Llegamos a ustedes gracias a:



Reportajes y análisis

4 casos de uso esenciales de la computación de borde

[16/09/2020] La informática de vanguardia significa cosas diferentes para diferentes jugadores. Pero una cosa es constante: La ubicación importa.

La computación de borde permite a los equipos de minería autónomos reaccionar a condiciones inesperadas a una milla bajo la superficie, incluso cuando están desconectados de una red. Cuando un huésped de un hotel hace un pedido de comida desde un teléfono móvil y quiere que se lo entreguen junto a la piscina, la informática de borde hace posible dirigir los servidores a la silla del huésped.

Los sensores, los dispositivos inteligentes y los usuarios móviles están proliferando en todas las industrias. Las empresas están invirtiendo en despliegues de borde para combatir las crecientes cantidades de datos descentralizados que necesitan ser procesados en el lugar. Cuando la baja latencia es esencial, las configuraciones de borde eliminan el retraso de mover los datos a un centro de datos o a una nube pública para su procesamiento.

Otro factor es el costo de retroalimentar los datos a una ubicación central. Procesar y analizar localmente puede traducirse en una menor necesidad de un ancho de banda caro.

Cuando se buscan interacciones más inmersivas, la computación de borde puede poner la producción de datos en tiempo real más cerca de donde existen las personas y las máquinas. Para el 2022, más del 50% de los datos generados por la empresa se crearán y procesarán fuera del centro de datos o de la nube, según Gartner.

Al mismo tiempo, los despliegues de borde no son islas. La infraestructura de borde es típicamente administrada de manera central, a través de un centro de datos de la empresa o la nube. Los servicios de borde pueden ser entregados por redes de entrega de contenido, proveedores de colocación y proveedores de servicios de nube que están extendiendo sus huellas con centros de datos regionales, microcentros de datos locales y capacidad de computación pegada a las torres de telecomunicaciones. La TI de la empresa tiene la tarea de integrar todas las piezas -sensores, dispositivos móviles, puntos de acceso, gateways, servidores de borde, almacenamiento y equipo de red- y gestionar las operaciones que se extienden desde el borde hasta los centros de datos on-prem y en la nube.

Con la computación en el borde, las empresas tienden a empezar con un caso de uso único y estrecho, dirigido por un proveedor o integrador de sistemas, según Gartner. Pero eso es solo el comienzo. En los próximos años, se espera que las empresas se expandan a una amplia gama de casos de uso de la computación de punta. Para fines del 2023, más del 50% de las grandes empresas desplegarán al menos seis casos de uso de computación de punta para IoT o experiencias de inmersión, comparado con menos del 1% en el 2019, predice Gartner.

Cuatro empresas, de diferentes industrias, compartieron sus esfuerzos de computación de punta y cómo están obteniendo ganancias en seguridad de los empleados, productividad, servicio al cliente e ingresos. Esto es lo que aprendimos.

La IA en el borde acelera el mantenimiento de los trenes de carga

El tiempo ocioso es el enemigo de las operaciones de trenes de carga.

Las compañías ferroviarias miden el rendimiento de los trenes de mercancías en términos de velocidad media, que generalmente se sitúa en el rango de 35-37 mph por hora, según Scott Carns, director de operaciones de Duos Technologies. "Si pueden ganar una milla por hora en velocidad, eso equivale a unos 10 millones de dólares en rentabilidad. Así que hay un gran impulso para invertir en tecnologías que los hagan más eficientes".

Una cosa que ralentiza los trenes de carga son las inspecciones. Como los trenes de carga cruzan las líneas de ferrocarril en América del Norte, los operadores tienen que hacer tiempo para las inspecciones obligatorias de los vagones. Históricamente, eso requeriría que la gente realice exámenes visuales y físicos de los componentes mecánicos de los vagones mientras están parados en una estación de tren. Duos está trabajando para agilizar ese proceso usando sensores, imágenes y análisis desplegados en el campo.

