Ascensores conectados. Evolución digital.

por Julio Gil y Pedro Fernández

Este artículo se presentó en el Simposio internacional de ascensores y escaleras mecánicas de 2023 en Edimburgo, Escocia.

Resumen

Actualmente estamos viviendo la consolidación de tecnologías ya conocidas, tales como:

• IoT ^{[ 1 ]}
• PUEDE TRANSPORTAR
• USB
• Ethernet
• Bluetooth
• WiFi
• LiFi ^{[ 2 ]}
• NB-OIT ^{[ 3 ]}/Zigbee
• 5G
• IA: aprendizaje automático, aprendizaje profundo, aprendizaje cognitivo
• Visión por computador
• Realidad Aumentada
• Servicios en la nube
• Edge Computing ^{[ 4 ]}
• Virtualization
• Blockchain ^{[ 5 ]}
• Digital Twins ^{[ 6 ]}

Este tipo de tecnologías ya están al alcance de las pequeñas y medianas empresas, y poco a poco se están abriendo camino en el sector del ascensor, caracterizado por su posicionamiento tradicional. 

En la actualidad, las empresas de mantenimiento están empezando a conectar ascensores y recopilar datos, pero su uso es limitado y tiene poco efecto en los procesos de mantenimiento. 

En el futuro, se espera que estas tecnologías cambien tanto el propio mantenimiento (IA, realidad mixta, visión artificial, etc.), como la relación con el cliente (aprendizaje cognitivo, aprendizaje automático), desde la contratación de servicios (blockchain) hasta el ascensor. diseño (servicios en la nube, SaaS (software como servicio) y fabricación (gemelos digitales). La tendencia es implicar al cliente en el ciclo de vida del ascensor.

Las principales aplicaciones del IoT en ascensores son:

• Mantenimiento predictivo
• Monitoreo remoto 
• Diagnóstico y predicción de fallos.
• Reportes avanzados 
• Gestión de conectividad
• Salto
• Publicidad inteligente
• La gestión del tráfico
• Control de acceso al ascensor
• Seguridad del ascensor
• Contratos inteligentes

En el sector de la elevación existen diferentes retos técnicos que resolver: la flota de ascensores existente, los nuevos sensores, el gestor de datos, la conectividad al Internet de las cosas (IoT) y la plataforma IoT.  

Hoy en día se trata de tecnologías diferentes y pocas empresas tecnológicas tienen capacidad técnica en todas ellas, por lo que el verdadero valor técnico es la integración de todas ellas. 

Estamos trabajando para crear un ecosistema con todos estos elementos técnicos, con diferentes tecnologías y socios para agregar valor a este ecosistema.

1 Una breve historia

El ascensor ha sido un producto que ha evolucionado lentamente respecto a la tecnología digital. Quizás podamos encontrar una explicación en sus orígenes mecánicos mientras que la revolución tecnológica ha sido principalmente electrónica y digital.

Esta reticencia al cambio se ha observado principalmente en las empresas de instalación y mantenimiento, siendo los fabricantes, incluidas las multinacionales, los que impulsan estas tecnologías.

Desde el siglo XXI, esta perspectiva está cambiando pero lentamente, con la introducción de cada vez más componentes electrónicos y digitales, así como la incorporación de sistemas de comunicación más fiables, asequibles y rápidos.

Un punto a destacar es la evolución de los microcontroladores. Hemos pasado de dispositivos de 8 bits con memoria muy limitada (como el PIC^® familia de Microchip) que eran caras hasta dispositivos de 32/64 bits con alto rendimiento, amplias capacidades de procesamiento y almacenamiento (como la familia Renesas RX, familia Texas 28xx, ARM, etc.) a precios muy asequibles (por debajo del euro). Lo que antes tenía 256 bytes de RAM para nuestros algoritmos, ahora nos proporciona megas.

