Crear modelos de ingresos en IIoT mediante servicios basados en IA gracias a Clea

El IoT en constante evolución está entrando en una nueva fase en la que los fabricantes buscan crear valor mediante servicios relacionados con sus productos. Los modelos de ingresos basados en servicios se basan en datos generados a partir de dispositivos IoT integrados que sirven para el mantenimiento predictivo de la maquinaria, por ejemplo, o para sugerir mejoras en los procesos en función de los modelos de uso. Los fabricantes del sector industrial están superando todos los límites gracias a la IA y al aprendizaje automático, aprovechando las capacidades de vanguardia para impulsar su ventaja competitiva mediante operaciones y procesos optimizados.

Los desarrolladores de modelos de ingresos basados en servicios y de Productos como Servicios (PaaS), se enfrentan al doble reto de la velocidad para salir al mercado y de la reducción de los costes de desarrollo, necesitando poder acceder rápidamente a datos estructurados, así que el middleware surge como una valiosa herramienta. Al simplificar la interconexión de plataformas de IoT múltiples y dispares y proporcionar una capa de abstracción, el middleware, como es Clea de SECO, permite al desarrollador concentrarse en la creación de aplicaciones de valor agregado.

La evolución del IIoT

Gracias a la amplia gama de sensores y dispositivos integrados e incorporados a todo tipo de equipos modernos, se dispone de series de datos enriquecidos que ofrecen información detallada acerca del funcionamiento del equipo en cuestión. Al mismo tiempo, los progresos en la potencia de procesamiento de la tecnología integrada de IoT permiten contar con algoritmos sofisticados, incluidas aplicaciones de IA, alojados en edge, trasladando la toma de decisiones desde la nube y reduciendo las latencias cuando se necesitan respuestas en tiempo real.

Así que las aplicaciones de IoT se basan más y más en datos, con los desarrolladores centrados en crear aplicaciones que extraigan valor de los datos. Los fabricantes están aprovechando cada vez más los modelos basados en IA para desarrollar servicios vinculados a bienes de capital, monetizando así los flujos de datos.

Desafortunadamente, debido al rápido ritmo de innovación y a pesar de estándares como SMARC® y COM Express® en el mundo del hardware, las arquitecturas de IoT son muy heterogéneas, lo que complica los retos a que enfrentan los desarrolladores. La enorme cantidad de conocimiento necesario para integrar una amplia gama de plataformas dispares, Figura 1, y al mismo tiempo la implementación de soluciones basadas en IA necesitan equipos más que individuos, lo que aumenta los costes y el tiempo de desarrollo.



Fig.1: Las arquitecturas de IoT son extremadamente heterogéneas (Fuente: https://ietresearch.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1049/cim2.12077)

Así que los desarrolladores buscan herramientas como el middleware, que introduce una capa de abstracción por encima de la “fontanería” y les permite centrarse en crear aplicaciones basadas en IA.

El software middleware simplifica la conexión de aplicaciones, servicios y fuentes de datos que no habían sido diseñados originalmente para interactuar entre sí, blindando a los desarrolladores contra las complejidades de las plataformas de hardware, sistemas operativos y protocolos de red subyacentes. Al minimizar la duplicación de esfuerzos y promover la colaboración entre diversas aplicaciones, el middleware optimiza la eficiencia general del ecosistema IoT, agiliza el proceso de desarrollo y libera valioso tiempo y recursos de desarrollo.

Clea es un ejemplo de una poderosa plataforma de software que integra la orquestación de datos con sus componentes centrales de middleware y admite además la implementación rápida de modelos de IA a escala.

La solución Clea de SECO

La suite de software Clea de código abierto ofrece a los desarrolladores el control total sobre la ruta de los datos, desde cómo se recopilan hasta cómo se procesan y dónde se almacenan. Esta pila de software modular escala desde POC hasta implementaciones de producción completa que involucran a una enorme cantidad de dispositivos y mensajes que se intercambian. Establecida a partir de Kubernetes, Clea es de Nube agnóstica y proporciona a los desarrolladores todas las herramientas necesarias para que orquesten datos en la Nube y limpiarlos antes de agregar la inteligencia. Clea abstrae a los desarrolladores de las complejidades de las plataformas de IoT subyacentes y ofrece funciones de gestión de dispositivos, incluidas actualizaciones OTA seguras de firmware, sistemas operativos y aplicaciones en contenedores que se ejecutan en dispositivos de IoT.

La solución, que puede ejecutar Google Cloud Services inmediatamente, facilita asimismo el rápido desarrollo de servicios de valor añadido, incluidas aplicaciones avanzadas de IA. Aparte de aportar a los desarrolladores todas las herramientas necesarias para que creen aplicaciones de IA personalizadas, Clea ofrece además toda una serie de estructuras prediseñadas mediante Clea App Framework.

La suite Clea consta de tres componentes principales, Figura 2, que se comunican para ofrecer todas las ventajas de una solución completa, modular y escalable.



Fig.2: Clea consta de tres componentes principales que se comunican para ofrecer todas las ventajas de una solución completa, modular y escalable. (Fuente: SECO)

Portal es la parte de Clea orientada al usuario y proporciona una interfaz de IoT front-end que facilita la monetización del servicio mediante la integración de un marco de facturación que permite revender servicios en edge o en la Nube dentro de un modelo de suscripciones. Como front-end basado en la web, Portal facilita el acceso de usuarios administrados, visualización de datos y dispositivos, informes y permisos detallados. La interfaz de usuario de Portal es muy personalizable y su marco de aplicaciones permite a los desarrolladores ampliar el front-end con aplicaciones web personalizadas que interactúan con dispositivos edge mediante Astarte (la plataforma de datos en Nube de dispositivos de Clea) y Edgehog (el gestor de flotas y dispositivos de Clea).