La compañía con sede en Jacksonville, Florida, está construyendo portales de inspección ferroviaria que se erigen como gigantescos cobertizos industriales. En lugar de hacer un examen físico en un patio de inspección, un tren pasa por un portal de Duos y se somete a una inspección automatizada sin tener que reducir su velocidad. Los portales están equipados con luces LED de alta potencia para iluminar los trenes, y con cámaras que pueden capturar imágenes a altas velocidades.

"Construimos estos grandes portales, y los trenes pasan a 40, 50, 60 millas por hora. Tomamos imágenes de todo el tren desde todos los lados, y luego ejecutamos algoritmos de IA para buscar lo que llamamos casos de uso, o defectos mecánicos, en el vagón", comenta Carns. El sistema puede detectar fugas de aceite, partes dañadas y escotillas faltantes, por ejemplo, y señalar los problemas que necesitan ser arreglados.

"Capturamos cada vagón de ferrocarril desde nueve perspectivas de cámara diferentes", añade Carns. Cada cámara genera alrededor de 1GB de datos, así que un solo vagón genera 9GB. Un tren promedio es de unos 120 coches, lo que pone la cuenta de datos en alrededor de 1TB por tren. El alto volumen de datos, combinado con la inconsistencia del ancho de banda disponible de la WAN en sitios remotos en el lado de la vía en todo el país, hace que sea poco práctico enviar los datos para su procesamiento en un centro de datos central.

Adyacente al portal hay una pequeña cabaña para los sistemas informáticos. Dos racks de 45U contienen servidores Dell XR2 robustos y almacenamiento PowerVault. "Esencialmente construimos un pequeño centro de datos en el lado de la pista para procesar todos esos datos en el borde", indica Carns.

El procesamiento de la IA comienza inmediatamente. Para cumplir con las normas de seguridad ferroviaria, las inspecciones tienen que ser realizadas rápidamente, para que cualquier reparación necesaria pueda ser hecha cuando los trenes lleguen a una estación cercana. "Tenemos que hacerlo casi en tiempo real, porque el tren tiene que ser inspeccionado antes de llegar a su destino".

Además, dependiendo de la ubicación del portal, puede haber de 30 a 40 trenes que pasan por cada día. "Hay que terminar de procesar antes de que pase el siguiente tren", anota Carns. "Es una operación enorme, de alta información que se lleva a cabo en la vía".

Duos migró de los servidores blade PowerEdge VRTX de Dell a los XR2 hace unos 18 meses. La plataforma XR2 permite a Duos hacer sus sistemas más modulares, anota Carns. El aspecto robusto también es crítico, dadas las condiciones ambientales que los servidores tienen que soportar. Por ejemplo, uno de los portales de Duos está desplegado en Winnipeg, Canadá, donde las temperaturas pueden subir hasta los 33 grados en verano y bajar hasta los 5 grados bajo cero en invierno.

"Uno de nuestros mayores desafíos es el mantenimiento y la capacidad de servicio", señala Carns. "Fuera de las aplicaciones militares y marinas, el ferrocarril está probablemente tan lejos del borde como se puede llegar".

Mirando hacia el futuro, Duos planea continuar expandiendo su construcción de portales. En los próximos años, la compañía espera tener 60 o 70 sistemas en producción, añade Carns.

En cuanto al desarrollo, la compañía continúa expandiendo el rango de sus aplicaciones de IA. Recientemente, Duos comenzó a crear prototipos de una aplicación que utiliza imágenes térmicas para capturar y analizar cómo los motores de tracción eléctrica, que están montados debajo de los vagones del tren, funcionan a diferentes temperaturas. El objetivo es mejorar el mantenimiento predictivo de estas costosas piezas que tienden a romperse y quemarse, anota Carns. "Nadie tenía este punto de datos antes".

Inteligencia en las habitaciones del hotel

A veces, hacer más en el borde puede significar restar hardware. En los hoteles Nobu, una infraestructura inalámbrica mejorada está permitiendo más aplicaciones dirigidas a IoT e IA con menos hardware propietario.

