InterSystems IRIS Data Platform para aplicaciones de IoT

Cada día, máquinas, componentes, contenedores, dispositivos de medición, vehículos e incluso personas están siendo equipados con sensores conectados a internet que transmiten información, reciben instrucciones e incluso realizan acciones en base a la información que reciben. Hoy, en el mundo existen más de 9 mil millones de dispositivos conectados, un número que crece constantemente. McKinsey predice que el impacto económico total del Internet de las Cosas (IoT) será de entre $3,9 y $11,1 millones de millones dólares anualmente para el año 2025. El potencial de las organizaciones que pueden capitalizar efectivamente oportunidades de IoT es enorme.

Las tecnologías y plataformas tradicionales para la gestión de datos no cuentan con las herramientas necesarias para manejar los requerimientos específicos, el alto rendimiento y escala asociados a las aplicaciones de IoT. Dichas aplicaciones muchas veces tienen que ingerir, procesar y persistir grandes volúmenes de datos estructurados y no estructurados generados por los dispositivos a una velocidad elevada y ejecutan acciones programáticas en tiempo real.

Considere que una aplicación de un medidor de energía inteligente en una ciudad pequeña o mediana puede procesar más de 10.000 eventos por segundo y más de mil millones de eventos por día. La mayoría de las tecnologías tradicionales para gestión de datos no están diseñadas para procesar tal cantidad de trabajo.

Las aplicaciones de IoT requieren de otro tipo de plataforma de datos que pueda adaptarse a las complejas necesidades de alto rendimiento y escalamiento típico de las aplicaciones de IoT.

La revolución del IoT está creando oportunidades nunca antes vistas para que las organizaciones transformen sus negocios, ofrezcan nuevos servicios, aumenten los ingresos, reduzcan los costos y encanten a sus clientes. McKinsey predice que el impacto económico total del Internet de las Cosas será de entre $3,9 y $11,1 millones de millones de dólares anualmente para el año 2025.

Las oportunidades de negocios para los proveedores de aplicaciones que son capaces de satisfacer las necesidades de IoT de los clientes son en gran medida atractivas. Los expertos prevén que la oportunidad de ingresos totales para la tecnología IoT y los proveedores de aplicaciones alcanzará los $1,75 miles de millones de dólares anuales para el año 2025. Se vislumbra que la oportunidad para los proveedores de tecnología IoT sólo en la industria de la salud puede exceder los $100 mil millones de dólares anuales para el 2020.

Se pronostica que la cantidad y el tipo de implementaciones y casos de uso aumentará radicalmente durante los próximos años a medida que más organizaciones pongan en marcha proyectos de IoT y se diseñen e implementen nuevas aplicaciones de esta tecnología.

Las iniciativas de IoT ya están aportando un valor tangible en muchas industrias:

Una típica organización de salud puede recibir datos desde cientos de miles de dispositivos, incluyendo los dispositivos de monitoreo de pacientes e instrumentos. Las aplicaciones de IoT en salud están mejorando el resultado clínico de los pacientes y también entregando mejoras operacionales a las organizaciones. Por ejemplo, están posicionando el mantenimiento predictivo sobre el mantenimiento preventivo, en base a análisis históricos y mediciones en tiempo real. Esto puede minimizar las tasas de falla para dispositivos críticos, mejorando el índice de utilización de los dispositivos y las máquinas; además de reducir pérdidas.

En la industria del transporte las implementaciones de IoT ya se han vuelto comunes y algunos analistas prevén que el impacto económico total del IoT en esta industria, será cercano a 1 millón de millones de dólares en el año 2025. Las aplicaciones IoT están permitiendo que las organizaciones optimicen la gestión de flotas y reduzcan atrasos. Les permiten también optimizar el uso de combustible, rastrear carga de forma continua y en tiempo real, reducir las tasas de accidentes, realizar diagnósticos y acciones correctivas en tiempo real, ejecutar mantenimiento predictivo (en lugar de preventivo) y optimizar la tasa de utilización de contenedores y otros activos móviles. Por ejemplo, una compañía está usando telemática basada en vehículos para reducir las tasas de accidentes en el mercado de transporte de larga distancia con camiones en un 87%. La segunda compañía naviera más grande del mundo utiliza IoT para optimizar rutas de carga y permitir a sus clientes rastrear sus envíos en tiempo real, reduciendo los costos y mejorando el servicio al cliente.

