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Industria 4.0 (IIoT)

El concepto de industria 4.0 consiste en la introducción de las tecnologías digitales en las fábricas. Es la forma que hay de llamar al fenómeno de transformación digital aplicado a la industria de producción.

Durante años se ha hablado del impacto del Internet de cosas (IoT)  en industrias como la energética o de infraestructuras, bajo el concepto de Smart Cities. Ahora toca hablar de “Industria Inteligente” o industria 4.0.

La industria 4.0 consiste en la digitalización de los procesos productivos en las fábricas mediante sensores y sistemas de información para transformar los procesos productivos y hacerlos más eficientes. La industria 4.0 supone un cambio de mentalidad importante.

La industria 4.0 supondrá una fuente de competitividad para las industrias occidentales con: costes de mano de obra, costes de energía y niveles de compromiso social, mucho más elevados que sus homólogos de los países emergentes.

Iniciativa europea: http://i4ms.eu/ y resumen: http://i4ms.eu/documents/i4ms_v11.pdf 

Lo que ofrece la industria 4.0 a través de la digitalización y el uso de plataformas conectadas es:

  • capacidad de adaptación constante a la demanda,
  • servir al cliente de una forma más personalizada,
  • aportar un servicio post venta uno a uno con el cliente,
  • diseñar, producir y vender productos en menos tiempo,
  • añadir servicios a los productos físicos
  • crear series de producción más cortas y rentables
  • y aprovechar la información para su análisis desde múltiples canales (CMS, SCM, CRM, FCM, HRM, Help desk, redes sociales, IoT)  donde ser capaces de analizarla y explotarla en tiempo real.

Puntos clave de la Industria 4.0:

  • Big data y análisis de datos
  • Cloud Computing
  • Ciberseguridad
  • Robótica
  • Internet de las cosas
  • Simulación y prototipado
  • Realidad aumentada
  • Cultura
  • Integración de procesos

El verdadero reto estará en las personas, en cómo lograr el proceso de transformación digital dentro la organización y en el cambio que supondrá adaptarse y trabajar en los nuevos entornos conectados de la industria 4.0

Más información: http://fca-consulting.es/industria-4-0-4a-revolucion-industrial/ 

Pasamos de especializarnos en tecnología a especializarnos en sectores verticales en IoT porque cada uno tiene unas necesidades.

Aporte a la industria

  • manteniendo predictivo
  • ahorro de costes 
  • mejora en la toma de decisiones 
  • visualización de datos en planta en tiempo real

IIOT se refiere a:

  • El uso de IoT en los procesos industriales que afectan a todos los niveles, desde el diseño de las plantas hasta los modelos de logística y distribución llegando hasta el cliente final.
  • La implantación en las industrias de soluciones IoT para optimizar procesos y reducir los costes de fabricación gracias a la información que obtienen en cada paso que les proporciona unos beneficios tangibles.
  • La sensorización y conectividad de dispositivos para extraer datos, obtener datos en tiempo real, poseer datos de valor, datos que permitan tomar decisiones acertadas de un modo ágil y eficaz.
  • El conocimiento del cliente final. Porque el cliente debe instalarse como pieza clave en la cadena de producción y el conocimiento real de sus preferencias actuales y futuras de consumo es posible de un modo económico gracias a las herramientas tecnológicas que podemos aplicar.

El objetivo principal de la industria 4.0 es MEJORAR LA PRODUCTIVIDAD.

Nuevas oportunidades con IIoT

  1. Un aumento de la productividad industrial en un 30 por ciento o superior del OEE (Overall Equipment Efficiency, siendo OEE= disponibilidad x rendimiento x calidad). Conocer el estado real de la máquina permite planificar las paradas para el mantenimiento preventivo, mejorando los costes de desplazamientos, intervención, repuestos, alquiler de maquinaria o falta de producción. En el caso de las paradas inesperadas es posible mejorar los tiempos de reacción y diagnóstico, reduciendo así el tiempo de improductividad.
  2. Incrementar la satisfacción y la confianza de un usuario final en el desarrollo de sus actividades, al saber que el funcionamiento de la instalación está siendo monitorizado en tiempo real por su proveedor de servicios de mantenimiento, minimizando los tiempos de respuesta ante posibles anomalías para garantizar la continuidad de servicio de la instalación.
  3. Incrementar las posibilidades de negocio de un OEM, ofreciendo servicios de monitorización al usuario, como son la generación de informes automáticos de los costes energéticos de producción, el diagnóstico de incidencias, la actualización del software o la propuesta de recambios de acuerdo a las horas de funcionamiento. Los contratos de mantenimiento sobre el parque de máquinas instalado pueden representar una fuente de ingresos constante para el fabricante de maquinaria, que cobra especial importancia ante posibles caídas de la demanda.