Por último, el rápido crecimiento de las comunicaciones (GSM, 3G, 4G, 5G) y la consolidación del IoT en el mercado han acelerado la transformación del sector en los últimos años.

Actualmente, según The Insight Partners, el mercado mundial de ascensores genera 25,731.53 millones de dólares en ingresos por hardware, de los cuales 7,651.43 millones de dólares se atribuyen a los microcontroladores y 6,604.88 millones de dólares a la conectividad IC. Se espera un crecimiento constante para los próximos años.

A continuación se muestra una tabla (Figura 2) con los ingresos por hardware y la previsión para el año 2028.

Esto ha permitido la introducción de algoritmos más complejos y disruptivos, como los de variación de frecuencia o los de control de tráfico, que han diferenciado a las empresas de sus competidores.

2. Tecnologías digitales

La evolución tecnológica que hemos experimentado en los últimos años ha cambiado la forma de relacionarnos con el mundo que nos rodea. En consecuencia, también está cambiando la forma en que queremos comunicarnos con los ascensores.

Tecnologías como: 

• IoT
• USB
• PUEDE TRANSPORTAR
• Bluetooth
• Ethernet
• WiFi
• LiFi
• NB-OIT/Zigbee
• 5G
• IA: aprendizaje automático, aprendizaje profundo, aprendizaje cognitivo
• Visión por computador
• Realidad Aumentada
• Servicios en la nube
• Edge Computing
• Virtualization
• Blockchain
• Digital Twins

Estas tecnologías se están abriendo camino gradualmente en la industria de los ascensores, algunas ya bien establecidas y otras emergentes. Están cambiando tanto el producto como los procesos de fabricación y mantenimiento.

Entre las tecnologías destacadas:

• IoT. Ya bien integrado en el sector del ascensor, mejorando los procesos productivos. Actualmente se están incorporando a los propios ascensores, proporcionando informes analíticos de problemas a través de datos, permitiendo un mantenimiento predictivo.

• PUEDE TRANSPORTAR. Esta tecnología se ha consolidado como el bus estándar de comunicación para sistemas de control de ascensores. Su confiabilidad y bajo costo han llevado a su adopción generalizada en la industria, impulsada en parte por su uso en el sector automotriz. Esta tecnología ha sustituido a los tradicionales protocolos de comunicación RS-485 y RS-422.

• Ethernet. Esta tecnología, aunque ampliamente reconocida, ha sido excluida en gran medida de su uso en la industria de los ascensores debido a su alto coste, tanto en términos de electrónica como de cableado necesario. Está reservado principalmente para aplicaciones muy específicas, como cámaras de vídeo.

• Wi-Fi/5G. Estas tecnologías permiten una conectividad continua de los ascensores durante todo su ciclo de vida, proporcionando datos valiosos. Actualmente constituyen la base del IoT y permitirán la implementación de gemelos digitales en el futuro. Si bien se han convertido en estándar para la conectividad externa, generalmente no se utilizan para conexiones internas de ascensores debido a problemas de costo y latencia.

• NB-IoT/Zigbee. Estas tecnologías son relativamente nuevas en el sector de los ascensores, pero no se han vuelto dominantes, principalmente debido a las limitaciones de cobertura de la red, problemas de latencia y preocupaciones sobre la duración de la batería en la arquitectura de los ascensores.

• Bluetooth. La tecnología Bluetooth ha sido excluida del uso de ascensores principalmente debido a problemas de costo y latencia. Sin embargo, se utiliza ampliamente para conexiones de herramientas de mantenimiento a través de teléfonos inteligentes.

• USB. Al igual que Bluetooth, el USB no se utiliza dentro del ascensor para la comunicación debido a limitaciones de distancia. Sin embargo, se utiliza ampliamente para conexiones de herramientas externas, reemplazando al tradicional RS-232.

