AEI 522 - Seguridad y capacidad de gestión, puntos clave para las aplicaciones de IIoT

Las plataformas IoT industriales responden a unas necesidades más exigentes en lo referente a fiabilidad, longevidad y conectividad, pero ¿cuáles son las características principales que deben facilitar este tipo de plataformas? o ¿cuál es la arquitectura más adecuada de una solución de este tipo? Estas son algunas de las preguntas a las que se enfrentan los expertos que componen el panel escogido para elaborar este artículo. A continuación, sus principales conclusiones.

“La seguridad y la capacidad de gestión son críticas para las aplicaciones de IoT en la industria”, afirma rotunda Raquel Mateos, Executive Territory Manager de OSIsoft. Y es que una plataforma IoT industrial debe estar diseñada para cumplir con los requisitos de seguridad y criticidad asociados a los equipos y entornos de operación industrial. Las redes de control deben protegerse de internet y cualquier conectividad dentro y fuera de la red de control debe ser autentificada. “La capacidad de gestión es otro punto importante para la industria frente a una plataforma general de IoT”, continúa Mateos Tejada, “más allá de la administración de dispositivos y del software, una implementación de IoT industrial a gran escala requiere además una gestión de datos significativa”. En su opinión, la plataforma IoT industrial debe disponer de mecanismos que permitan normalizar, consolidar y transformar las medidas en bruto de dispositivos IoT, para complementar la información proporcionada por los sistemas tradicionales industriales (DCSs, SCADAs, PLCs) donde residen hoy en día, la mayoría de los datos. Y de este modo, disponer de la información necesaria para la toma de decisiones en tiempo real.

Mientras, para David Ramos, EIoT Country Manager Iberia de Advantech Europe B.V., las plataformas IoT para industria responden a unas necesidades más exigentes en lo referente a fiabilidad, longevidad, conectividad y software dedicado o Apps industriales. “En industria nos enfrentamos a una gran variedad de dispositivos ya existentes, con diversos protocolos y buses de campo, que es necesario comunicar e integrar en soluciones IoT”, considera. “Aplicar las tecnologías del Internet de las cosas (IoT) al mundo industrial implica tener presente varias necesidades típicas de las fábricas: fiabilidad, interoperabilidad, seguridad, automatización, escalabilidad, que en el mundo de consumo tienen menor o nula importancia”, añaden, por su parte, Josep Lloret y Giulia Angarano, ambos Technology Consultant de Rockwell Automation.
Según sus palabras, es innegable, por ejemplo, que un fallo de ciberseguridad tiene consecuencias mucho más graves en un sistema IIoT que en uno IoT, ya que puede provocar paros de producción y consecuentemente enormes pérdidas económicas. “Asimismo, los tiempos de respuesta y la fiabilidad de los datos son fundamentales para la toma de decisiones en la industria en comparación con aplicaciones IoT. Además, a una plataforma IIoT se requiere poder comunicar con un número mucho más amplio de protocolos de diferentes fabricantes y épocas”, concluyen.

Una opinión similar a la de los expertos de Rockwell es la de Eduardo González, Especialista en soluciones para la Cadena de Suministro, SAP España, quien explica que la principal diferencia es que la primera ha sido diseñada para poder utilizarse en cualquier tipo de compañía y la segunda ha sido pensada teniendo en cuenta las necesidades específicas de las empresas del sector industrial. “Es una cuestión fundamental porque el sector industrial tiene unos procesos muy concretos y unos protocolos que solo una plataforma IIoT puede cubrir; la especialización es necesaria”, puntualiza.