Visión de Industria 4.0 de Unitronics: https://unitronicsplc.com/wp-content/uploads/2017/10/WHITE-PAPER-pyramid-A4-9_2017_V2.pdf 

Diferencia entre IoT e industria 4.0

Más información:

IIoT y HW Open Source

Desde los inicios de Arduino y el HW Open Source, la industria encontró una forma sencilla y barata de implementar el Internet de las cosas y la Industria 4.0. Con estas herramientas es posible realizar tareas como:

  • Machinery automation.
  • Installation Control. (Thermal, Climate conditioning, Water treatment, Chemical products, Food, etc.).
  • Industrial monitoring.
  • Data acquisition.
  • etc.

Raspberry Pi en la industria: https://aprendiendoarduino.wordpress.com/2020/03/01/raspberry-pi-en-la-industria/ 

Ejemplos de uso del IIoT

Torres de refrigeración (HVAC)

Descripción: Control de la temperatura del agua y rendimiento de la máquina. Registro de horas de funcionamiento para mantenimiento de filtros y  consumos energéticos en instalaciones industriales de gran consumo energético.

Beneficios de implantación del IIoT: Envío de alarmas y avisos de incidencias en tiempo real (legionella, pérdida de alimentación, etc.), con comprobación del estado de la máquina remotamente, ahorrando tiempo y costes de desplazamientos innecesarios para mantenimiento del parque instalado y distribuido.

Registro de consumos energéticos por horas, para planificación y control de costes, detección de consumos no permitidos y realizar comparativas entre periodos o instalaciones similares.

Cambio de consigna de temperatura remoto, para normativas ambientales en periodos de verano e invierno, evitando desplazamientos.

Riego de campos de cultivo (Solar Pump)

Descripción: Bombeo de agua para el control de riego en campos de cultivo, utilizando placas fotovoltaicas o red eléctrica, con conmutación automática dependiendo de la irradiación solar.

Beneficios de implantación del IIoT: Reducción de los costes de consumos energéticos (electricidad sin conexión a red o diésel sin utilización de grupo electrógeno), asegurando el suministro de agua, la presión y el tiempo y el horario de  riego en todo momento desde cualquier dispositivo móvil.

Recepción de alarmas en tiempo real y registro de consumos energéticos para planificación de costes.

Control y confort en instalaciones públicas (superficies comerciales, centros deportivos, etc.)

Descripción: Control del sistema de ventilación (HVAC), incendios, iluminación, accesos, calidad de redes, protecciones eléctricas , sistemas IT (terminales TPV) y suministros de emergencia (UPS) .

Beneficios de implantación del IIoT: Envío de alarmas y avisos de incidencias en tiempo real, con comprobación del estado de la instalación remotamente (SmartPhone, Tablet, etc.), ahorrando tiempo y costes de desplazamientos innecesarios para el funcionamiento y el confort de los usuarios. Registro y asignación de consumos energéticos por cliente, para control de costes, automática, detección de consumos no permitidos y corte de suministros eléctricos de forma remota.

Otros ejemplo:

Ejemplo Funcionalidades Equipamiento IIoT

Las nuevas funcionalidades disponibles como estándar en la plataforma de automatización de PLCs AC500. Entre ellas se encuentran:

  • SNTP (protocolo para sincronización horaria automática )
  • SNMP (protocolo simple de administración de red)
  • SMTP(protocolo para envío de correo electrónico)
  • MySQL (gestión de base de datos)
  • FTP (protocolo para envío de archivos excel, csv, etc.) HTTP (servidor web) y HTML5
  • TCP OPEN SOCKETS y WEB SERVICES (protocolos para obtener o publicar datos de la instalación en una página web)
  • Programación en Java Script, C/C++, Node-RED, etc…

Además de estas funcionalidades, también están disponibles de serie los siguientes protocolos de comunicaciones industriales:

  • Modbus RTU, TCP/IP y IEC608-70-5-104
  • KNX IP y BACNet MS/TP/IP
  • Ethernet IP y Simatic ETH (para terminales de operador)

Estas funcionalidades permiten conectar las máquinas o instalaciones con las personas y de esta manera un usuario puede controlar y monitorizar su instalación en cualquier momento y desde cualquier lugar mediante SmartPhone, table o PC.