• Realidad aumentada. La realidad aumentada, todavía relativamente desconocida en el sector de los ascensores, tiene el potencial de alterar la forma en que se llevan a cabo el mantenimiento y la fabricación. Actualmente se utiliza para la capacitación del personal, pero tiene el potencial de facilitar la resolución de problemas en el sitio y eliminar la documentación.

• Visión por computador. Como sensor en ascensores, la visión por computadora permite el monitoreo en tiempo real, incluida la capacidad de detectar el número y las características de los pasajeros en espera (por ejemplo, ancianos, niños, personas con movilidad reducida). Combinado con técnicas de IA, mejora la seguridad (detección de desmayos, vandalismo, robo, etc.) y optimiza la gestión del tráfico.

• AI. Si bien tiene un gran potencial para la optimización del mantenimiento y la reducción de averías, la tecnología de IA aún se encuentra en la fase de evaluación. Aprovechar su potencial es un desafío para las empresas.

• Cadena de bloques. La tecnología blockchain, aparentemente alejada de los ascensores, puede revolucionar los contratos de mantenimiento y las relaciones entre empresas y subcontratistas. La capacidad de registrar el estado del ascensor a lo largo del tiempo en un libro de contabilidad inmutable puede formar la base de los contratos inteligentes, donde la facturación depende de la calidad de las operaciones y se puede garantizar el mantenimiento.

3. Tecnologías digitales en las empresas manufactureras

La implementación de nuevas tecnologías digitales en las fábricas no ha seguido un camino paralelo a la adopción de la Industria 4.0, excepto en las empresas multinacionales. Las plantas de fabricación de ascensores tradicionalmente han tenido un perfil más orientado al taller que a una línea de montaje, lo que les dificulta la transición. Este desafío no se debe sólo a factores económicos; también es cultural y requiere una transformación de los trabajadores y ejecutivos.

Actualmente, hay un cambio en esta mentalidad y se pone más énfasis en el valor de los datos. Sin embargo, aunque los datos se reconocen como valiosos, las soluciones integrales del tipo de la Industria 4.0 todavía están relativamente lejos en este sector. Los cambios en esta industria se centran más en mejoras de maquinaria y herramientas, incluida la robótica, los cálculos numéricos y las herramientas de verificación.

En cuanto al diseño, ha habido un cambio significativo, especialmente en el uso de herramientas de diseño electrónico (como Altium y Mentor Graphics), diseño mecánico (SOLIDWORKS), impresoras 3D para prototipado y simuladores. Estos avances han permitido reducir los costos de diseño, mejorar la confiabilidad y reducir el tiempo de comercialización. Las empresas han colaborado muchas veces con centros tecnológicos y universidades para facilitar esta transición.

4. Tecnologías digitales en las empresas de mantenimiento 

La digitalización de las operaciones de mantenimiento ha experimentado un crecimiento lento pero constante en las empresas de mantenimiento: desde sistemas ERP específicos, típicamente a través de servicios SaaS, hasta el uso de teléfonos móviles, que se transforman en smartphones o tablets.

En ocasiones, utilizan herramientas informales, como la mensajería instantánea (WhatsApp, Telegram, etc.), tanto en sus interacciones con los clientes como con sus técnicos.

Centrándose en la relación con el cliente, la mayoría de las empresas ofrecen portales web donde los clientes pueden acceder a información relevante sobre ascensores. La eliminación del papel está casi conseguida, y los clientes también disponen de aplicaciones móviles para solicitar servicios y consultar informes de averías. Vale la pena señalar que la COVID-19 ha sido una fuerza impulsora en este sentido.

En cuanto a los call center, existe una tendencia hacia la automatización de la comunicación a través de aplicaciones móviles o robots telefónicos.

Desde la perspectiva del técnico, los informes en papel han desaparecido y toda la gestión se realiza a través de smartphones. Se está utilizando la geolocalización para programar rutas en tiempo real y se empiezan a planificar las operaciones en función del inventario existente y del conocimiento de los técnicos sobre un dispositivo específico.