Nobu está normalizando la infraestructura de red de sus hoteles, lo que le permitirá hacer converger el acceso Wi-Fi con una serie de aplicaciones para huéspedes y empleados, como la entrega de contenidos, los controles de iluminación, las cerraduras de las puertas y las alarmas de seguridad. Al mismo tiempo, está permitiendo a Nobu racionalizar sus requisitos de hardware in situ, lo que ahorra tiempo y dinero, comenta Rodney Linville, director corporativo global de TI en Nobu Hospitality.

"Para simplificar la apertura de un hotel y poder integrar las tecnologías en la propiedad, necesitaba asegurarme de que la tecnología elegida fuera capaz de hacerlo", señala Linville. No en algún momento del futuro, pero sí en el momento de la apertura. "Aruba tenía su pie adelante".

Nobu desplegó el equipo de Aruba comenzando con tres nuevos hoteles en Chicago, Varsovia y Londres. Está utilizando interruptores de borde y núcleo de Aruba, ClearPass Policy Manager para el control de acceso seguro a la red basado en funciones y dispositivos, y puntos de acceso preparados para la ubicación con soporte para dispositivos de IoT que funcionan con Wi-Fi, Zigbee, Bluetooth y protocolos de terceros.

La infraestructura de la red soporta aplicaciones administrativas, como los sistemas de puntos de venta móviles (POS) y de gestión de propiedades del hotel, así como aplicaciones para huéspedes. Proporciona toda la tecnología dentro de las habitaciones -cerraduras de puertas, control de clima, servicios de hospitalidad, y más. Usando sus propios dispositivos móviles, los huéspedes pueden registrarse o salir de la propiedad, pedir servicio a la habitación, solicitar ropa de cama o subir las persianas. Los empleados pueden monitorear el acceso a la habitación, reprogramar las cerraduras, o llamar por ayuda si hay una emergencia.

"Poder tener esa conectividad en cualquier lugar de la habitación y poder controlar esos servicios en la habitación -ahí es donde van nuestras habitaciones", sostiene Linville. El objetivo es permitir a los huéspedes utilizar sus propios teléfonos o dispositivos inalámbricos para gestionar no solo los servicios del hotel, como la hospitalidad, sino también los sistemas dependientes de la ubicación de la habitación, como la cerradura de la puerta, la televisión o el aire acondicionado.

Para que esto suceda, el equipo de TI está emparejando la baliza Bluetooth y la tecnología de radio Zigbee que está incorporada en los puntos de acceso de Aruba con aplicaciones de IoT y analíticas que generan, analizan y actúan sobre los datos en tiempo real.

Nobu inició la integración de la infraestructura de Aruba con la tecnología de control de acceso de ASSA ABLOY Global Solutions, por ejemplo. La tecnología de ASSA ABLOY permite a los huéspedes utilizar sus teléfonos inteligentes para registrarse sin contacto y para desbloquear sus habitaciones. En el pasado, Nobu tuvo que desplegar gateways dedicados en las habitaciones para los sistemas de entrada sin contacto de ASSA ABLOY. Con la integración, Nobu puede utilizar los puntos de acceso de Aruba, en lugar de los gateways separados de Zigbee, para asegurar las comunicaciones entre las cerraduras de las puertas inteligentes de las habitaciones y el software de gestión de cerraduras centralizado.

Linville presionó para que ASSA ABLOY utilizara el hardware de Aruba en lugar de los gateways propietarios. "Tendrían, casi, otra red dentro del hotel solo para controlar las cerraduras", anota Linville. "No quiero pagar por eso cuando ya tengo la tecnología en el hotel. ¿Por qué no pueden simplemente hablar?".

Otro proyecto clave fue hacer que el equipo de Aruba funcionara con una aplicación de seguridad para empleados de terceros. React Mobile fabrica botones de pánico portátiles que están diseñados para alertar al personal de seguridad si un empleado del hotel se encuentra con una situación peligrosa o amenazante, como un huésped abusivo o una emergencia médica. El sistema de alarma incorpora servicios basados en la localización y, en el pasado, requería que el personal de TI desplegara y mantuviera una red superpuesta separada con balizas Bluetooth patentadas instaladas en las habitaciones.