El  IIoT da lugar a un cambio de paradigma exitoso que interrelaciona máquinas, instalaciones, servicios y personas, con el objetivo de mejorar la productividad y la sostenibilidad para crear un mundo mejor.

Sistemas industriales en la nube

Esta evolución de servicios y recursos en la nube no ha pasado desapercibida en sistemas industriales que ya han comenzado a adoptar desarrollos sobre este tipo de tecnología con las ventajas que suponen al reducir considerablemente los costes de hardware, software y mantenimiento. Algunos casos de evolución son los siguientes:

  • Sistemas SCADA (SCADA as a Service), desarrollado entre otros por PetroCloud, posee todas las funcionalidades que puede tener un SCADA tradicional.
  • Historiadores que recogen datos (Historian as a Service), entre algunos de los desarrolladores de este servicio se encuentra ARC Advisory Group. El uso de historiadores en la nube proporciona un mayor análisis de datos.
  • Software que puede ser incluido para simular PLCs en la nube (PLC as a Service) evitando costes en soportes físicos para los propios PLCs y en la energía consumida por los mismos.
  • HMIs que muestran los datos recopilados en la nube para acceder a ellos desde cualquier parte del mundo poseyendo una conexión a Internet (HMI as a Service).

Por otro lado, algunos fabricantes del sector industrial están optando por ofrecer servicios de soporte que recojan datos y sean almacenados en la nube para poder mejorar la calidad de su servicio, los tiempos de respuesta y la disponibilidad. También se ofrecen soluciones con las que integrar la tecnología en la nube con dispositivos industriales gracias a plataformas en la propia nube.

Scada as a Service: http://petrocloud.com/solutions/scada-as-a-service/

Anexo I – Material Prácticas Cursos y Requisitos Técnicos

Para realizar cualquiera de los cursos de los itinerarios es necesario:

  • Un Ordenador PC o portátil por alumno con al menos un puerto USB accesible
  • El PC de cada alumno deberá tener un sistema operativo instalado, ya sea un sistema Windows o un sistema Linux. 
  • Acceso a Internet
  • Red Wifi
  • Espacio equipado con mobiliario adecuado al número de alumnos

Todo el software y documentación utilizado en el curso es libre con licencia creative commons o similar y publicado en https://www.aprendiendoarduino.com/

Listado de material orientativo para realizar las prácticas de cada itinerario por alumno:

Material Formación Itinerario Arduino

El material necesario para realizar las prácticas del curso consiste en un Arduino Starter Kit (https://www.arduino.cc/en/Main/ArduinoStarterKit) o similar compuesto por al menos:

  • 1x Arduino UNO Rev3 o equivalente
  • 1x Cable USB
  • 1x Breadboard/Protoboard
  • 1x Adaptador para la batería de 9 Voltios
  • 30x Puentes de conexión para la protoboard (jumpers)
  • 3x Fotorresistencias LDR
  • 3x Potenciometros de 10K o equivalentes
  • 3x Pulsadores
  • 1x Sensor de temperatura (TMP36, DHT11 o similar)
  • 1x Sensor de inclinación
  • 1x LCD alfanumérico I2C (16×2 caracteres)
  • 10x LED de diferentes colores
  • 1x Motor CC 6 o 9 Voltios
  • 1x Servo motor
  • 1x Piezo Buzzer
  • Varias Resistencias de diversas capacidades
  • 1x Módulo IMU MPU6050 o equivalente
  • 1x Módulo bluetooth HC-05 o equivalente
  • 1x Breakout board relé
  • 1x Shield Ethernet
  • 1x placa compatible ESP8266 (p.e. Wemos D1 Mini o NodeMCU)
  • Otros sensores para Arduino (p.e. infrarrojos, sensor de agua, etc…)

