidad de datos que permitirán identificar condiciones de red potencialmente desestabilizadoras, proporcionando así una herramienta adicional importante para la planificación predictiva de la red eléctrica.

Pero un transformador de distribución no se suma a una red de sistemas por sí solo. Los otros componentes de la red eléctrica (medidores, sistemas de distribución de edificios, sistemas fotovoltaicos, automóviles eléctricos) también deben estar equipados con sensores, inteligencia local y la capacidad de comunicarse. Ese ya se está convirtiendo en el caso. Para Siemens, eso significa nuevas oportunidades en prácticamente todos los sectores en los que opera.

Redes de sistemas que ya están operativos

Siemens ya está utilizando Webs of Systems para implementar soluciones que solían involucrar una gran cantidad de trabajo de ingeniería o instalación. Un ejemplo es el sistema de carga de autobuses eléctricos que Siemens ha instalado en varias ciudades europeas. Aquí, todo, desde la electrónica del bus y las estaciones de carga rápida hasta los sistemas de administración de back-end se comunican a través de la Web para coordinar y optimizar el proceso de carga. Otro ejemplo es la optimización de las redes de distribución de agua con una red de sensores que detecta fugas y minimiza el consumo de energía de las bombas. Un punto importante aquí es que la integración de datos está teniendo lugar en el contexto de los sistemas de control existentes. Siemens está analizando situaciones similares en muchas otras instalaciones existentes. La razón de esto es clara: los clientes desean la confiabilidad y flexibilidad que son las características de los sistemas digitales avanzados. La Web de sistemas puede ser la clave esencial para abrir estos beneficios.

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