Compañías de retail están usando IoT lo que les ha permitido tener un inventario con trazabilidad en tiempo real; entregar ofertas y promociones inteligentes y oportunas a los compradores; optimizar la ubicación de los productos; y tener precios dinámicos.

Sector público e industria energética están implementando medidores y redes de distribución inteligentes para balancear la oferta y demanda de energía, realizar ajustes de precios en tiempo real, identificar y corregir interrupciones del servicio y crear ahorros para el cliente ajustando de forma programada los dispositivos conectados, encendiéndolos y apagándolos de acuerdo a condiciones en tiempo real.

En la industria del petróleo y el gas, miles de sensores son utilizados en plataformas petroleras oceánicas para supervisar los parámetros de operación y mantener la salud general de la máquina y del sistema.

En manufacturas y faenas se están implementando aplicaciones de IoT para realizar monitoreos en tiempo real, habilitar mantenimiento predictivo para reducir costos, minimizar fallas, evitar tiempos de inactividad y prevenir accidentes.

Se pronostica que la tasa de adopción crecerá radicalmente durante los próximos años y las oportunidades de crecimiento continuo e innovación en las aplicaciones IoT serán muy atractivas. Pero en muchos casos, el crecimiento y la innovación se ven restringidos por las limitaciones de las tecnologías subyacentes que no fueron diseñadas para soportar esta clase de uso. Por ejemplo, en la industria del petróleo y el gas, solo el 1% de los datos IoT recolectados se usan en el análisis de la toma de decisiones que pueden mejorar la confiabilidad, eficiencia, procesos y flujos de trabajo. Las tecnologías modernas diseñadas para manejar los requerimientos específicos de las aplicaciones IoT pueden ayudar a las organizaciones a superar estos desafíos.

La siguiente sección explora los requerimientos técnicos de las aplicaciones de IoT y describe las funciones de InterSystems IRIS Data Platform , una plataforma funcionalmente integral y unificada para desarrollar, ejecutar y mantener aplicaciones sofisticadas de IoT.

InterSystems IRIS Data Platform es una plataforma de datos integral, multimodelo y de carga de trabajo múltiple, ideal para satisfacer los desafiantes requerimientos de aplicaciones para el Internet de las Cosas. Es una plataforma completa para desarrollar, ejecutar y mantener aplicaciones de IoT en un único ambiente unificado y consistente. Cuenta con una arquitectura distribuida para soportar transferencias para enormes volúmenes de datos, al mismo tiempo que entrega la flexibilidad y la durabilidad de una base de datos multimodelo transaccional de nivel empresarial para ingerir, procesar y dar persistencia a datos desde una amplia gama de dispositivos en diferentes formatos. Incorpora un conjunto completo de funcionalidades de integración, procesamiento de eventos y capacidades analíticas integradas, incluyendo soporte SQL completo y procesamiento de texto, orquestación de procesos de negocios y entorno de desarrollo basado en estándares.

Capacidad de conectar, ingerir y dar persistencia a una amplia gama de tipos y formatos de datos provenientes de diversos dispositivos.

Estos datos asociados a las aplicaciones del IoT suelen ser heterogéneos, ya que pueden venir de muchos dispositivos diferentes, todos ellos con funciones distintas y de fabricantes diferentes. La plataforma de datos subyacente debe ser capaz de ingerir y procesar una amplia gama de tipos de datos brutos en sus formatos originales. Muchas aplicaciones también requieren que la plataforma de datos pueda dar persistencia a todas las fuentes de datos dispares para detectar desviaciones de los rangos normales, soportar análisis específicos posteriores, mantener el cumplimiento regulatorio y cumplir con otros propósitos.

