Diseñar soluciones fácilmente desplegables, seguras y sencillas de usar: este es uno de los grandes retos de la industria 4.0.
En este primer caso práctico, proponemos la asociación de tres tecnologías: Node.js como lenguaje, Docker para la contenedorización, y Kubernetes para el despliegue, con el fin de desarrollar una aplicación adaptada a este contexto. Aquí te presentamos sus ventajas y algunos ejemplos ilustrativos.
Node.js: un lenguaje de múltiples aplicaciones
En los sistemas industriales conectados actuales, Node.js es aún un «outsider». Este entorno JavaScript avanzado se utiliza habitualmente para la creación de servidores web, servicios de transacciones online o microservicios en sectores como el financiero. Empresas como Netflix o PayPal han contribuido significativamente a su popularidad.
Sin embargo, algunas de las ventajas que lo hacen exitoso en el sector terciario empiezan a ser también aplicables al sector secundario. Esto se debe principalmente a sus principios “arquitectónicos”. Su modelo asíncrono y basado en eventos permite una gran flexibilidad y una gestión optimizada en tiempo real de múltiples conexiones simultáneas. Esto facilita su uso en entornos industriales de monitorización, más sencillo que otras arquitecturas tradicionales (como los sistemas SCADA). Además, la escalabilidad de Node.js, su ecosistema open source y su amplio rango de aplicaciones (desde servidores web hasta firmwares en sensores IoT, tanto en backend como frontend) lo convierten en un candidato serio para su integración en líneas de producción conectadas.
Docker: un contenedor que se mantiene a flote
Cuando se desea aumentar el número de procesos Node.js, escalar la solución (por ejemplo, añadiendo otra línea de producción al sistema de monitorización) o simplemente incorporar más sensores con el tiempo, Docker se vuelve esencial.
Esta plataforma garantiza estabilidad en entornos variados, facilita la escalabilidad y permite actualizar aplicaciones complejas con mayor fluidez. En comparación con las máquinas virtuales, ofrece además un menor consumo energético, ya que exige menos recursos del hardware.
Kubernetes: una orquesta de pods
Para coordinar los contenedores Docker y garantizar un despliegue escalable y seguro, es habitual combinar Docker con Kubernetes. Esta plataforma permite automatizar el despliegue de contenedores, equilibrar la carga entre ellos y asegurar la supervisión y reinicio sin errores.
Kubernetes puede considerarse una capa superior de Docker: sus clusters orquestan los contenedores (agrupados en pods).
Este despliegue transforma la arquitectura informática industrial, permitiendo la creación de clusters dedicados a cada etapa de producción.
Caso práctico: implementación de un sistema Node.js contenedorizado en varias líneas de producción
Medir las vibraciones de una máquina, la temperatura de un horno industrial, conocer la humedad o el color de un producto en fabricación… Los sensores y el sistema de monitorización son cruciales en la industria moderna. Con el auge del mantenimiento predictivo y las herramientas de automatización de decisiones, es vital diseñar sistemas resilientes que procesen datos en tiempo real de varias máquinas o líneas de producción.
En este caso, proponemos aplicar tecnologías ya consolidadas en el mundo web a un entorno muy concreto: la industria manufacturera.
¿La idea? Crear una aplicación Node.js accesible para los operarios de una misma máquina, donde se centralicen en tiempo real los datos de sensores distribuidos por toda una línea de producción.
Del sensor al backend
Primero, el equipo de desarrollo debe recopilar los datos de todos los sensores. Node.js permite crear una plataforma compatible con protocolos de IoT, que centraliza diferentes datos: Temperaturas vía Modbus, Vibraciones mediante OPC UA, etc. Gracias a bibliotecas como modbus-serial o node-opcua, es posible uniformizar estos datos en formato JSON, gestionando múltiples conexiones en tiempo real sin bloqueos.
Uso de Docker
Para desplegar la recogida de datos, se instala la app Node.js y sus dependencias en un Dockerfile, que se ejecuta en cada puesto conectado a sensores. Esto facilita las fases de prueba y despliegue a gran escala.
Otro contenedor distinto se encarga del procesamiento de datos y de la API. Esta API alimentará una aplicación de monitorización accesible a los trabajadores, que también se ejecuta en otro contenedor Docker.
Uso de Kubernetes
Los cuatro Dockerfile creados (Recogida de datos, Tratamiento, API y Frontend) se orquestan con servicios Kubernetes. Así, el cluster Kubernetes gestiona en tiempo real los datos recibidos, equilibrando la carga mediante servicios como LoadBalancer, que adapta las instancias en función del número de sensores conectados. Esta arquitectura permite una escalabilidad automática y puede replicarse fácilmente en otra línea de producción sin modificar la arquitectura global. Además, se pueden añadir sensores, máquinas o puestos fácilmente: se crean nuevos contenedores Docker gestionados por Kubernetes, actualizados sin detener el servicio de monitorización.
Conclusión
La combinación tecnológica de Node.js / Docker / Kubernetes ofrece una solución muy práctica gracias a herramientas open source consolidadas en el desarrollo web. Por eso, familiarizarse con Node.js, la lógica de contenedores con Docker y la orquestación con Kubernetes es una excelente estrategia para ingenieros y desarrolladores que quieran construir aplicaciones potentes, escalables y eficientes en la industria del futuro.