Edgehog es una plataforma de IoT agnóstica, dispositivo de código abierto, que simplifica la gestión de flotas y dispositivos de IoT a lo largo de todo su ciclo de vida. Establecido a partir de Astarte, Edgehog es altamente escalable, para dispositivos individuales hasta para flotas de toda una red y admite operaciones fundamentales, como el despliegue de campañas de actualización, el estado del dispositivo y la monitorización de la información de las conexiones, geolocalización y transferencia de archivos.

Astarte es un middleware de IoT completo, de código abierto, que contiene las herramientas y la funcionalidad para orquestar y modelar datos, y manejar la comunicación entre dispositivos y la Nube. Astarte gestiona cualquier aspecto de los datos de campo y permite casos de uso avanzados, como es la reducción de datos. Sus SDK de mercado se pueden integrar en cualquier dispositivo perimetral, incluidos los sistemas basados en microcontroladores, sin necesidad de esfuerzo alguno de desarrollo. Astarte cuenta con un amplio conjunto de API e integraciones, lo que permite la creación directa de aplicaciones y la integración en marcos de terceros. SECO está invirtiendo fuertemente para hacer de Google Marketplace un canal de distribución preferido para Astarte. Google Cloud Marketplace hace que los usuarios puedan desplegar rápidamente paquetes de software funcionales que se ejecutan en Google Cloud, lo que les permite a los clientes iniciar fácilmente un paquete de software familiar con servicios como Compute Engine o Cloud Storage, sin necesidad de configuración manual alguna.  Este nivel de integración con un proveedor de nube global reconocido ofrece al cliente acceso con un solo clic a instalaciones de software administradas y completas, como Astarte, simplificando el suministro, mejorando la consistencia y eficiencia del despliegue y reduciendo los costes. La ampliación de las soluciones del mercado de proveedores de la Nube permite al desarrollador de aplicaciones complejas obtener software de una variedad de proveedores al tiempo que se fomenta un entorno de tecnología abierta.

Tras Astarte, los otros dos módulos de la suite (el administrador de dispositivos Edgehog y el front-end Portal IoT) pronto formarán parte individualmente en Google Cloud Marketplace. Este enfoque estratégico, que busca que todos los componentes de Clea estén disponibles en el mercado en unos pocos meses, permite a los desarrolladores elegir si desean utilizarlos de forma colectiva o individual, alineándose perfectamente con sus respectivos requisitos de sus instalaciones de IoT. 

Clea en la fábrica inteligente

Uno de los primeros en adoptar la tecnología IoT, el sector industrial lidera también la ruta hacia la adopción de la IA a medida que las empresas se esfuerzan por lograr más y más eficiencia y competitividad. En la fábrica inteligente, por ejemplo, las rutinas de IA pueden monitorizar los datos de la máquina para detectar anomalías y signos tempranos de fallos, lo que permite un mantenimiento predictivo y evita costosos tiempos de inactividad planificados para el propietario de la fábrica.

Los fabricantes recopilan cada vez más datos de sus equipos para poder contar con capacidades de mantenimiento predictivo y otros servicios de valor agregado, como asistencia remota a sus clientes finales. Por ejemplo, un fabricante de máquinas CNC ha trabajado recientemente con SECO para equipar sus herramientas con sensores inteligentes especialmente desarrollados y pasarelas de enlace conectadas al Administrador del dispositivo Edgehog, Figura 4.



Fig.3: Utilización de la IA para reducir los costes de la garantía e impulsar los ingresos del funcionamiento de CNC. (Fuente: SECO)

Con esta infraestructura, SECO implementó una solución de IA que admitía monitorización remota, actualizaciones OTA y mantenimiento predictivo. Esta solución ha hecho posible que el cliente cree un nuevo flujo de ingresos basado en un contrato de mantenimiento anual con sus usuarios finales. La satisfacción y fidelización de los clientes mejoraron, se redujeron un 40% los tiempos de entrega de repuestos y un 10% su coste. El fabricante de herramientas CNC consiguió beneficios adicionales relacionados con la producción: mejoró la calidad de las piezas y redujo un 30% los desechos.

Aprovechar el poder del IIoT para ser consciente del valor de sus datos

Gracias al poder de la IA, los dispositivos de IoT y los flujos de datos correspondientes pueden tratarse como elementos procesables, con la consiguiente generación de conocimientos que conducen a eficiencias operativas, mayor productividad y, en última instancia, un mayor valor para los accionistas. A medida que el desarrollo del IoT se basa cada vez más en datos, las plataformas de software como Clea eliminan gran parte del esfuerzo por la integración en las infraestructuras subyacentes, lo que permite al desarrollador centrarse en la creación de valor.

Francesco Vaiani (Software Product Manager SECO) es un desarrollador de software con casi 15 años de experiencia y un entusiasta de la tecnología de toda la vida. En su rol de Director de Productos de Software en SECO, ayuda a liderar a nivel multinacional ofreciendo productos innovadores y capaces de anticipar las demandas futuras de un mercado en constante cambio.

(Francesco Vaiani (SECO))