Al integrar los sistemas, Nobu puede utilizar los puntos de acceso habilitados para IoT de Aruba para proporcionar la conectividad necesaria: Si un trabajador presiona el botón de "ayuda" en la aplicación de teléfono inteligente de React Mobile, las balizas Bluetooth en los puntos de acceso de Aruba permiten a la aplicación determinar la ubicación del usuario, que se envía por Wi-Fi para pedir ayuda.

De nuevo, a instancias de Nobu, los proveedores trabajaron juntos para integrar sus sistemas a tiempo para la apertura de las nuevas instalaciones del hotel en Chicago. Se requirió un poco de prueba y error para desplegarlo, comenta Lineville, pero el esfuerzo valió la pena para la siguiente vez. "En Varsovia fue impecable".

La voluntad de Aruba de invertir en I+D y explorar las posibilidades de la IA fue un gran atractivo, anota Linville. "Una de las razones por las que elegimos Aruba es porque están tan ansiosos de hacer este tipo de integración como yo. Ellos ven el valor en ello".

Otra característica que atrajo a Nobu a la plataforma de Aruba es la seguridad. El equipo de Aruba tiene integrado un firewall basado en roles y capacidades de prevención de intrusiones, que ayudan a Nobu a cumplir con los requisitos de seguridad de datos de Información de Tarjetas de Pago (PCI, por sus siglas en inglés) para su aplicación inalámbrica de punto de venta, por ejemplo. Otros proveedores de empresas pueden ofrecer ese tipo de seguridad, pero se necesitaría otro aparato en la red, indica Linville. "Si puedo utilizar eso en su producto, prefiero utilizarlo que añadir otra pieza de hardware".

HCI en el borde agiliza la TI de la tienda de comestibles

Una demostración de una plataforma de infraestructura hiperconvergente (HCI) llamó la atención de Jeff Miller hace varios años, pero el tamaño del sistema fue un factor de ruptura. "Pensé, 'eso es perfecto, excepto que lo necesito unas 10 veces más pequeño'", recuerda Miller. Se mantuvo en contacto con el proveedor, Scale Computing, y mantuvo el control de sus opciones hasta que un factor de forma que funcionara para sus necesidades estuvo disponible.

Miller es director de TI en Jerry's Foods, un minorista con 50 tiendas de comestibles, licores y hardware en Minnesota y Florida. En el pasado, cada lugar tenía servidores virtuales y una red SAN. Los sistemas heredados eran caros y difíciles de manejar. Ahora, Jerry's Foods se acerca al final de un proyecto para desplegar los dispositivos de borde HE150 de Scale Computing en sus ubicaciones, un movimiento que está permitiendo a la compañía rearmar toda su estrategia de TI en la tienda, indica Miller.

El HE150 es un aparato de computación basado en el almacenamiento de NVMe que está construido a partir de la mini PC Intel NUC. Mide aproximadamente el tamaño de tres teléfonos inteligentes apilados uno encima del otro. Incluye recuperación de desastres, agrupación de alta disponibilidad, actualizaciones continuas y protección de datos integrada, "todo local y en un espacio muy reducido", comenta Miller.

El procesamiento local es crítico para unas pocas aplicaciones de la tienda central. Por ejemplo, la información de los productos debe gestionarse in situ. Las tiendas tienen entre 65 mil y 70 mil artículos, que se rastrean en una base de datos que se actualiza constantemente, a medida que los proveedores realizan cambios en sus productos. Las transacciones en los puntos de venta dependen del acceso a esos datos, que incluyen códigos UPC, números de proveedores, categorías de productos y precios. "Todo eso tiene que residir localmente y poder ser mirado localmente", señala Miller.

Otra aplicación crítica in situ es el sistema de transferencia electrónica de beneficios (EBT), que requiere un enlace entre la aplicación local de POS y los sistemas estatales para verificar la disponibilidad de fondos. La aplicación EBT se ejecuta en la infraestructura HE150, que está agrupada para una alta disponibilidad, y hace un ping al sistema estatal para confirmar el balance de beneficios del usuario. Si los compradores no pueden usar los fondos de EBT, comprarán en otro lugar, lo que puede tener un gran impacto en las ventas en los concurridos locales de Jerry's Foods. "Si la EBT se reduce en la tienda de Lake Street en Minneapolis, por ejemplo, en menos de una hora podríamos perder 40 mil dólares", indica Miller.