InterSystems IRIS hace que sea simple y sencillo conectarse a distintos dispositivos, utilizando cualquier protocolo, tanto para consumir datos como para enviar o dar instrucciones. Proporciona una serie de funcionalidades para asegurar la conectividad de entrada y de salida con cualquier dispositivo o protocolo. También incluye una biblioteca integrada de adaptadores que proporcionan conectividad y transformación de datos para estándares industriales, protocolos y tecnologías tradicionales como REST, SOAP, HTTPS y JMS, además de protocolos nuevos y específicos para IoT, como MQTT. InterSystems IRIS también permite que los desarrolladores de aplicaciones realicen un desarrollo rápido de adaptadores personalizados (y la lógica de negocios asociada) para soportar virtualmente cualquier dispositivo o entorno.

InterSystems IRIS incorpora una base de datos multimodal, transaccional de nivel empresarial comprobada, diseñada para trabajar con datos en una escala masiva y entrega la flexibilidad para almacenar los datos entrantes en el formato más adecuado, incluyendo:

• Modelos de datos de esquema libre, que pueden ser ideales para almacenar datos brutos de dispositivos (temperatura, velocidades, etc.) y los metadatos asociados (marcas de tiempo, ID de dispositivo, etc.) para entregar la máxima flexibilidad para realizar los análisis específicos posteriores sobre los datos
• Conjuntos multidimensionales, que se pueden almacenar con cualquier número de subíndices
• Estructuras de datos relacionales para tipos de datos bien estructurados
• Modelos orientados al objeto, para tipos de datos complejos.
• Los datos se describen una vez en un único diccionario de datos integrado que está disponible usando acceso a objetos, SQL de alto rendimiento y accesos multidimensionales, los cuales pueden acceder simultáneamente a los mismos datos

Las aplicaciones IoT deben ser capaces de soportar enormes cantidades de datos que los dispositivos generan continuamente, a veces en el orden de cientos de miles, o millones, de mensajes o transacciones cada segundo. Las bases de datos tradicionales simplemente no fueron diseñadas para soportar velocidades de ingesta de datos así de alta, por ejemplo un día promedio se realizan casi 10 millones de operaciones en la bolsa de Nadasq. En cambio, una aplicación típica para medidores inteligentes de energía en una ciudad pequeña o mediana puede ingerir y procesar más de mil millones de transacciones al día.

InterSystems IRIS está diseñado para manejar los datos entrantes a una tasa de transferencia extremadamente alta de manera eficiente y rentable, la cual es requerido en entornos de IoT. InterSystems se ha dedicado por décadas a optimizar el rendimiento y la escalabilidad de su tecnología para satisfacer los exigentes requerimientos y acuerdos de nivel de servicio de sus clientes.

Por ejemplo, la Agencia Espacial Europea utiliza la tecnología de InterSystems para procesar grandes cantidades de datos satelitales a velocidades de ingesta muy altas. Sus aplicaciones, las cuales corren en un un procesador Intel de 8 núcleos de 64 bits, ingieren y almacenan 5 mil millones de objetos Java discretos de alrededor de 600 bytes cada uno en 12 horas y 18 minutos, con una velocidad de inserción promedio de 112.000 objetos por segundo.

InterSystems IRIS soporta altos niveles de accesos simultáneos y volúmenes de datos muy grandes. El escalamiento horizontal está disponible para las instalaciones on-premise y en la nube, entregando opciones de despliegue flexibles para los clientes. El escalamiento horizontal, en el que los datos se comparten entre nodos, está disponible a través de un protocolo de almacenamiento en caché altamente optimizado que permite compartir datos entre nodos mientras se conserva la funcionalidad y la integridad transaccional.

La plataforma de tecnología subyacente debe ser compatible con una gran variedad de tipos de procesamiento de análisis para permitir el procesamiento de datos históricos completos no resumidos, además de permitir a los analistas y cientistas de datos identificar correlaciones entre los datos de dispositivo y también de los conjuntos de datos externos. Esto permite que la información obtenida de los análisis sea incorporada a los flujos de trabajo programáticos en tiempo real para realizar procesos de negocio en tiempo real y acciones críticas justo a tiempo.

Además, gracias a ciertas investigaciones se ha descubierto que entre el 40 y el 60 porciento del valor de negocios de las aplicaciones de IoT se obtiene por la interoperabilidad entre los diferentes sistemas y aplicaciones de IoT. Alcanzar este valor requiere operar como una aplicación compuesta, también contar con capacidades sólidas de integración para combinar y correlacionar datos provenientes de diferentes fuentes para desbloquear la información potencial que está oculta en conjuntos distintos de datos.