Características principales

Existen varias características que la tecnología IoT para la industria ofrece y que son tan útiles como interesantes. Sin embargo, “hay un par que desde AWS consideramos esenciales y son el análisis predictivo y el control y mantenimiento de los activos industriales. Ambos permiten incrementar la eficiencia y optimizar los procesos de fabricación”, asegura desde Amazon Web Services (AWS) Carlos Sanchiz, Manager Solutions Architecture. En su opinión, por un lado, “las plataformas de IoT deben facilitar el análisis predictivo, que permite extraer información procesable a partir de diferentes orígenes de datos interesantes y necesarios para cualquier industria, como los que provienen de la maquinaria, de las condiciones ambientales y de observaciones humanas, con el objetivo de optimizar la calidad de la producción. Gracias a los modelos predictivos a futuro sobre el estado de la fabricación o el mantenimiento, los clientes industriales pueden mejorar sus productos y ser más eficientes, por ejemplo, a través de la reducción del gasto energético o a través del conocimiento de cuándo una pieza debe ser cambiada”. Por otro lado, “es imprescindible que las plataformas de IoT permitan vigilar el estado en el que se encuentran los equipos y las máquinas, con el objetivo de determinar su nivel de rendimiento. La funcionalidad del control de la condición de los activos es de gran valor para recoger cualquier dato relacionado con variables como la temperatura de la máquina, la vibración o los códigos de error que determinan el rendimiento de cualquier equipo y su grado de optimización. Esta visibilidad que aporta el IoT industrial permite maximizar el uso de los activos, así como su inversión. Anticipándose a posibles fallos, IoT permite optimizar la vida útil de los equipos, mantener la seguridad de los trabajadores y proteger la cadena de suministros”.

“Flexibilidad, fiabilidad, conectividad e innovación, ligados con soluciones de carácter abierto son los factores que debe incorporar una plataforma IoT”, añaden desde Advantech en esa misma dirección. Esta compañía desarrolla plataformas IoT en base a estándares, buscando máxima compatibilidad tanto con los dispositivos de campo como con las soluciones en la nube. A través de esta filosofía de desarrollo, los integradores que trabajan con soluciones IoT hardware + software de Advantech pueden mantener sin cambios una parte importante de sus desarrollos, reutilizando código y arquitectura.
“En aplicaciones IoT industriales es posible encontrar dispositivos con menos de 5 años de vida, con conectividad Ethernet, dispositivos con buses de campo a través de puertos serie o dedicados, que requieren un tratamiento específico o, incluso, sistemas cerrados, de más de 15 o 20 años donde es necesario incorporar sensores y acceder directamente a los valores físicos. En cada proyecto IoT podemos encontrar particularidades en este sentido”, concluye Ramos.

“Es evidente que la creciente digitalización de la capa OT está comportando la generación de un gran volumen de datos”, continúa, tomando el testigo, Josep Lloret (Rockwell), “estos datos aportan valor a la cadena de producción solo si se integran con la información existente en la capa IT. Desde este punto de vista, el objetivo principal de una plataforma IIoT tiene que ser garantizar el flujo continuo de comunicaciones entre los elementos de las dos capas (ej. PLC, HMI, MES, ERP) y hacerlo de forma segura y bidireccional.

También está claro que aunar tantos elementos, y los departamentos correspondientes, puede resultar muy ambicioso y complejo. Una solución IIoT tiene que facilitar la definición de un caso de uso específico, su desarrollo ágil y rápido y su futura escalabilidad”. Y, aparte de las características relacionadas con la seguridad y la capacidad de gestión ya introducidas en la cuestión anterior, cualquier tipo de tecnología que apoye una infraestructura crítica debe garantizar robustez, escalabilidad e interoperabilidad. Así al menos lo manifiestan en OSIsoft y añaden que las soluciones IoT industriales coexisten con otras tecnologías operacionales (sistemas de automatización y control, aplicaciones específicas para la gestión y planificación de la producción, gestión de laboratorio, etc.), por lo que deben soportar una gran variedad de protocolos. Más aún, aportar la flexibilidad para integrarse con sistemas propios de negocio (ERPs), sistemas de geolocalización o desarrollos propietarios. “Las plataformas IoT industriales deben facilitar esta interoperabilidad, para realmente aprovechar los beneficios que aportan las nuevas tecnologías en la mejora de la eficiencia de las operaciones industriales”, asegura Mateos.