En su mayor parte, la carga de trabajo de las tiendas hoy en día no es pesada en cuanto a computación o inteligencia, pero eso se debe al cambio. Por ejemplo, una de las tiendas del minorista fue severamente dañada durante los disturbios en Minneapolis este verano (septentrional). Está siendo reconstruida para incluir sistemas de seguridad mejorados en el edificio que supondrán una mayor carga para los recursos informáticos locales. En otros lugares, Jerry's Foods está considerando la posibilidad de instalar techos solares como parte de un esfuerzo para reducir los costos de energía, y, "si hacemos eso, habrá una tonelada de inteligencia en torno a la HVAC", sostiene Miller.

Con los aparatos de última generación, Jerry's Foods puede personalizar las aplicaciones que se ejecutan en cada lugar. En sitios con mayores requerimientos de procesamiento de bordes, Miller planea desplegar aparatos de HCI más grandes de Scale Computing. En este momento, la decisión de qué unidad usar depende de la cantidad de video que se necesite almacenar localmente. "Para nosotros, sigue siendo una ventaja, ya sea una ventaja grande o pequeña", señala Miller.

A grandes rasgos, los dispositivos de Scale Computing han reducido el tiempo que TI dedica a la gestión de la infraestructura de la tienda porque hay menos, y se espera que el despliegue reduzca el costo por instancia en un 50% a lo largo de cinco años en comparación con el sistema de virtualización heredado. "Lo bueno de Scale es que todo eso [la infraestructura heredada] ha desaparecido. Estamos al 100% fuera del negocio de VMware", anota Miller.

También han desaparecido una serie de dispositivos de hardware propietario. En el pasado, las tiendas tenían que mantener hardware dedicado para aplicaciones específicas, como recompensas de combustible y los cupones extra que se imprimen con un recibo. "Teníamos dispositivos únicos para todo tipo de cosas", comenta Miller. "Todas esas cosas diferentes eran soluciones puntuales con diferentes servidores. Estamos tirando todo eso hacia atrás para poder reducir las necesidades reales de hardware en la caja registradora y en el borde".

A Jerry's Foods todavía le quedan algunas tiendas por convertir al nuevo modelo de infraestructura de borde, lo que se hará en la primavera (septentrional) del próximo año, señala Miller. Mirando hacia el futuro, está considerando vincular el almacenamiento en nube a las aplicaciones de las tiendas. "Podríamos utilizar un dispositivo a pequeña escala para aquellas aplicaciones que tienen que ser locales -POS y antivirus y defensa PCI- pero podríamos trasladar toda esa necesidad de almacenamiento a la nube", indica Miller. "Yo veo eso como el futuro".

El entorno minero destaca la convergencia TI/OT

Los ingenieros de Boliden están extrayendo cobre, zinc, plomo, oro y plata. Pero lo hacen desde la comodidad de una sala de control en la superficie, en lugar de hacerlo desde túneles bajo la superficie.

En el sitio de Boliden en Garpenberg, Suecia, el equipo minero autónomo opera en áreas que podrían ser inseguras para enviar gente. Cargado de polvo y propenso a la infiltración de agua, gases tóxicos y vibraciones, es un entorno que es inhóspito para el equipo de comunicaciones, también.

La automatización ha estado transformando la industria minera durante muchos años. La empresa Sandvik Mining and Rock Technology fabricó su primer equipo minero autónomo ya en el 2004. Hoy en día, el estado de la técnica es una flota de equipos totalmente autónomos que funcionan en una mina subterránea. "Las computadoras [de a bordo] controlan las máquinas de forma independiente, sin necesidad de interacción humana", comenta Petri Mannonen, gerente de la línea de productos de gestión de la información minera de Sandvik, que proporciona equipos y servicios para trabajos como perforación, trituración y cribado de rocas, carga y transporte, construcción de túneles y demolición.