InterSystems IRIS permite desarrollar y ejecutar consultas y análisis específicos sobre los datos estructurados y no estructurados en la base de datos y entrega acceso consistente y unificado a los datos, sin importar el tipo de objeto. El rendimiento de las consultas en estructuras complejas de datos de objeto es sorprendentemente rápido, normalmente mucho más rápido que las bases de datos relacionales. Además de los beneficios de rendimiento inherentes de la base de datos multimodelo, la tecnología de indexación de mapa de bits acelera aún más el rendimiento de las consultas sobre datos en tiempo real.

Analistas y cientistas de datos son capaces de incorporar una amplia gama de herramientas analíticas, incluyendo modelamiento predictivo, machine learning, Apache Spark y otros, para identificar patrones, tendencias y correlaciones en los conjuntos de datos. Los conocimientos o algoritmos resultantes se pueden incorporar a los procesos de negocios en tiempo real, usando el ambiente de modelamiento gráfico para iniciar un proceso o acción cuando se cumplan criterios específicos. InterSystems IRIS entrega funciones integrales para crear y gestionar procesos programáticos en tiempo real que se ejecuten cerca de los datos, en el mismo motor que la base de datos, para lograr un rendimiento más rápido.

Adicionalmente, se pueden detectar patrones y las anomalías en los datos en tiempo real y en respuesta a ello se pueden iniciar acciones correctivas programáticas, procesos y alertas.

Las capacidades clave incluyen:

• Procesamiento de mensajería y eventos
• Motor de reglas de negocio con un ambiente de modelamiento gráfico
• Orquestación y gestión de procesos de negocios
• Motor de flujo de trabajo adaptable compatible con flujos de trabajo automatizados y de personas
• Desarrollo de aplicaciones compuestas para utilizar (y reutilizar) dentro de aplicaciones InterSystems y con aplicaciones externas
• Monitoreo de actividades de negocio, incluyendo dashboards y alertas
• Inteligencia de negocios y dashboards de información en tiempo real con funcionalidades para crear modelos de datos y la capacidad de actuar al instante con la información de las aplicaciones transaccionales
• Administración integral y transversal que contempla una visualización en tiempo real de los procesos de negocios y rendimientos del sistema

La plataforma de tecnología debe ser ágil y amigable para los desarrolladores, permitiendo a las organizaciones desarrollar y desplegar rápidamente nuevas aplicaciones e iterar fácilmente en las aplicaciones a medida que los requerimientos y demandas de negocios van cambiando.

InterSystems IRIS entrega una plataforma completa para desarrollar, ejecutar y mantener aplicaciones de IoT. Como tal, elimina el tiempo y el trabajo requeridos para aprender, usar e integrar múltiples herramientas, productos y proyectos de código abierto dispares.

También provee un plug-in para el popular entorno de desarrollo integrado Eclipse, permitiendo un desarrollo rápido y abierto de aplicaciones IoT.

Finalmente, InterSystems IRIS entrega opciones de implementación flexible, compatibles con implementaciones tanto en la nube como on-premise.

En muchas aplicaciones IoT, como dispositivos de monitoreo y control en vehículos, buques, fábricas o sistemas de tráfico, las fallas o tiempos de inactividad pueden tener consecuencias graves. La tecnología de InterSystems ha sido puesta a prueba con exitosos resultados ambientes de misión-crítica, con alta disponibilidad y tiempos de inactividad mínimos.

Navantia (Construcción naval)
Navantia, una constructora de barcos militares líder en España se está diferenciando al desarrollar y desplegar la próxima generación de sistemas de gestión de buques, un sistema integrado de administración de plataformas IPMS, (del inglés Integrated Platform Management System). El objetivo de su IPMS, denominado COMPLEX que la compañía y su partner de desarrollo, Arisnova, crearon usando tecnología de InterSystems es permitir la integración de funciones estándar como el control y la supervisión de embarcaciones con otras funciones avanzadas como, por ejemplo, el control de daños, el mantenimiento y la formación a bordo.

