RESUMEN

La presente invención se refiere a un sistema de automatización para la gestión de activos y mantenimiento, gestión de edificios y gestión energética que comprende cuatro módulos interconectados. Un primer módulo que es un módulo de monitoreo, gestión y control de dispositivos; un segundo módulo que es un módulo de inteligencia artificial; un tercer módulo que es un módulo de eficiencia energética y un cuarto módulo que es un módulo de gestión de activos y mantenimiento.

CAMPO TÉCNICO

La presente invención se relaciona con el internet de las cosas (IoT), los sistemas de gestión de activos y mantenimiento computerizado (CMMS/EAM), la gestión de edificios (BMS) y la gestión energética (EMS) con herramientas de inteligencia artificial.

ANTECENDENTES DE LA INVENCIÓN

Los sistemas informáticos que monitorean, gestionan, controlan, supervisan, automatizan y analizan la información de elementos o equipos mecánicos, electrónicos y eléctricos en los sectores industriales y de servicios, son soluciones que operan de forma independiente, un ejemplo de estos es el que se presenta en la patente US 10,248,091 B2 que describe un método y un aparato para proporcionar mantenimiento al equipo, es decir una sola solución de manera independiente. Este método recibe datos que son capturados por al menos un sensor desplegado en una ubicación, donde los datos están asociados con al menos un parámetro de un equipo, determina para al menos un parámetro, si se necesita una actualización de una medida de riesgo asociada con el equipo, y cuando se detecta una desviación de una línea de base que es mayor que un umbral para una desviación máxima de la línea de base, realiza la actualización de la medida de riesgo asociada con el equipo, y cuando se necesita la actualización de la medida de riesgo asociada con el equipo genera un ticket para una acción correctiva basada en la medida de riesgo, cuando la medida de riesgo desencadena la programación de la acción correctiva. En esta invención el método está centrado particularmente en gestión de mantenimiento de equipos, por lo que no integra la gestión de activos, gestión de edificios, ni la Inteligencia Artificial, ni la gestión energética que integra de la invención.

De otra parte, el documento US20160028605A1 presenta ciertos sistemas y métodos dirigidos a características de acceso y / o mejora de la eficiencia del sistema de construcción. En algunas realizaciones pueden incluir formas de medir la comodidad de los ocupantes, formas de conservar energía en redes de activos lineales de calefacción y refrigeración, medir la eficiencia de activos lineales para el suministro y consumo de energía y agua, mejorar la eficiencia de la máquina aumentando la efectividad del mantenimiento y muchos otros. Sin embargo, está enfocado completamente en la gestión energética de equipos de calefacción y no hace mención a la integración de esta gestión con otros sistemas, como la gestión de mantenimiento de equipos, ni la gestión de activos, ni la gestión de edificios, ni la Inteligencia Artificial.

Así mismo, la invención presentada en CN109343426A describe un método de detección del sensor en el sistema de servicios públicos de una aeronave basado en Internet de las cosas y los sistemas. Esta invención resuelve los problemas, como que el sensor es difícil para detectar en aviones, y por lo tanto, está centrada en la detección de aviones, que aunque presenta la captación, análisis y acciones en dispositivos no hace referencia a la gestión de activos y mantenimiento, edificaciones y/o energía, en una sola plataforma. Ahora bien, el documento CN108900997B presenta un método para detectar una cadena de equipos de procesos industriales mediante el uso de una red de sensores inalámbricos distribuidos. De acuerdo con el método de detección de fallas de la cadena de equipos inalámbricos, se utilizan las funciones de detección de nodos de detección inalámbrica y comunicación de nodos, la detección de parámetros industriales, la evaluación de fallas de equipos y el autoaprendizaje de la base experta se combinan, la falla del equipo se predice de antemano mientras que el estado detecta el equipo industrial y se mejora la viabilidad y confiabilidad de la red de detección inalámbrica, para la detección de equipo de proceso industrial. Por lo tanto, este documento está enfocado en la detección de fallas y autoaprendizaje para la gestión de equipos y no hace referencia a la gestión de otro tipo de disciplinas, como si lo involucra la presenta invención que comprende adicionalmente, inteligencia artificial, eficiencia energética y gestión de edificios.

