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La transformación digital hace tiempo que ha cambiado la forma en que las empresas manufactureras analizan y mejoran sus procesos

Requisitos de los equipos IIoT

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Las aplicaciones de Mendix están especialmente pensadas para el Edge Industrial. FOTO: Siemens
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Cuando se trata de analizar los datos de producción para optimizar los procesos, las soluciones basadas en la nube son actualmente muy valoradas, pero sin embargo siguen teniendo sus ciertas limitaciones/debilidades, como por ejemplo la ejecución en tiempo real, las cuales hacen que en los últimos años el concepto de IoT o IIoT surja cada vez con más fuerza.


Las empresas se enfrentan al desafío de resolver la optimización de los procesos industriales a través de la obtención de cada vez más información de estos, lo cual, también obliga a otras tareas como el control de actualizaciones y la seguridad de iT de manera eficiente y económica. Las nuevas soluciones combinadas de digitalización entre la nube, Edge Computing, pasarelas y diversas soluciones basadas en modelos híbridos en las cuales el propio controlador implementa la solución, cumpliendo todas ellas una amplia gama de requisitos en este sentido.


La transformación digital hace tiempo que ha cambiado la forma en que las empresas manufactureras analizan y mejoran sus procesos. Los enfoques de la computación en la nube y las distintas pasarelas IIoT desempeñan un papel clave en hacer que los procesos sean aún más transparentes y, en última instancia, más eficientes y económicos, de acuerdo con todos los estándares de seguridad. Las tareas que todavía se realizan clásicamente hoy en día (mediante PC’s con diversos sistemas operativos y distintos programas propietarios) se incorporarán en el futuro próximo a dispositivos IIoT de alto rendimiento y conducirán a infraestructuras aún más ligeras y eficientes. Como resultado, la cantidad cada vez mayor de datos deberá seguir siendo capaz de gestionarse de forma segura y altamente flexible en el futuro.


Sin embargo, cuando se habla de conectividad IIoT nacen tantas necesidades como posibles soluciones y requisitos de los sistemas de automatización. Sin olvidar la importancia de la Ciberseguridad.


En el proceso de Digitalización de cualquier Industria el IIoT tiene grandes oportunidades, pero es necesario hacer un análisis previo para encontrar cuál es el uso más adecuado de estas tecnologías en cada sector. El éxito en la implantación depende de la manera de analizar y manejar los datos adquiridos.

Arquitectura


La mayoría de estas tecnologías emergentes para la Industria, ya eran conocidas, pero sólo se aplicaban en el mundo IT. Para implantarlas en el mundo OT se debe considerar las diferencias entre ambos mundos, desde la disponibilidad y tiempos de respuesta exigentes a los protocolos propios de la Industria con los que convivirán.


Así la Industria ha encontrado en protocolos como el MQTT o el OPC UA, estándares que se ajustan a todas sus necesidades, cuando de unir ambos mundos se trata.


Con el PLC como núcleo de un sistema de Automatización, son deseables soluciones híbridas IT-OT que permiten usar el propio controlador. Esto ofrece ventajas ya que, por un lado, el controlador se puede utilizar para el preprocesamiento necesario de los datos y los fabricantes de plantas ya poseen los conocimientos técnicos necesarios para ello y la conexión a la nube se puede incorporar de manera sencilla directamente durante la creación del programa de control.


Para este tipo de soluciones con los PLCs S7-1200 y S7-1500 de Siemens es posible crear un cliente MQTT utilizando unas sencillas librerías y con posibilidad de implementar seguridad basada en certificados. En el caso de los S7-1500 existe también una solución Hardware con el procesador de comunicaciones SIMATIC CP 1545-1 que independiza el procesamiento de los datos de proceso de los protocolos de nube y la conectividad de forma segura con el Firewall de Seguridad integrado.


