04/06/2019
Günter Herkommer (Computer & Automation)
Retrospectiva y futuro
Entrevista a Hans Beckhoff, fundador de Beckhoff Automation
Hans Beckhoff fundó Beckhoff Automation en 1980. Hans Beckhoff fundó Beckhoff Automation en 1980.
En la siguiente entrevista, Hans Beckhoff, fundador de Beckhoff Automation en 1980, hace un repaso de los últimos 20 años en la tecnología de control basada en PC y ofrece una visión general de la evolución futura.

A finales de los años 90 en las revistas especializadas existía un intenso debate: ¿Logrará imponerse el PC industrial en la automatización industrial y desbancar el PLC clásico? Lo primero sí que ocurrió, pero el PLC sigue vivo. ¿Cómo resumiría los últimos 20 años de la tecnología de control?

Hans Beckhoff: En dos décadas cambian muchas cosas. Justamente en la tecnología de automatización, cada año surgen nuevas e interesantes innovaciones, incluso a veces revolucionarias, cuyo efecto real sobre el mercado se percibe generalmente una década más tarde.

Beckhoff suministró el primer PC industrial en 1986, es decir, que para nosotros la tecnología de control basada en PC existe desde entonces. Y ya en 1990, en el marco de nuestra primera presencia en la Hannover Messe, un periodista me preguntó cuánto tiempo sobreviviría el PLC? Como joven ingeniero, contestaba con seguridad: ¡cinco años!, un periodo que para mí era entonces increíblemente largo.

Cuando ese periodista me volvió a hacer la misma pregunta en 1995, a Beckhoff le iba bien, habíamos crecido mucho con nuestra tecnología, pero la tecnología de control basada en PC seguía abarcando un porcentaje extremadamente pequeño en el mercado. Esto tiene que ver con el desfase de tiempo que mencioné al comienzo. Por otro lado, existe una cierta inercia entre los principales proveedores de tecnologías de control a seguir utilizando tecnología de eficacia probada, como la tecnología PLC.

No obstante, estamos convencidos de que la tecnología de IPC es de lejos la más potente e incluso frecuentemente la plataforma más económica, además de ser una plataforma que permite la mejor integración de funcionalidades de automatización y TIC.

Con el cambio de milenio también comenzó la era de Ethernet en el entorno industrial. En 2003, Beckhoff presentó su propia solución con EtherCAT, actualmente extendida y aceptada internacionalmente. ¿Contaba con este éxito?

Hans Beckhoff: Éramos optimistas y sabíamos que teníamos algo bueno entre las manos. Pero en ese momento no éramos conscientes de que EtherCAT iba a definir un estándar mundial. Como tantas veces en la historia de nuestra empresa, hemos progresado confiando en nuestra propia fuerza pero con un cierto optimismo “ingenuo” y hemos desarrollado esta tecnología por propia convicción.

No obstante, en aquel entonces ya contábamos con amplia experiencia en buses de campo: por un lado, respecto a los sistemas de comunicación propios, que ya habíamos introducido en el mercado. Y por otro lado, también conocíamos todos los demás sistemas de buses de campo, esencialmente CAN-Bus y PROFIBUS. En comparación con todas estas soluciones existentes, el desarrollo de EtherCAT representó en última instancia un verdadero salto cuántico. Uno de los motivos, en términos de rendimiento, fue que habíamos optimizado poder utilizar un único telegrama Ethernet para recopilar bits y datos de muchos participantes en el campo. Y el otro que desde el comienzo incluimos Distributed Clocks, es decir, relojes distribuidos, para integrar una hora del sistema absolutamente precisa en un sistema de automatización. Otra novedad fue que en aquel entonces, aunque actualmente ya casi se ha olvidado, cada bus debía disponer de una tarjeta maestra. Con EtherCAT esto ya no era necesario, ya que el sistema se podía utilizar en un puerto Ethernet completamente normal.