US9557750B2 presenta un sistema de control para operar los sistemas HVAC dentro de un edificio para controlar las condiciones ambientales dentro de un edificio que tiene un componente en el sitio conectado en red a un componente remoto fuera del sitio. Esta invención, hace referencia a la gestión de edificios con respecto al monitoreo del sistema HVAC, sin involucrar la gestión y monitoreo de otro tipo de procesos o dispositivos, por lo que no tiene interés de involucrar otras disciplinas y que esta gestión si se presenta en la presente invención de interés. Por su lado, JP2016163242A suprime el aumento de la carga de una red o una computadora en el lado de la instalación central y hace que el tamaño de los datos que se recopilen de un sensor sea variable, así, se refiere a un proceso de adquisición de datos, análisis y toma de acciones a través de un gateway, sin embargo esto no integra varias disciplinas en una sola plataforma, para la gestión de diferentes procesos y equipos involucrados en diferentes industrias.

Por último, US20150142991A1 refiere un dispositivo de concentrador electrónico utilizado para recopilar, almacenar y procesar flujos de datos periódicos potencialmente masivos, indicativos de parámetros de medición en tiempo real u otros. Por lo cual, se centra especialmente en el análisis de datos con base en diferentes parámetros en tiempo real, pero no toma acción, en ningún dispositivo o proceso.

En conscuencia, aunque se encuentran documentos que presentan la captura, análisis y toma de acciones sobre un dispositivo o proceso, todos estos están dirigidos a diferentes objetos y procesos. Ninguno de estos integra en un mismo sistema la captura, análisis y toma de acciones en las cuatro disciplinas de la presente invención: gestión de activos y mantenimiento, gestión de edificios, gestión energética e inteligencia artificial, logrando el desarrollo de sistemas informáticos a la medida de cada necesidad.

Por lo tanto, es claro que la integración representa un avance significativo en el sector tecnológico y sus características no corresponden a la suma o combinación de uno o más de los documentos citados.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

La presente invención tiene como objeto integrar en una única plataforma digital un sistema de automatización que combina: gestión de activos y mantenimiento, gestión de edificios, gestión energética e inteligencia artificial, haciendo posible la correlación e integración de estas disciplinas, logrando el desarrollo de un sistema informático que se adapta fácilmente a las necesidades del cualquier tipo de empresa en el sector industrial y de servicios, para la toma de acciones sobre sus equipos y procesos a través de un Gateway.

Particularmente, la presente invención presenta un sistema de automatización para la gestión de activos y mantenimiento, gestión de edificios y gestión energética, el cual comprende los siguientes cuatro módulos; un módulo de monitoreo, gestión y control de dispositivos, un módulo de gestión de activos y mantenimiento, un módulo de eficiencia energética y un módulo de inteligencia artificial.

El módulo de monitoreo, gestión y control de dispositivos recopila información de la red de sensores a través de un Gateway que recibe la información de los sensores de forma alámbrica o inalámbrica y que recibe las acciones automatizadas enviadas desde la plataforma para la activación o desactivación de dispositivos. Este módulo, también almacena, organiza y clasifica la información de los sensores y envía dicha información a cualquiera de los siguientes módulos: módulo de gestión de activos, módulo de eficiencia energética y/o módulo de inteligencia artificial.