NOTA: se aconseja que los módulo sean de tipo breakout board fáciles de conectar

Material Formación Itinerario Raspberry Pi

  • 1x Raspberry Pi con Carcasa 
  • 1x tarjeta micro SD 16Gb
  • 1x cable alimentación 
  • 1x cable HDMI
  • 1x Adaptador GPIO a protoboard
  • 1x Breadboard/Protoboard
  • 30x Puentes de conexión para la protoboard (jumpers)
  • 3x Pulsadores
  • 3x Potenciometros de 10K o equivalentes
  • 1x Sensor de temperatura (TMP36, DHT11 o similar)
  • 1x Piezo Buzzer
  • 10x LED de diferentes colores
  • 1x Conversor analógico digital MCP3008 o equivalente
  • 1x Módulo IMU MPU6050 o equivalente
  • Otros dispositivos I2C (p.e. RTC, sonda temperatura, etc…)
  • Varias Resistencias de diversas capacidades

Material Formación Itinerario ESP8266/ESP32

  • 1x Wemos D1 min o NodeMCU o equivalente
  • 1x Wemos Wifi ESP32 OLED o equivalente
  • 1 x ESP32-CAM o equivalente
  • 1x shields para wemos D1 mini relé
  • 1x shields para wemos D1 mini neopixel
  • 1x shields para wemos D1 mini oled
  • 1x Cable USB
  • 1x Raspberry Pi con Carcasa 
  • 1x tarjeta micro SD 16Gb
  • 1x cable alimentación 
  • 1x cable HDMI
  • 1x Adaptador GPIO a protoboard
  • 1x Breadboard/Protoboard
  • 30x Puentes de conexión para la protoboard (jumpers)
  • 3x Fotorresistencias LDR
  • 3x Potenciometros de 10K o equivalentes
  • 3x Pulsadores
  • 1x Sensor de temperatura (TMP36, DHT11 o similar)
  • 10x LED de diferentes colores
  • 1x Piezo Buzzer
  • Varias Resistencias de diversas capacidades
  • 1x Módulo IMU MPU6050 o equivalente

Material Formación Itinerario IoT/Industria Conectada

  • 1x Arduino UNO Rev3 o equivalente
  • 1x Wemos D1 min o NodeMCU o equivalente
  • 1x shields para wemos D1 mini relé
  • 1x shields para wemos D1 mini oled
  • 1x Moteino con comunicación LoRa
  • 1x placa ESP32 con RFM95 868MHz por alumno (Adafruit Huzzah32, TTGO,…)
  • 1x gateway LoRaWAN 868MHz de interior por grupo
  • 1x Arduino MKR 1400 para conectividad GSM + SIM (p.e. hologram)
  • 1x Cable USB
  • 1x Breadboard/Protoboard
  • 30x Puentes de conexión para la protoboard (jumpers)
  • 3x Fotorresistencias LDR
  • 3x Potenciometros de 10K o equivalentes
  • 3x Pulsadores
  • 1x Sensor de temperatura (TMP36, DHT11 o similar)
  • 10x LED de diferentes colores
  • 1x Piezo Buzzer
  • Varias Resistencias de diversas capacidades
  • 1x Módulo IMU MPU6050 o equivalente
  • Otros sensores para Arduino (p.e. infrarrojos, sensor de agua, etc…)
  • Otros dispositivos I2C (p.e. RTC, sonda temperatura, etc…)

Opcionalmente:

  • 1x Módulo Ultra low power 2.4GHz RF nRF24L01+
  • 1x Kit XBee
  • 1x Arduino MKRWAN1300
  • 1x Servidor (VPS) por alumno

Material Formación Itinerario Digitalización Profesorado

  • 1x Arduino UNO Rev3 o equivalente
  • 1x Kit montaje escornabot y herramientas para montarlo
  • 1x Micro:bit
  • 1x Shield Micro:bit para expansión
  • 1x Raspberry Pi con Carcasa 
  • 1x tarjeta micro SD 16Gb
  • 1x cable alimentación 
  • 1x cable HDMI
  • 1x Adaptador GPIO a protoboard
  • 1x Cable USB
  • 1x Breadboard/Protoboard
  • 30x Puentes de conexión para la protoboard (jumpers)
  • 3x Fotorresistencias LDR
  • 3x Potenciometros de 10K o equivalentes
  • 3x Pulsadores
  • 1x Sensor de temperatura (TMP36, DHT11 o similar)
  • 1x Sensor de inclinación
  • 1x LCD alfanumérico I2C (16×2 caracteres)
  • 10x LED de diferentes colores
  • 1x Servo motor
  • 1x Piezo Buzzer
  • Varias Resistencias de diversas capacidades
  • 1x Módulo IMU MPU6050 o equivalente
  • 1x Módulo bluetooth HC-05 o equivalente
  • 1x Breakout board relé
  • 1x placa compatible ESP8266 (p.e. Wemos D1 Mini o NodeMCU)
  • Otros sensores para Arduino (p.e. infrarrojos, sensor de agua, etc…)
  • Otros dispositivos I2C (p.e. RTC, sonda temperatura, etc…)
  • Otros Actuadores y periféricos (p.e. teclado, pantalla TFT, etc…)