Tras las primeras reacciones positivas del mercado, finalmente decidimos poner a disposición la tecnología EtherCAT para su uso abierto. En este contexto se fundó el EtherCAT Technology Group. La liberación de la tecnología ha contribuido sin duda de forma significativa al éxito mundial de EtherCAT.

En su opinión, ¿qué otros desarrollos, aparte de IPC y Ethernet, han tenido un impacto significativo en la tecnología de automatización en los últimos 20 años?

Hans Beckhoff: En 1998 podíamos ofrecer un IPC con un núcleo de CPU y una frecuencia de reloj de 1 a 2 GHz para controlar una máquina. Actualmente suministramos PCs industriales con hasta 36 núcleos y una frecuencia de reloj de 4 GHz. Esto demuestra que el desarrollo de hardware ha hecho grandes progresos. En otras palabras, la ley de Moore ha demostrado su validez a lo largo de todos estos años. Y creemos que esto seguirá siendo así al menos durante los próximos diez años. Si actualmente podemos integrar el procesamiento de imágenes o la técnica de medición en el controlador, si en una máquina podemos sincronizar 100 en lugar de 20 ejes y, además, podemos realizar un control de contorno, esto se debe al aumento del rendimiento.

Otro desarrollo decisivo de los últimos 20 años ha sido la combinación de áreas funcionales, por ejemplo, integrando la seguridad en la tecnología de control estándar. Y en lo que se refiere a la tecnología de accionamiento, hemos introducido exitosamente en el mercado nuevos tipos de accionamiento como XPlanar, nuestro motor 'planar' flotante, que internamente también denominamos “alfombra voladora”, y naturalmente también eXtended Transport System (XTS) basado en motores lineales inversos. Básicamente, creo que la tendencia del futuro está en las formas especializadas de accionamiento magnético porque actualmente pueden ser controladas mediante algoritmos y, por tanto, es posible sustituir gran parte del esfuerzo mecánico en la máquina por funcionalidades de software.

Especialmente en relación al software, los últimos 20 años también fueron la época en la que el mundo de las TIC se acercó aún más al mundo de la automatización. En el caso de TwinCAT 3, por ejemplo, con la integración de las diversas cadenas de herramientas como Visual C, C++ e IEC 61131 en Visual Studio de Microsoft. Otra ventaja es la incorporación de MATLAB®/Simulink® y de la técnica de medición, así como del procesamiento de imágenes. En resumen: considero que la integración continua de funciones procedentes de diferentes áreas o también de diferentes empresas en un paquete de software es una de las tendencias de desarrollo esenciales de las últimas dos décadas.

En general, la tecnología de automatización se ha vuelto, en retrospectiva, más simple y también más rentable. Si pensamos, por ejemplo, en la tecnología de cable único o en la placa de características de motor electrónica, es algo que casi no existía hace 20 años o aún era muy poco habitual. Al mismo tiempo, el coste por eje en la tecnología de control se ha reducido durante este tiempo entre un 20 y un 40%.

Un tema que Beckhoff ya tiene en la agenda desde hace más de seis años, pero para el cual aún no ha presentado ninguna solución lista para el mercado, es la tecnología de seguridad completamente basada en PC o libremente programable. ¿Por qué este tema resulta tan complejo?

Hans Beckhoff: Aquí hay que diferenciar varias cosas: llevamos ya casi diez años suministrando seguridad basada en hardware, es decir, los terminales de entrada y de salida, o los terminales lógicos de seguridad. Estos son libremente programables con un editor gráfico y cubren aproximadamente el 80% de todas las funciones de seguridad estándar. Además, nos hemos propuesto eliminar la CPU de hardware de seguridad para sustituirlo por un tiempo de ejecución puramente basado en software. Para ello, ya hemos desarrollado las bases matemáticas y técnicas de compilador específicas. Internamente, es ya un producto terminado, solo falta el editor gráfico sencillo. Estará disponible a finales de este año y entonces saldrá oficialmente al mercado.