El módulo de gestión de activos asocia los datos recopilados al activo relacionado. Por otro lado, el módulo de eficiencia energética asocia y monitorea los datos recibidos de cada activo relacionado; y el módulo de inteligencia artificial automatiza la información de los demás módulos, analiza los datos y envía acciones a cada módulo y al gateway para la activación o desactivación de dispositivos. Este módulo de inteligencia artificial recibe información del módulo de monitoreo, gestión y control de dispositivos, y a partir de ella, detecta anomalías, predice comportamientos, formula variables nuevas y automatiza la información y ordena al gateway la activación o desactivación de dispositivos. Este módulo de inteligencia artificial recibe Información del módulo de gestión de activos recibe información con la definición de planes de mantenimiento y acciona la ejecución de órdenes de trabajo, recibe información del módulo de eficiencia energética con información de la definición de No conformidades y controles operacionales, de indicadores de desempeño energético, líneas base y el establecimiento y seguimiento de metas de ahorro, para posteriormente accionar controles operaciones, resolución de no conformidades y ejecución de órdenes de trabajo.

En una realización particular, el módulo de inteligencia artificial comprende un procesador que puede ser básico o avanzado, el procesador de analítica básica incluye un primer componente denominado fórmulas matemáticas que recibe la información de diferentes equipos y genera variables de análisis o indicadores; Un segundo componente denominado automatización que con los indicadores generados en las fórmulas matemáticas, los resultados de la analítica avanzada, la información recolectada de la red de sensores, la información del módulo de gestión de activos y mantenimiento, y la información del módulo de gestión energética se pueden crear una serie de condiciones que una vez evaluadas permiten la ejecución de reglas automáticas como: activar o desactivar equipos, ejecutar planes de mantenimiento basados en condición, resolución no conformidades, ejecución de controles operacionales y generar alarmas o alertas dinámicas correlacionadas con una o más variables.

El procesador de analítica avanzada con el uso de inteligencia artificial incluye un primer componente de análisis de datos mediante gráficos que basados en la información recolectada de los diferentes equipos, genera gráficos para hacer análisis de comparación, correlación, tendencias, análisis de alarmas, análisis de promedios y detección de anomalías históricas; y un segundo componente que con los datos históricos recolectados y mediante técnicas de inteligencia artificial usa modelos que representan el comportamiento de la variables analizadas para lograr: predecir el comportamiento a futuro de la variable analizada; detectar anomalías en tiempo real (día a día), analizar los promedios basados en el comportamiento según hora del día o día de la semana, analizar las correlaciones con la variable analizada, las de tendencias e histogramas y la activación del proceso de automatización; un tercer componente, módulo acción, que recibe los resultados de los análisis hechos en el procesador de analítica avanzada, y crea proyectos de mejora y prevención de fallas futuras, donde en cada proyecto se puede definir: objetivos, duración, director, interesados y actividades del proyecto generar líneas base del comportamiento histórico y actual de una variable, establecer KPI 's del comportamiento de un equipo con respecto al comportamiento histórico y la predicción y establecer controles operacionales o actividades que se ejecutan como parte de un proyecto o desencadenadas por la automatización. El módulo de gestión de activos y mantenimiento incluye la gestión de planes de mantenimiento, gestión de visualización de KPI’s, gestión de reportes e informes, gestión de órdenes de trabajo y gestión de administración de activos en diferentes ubicaciones. El mantenimiento se establece para cada activo, los cuales se asocian con los mantenimientos preventivos, los mantenimientos correctivos y/o los mantenimientos basados en condición; donde los mantenimientos preventivos tienen una ejecución programada, los mantenimientos correctivos son aquellos que se realizan a solicitud debido a fallas detectadas en el proceso, y los mantenimientos basados en condición están basados en la parametrización hecha en el módulo de automatización que cada variable o grupo de variables puede activar basados en una regla para la ejecución del plan.

La generación de ordenes de trabajo se realiza a partir de la programación de planes de mantenimiento donde el personal autorizado debe asignar las tareas al personal propio o de terceros que las ejecute. El personal operativo recibe la orden de trabajo con las tareas asignadas, mediante el servicio de mensajería de la plataforma o mediante correo electrónico y una vez ejecutadas las tareas se enviarán de forma automática al personal autorizado para su aprobación o desaprobación.