El principal motor de la modernización de la minería es la seguridad de los empleados. "La minería subterránea es un entorno peligroso. Alejar a la gente de ese entorno peligroso aumenta la seguridad", señala Mannonen.

La mejora de la eficiencia operativa es otro objetivo clave.

A medida que la tecnología minera ha avanzado, también lo han hecho los requisitos para la conectividad de la red: no es solo una computadora portátil que funciona bajo tierra, sino que la maquinaria conectada a la red es fundamental para las operaciones. A medida que las minas se vuelven más inteligentes, las empresas mineras están ampliando la conectividad de pequeñas redes dedicadas a las redes de toda la mina. Con una conectividad más generalizada, las empresas mineras pueden utilizar la detección de proximidad para mantener a las personas, el equipo y otros recursos a una distancia segura, por ejemplo. En una emergencia, una conectividad más fiable puede ayudar a coordinar las comunicaciones y la respuesta.

En el emplazamiento de Boliden en Garpenberg, Sandvik suministra el equipo minero junto con el software operativo, que depende de la tecnología de redes industriales de IoT de Cisco -tanto alámbricas como inalámbricas- para la conectividad. El software AutoMine de Sandvik permite el control autónomo del equipo de minería subterránea, así como el control por telemando, de modo que los ingenieros de minería en la sala de control pueden rastrear los recursos y hacer los ajustes necesarios. Boliden también utiliza el software OptiMine de Sandvik, que recoge datos del equipo de minería y los analiza para optimizar la producción.

En el lado de la red, Boliden opera una red de IoT de baja latencia utilizando interruptores industriales y puntos de acceso de Cisco. Es imperativo mantener la red conectada bajo tierra. "Realmente es necesario que haya una red de comunicaciones robusta y fiable desde el equipo hasta la sala de control, y la solución de seguridad para poder garantizar que el entorno y las máquinas funcionen de forma segura", indica Mannonen.

Esa conectividad ha ayudado a transformar las operaciones mineras en general, y el modelo de negocios de Sandvik en particular, comenta Dave Wilson, director gerente de ventas globales de IoT en Cisco.

"Ahora que podemos proporcionar redes en estos entornos difíciles a los que se pueden conectar estas máquinas, [Sandvik] ha podido reimaginar y evolucionar su modelo de negocio", señala Wilson. "Pueden hacer que sus vehículos sean más inteligentes. Pueden tener diferentes piezas -herramientas y sensores y software- que les permiten convertir su vehículo en un gran sensor que analiza lo que está pasando. Entonces pueden optimizar todo el proceso".

La instalación en la mina Garpenberg, a una milla bajo tierra, permite a los ingenieros de minas rastrear a las personas y los equipos en tiempo real. Los sensores de a bordo se utilizan para la navegación, así como para rastrear la salud del equipo y asegurarse de que está funcionando a niveles óptimos. Los datos recogidos en las minas también sirven para tomar decisiones operacionales; pueden utilizarse para racionalizar la programación, por ejemplo.

Es transformador para las operaciones mineras. "Ese camión que es autónomo -puede seguir, el 'conductor' no se va a fatigar", anota Wilson. "Pueden obtener una precisión de hasta centímetros en estas minas. Pueden ir a lugares que no habrían sido capaces de minar antes".

Algunos cálculos se hacen independientemente en los bordes más lejanos de las minas. El equipo puede estar funcionando en un área que no tiene cobertura continua de la red, así que el análisis se puede hacer a bordo.

Los análisis más avanzados se hacen sobre el terreno. "Típicamente, la recolección de datos de tipo IoT del propio equipo se envía al depósito central local donde se almacenan los datos" o se puede enviar para su análisis en la nube, señala Mannonen.

En cuanto a los entornos periféricos, la minera destaca la tendencia a la convergencia de los sistemas de TI y la tecnología operativa. En lugar de digitalizar la rama corporativa y el borde del campus, "lo que estamos haciendo ahora con estas tecnologías es permitir que el borde del mundo y los negocios se digitalicen, lo que es realmente el corazón del negocio", finaliza Wilson.

Volver a la portada