Navantia vio a InterSystems como una alternativa a las bases de datos relacionales tradicionales y sistemas SCADA porque entrega modelos de datos más complejos, arquitecturas más flexibles y niveles de rendimiento más altos para un IPMS que debe acomodarse a una amplia variedad de sensores, equipo a bordo, relaciones de sistemas, flujos de trabajo de procesos y tipos de información (estática, dinámica, en tiempo real, activa e histórica).

Desarrollado con tecnología de InterSystems, COMPLEX gestiona 65.000 señales diferentes. Navantia ha reducido el tiempo de desarrollo para proyectos de IPMS adicionales en un 80 % gracias a las poderosas capacidades de reutilización de aplicaciones.

OptAlert (Transporte)
La fatiga es una de las principales causas de los accidentes en el sector industrial, en especial en transporte de carreteras y en faenas mineras. Según los datos del gobierno australiano, más de la mitad de las denuncias de siniestros de accidentes están relacionadas a la fatiga y casi dos tercios de los accidentes de camiones de transportes de carga en la industria de la minería en superficie están directamente relacionados a la fatiga del operador.

Optalert, líder mundial en tecnología para el control de la fatiga, utiliza tecnología de InterSystems para reducir los accidentes de camiones comerciales monitoreando los ojos y el movimiento de los párpados de los conductores. Un desafío clave que la compañía enfrentó con el desarrollo de la aplicación fue la cantidad de datos recopilados. Para registrar los datos brutos de los movimientos oculares y otros eventos, como el encendido del motor del vehículo, el requisito de almacenamiento es de alrededor de 2 MB por usuario por hora. Se espera que esta cifra crezca en el futuro al registrar información adicional, como la temperatura de la cabina o la altitud. Con los flujos de alimentación de datos en vivo desde y hacia los vehículos, la aplicación puede generar alertas en tiempo real cuando un conductor se esté fatigando.

La tecnología de InterSystems maneja exitosamente los requerimientos y escalas actuales y Optalert confía en que podrán seguir manejando las crecientes tasas de ingesta de datos y requerimientos de almacenamiento a medida que la compañía sigue desarrollando la aplicación.

El Internet de las Cosas está creando oportunidades nunca antes vistas para que las organizaciones transformen sus negocios. Pero las tecnologías de gestión de datos y las plataformas tradicionales no están preparadas para satisfacer sus requerimientos, como por ejemplo el alto rendimiento y escala asociados a esta clase de aplicaciones.

InterSystems IRIS es una plataforma de datos integral, multimodelo y es ideal para aplicaciones IoT. Es una plataforma completa que entrega las capacidades críticas requeridas para desarrollar, ejecutar y mantener aplicaciones de IoT en un único ambiente consistente. Incorpora una arquitectura distribuida para soportar enormes tasas de ingesta y volúmenes de datos, a la vez que entrega la flexibilidad y persistencia de una base de datos transaccional multimodelo de grado empresarial para trabajar con datos provenientes de una amplia gama de dispositivos en diferentes formatos. Posee un conjunto completo de funcionalidades para integración, procesamiento de eventos y análisis integrados, incluyendo soporte completo de SQL y procesamiento de texto; y un ambiente de desarrollo compatible con estándares.

InterSystems es el motor detrás de las aplicaciones más importantes del mundo. En la salud, finanzas, gobierno y otros sectores donde la vida y la subsistencia de las personas estén en juego, InterSystems es el poder detrás de lo que es importante. Fundada en 1978, InterSystems es una compañía de capitales privados, con sede en Cambridge, Massachusetts, EE. UU. y con oficinas en todo el mundo. Millones de personas en más de 80 países utilizan sus productos de software diariamente.

Para más información, visite InterSystems.com/IRIS.

Descargar la Solution Guide:
InterSystems IRIS Data Platform for IoT Applications

 

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^{Fuentes: "The Internet of Things: Mapping the Value Beyond the Hype,” McKinsey Global Institute, June 2015, accessed October 16, 2016,}

^{“The Internet of Things,” McKinsey}

^{TJ McCue, “$117 Billion Market for Internet of Things in Healthcare by 2020,” Forbes, April 22, 2015,}

^{“European Space Agency Chooses InterSystems Caché Database for Gaia Mission to Map Milky Way,” InterSystems Corporation}