La visualización de KPI’s y reportes e informes se genera a partir de la información recolectada de los activos y las órdenes de trabajo generadas, luego el sistema calcula automáticamente los siguientes indicadores de desempeño: Disponibilidad total, confiabilidad (Disponibilidad por fallas), MTBF (tiempo medio entre fallas) y MTTR (tiempo medio de reparación). Estos indicadores pueden ser visualizados por activo, por grupo de activos relacionados o por sitio y adicionalmente el sistema realiza automáticamente los siguientes análisis: Análisis de tareas, análisis de fallas y análisis de órdenes de trabajo, los cuales pueden ser visualizados por activo, por grupo de activos relacionados, por sitio o por usuario responsable del activo o de la ejecución de las tareas. La administración de activos (infraestructura, equipos, entre otros) en diferentes ubicaciones se realiza a partir de la organización en una estructura jerárquica de tal manera que cualquier activo puede ser ubicado más fácilmente dentro de la jerarquía y donde todos los activos incluidos debajo de él pueden afectar sus KPIs.

El módulo de Gestión energética permite llevar registro y seguimiento de un sistema de gestión energética (SGE) basado en el ISO 50001, donde las mediciones de consumo realizadas y en el conocimiento de su negocio, se pueden establecer y registrar los Usos Significativos de Energía (USE), relacionándolos en un diagrama energético productivo a través de un diagrama de Sankey ,el cual le permite visualizar los usos y tipos de energía usados en los procesos. Esto permite que se puedan crear proyectos de eficiencia energética orientados a la reducción del consumo energético para aplicarlos a uno o varios USE, donde se establecerán los objetivos de ahorro. En cada proyecto se puede establecer automáticamente una Línea Base, que servirá para comparar contra un periodo de seguimiento y así evaluar el desempeño del USE mediante indicadores de desempeño energético (IDE) estándar o creados por el usuario mismo, y crear controles operacionales que se pueden ejecutar en el marco de uno o varios proyectos para ser ejecutados y verificados periódicamente en pro de mejorar el desempeño energético de los USE.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS

Figura 1. Módulo de monitoreo, gestión y control de dispositivos.

Figura 2. Módulo de inteligencia artificial.

Figura 3. Módulo de eficiencia energética.

Figura 4. Módulo de gestión de activos y mantenimiento.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La presente invención hace referencia a un sistema de automatización para la gestión de activos y mantenimiento, gestión de edificios y gestión energética que comprende cuatro módulos interconectados, un primer módulo que es el módulo de monitoreo, gestión y control de dispositivos (100); un segundo módulo es un módulo de inteligencia artificial (200); un tercer módulo que es un módulo de eficiencia energética (300) y un cuarto módulo que es un módulo de gestión de activos y mantenimiento (400).

El módulo de la Figura. 1, módulo de monitoreo, gestión y control de dispositivos (100), recopila y almacena información en NoSQL (110), para posteriormente ser organizada, procesada y clasificada (120) en base de datos. Una vez se cuente con la información procesada, se puede emplear para visualizar los datos utilizando widgets y tableros configurables (121), encender o apagar dispositivos (122) a travez del gateway, generar alarmas y notificaciones vía correo y sms (123) basadas en los datos recopilados, enviar información al módulo de Inteligencia Artificial (124) para procesamiento; y compartir datos (125) con los módulos de gestión de activos y mantenimiento y el modulo de efciencia energética.

La información procesada de la red de sensores de la Figura 1, es recibida por el módulo de inteligencia artificial de la Figura 2 que comprende un módulo de analítica básica (210) de analítica avanzada (220), de acción (225) y módulo de automatización (230).