Desde hace más de cinco años, el tema de la Industria 4.0 domina el sector. ¿Cuál sería su propia definición de Industria 4.0 y cómo ve la industria actualmente en este sentido, también a nivel internacional?

Hans Beckhoff: Industria 4.0 es un asunto complejo, por lo que su pregunta no es tan fácil de responder, sobre todo porque en este contexto suelen aparecer frecuentemente otras palabras clave como digitalización o Internet de la Cosas.

Comencemos con la digitalización: es algo que la industria y el mundo están experimentando desde 1970. Gracias al avance en el desarrollo de los conceptos de hardware y software, los medios auxiliares electrónicos de procesamiento de datos se están implementado en cada vez más áreas de la vida y, por tanto, también de la industria. Por este motivo, en este punto no veo un gran salto en el desarrollo, sino más bien un desarrollo que ya existe hace mucho tiempo pero se está acelerando. La buena competitividad de la industria alemana muestra que las empresas locales han hecho muy bien sus tareas en este sentido, en comparación con otros países.

La tercera era industrial, en la que nos encontrábamos hasta hace poco, se basa en el modelo de Acatech, que inventó el término Industria 4.0 en el año 2011. En este modelo, el entorno de producción se caracteriza por la inteligencia local en las máquinas. La cuarta era industrial, que acaba de empezar, se caracteriza por el hecho de que esta inteligencia local se conecta a la inteligencia en la nube. Y esta también es mi forma de ver Industria 4.0, es decir, las máquinas pueden “hablar” entre sí a través de la nube o acceder a servicios en la nube para utilizarlos para procesos en la máquina. Por el contrario, una inteligencia de nivel superior puede considerar las máquinas, por ejemplo, como brazo de salida extendido.

En Beckhoff podemos imaginar perfectamente que parte de la inteligencia de la máquina se traslade en dirección a la nube, lo que denominamos el “concepto Avatar”. Ejemplos de ello serían el controlador de una máquina con un reconocimiento de voz que se ejecuta en la nube o un análisis de vibraciones para diagnósticos predictivos que no deben tener lugar en línea, sino que pueden realizarse fuera de línea en la nube. Pero actualmente ya podemos pasar todo el PLC a la nube, dependiendo de la disponibilidad, los anchos de banda y los tiempos de reacción logrados. Con tecnologías como 5G será posible lograr avances, aunque los tiempos de reacción siguen estando por encima de 1 ms, por lo que aún no es posible controlar, por ejemplo, una máquina de embalaje.

Ahora se puede proyectar y preguntar: ¿cómo será la comunicación dentro de 20 años? Yo personalmente pienso que entonces ya habremos alcanzado los 100 GBaud y que gracias a tecnologías especiales inalámbricas y de conmutación podremos reducir los tiempos de reacción para aplicaciones centrales muy por debajo de un milisegundo. Por lo que sus colegas, dentro de 20 años, podrán escribir en retrospectiva: 2018 fue el momento en que las máquinas comenzaron tímidamente a hablar con la nube y a ejecutar servicios desde la nube, algo que ahora es completamente normal.

“En Beckhoff hemos fundado un grupo de trabajo que investiga algoritmos de inteligencia artificial para posibles aplicaciones en automatización. Los primeros resultados están siendo muy prometedores”.

Según su opinión, ¿qué otros desarrollos cambiarán la automatización decisivamente en los próximos 20 años?

Hans Beckhoff: La base para la inteligencia en las máquinas es, entre otras cosas, el hardware. Este seguirá estando determinado en los próximos años por la Ley de Moore, es decir que, en 20 años, seguramente podremos utilizar ordenadores en las máquinas que serán 100 veces más potentes que hoy en día. Esto significaría que podríamos controlar 100 veces más ejes o también cámaras o ejecutar una máquina 10 veces más rápida con muchas cámaras. Por lo tanto, creemos que el uso de sistemas de procesamiento de imágenes en las máquinas aumentará enormemente, también como sensores y no solo para evaluar piezas de trabajo.