Edge, la nube o ambas

Una vez llegados a este punto, la redacción de AiE se pregunta cuál es la mejor o más adecuada arquitectura de una solución de este tipo. En este sentido, y “a grandes rasgos, la conexión de los equipos suele estar en Edge, es decir, lo más cerca posible de los equipos, incluso dentro de las propias máquinas. En el Edge podemos hacer varias cosas, desde simplemente capturar los datos y enviarlos hacia otros sistemas a realizar operaciones y analítica usando algoritmos de Machine Learning y el resultado devolverlo al sistema de control y/o subirlo a la nube”, consideran en Rockwell. Respecto a dónde se ubican tanto los datos recopilados como la propia plataforma de IIoT, “encontramos aún mucha reticencia en la industria a colocarlo en la nube, a diferencia del sector de IT que ya está habituado desde hace años a trabajar de ese modo”. En la propuesta de Rockwell Automation y PTC con FactoryTalk InnovationSuite existen las dos opciones: instalarlo On Premise e instalarlo en el Cloud. En esta segunda opción la apuesta es clara por el SaaS (Software-as-a-Service) con el que ofrece un “renting” del software y de sus capacidades en la nube, sin tener que preocuparse nunca más de mantener los equipos informáticos (tanto hardware como software).

“Creemos que la tendencia a medio plazo en la industria es que todo lo que no sea puramente control estará basado en el Cloud, y probablemente como SaaS, por todas las ventajas que ofrece esa solución, tanto de mantenimiento como de seguridad. Además, contamos con una infraestructura de telecomunicaciones en nuestro país que no tiene nada que envidiar a ningún país vecino, como hemos podido comprobar en esa época de COVID-19.”, concluyen Lloret y Angarano.

Para Raquel Mateos, esta cuestión pone de manifiesto otra de las diferencias entre una plataforma IoT industrial y una plataforma IoT de propósito general. “Si bien cuando hablamos de edge y cloud, hablamos de tecnologías, el diseño de una solución de IoT realmente centrada en la industria, debe considerar los requisitos de las áreas de IT y OT específicos de esa industria, ya sea generación y distribución de energía, petróleo y gas, producción farmacéutica, alimentación, minería u otras”, explica la Executive Territory Manager OSIsoft. Y añade: “La mejor arquitectura definitivamente incluirá componentes en el edge y en la nube, ya que cada uno tiene enormes beneficios prácticos en términos de escalabilidad, capacidad de recopilación de datos, seguridad y accesibilidad, de interés para cualquier tipo de industria. Lo realmente interesante es trabajar con cada compañía para crear arquitecturas de nube y edge personalizadas, aprovechando su experiencia y conocimiento, de modo que se puedan crear soluciones que, por ejemplo, escalen geográficamente para acomodar plataformas petrolíferas offshore, permitan enviar de manera robusta mensajes de red en una mina subterránea o acomoden los requisitos regulatorios de la producción farmacéutica”.

“Estamos siendo testigos de una transformación única en el sector industrial”, afirma rotundo Luis Montero, director de Soluciones Data, IoT & AI de Microsoft en España, “en Microsoft estamos apostando por el desarrollo de tecnologías para transformar el sector industrial en una ‘industria inteligente’”. Y nos explica, para concluir este reportaje, un ejemplo real, y muy clarificador, de estos escenarios, el proyecto desarrollado por Shell y Microsoft. “Imagina que alguien enciende un cigarrillo en una gasolinera mientras espera a que se llene el depósito de su coche”, explica Montero, “se trata de una imprudencia que puede provocar una explosión y enormes daños materiales y personales. Sin embargo, una cámara captura la escena y un dispositivo que funciona sobre Microsoft Azure IoT Edge, instalado en la misma estación de servicio, es capaz, gracias a la Inteligencia Artificial, de detectar automáticamente ese riesgo potencial, diferenciándolo de acciones cotidianas como la entrada y salida de coches, clientes que limpian su parabrisas o aquel que abre el refresco que acaba de comprar. Una vez que se ha identificado que alguien está fumando, el sistema dispara de forma automática una alerta. De esta forma, el personal de la estación de servicio puede bloquear el surtidor antes de que se produzca el accidente. La Inteligencia Artificial desempeña un papel crucial a la hora de discriminar entre cientos de imágenes aquella que buscamos, pero si todas esas imágenes tuvieran que procesarse y viajar hasta cualquier otra nube, o a los servidores centrales de la compañía, quizás no se hubiera podido intervenir a tiempo. Además, esto implica reducir notablemente los costes, pues evitamos la inversión que supone enviar la información ingente que genera un circuito de grabación 24H al servidor central de la compañía”.

Este artículo aparece publicado en el nº 522 de Automática e Instrumentación, págs. 58-62.