El módulo de analítica básica (210) crea fórmulas y hace operaciones matemáticas (211) a partir de los cuales crea una nueva variable de análisis o indicador (212) para ser visualizada en widgets y tableros configurables o activar alarmas y notificaciones (213) y finalmente integrar esta información con el módulo de automatización (230). El módulo de analítica avanzada (220) analiza los históricos de variables mediante inteligencia artificial (221) que comprende una herramienta de análisis gráfico comparativo entre variables, análisis de correlación, análisis de alarmas, análisis de promedios y detección de anomalías (222), la creación de modelos (223) para detectar anomalías en tiempo real, predecir el comportamiento, analizar promedios, correlación y tendencias (224) y un módulo acción (225) que permite a los usuarios crear proyectos de mejora con base en los resultados de los análisis hechos en la herramienta de análisis gráfico y la creación de modelos, y que además permite la creación de proyectos que comprendan objetivos, tiempo, director, interesados y actividades, así como la generación de línea base, establecimiento de KPI's y controles operacionales.

El módulo de automatización (230) incluye crear una serie de las condiciones (231) y evaluar las condiciones y determinar la ejecución de las siguientes reglas: Activar o desactivar equipos, ejecutar tareas específicas o planes de mantenimiento basado en condición, generar una No confirmidad, generar alarma crítica o mayor y enviar notificaciones (232). Como resultado de la NO Conformidad se generan un plan de acción que ejecuta controles operacionales que están relacionados con el módulo de eficiencia energética y la herramienta Acción_o planes de mantenimiento basado en condición (233).

El módulo de eficiencia energética (300) recopila datos de los sensores o de la información procesada del módulo de monitoreo, gestión y control de dispositivos (310), para luego a partir de ella establecer y registrar los Usos de Energía Significativos (320) los cuales incluyen: Relacionar los Usos de Energía en una diagrama de Sankey; visualizar los tipos y usos de energía usados; y definir la relación entre los usos y tipos de energía usados por procesos y definir proyectos energéticos (330) para uno o varios de los Usos de Energía Significativos, donde se definen: Objetivos de eficiencia; tiempos de ejecución; y equipos de trabajo y actividades a ejecutar. Dentro de cada proyecto energético se establecen: línea base, indicadores de desempeño, controles operacionales y establecimiento y seguimiento de metas de ahorro. Dependiendo del resultado de los indicadores de desempeño se envía la información al módulo de automatización (340).

El módulo de gestión de activos y mantenimiento (400) recibe información procesada del módulo de monitoreo, gestión y control de dispositivos; para a partir de ella asociar al activo que corresponde; digitalizar la información de los activos físicos; gestionar Planes de Mantenimiento (410), gestionar órdenes de trabajo (420), visualizar KPI's; y analizar de tareas (430); y administrar activos (440).

Particularmente, la Gestión Planes de Mantenimiento comprende Planes de Mantenimiento Preventivo, Planes de Mantenimiento Preventivo y Planes de Mantenimiento Basado en Condición; la Gestión de órdenes de trabajo comprende recibir la orden de trabajo, asignar al personal para ejecución, recibirlas con las labores ejecutadas para su aprobación o desaprobación; la Visualización de KPI’s comprende calcular automáticamente KPI's por activo, por grupo relacionado de activos o por sitio, el Análisis de tareas, de fallas y órdenes de trabajo comprende el análisis de activos o sitios; y por último, la administración de activos en diferentes ubicaciones.

Mientras la descripción detallada anterior describe algunos ejemplos de la tecnología, y describe la mejor manera prevista, no importa que tan detallado lo anterior aparezca en el texto, la tecnología puede ser practicada de muchas maneras. Los detalles pueden variar en la implementación, mientras que todavía siguen siendo abarcados por la tecnología descrita en este documento. Como se señaló anteriormente, la terminología particular utilizada para describir ciertas características o aspectos de la tecnología no se limita a cualesquiera características específicas o aspectos con los que esa terminología está asociada. En general, los términos utilizados en las siguientes reivindicaciones no deben ser construidos para limitar la tecnología a los ejemplos específicos aquí descritos. En consecuencia, el alcance de la tecnología no sólo abarca los ejemplos descritos, sino también todas las formas equivalentes de practicar o de implementar la tecnología.