El uso de cascos de realidad aumentada como HoloLens es un claro ejemplo del uso de esta tecnología en el mantenimiento de ascensores. Empresas como TK Elevator y MP Lifts los utilizan para ayudar en la resolución remota de problemas.

Todavía queda un largo camino por recorrer, principalmente en la integración del potencial del IoT en los protocolos de mantenimiento, así como en el uso de la IA para el mantenimiento predictivo. 

5. Tecnologías digitales en productos y servicios 

En la visión tradicional, el ascensor está situado dentro del edificio pero no interactúa con él. Su única finalidad es el transporte de personas. Las tecnologías digitales están cambiando esta perspectiva tradicional hacia una más abierta donde el ascensor se considera parte de la Smart City, ofreciendo a los usuarios servicios adicionales como publicidad, información meteorológica, noticias, promociones y más.

Los sistemas de control que surjan en el mercado o los que se esperan en los próximos años serán intrínsecamente digitales y claramente IoT.

Esta transformación incide en dos vertientes: la tradicional donde el ascensor se ve como parte del edificio, y una nueva dimensión donde el ascensor como ecosistema se convierte en un servicio. En este punto entran en juego las plataformas y aplicaciones móviles que describiremos más adelante.

Ascensor como parte del edificio.

Para ofrecer estas nuevas funciones, la tecnología de sensores de ascensores también está evolucionando. Se están aprovechando los datos de sensores existentes, como sensores de peso, fotocélulas, sensores de puertas, etc., al tiempo que se van incorporando nuevos sensores como cámaras de vídeo y acelerómetros.

En la etapa actual, existe una tendencia a utilizar los sensores existentes y evitar implementar otros nuevos, a menos que su utilidad esté clara, por tres razones principales:

1. Limitación del volumen de información que se puede transmitir.
2. El costo de los sensores.
3. La ausencia de una relación clara entre la información a transmitir y su utilidad como servicio

Por tanto, la tendencia actual es enviar la información mínima necesaria, que claramente tiene un servicio asociado.

Actualmente, los fabricantes de ascensores y empresas de mantenimiento están definiendo estos sensores sin un criterio claro.

Todo lo anterior creará nuevas oportunidades de negocio.

Ascensor como servicio (EaaS)

El ascensor se está integrando dentro del ecosistema del edificio, ofreciendo su conectividad a otros elementos (p. ej., calderas, puertas de garaje) y servicios a la comunidad (p. ej., control de acceso del personal de limpieza, actas de reuniones comunitarias, etc.). 

Esta integración crea nuevas funciones y mejora las existentes, beneficiando tanto al proveedor de mantenimiento como al usuario (por ejemplo, diagnóstico de fallas, eficiencia energética, aplicaciones móviles).

Los principales servicios que estas tecnologías digitales ofrecen a los proveedores de mantenimiento incluyen:

1. Mantenimiento predictivo: uso de sensores de IoT para monitorear los componentes del ascensor y predecir cuándo se necesita mantenimiento, reduciendo el tiempo de inactividad y los costos de reparación.
2. Monitoreo remoto: permite a los técnicos monitorear el rendimiento del ascensor y diagnosticar problemas de forma remota, lo que reduce la necesidad de visitas al sitio. 
3. Diagnóstico y predicción de fallas: uso de algoritmos de aprendizaje automático para detectar y predecir fallas antes de que ocurran, mejorando la seguridad y la confiabilidad. 
4. Informes avanzados: proporciona informes detallados sobre el rendimiento, el uso y las necesidades de mantenimiento de los ascensores a los propietarios y administradores de edificios. 
5. Gestión de la conectividad: garantizar que los ascensores estén conectados a Internet y puedan comunicarse con otros sistemas del edificio, como los de seguridad y HVAC. 
6. Gestión de la energía: uso de sensores de IoT para optimizar el uso de energía de los ascensores y reducir los costos de energía. 
7. Publicidad inteligente: uso de pantallas de ascensores para mostrar anuncios dirigidos según la demografía y el comportamiento de los pasajeros. 
8. Gestión del tráfico: uso de datos de IoT para optimizar el flujo de tráfico de los ascensores y reducir los tiempos de espera.
9. Control de acceso a ascensores: uso de tecnología IoT para restringir el acceso a ascensores únicamente al personal autorizado. 
10. Seguridad de los ascensores: uso de sensores IoT para detectar y prevenir fallos de funcionamiento de los ascensores, como atascos de puertas o paradas repentinas.
11. Contratos inteligentes
12. Gestión de activos. Seguimiento del estado y uso de los componentes del ascensor para optimizar los programas de mantenimiento y reemplazo de piezas.
13. Solución de problemas remota: diagnosticar e incluso resolver problemas de forma remota, reduciendo la necesidad de visitas in situ.

