Cuando hablamos de Smart Factory, inevitablemente nos referimos a la comunicación máquina a máquina (M2M). El objetivo de este concepto es recopilar datos para su procesamiento y evaluación. El rápido desarrollo en las áreas de IIoT (Industrial Internet of Things) e Industria 4.0, está impulsando esta tendencia. Vemos un número creciente de nodos conectados en el sector industrial. En Alemania, por ejemplo, se registró un crecimiento de 10% en 2019.
La comunicación M2M se basa tradicionalmente en la tecnología de protocolos Fieldbus. Los protocolos clásicos, como Profibus o Modbus RTU que se han utilizado durante muchos años, están maduros y se utilizan ampliamente en las redes. Los conocidos protocolos de Industrial Ethernet son Ethernet / IP, Modbus TCP, Profinet y Ethercat.
En Alemania, los protocolos de Ethernet industrial tienen una cuota de mercado de alrededor del 59%, con una tasa de crecimiento anual del 20% en comparación con los protocolos de Fieldbus, con una cuota de mercado del 35% y, por primera vez, una disminución del 5%.
La creciente difusión del estándar de comunicaciones móviles 5G también acelerará el desarrollo de la comunicación M2M. El uso de 5G elimina la necesidad de redes físicas de las máquinas, lo que podría haber impedido que los integradores de sistemas las incluyan cuando están ubicadas fuera del sitio.
Además, en el sector inalámbrico (WLAN, LPWAN, Bluetooth) se observa un crecimiento de 30% anual y ya representa 6% del mercado total en Alemania. Es precisamente aquí donde veo un claro potencial para explotar las nuevas posibilidades de las redes inalámbricas.
Encontrar una solución all in one
Todos los componentes que queremos usar para la automatización deben ser compatibles con los protocolos Fieldbus establecidos y estar listos para Ethernet Industrial y los protocolos TCP / IP, comunes en TI.
Aquí nos encontramos con temas de innovación como Big Data, mantenimiento predictivo y sistemas de TI estándar que también se están convirtiendo en un componente de la automatización en la industria.
Entonces, ¿cómo cumplir estos requisitos y al mismo tiempo otras demandas de Smart Factory o cómo deben cubrirse las demandas en la Economía Circular de la industria 4.0? (la Economía Circular entendida como un enfoque holístico de la producción en red en general, sin limitarse a la fabricación de un solo producto).
Aquí es donde entra OPC UA
En este punto, OPC UA (Open Platform Communications Unified Architecture) ya se ha utilizado y será aún más común en el futuro como una arquitectura general para garantizar el intercambio de información necesario entre los fabricantes y, para garantizar la interoperabilidad de los diversos componentes.
En este contexto, OPC UA es mucho más que otro estándar de comunicación para la comunicación en tiempo real en la automatización. OPC UA es más bien una arquitectura orientada a servicios (SOA) que se basa en una red IP y es compatible con IPv4 e IPv6.
Además, OPC UA es independiente de la plataforma, flexible en su aplicación, preparada para el futuro y puede extenderse arbitrariamente. La Fundación OPC crea los estándares necesarios, los mantiene y coopera con los líderes de la industria.
El estándar "PubSub" permite la comunicación hasta el nivel del sensor
La Fundación lanzó el Estándar de Publicación-Suscripción ("PubSub") para OPC UA como una extensión importante del estándar de comunicación. Este estándar está totalmente integrado en la tecnología OPC UA existente y permite al usuario desplegar OPC UA hasta el nivel más bajo de producción de fábrica, donde hay controladores, sensores y sistemas integrados que requieren una comunicación optimizada con baja latencia en las redes locales.
Una aplicación OPC UA puede ser un servidor o un cliente, pero también un editor o un suscriptor.
Una función de descubrimiento permite al usuario encontrar fácilmente los servidores OPC UA disponibles con los servicios relacionados.
Comunicación segura en la nube a través de OPC UA
"PubSub" también permite el uso de OPC UA en entornos de nube o de múltiples nubes mediante protocolos de nube populares como MQTT y AMQP. Un caso de uso típico son los escenarios en los que muchos remitentes se comunican con un receptor, por ejemplo, un servicio de monitoreo de condición en la Nube o un servicio de optimización basado en la nube. Al mismo tiempo, OPC UA conserva una ventaja importante a saber, la seguridad de extremo a extremo y el modelado de datos estandarizado.
Creando una comunicación normalizada con DIN SPEC 92222
DIN SPEC 92222 implementa un modelo de referencia para la industrial "Cloud Federation". El objetivo es una comunicación uniforme desde el dispositivo de campo a la aplicación de Nube múltiple basada en OPC UA. Empresas como Bosch, IBM, Fujitsu, Microsoft, institutos de investigación Fraunhofer y las asociaciones VDMA y Bitkom están involucradas. Para lograr una comunicación coherente y estandarizada, se debe minimizar el número de tecnologías, normas y estándares a usar.
Las interfaces uniformes se definen para el enrutamiento entre nubes como un requisito previo para una infraestructura de múltiples nubes. Se determina qué protocolos de transporte se deben emplear para cada aplicación. La implementación específica determina como realizar, por ejemplo, la configuración y provisión de los componentes necesarios (corredores, relés o enrutadores). Además, se crean especificaciones para la autenticación y autorización uniformes.
OPC UA - Secure by Design
En un entorno industrial de alta tecnología, el aspecto de la seguridad es un criterio importante cuando se trata de la transmisión de datos y la implementación de nuevas tecnologías.Por lo tanto, los miembros de la Fundación OPC han unido su experiencia, fundando un grupo de usuarios de seguridad.
El Grupo de trabajo de seguridad de la Fundación OPC ha publicado un libro blanco que define las medidas de seguridad y la recomendación práctica de seguridad para la creación de aplicaciones OPC UA.
El documento ofrece una visión general resumida de las medidas de seguridad recomendadas, que se utilizan en las instalaciones de "mejores prácticas" y están disponibles como descarga gratuita.
OPC UA evoluciona hacia el estándar de comunicación M2M
Debido al constante desarrollo adicional de OPC UA a través de la Fundación OPC y al alto nivel de aceptación de la industria y del fabricante, OPC UA es actualmente el estándar de comunicación independiente de la plataforma más utilizado para garantizar la interoperabilidad y el intercambio de información entre máquinas y sistemas.
Con más de 610 miembros de la Fundación OPC y miles de dispositivos compatibles con OPC UA, OPC UA ofrece un marco a prueba de futuro para M2M, Smart Factory / Circular Economy e Industria 4.0.El alcance del desarrollo, que siempre está abierto a la inspección pública, y el número de miembros, muestran de manera impresionante a dónde se dirige el viaje en términos de estándares en automatización industrial.
* Director regional de Paessler América