Por otro lado, a medida que aumente la potencia de cálculo y el ancho de banda de comunicación también aumentarán las capacidades de la nube, al menos en el mismo factor. Y lo que pueda ocurrir en esa nube también dependerá de la fantasía del ingeniero. En este contexto surgen términos como inteligencia artificial (IA) y aprendizaje automático, temas que seguramente afectarán la funcionalidad de las máquinas, pero no dentro de 20 años, sino en los próximos dos a tres años. También en Beckhoff estamos desarrollando algoritmos IA para aplicaciones en la automatización y mostramos los primeros productos en la Hannover Messe de 2019. El uso de la IA en la automatización es muy interesante, por ejemplo, en aplicaciones del área de la planificación de vías en la robótica o también de la fusión de datos de sensores. Los primeros resultados están siendo muy prometedores.

En la era de la Industria 4.0, cada vez más empresas clásicas de TIC o consorcios de internet como Google, Amazon, etc., intentan marcar la automatización industrial con su sello propio. ¿Corren algún riesgo los fabricantes establecidos de tecnologías de automatización de que les quiten la idea de las manos?

Hans Beckhoff: No creo. A fin de cuentas, las grandes empresas de TIC, por ejemplo, Google, Microsoft y también SAP, se vienen acercando desde “arriba” al nivel de las aplicaciones. Es decir, han introducido, por ejemplo, conceptos de Edge Computing, que a su vez pueden incluir inteligencia local y también inteligencia de control de máquinas. En este punto, los fabricantes clásicos de sistemas de control de máquinas aún tienen una gran ventaja de conocimientos, ya que la tecnología de automatización es realmente compleja. Por lo tanto, no me preocupa que Google pueda ofrecer de repente sistema de control Motion o técnicas de medición más complejas. Además, el mercado es demasiado pequeño para estas empresas.

Las grandes empresas de TIC están interesadas principalmente en los datos, porque de ellos se pueden derivar modelos de negocio lucrativos. Los sistemas de control o los constructores de máquinas pueden proporcionar estos datos.

Pero, ¿no son justamente estos modelos de negocio, más que el puro hardware de control, los atractivos que también los constructores de máquinas quieren aprovechar para aumentar sus ingresos en el futuro?

Hans Beckhoff: Seguramente existirá competencia en este punto entre los proveedores de tecnologías de automatización y los procesadores de datos. Además, muchos usuarios finales de las máquinas también tienen una estrategia propia en este sentido.

Pero aún así, siempre se dice que los datos son el petróleo del siglo XXI. Para poder poner en práctica los nuevos modelos de negocio basados en datos, los usuarios también deben estar dispuestos a poner sus datos a disposición. ¿No es esto lo que sigue fallando generalmente?

Hans Beckhoff: Permítame verlo de forma positiva. En primer lugar, considero que el temor por la seguridad de los datos es mucho mayor en Alemania que en otros países. Pero si queremos desarrollar modelos de negocio exitosos en esta área, entonces debemos dejar a un lado este temor y pensar seriamente en las ventajas que podrían derivarse de todos estos datos. En la comunidad alemana de IA e incluso en el documento de cuestiones clave del gobierno federal alemán sobre inteligencia artificial existe la propuesta de desarrollar una base de datos general anonimizada, en la que puedan introducirse datos personalizados que luego se pondrían a disposición anonimizados como conjunto de datos general para las más variadas opciones de uso.

Pero también existen muchos otros métodos prácticos: por ejemplo, nosotros hemos acordado con algunos de nuestros clientes que realicen de vez en cuando un ciclo de prueba en la máquina, que no emite información sobre lo que se acaba de producir. Durante este ciclo de prueba se recopilan datos que luego se pueden utilizar para el mantenimiento predictivo. En resumen: Existen soluciones para el problema de los datos y yo siempre recomendaría que las primeras consideraciones no pongan en primer plano el temor, sino la búsqueda positiva de posibilidades.

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