Estas tecnologías digitales no sólo mejoran el proceso de mantenimiento, sino que también mejoran la experiencia general del usuario y la contribución del ascensor a la eficiencia del edificio y a las iniciativas de construcción inteligente.

Los principales servicios que ofrecen estas tecnologías digitales al usuario final incluyen aplicaciones móviles dirigidas a:

1. Interactuando con el ascensor. Permitir a los usuarios realizar llamadas remotas al ascensor, por ejemplo, llamar al ascensor para que esté listo cuando lleguen a su piso.
2. Estado del ascensor. Proporcionar información en tiempo real sobre el estado del ascensor, como si está operativo, en mantenimiento o experimenta algún problema.
3. Inspecciones programadas. Ofrecer detalle sobre las inspecciones periódicas programadas, permitiendo a los usuarios mantenerse informados sobre cuándo se realizarán y si existen interrupciones programadas en el servicio.
4. Incidencias Anteriores y Resoluciones. Mostrando información sobre las averías recientes del ascensor y las soluciones aplicadas, dando a los usuarios una visión completa del historial de mantenimiento.
5. Configuración del ascensor. Permitir a los usuarios personalizar ciertos aspectos del ascensor, como la información que se muestra en el panel de control de la cabina y las configuraciones relacionadas con el comportamiento del ascensor.
6. Servicios comunitarios. Ofrecer servicios adicionales a los residentes u ocupantes del edificio, como actualizaciones de información, anuncios o acceso a las comodidades del edificio.

Estas aplicaciones móviles mejoran la experiencia del usuario y la capacidad de interactuar con el ascensor de forma eficiente y personalizada. 

Además, estos nuevos servicios crearán nuevas oportunidades de negocio y líneas de negocio de pagos recurrentes adicionales.

6. Desafíos técnicos 

• La flota de ascensores existente. Se necesitan altas inversiones iniciales en la modernización de ascensores y las integraciones de IoT. Debido al enorme legado de los ascensores existentes, adaptarlos para alcanzar niveles de conectividad para su gestión supone llevar a cabo una modernización total o parcial de los ascensores.

• Apoyo gubernamental a las ciudades inteligentes^{[ 7 ]} desarrollo creando conectividad IoT normativa y estandarizada. A día de hoy no existe ninguna regulación para la estandarización de la conectividad de ascensores o escaleras mecánicas. No existe un tipo estandarizado de operaciones a realizar a través de IoT en los ascensores ni el tipo de información que deben reportar los ascensores. Desde el punto de vista técnico, no existe una regulación de protocolos estándar de comunicación con el ascensor.

• Protocolos de comunicación. Se podría regular el protocolo de comunicación lógico y físico e incluso la estructura y estandarización de la información.

• Sensores. Combinación entre sensores estándar (independientes o no del funcionamiento del ascensor) e información recibida de cada controlador. La integración de sensores estándar, ya sean independientes o interconectados con el funcionamiento del ascensor, es crucial. Estos sensores recopilan datos relevantes del ascensor, proporcionando información valiosa sobre su rendimiento y necesidades de mantenimiento. Los sensores proporcionan información. El actuador principal del ascensor es el controlador del ascensor.

