Una completa reconfiguración de red y transformación de hardware proporcionó a una de las plantas industriales de Belden una base para visualizar y optimizar el rendimiento en tiempo real, realizar diagnósticos más rápidos de equipos y automatizar el trabajo.
Por Belden #Estudio de Caso
Cliente
Como fabricante líder que apoya iniciativas de datos y digitalización en todo el mundo, Belden trabaja con clientes en una variedad de mercados para ayudarles a modernizar y transformar su infraestructura crítica para la misión.
Con más de 8,000 empleados, Belden tiene instalaciones de producción en varios países, incluida una gran planta de los años 1960 en Canadá. Para mantenerse al día con la demanda, la planta utiliza una combinación de equipos nuevos y heredados para crear más de 50 activos de producción en varias células de fabricación.
Reto
Cualquier planta que desee mejorar la productividad y la eficiencia primero debe medir su rendimiento actual. En el mundo actual, estas métricas no solo deben medirse, sino también rastrearse en tiempo casi real.
Esta planta canadiense aún operaba como lo hacía hace más de 30 años. Muchos procesos y puntos de datos se documentaban en papel, con grandes lagunas de información faltante, especialmente en los turnos nocturnos de fin de semana. Cuando los ingenieros u operadores de máquinas necesitaban solucionar problemas, era difícil identificar y resolver los problemas.
Debido a que los trabajadores de la planta no tenían visibilidad sobre métricas clave como el tiempo de actividad o el desperdicio, no podían saber qué tan bien estaba funcionando la planta ni dónde se debían hacer mejoras. Los empleados tenían que revisar cada máquina individualmente para identificar y extraer los datos de rendimiento apropiados. Con diferentes máquinas ejecutando diferentes productos, cada uno con sus propios ajustes y requisitos de velocidad, había mucha información para revisar. Y sin contextualización, la mayoría de estos números eran simplemente ruido inútil.
Durante casi cuatro años, el equipo de ingeniería local construyó una red mixta de proveedores para apoyar sus sistemas de tecnología operativa e implementar monitoreo básico. Esto permitió a los equipos de soporte y gestión de la planta identificar brechas críticas y definir los beneficios de un enfoque más integrado. Sin embargo, con un soporte mínimo, había límites en lo que esta solución casera podía lograr para Belden.
Primero, la red carecía de redundancia y se sabía que era poco confiable. Los sistemas de tecnología operativa manejan diferentes prioridades en sus redes de comunicación, lo que puede hacerlas más complejas. En el pasado, la instalación de dispositivos relativamente simples había dejado toda la red inoperativa.
La falta de estandarización de la red también dificultaba su soporte. Cuando algo salía mal, a veces era más fácil comenzar desde cero y construir algo nuevo en lugar de solucionar problemas con varias versiones de componentes. La falta de puertos disponibles dificultaba el aumento de la densidad y la expansión, si no era imposible.
Debido a la división entre las políticas de TI de Belden y las necesidades de los sistemas de tecnología operativa, la red de tecnología operativa no se podía integrar con la red corporativa de la empresa. Los datos críticos de las máquinas en el piso de la planta no se podían compartir con la oficina, y viceversa.
En un esfuerzo por mejorar los procesos y seguir la efectividad general del equipo (OEE, por sus siglas en inglés), el equipo de ingeniería asignó a uno de sus ingenieros eléctricos para investigar opciones de software SCADA y lanzar pilotos para probar formas de comenzar a cerrar la brecha entre TI y TO.
Descubrimiento
El equipo de ingeniería de la planta era consciente de sus limitaciones y capacidades. Tenían una clara idea de lo que querían lograr, junto con pruebas de concepto e ideas para hacer realidad sus sueños.
Dado que ya tenían una base sólida, no necesitaban comenzar desde cero. Necesitaban ayuda para diseñar e implementar una solución que se adaptara a su forma de trabajar, a lo que requería la TI, a lo que se había logrado hasta el momento y a lo que esperaban lograr en el futuro.
La planta de Belden decidió aprovechar sus propios recursos y capacidades internas dentro de los Centros de Innovación del Cliente (CIC, por sus siglas en inglés) de la empresa. Estos centros sirven como lugares de coinovación, donde los expertos de Belden CIC trabajan estrechamente con los clientes para desarrollar, probar y validar soluciones que aborden desafíos únicos de transformación digital. Esta vez, el equipo de CIC estaría trabajando para resolver problemas que existían dentro de su propia empresa.