En sistemas ya funcionales, donde no es posible añadir modificaciones se hacen necesarias las soluciones basadas en pasarelas o Gateways Industriales. Un de ellas podría ser la familia CloudConnect 7 de Siemens, desarrollado especialmente para tareas de modernización de Sistemas ya existentes con PLCs SIMATIC S7-300 o S7-400, y la posibilidad de conexión a redes Profibus o Modbus TCP que permiten la integración de múltiples fuentes de datos protegiendo la inversión configurándose (que no programándose) de manera sencilla y no intrusiva vía página Web. O el modelo rugerizado RX1400 que ofrece múltiples interfaces Ethernet, así como WLAN para la comunicación a nivel de campo, y también es compatible con comunicaciones móviles LTE.

Pasarelas

Otros modelos de pasarelas o Gateways, los cuales son muy utilizadas para conectar diferentes fuentes de datos, armonizando la comunicación entre ellos, analizando los datos y reenviándolos para su análisis, por ejemplo, a un sistema ERP o nube local. Eso significa que puede hacer que los conceptos de producción orientados al futuro sean una realidad incluso para las plantas existentes. El principal inconveniente de estas pasarelas es la necesidad de conocimiento de iT, para realizar las programaciones y mantenimientos necesarios. Este caso Siemens lo resuelve con sus pasarelas IoT 2040/2050.

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La última posibilidad que ha aparecido en estos últimos años sería la utilización de Edge Computing. Este ecosistema simplifica la adquisición y el análisis de datos y suplementa la tecnología de automatización con lenguajes de alto nivel (C, C++, Phyton, etc.), la tecnología de contenedores (Dockers) y la capacidad de proporcionar y administrar funciones de forma flexible y remota. La virtualización de contenedores basada en Docker ofrece numerosas ventajas, incluyendo el aislamiento de aplicaciones y su simple operación y disponibilidad. El sistema de gestión de Edge permite administrar miles de dispositivos Edge distribuidos y por tanto también desplegar las aplicaciones software en todo el mundo. Para este sistema Siemens dispone del ecosistema denominado Siemens Industrial Edge cuya principal característica es la de “ready to use”, es decir, OT puede organizar y elegir aplicaciones sin necesidad de fuertes conocimientos de iT durante las operaciones e introducirlas en la fabricación. Este último punto es el que nos hace diferentes al resto de los sistemas que existen a día de hoy en el mercado.

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Finalmente, y para acabar este artículo nos gustaría dejar muy claro que en todo este proceso de la recogida de datos en campo un punto fundamental a resolver es el pilar de la Ciberseguridad. Ya que vamos a tomar decisiones en base a la información recogida de campo, esta no puede ser ralentizada, denegada o alterada por cualquier tipo de ciberataque, ya que esto desembocaría en la falta de poder tomar decisiones si no nos llegan los datos, o lo que es peor, la toma de decisiones erróneas si los datos nos llegaran alterados.


Dado que una Conectividad a la red de nivel superior es necesaria para alcanzar los sistemas en nube, los datos se transmiten a través de redes empresariales o incluso públicas esto hace que exista un potencial punto de acceso para los atacantes. La gravedad de la amenaza potencial depende en gran medida de la red de nivel superior y sus medidas de protección. Por esto tiene sentido un mecanismo de protección adicional en la célula de automatización, también porque la autorización de acceso pueda controlarse independientemente de cualquier mecanismo que exista en el nivel superior. Teniendo siempre en cuenta el modelo de “Defensa en Profundidad”. Para ello Siemens sugiere dos conceptos diferentes. Uno con hardware separado, como un SCALANCE SC632-2C como dispositivo de seguridad industrial para la conexión a través de la red de la empresa existente, o un router WAN para cableado o comunicación de red móvil p. ej., un SCALANCE M876-4 con conectividad LTE.


Equipo de especialistas de Digital Industries de Siemens



Este artículo aparece publicado en el nº 527 de Automática e Instrumentación

Págs. 23 a 25

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