• Estandarización. Se puede recopilar información de cada controlador de ascensor para proporcionar una visión completa del funcionamiento del ascensor.

• Resolviendo la forma en que se captura esta información dentro del ascensor, para ser transmitida al exterior y la forma de recibir la información para ser “ordenada” al ascensor.

• Conectividad nivel IoT. Especialmente enfocado a la seguridad (para evitar el tráfico de información no controlado).

• Plataforma. Plataforma para recibir/analizar/enviar información al ascensor. 

Hoy en día se trata de tecnologías diferentes y pocas empresas tecnológicas tienen capacidad técnica en todas ellas, por lo que el verdadero valor técnico es la integración de todas ellas. 

Estamos trabajando para crear un ecosistema con todos estos elementos técnicos, con diferentes tecnologías y socios para agregar valor a este ecosistema.

7. Conclusión

En la actual era de las comunicaciones, la informática, la capacidad de procesamiento de datos y el IoT, la industria en general y los servicios de mantenimiento de equipos industriales se ven obligados a cambiar sus procesos operativos para adoptar y aprovechar esta tecnología. Todo ello supone una revolución mayor que la que provocó la máquina de vapor en el siglo XIX. Esta revolución supone un enorme salto tecnológico cuyo uso pasa necesariamente por reinventar los procesos y servicios de negocio.

La llegada del IoT a la industria de los ascensores representa una oportunidad transformadora para revolucionar los servicios de mantenimiento, optimizar las operaciones y mejorar la experiencia general del usuario. Al abordar los desafíos asociados con los sensores, la captura y transmisión de datos, la seguridad de las comunicaciones, las capacidades de la plataforma y los servicios de valor agregado, las soluciones de IoT deben ofrecer un ecosistema escalable, seguro y eficiente para los ascensores.

---

Referencias

[1] IoT: researchgate.net/publication/288855901_Reference_Architectures_for_the_Internet_of_Things; en.wikipedia.org/wiki/Internet_of_things

[2] LiFi: es.wikipedia.org/wiki/Li-Fi

[3] BN IoT: en.wikipedia.org/wiki/Narrowband_IoT#:~:text=Narrowband%20Internet%20of%20things%20(NB,cellular%20network%20devices%20and%20services.

[4] Computación de borde: Accenture.com/us-en/insights/cloud/edge-computing-index; en.wikipedia.org/wiki/Edge_computing

[5] Blockchain: euromoney.com/learning/blockchain-explained/what-is-blockchain#:~:text=Blockchain%20is%20a%20system%20of,computer%20systems%20on%20the%20blockchain.

[6] Gemelos digitales: en.wikipedia.org/wiki/Digital_twin

[7] Smart City: twi-global.com/technical-knowledge/faqs/what-is-a-smart-city; en.wikipedia.org/wiki/Smart_city#:~:text=A%20smart%20city%20is%20a,improve%20operations%20across%20the%20city.

[8] Conectividad: geeksforgeeks.org/architecture-of-internet-of-things-iot/

[9] BMS: sciencedirect.com/topics/engineering/building-management-system

[10] Climatización: techtarget.com/searchdatacenter/definition/HVAC; en.wikipedia.org/wiki/Heating,_ventilation,_and_air_conditioning

[11] API REST: ibm.com/topics/rest-apis#:~:text=An%20API%2C%20or%20application%20programming,representational%20state%20transfer%20architectural%20style; en.wikipedia.org/wiki/Representational_state_transfer

[12] SCADA: en.wikipedia.org/wiki/SCADAscada-international.com/what-is-scada/#:~:text =What%20does%20SCADA%20stand%20for,data%20from%20the%20industrial%20equipment