Normalmente, los expertos de CIC realizan evaluaciones de redes o evaluaciones de madurez digital para comprender mejor los flujos de trabajo operativos, identificar desafíos y descubrir oportunidades. A partir de ahí, se crean, prueban y despliegan diseños de soluciones, seguidos de capacitación personalizada para ayudar a las empresas a gestionar sus nuevas redes.
Sin embargo, en este caso, el equipo de ingeniería de la planta ya había sentado las bases, minimizando la necesidad de evaluaciones adicionales. Necesitaban apoyo para lograr lo que no habían podido hacer por sí mismos.
Profesionales experimentados del CIC de Belden hicieron recomendaciones sobre hardware y diseño / disposición de redes para mejorar la redundancia y la velocidad; también actuaron como mediadores entre TO y TI para asegurarse de que se satisfacieran las necesidades de ambas partes en la convergencia de TI-TO.
«El cumplimiento de TI fue un verdadero desafío», dice Thomas Coupland, especialista en redes TO en la planta de Cobourg. «Sabíamos que necesitábamos que TI se sumara como socio, pero no sabíamos cómo hacerlo realidad. Ahí es donde los expertos del CIC entraron en acción para ayudarnos a cerrar la brecha entre nuestros equipos de TO y TI».
Solución
Una reconfiguración completa de la red y una transformación de hardware que incluyó mejoras en switches gestionados, firewalls de próxima generación y pasarelas NAT (traducción de direcciones de red), junto con la creación de enlaces redundantes, proporcionaron al equipo de ingeniería una red TO confiable que cumple con los estándares de TI. Finalmente, la red TO de Belden pudo integrarse con la red corporativa de Belden, eliminando un gran obstáculo en el viaje de transformación digital de la empresa y mejorando la resiliencia de la red.
Los formadores técnicos del CIC estuvieron presentes durante toda la fase de planificación del proyecto. Un ingeniero de soluciones también estuvo presente para apoyar la implementación, incluidos los varios cientos de nodos de infraestructura de red y dispositivos finales que se conectaron durante la ventana anual de cierre de cinco días de la planta.
La solución diseñada por el CIC de la planta implicó muchos componentes y unió diferentes fuentes de datos para hacer que la información fuera más accesible y accionable.
Una red que elimina los puntos únicos de falla
Originalmente, la red TO aislada de la planta estaba compuesta por un switch central por área de producción o «flujo», más un switch en la sala de servidores. Debido a que nada estaba integrado, se requería la instalación de muchas corridas de Ethernet adicionales, lo que desperdiciaba tiempo valioso de mantenimiento.
El nuevo diseño de red es una topología en anillo que admite el aislamiento dentro de tres sub-anillos separados para crear redundancia de red. Con este diseño, varias conexiones pueden caerse sin interrumpir la producción para garantizar el tiempo de actividad.
Ahora, la red puede mantener una conectividad segura y confiable sin que el equipo TO tenga que preocuparse por enlaces rotos, cambios en la topología de red o condiciones volátiles de la red (como aumentos en el uso, por ejemplo).
Una base para iniciativas de Industria 4.0
La actualización de la red admite la conexión de más de 450 dispositivos, con capacidad para admitir 100 más en el futuro. Solo en el próximo año, la planta planea agregar otras seis líneas de producción.
El equipo de ingeniería ahora está preparado para avanzar en las iniciativas de Industria 4.0, como desplegar sensores de temperatura y humedad para permitir el mantenimiento predictivo. Esta táctica de mantenimiento optimiza el equipo y detecta posibles problemas antes de que ocurran.
En lugar de depender de que los operadores escriban información importante para transcripción posterior, o ingresen manualmente información en una interfaz hombre-máquina (HMI), el equipo ya está trabajando en la implementación de HMIs de próxima generación que automáticamente recopilan la información
Esta es una traducción y adaptación del archivo original https://www.belden.com/resources/case-studies/2024/02/19/improving-visibility-and-unlocking-plant-floor-data-to-cultivate-efficiency cuenta con todos los derechos reservados.