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Descripción de arquitectura iIOT o industrial internet de las cosas

La arquitectura de iIOT se fundamenta en la hiperconectividad de las máquinas, sensores y dispositivos de campo OT con dispositivos o servidores especializados para funciones operativas y administrativas tanto on-premise como nube.

Las empresas adquieren datos para su toma de decisiones, manejo de metas y cumplimiento de compromisos de producción.

La adquisición de datos de alta velocidad permite a empresas monitorear y detectar sus procesos productivos en la OT, en tiempo real, reduciendo fallas del sistema, optimizando procesos de producción, a la vez que reciben, depuran y almacenan información sobre preproducción, productos, procesos, equipo, maquinaria y sensores, para con ello mejorar la toma de decisiones.

Con el análisis de los datos adquiridos las empresas pueden implementar innovaciones para reducir pérdidas, aumentar la producción y mejorar la seguridad de procesos y personas.

Arquitectura de referencia para IIoT

La arquitectura del internet industrial de las cosas también juega un papel fundamental. La Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT) publicó la recomendación UIT-T Y.2060 (2012), en el que introduce una arquitectura de referencia para IIoT. En líneas generales, una arquitectura IIoT debe cumplir con lo siguiente:

  • APLICACIÓN: Es la capa responsable de la entrega de las aplicaciones a los diferentes usuarios, por ejemplo; áreas como Oil & Gas, Agricultura, Transporte, Ciudades Inteligentes, etc.
  • SERVICIOS: En esta capa se crean y gestionan los servicios requeridos por los usuarios o aplicaciones de software y es responsable de funciones como la gestión de dispositivos, gestión de información, filtrado de datos, agregación de datos, análisis semántico y descubrimiento de información. Es una de las capas de operación crítica de la arquitectura, que funciona en modo bidireccional. Esta capa opera como interfaz entre la capa de dispositivos (en la parte inferior de la arquitectura) y la capa de aplicación (en la parte superior de la arquitectura).
  • RED: Esta capa es la infraestructura que soporta las conexiones por cable, inalámbricas o móviles entre las cosas, permitiendo detectar su entorno, lo que habilita compartir datos entre las cosas conectadas, posibilitando la gestión de eventos y el procesamiento inteligente de iIoT. La capa de red es crucial en cualquier enfoque de iIoT, considerando funcionalidades de QoS, procesamiento de señales y datos, entre otras.
  • DISPOSITIVOS: Esta capa está integrada con los objetos de hardware disponibles en la red física y no utilizan ninguna puerta de enlace, es decir, que reciban y transmitan información directamente de internet.

Imagen 1. Modelo de referencia IOT.

Niveles de Arquitectura Típica de IIOT

Para referencia aplicada o práctica en TLCOM usamos la arquitectura base de las integraciones IIOT, con los niveles de red definidos para tener una aplicación IOT industrial robusta y apegada a normativa, tal como se muestra en la imagen 2. 

Imagen 2. Arquitectura IIOT de adquisición de datos SCADA-UCC típica.

Nivel 1 – Campo y Control (Control & Field Bus)

Este nivel sería como la capa física, donde lo que importa es el medio o los dispositivos de campo que transmiten señales, que pueden ser tanto analógicas como digitales, con las particularidades que ello implica.

En este nivel se encuentra: sensores de movimiento, sensores de temperatura, sensores de nivel, sensores magnéticos, actuadores, motores, válvulas, medidor de flujo, PLC (Programmable Logic Controller), RTU (Remote Terminal Unit), DCS (Distributed Control System) y servers EDGE.

Nivel 2 – Supervisión HMI y SCADA (Supervisor Monitoring)

En este nivel se visualiza y opera toda la información adquirida de los PLC y/o RTU, y Server EDGE distribuidos de manera automática; empezamos a encontrarnos con un protocolo conocido: TCP/IP. Es la interfaz que utilizan, por ejemplo, los operadores de planta.

Nivel 3 – Administración de Operación y Producción (Operation Management)

En este nivel el objetivo es tener a la mano y en tiempo real los datos de un proceso para evaluar su eficiencia a partir de la información recibida y almacenada en servidores y bases de datos. 

Se ocupa de la Producción. Su foco está puesto en el Producto. Asiste en las Decisiones de la Planta.

Nivel 4 – Administración de Producción (Business Manager)

En este nivel, se encuentran en servidores y bases de datos los sistemas de información a nivel gerencial donde básicamente se decide qué tipo de controles se ejecutarán, con qué frecuencia y con qué esfuerzo, con el objetivo de tener la trazabilidad de todos los procesos y producción.

Ciberseguridad IIOT

La ciberseguridad en una arquitectura iIOT considera todos los niveles de red, con dispositivos especializados OT, firewalls y Antivirus de nueva generación, conoce más en arquitectura de seguridad iIOT de TLCOM.

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