Material Formación Otros Cursos

Material común:

  • 1x Arduino UNO Rev3 o equivalente
  • 1x Cable USB
  • 1x Breadboard/Protoboard
  • 30x Puentes de conexión para la protoboard (jumpers)
  • 3x Fotorresistencias LDR
  • 3x Potenciometros de 10K o equivalentes
  • 3x Pulsadores
  • 1x Sensor de temperatura (TMP36, DHT11 o similar)
  • 1x Sensor de inclinación
  • 1x LCD alfanumérico I2C (16×2 caracteres)
  • 10x LED de diferentes colores
  • 1x Piezo Buzzer
  • Varias Resistencias de diversas capacidades
  • Otros sensores para Arduino (p.e. infrarrojos, sensor de agua, etc…)
  • Otros dispositivos I2C (p.e. RTC, sonda temperatura, etc…)
  • Otros Actuadores y periféricos (p.e. teclado, pantalla TFT, etc…)

PLCs Basados en Arduino:

  • 1x M-Duino básico
  • 1x Controllino o similar
  • 1x Revolution Pi

Cursos Node-RED:

  • 1x Raspberry Pi con Carcasa 
  • 1x tarjeta micro SD 16Gb
  • 1x cable alimentación 
  • 1x cable HDMI
  • 1x Adaptador GPIO a protoboard
  • 1x Wemos D1 min o NodeMCU o equivalente
  • 1x shields para wemos D1 mini relé
  • 1x shields para wemos D1 mini neopixel
  • 1x shields para wemos D1 mini oled

Catálogo de Formación

Este catálogo contiene los itinerarios formativos para Arduino, Raspberry Pi, IoT/Industria Conectada, ESP8266/ESP32 y Digitalización profesorado, así como otros cursos y talleres para impartir de forma presencial.  Los itinerarios formativos están compuestos de varios cursos de 20 horas cada uno, empezando por un nivel sencillo sin necesidad de conocimientos previos hasta un nivel avanzado o especializado en un aspecto de la tecnología del itinerario.

También es posible realizar charlas o talleres prácticos personalizados relacionados con las áreas de este catálogo. Para ello basta con ponerse en contacto y realizar la propuesta formativa.

Dada la experiencia de AprendiendoArduino, los cursos son inicialmente de duración de 20 horas a impartir en 5 días de 4 horas cada uno, con el objetivo de no hacerlos muy largos y poder compatibilizar con la actividad laboral. Por supuesto, tanto la duración de los cursos como el reparto de horas por días se puede modificar a las necesidades del cliente.

Catálogo de formación en pdf: https://aprendiendoarduino.files.wordpress.com/2020/01/catalogo-formacion-aprendiendoarduino.pdf

Toda la documentación de los cursos, talleres y charlas se publicará de forma libre en https://www.aprendiendoarduino.com/

Formación, Charlas y Talleres

Itinerario de Arduino

Itinerario de Raspberry Pi

Itinerario ESP8266 y ESP32

Itinerario IoT/Industria Conectada con Tecnologías Libres

Itinerario Digitalización Profesorado

Otros Cursos

Talleres y Charlas

Anexo I – Material Prácticas Curso y Requisitos Técnicos

Anexo II – Curriculum Enrique Crespo

Material Formativo para los Cursos

Son posibles varias opciones:

  • Comprado por el centro/cliente
  • Comprado por AprendiendoArduino (solicitar presupuesto en aprendiendoarduino@gmail.com)
  • El material comprado también se podría dar a los alumnos como parte del curso.

Descripción de material necesario para cada curso, ver Anexo I.

Contacto

Para cualquier propuesta formativa, duda, presupuesto o más información, mandar un correo a aprendiendoarduino@gmail.com

Otras formas de contacto:

Más información, ver curriculum en Anexo II.