IoT y los sistemas SCADA obligados a convivir y entenderse

22 de abril de 2021, by David Purón

Las nuevas tecnologías, IoT, IA, o Edge Computing, han venido a complementar los SCADAs y PLCs. Una correcta convivencia e integración de producto, humana y de procesos, entre el IT y OT, serán las claves para que las organizaciones industriales puedan subirse a la cuarta revolución industrial

Hasta la primera mitad del siglo XX, las organizaciones industriales se apoyaban fundamentalmente en el factor humano para controlar y monitorizar sus procesos.

Sin embargo, con operaciones cada vez más complejas y fábricas cada vez más extensas, fue en 1970 cuando se popularizaron los autómatas digitales (PLCs) y las computadoras que permitían la transmisión de datos a centrales remotas de control. Nacía así la “telemetría”, del griego “metria” (medida) y “tele” (remoto), y con ello el término SCADA: Sistemas de Supervisión de Control y Adquisición de Datos. Fue la llamada tercera revolución industrial, y a día de hoy, no hay empresa industrial que no cuente con PLCs o SCADAs en su operación. 

Artificial Intelligence

El Internet de las Cosas (IoT) y la Inteligencia Artificial (IA) permiten vislumbrar a día de hoy otro gran salto tecnológico que muchos se atreven a llamar la cuarta revolución industrial. 

En este caso, la clave va mucho más allá de la “adquisición de datos y supervisión”, y se centra en el procesamiento avanzado de grandes volúmenes de datos que permita una toma de decisiones y asignación de recursos más rápida y eficiente, y con menos riesgo y margen de error.

Sin duda, el sueño de cualquier gestor industrial. Sin embargo todavía estamos en un momento de consolidación de esta nueva revolución, y los límites entre las inversiones realizadas en la tercera revolución industrial y las necesarias para “subirse” a la cuarta no están claras. 

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Claves para a la Cuarta Industria 4.0

En este artículo damos tres claves sobre la hoja de ruta que debe seguir cualquier empresa que no quiera quedarse fuera de la cuarta revolución industrial, tal y como ocurrió con aquellas que obviaron la necesidad de invertir en PLCs o SCADAs en la tercera revolución industrial.

©BARBARA IOT

1. La Plataforma IoT como complemento del SCADA

En primer lugar, el elefante en la sala: los SCADAs no están preparados para el procesamiento avanzado de grandes cantidades de datos. De igual manera que las plataformas IoT no están preparadas para la supervisión y automatización centralizada de procesos en tiempo real. Son dos tipos de tecnologías que están destinadas a convivir.

El objetivo de control centralizado de procesos de un SCADA sólo puede llevarse a cabo utilizando bases de datos que aseguren la fiabilidad y respuesta rápida a consultas. Esto es, generalmente bases de datos centralizadas, con lenguajes de consulta estructurados (SQL) y coste financiero ligado al “número de variables”.  

Sin embargo estas arquitecturas son muy rígidas para el procesamiento de grandes volúmenes de datos distribuidos y cambiantes. En este sentido, las PLATAFORMAS IoT apuestan por bases de datos distribuidas, con lenguajes no estructurados (NoSQL) y con coste por “recursos usados” (CPU, Memoria). 

Las plataformas IoT son ideales para crear modelos matemáticos que requieren consultas avanzadas de IA, pero no óptimas para el procesamiento en tiempo real de alta fiabilidad.

Cuando analizamos las funcionalidades de visualización e interfaz de usuario, el objetivo de las plataformas SCADA es poder modelar los procesos completos de manera que sea sencillo e intuitivo para un operario controlar el proceso sin errores, para lo cual los frameworks de generación de gráficos HMI (Human Machine Interface) son óptimos. 

En el caso de las Plataformas IoT, cuyo objetivo es la exposición de multitud de datos históricos, referencias cruzadas, o tendencias futuras, los frameworks de visualización tipo Web de Dashboard son más adecuados.

Parece altamente improbable que en el futuro cercano exista una plataforma que pueda aglutinar la fiabilidad y velocidad de un SCADA tradicional, con la flexibilidad y escalabilidad de una Plataforma IoT, y con un modelo de negocio adecuado para ambos mundos. 

Ambos sistemas deberán de convivir e integrarse, para lo cual la asignación correcta de presupuestos, y la coordinación de los departamentos OT e IT es fundamental.

2. Los Nodos IoT Edge como complemento a los PLCs

Nodos IoT  - Barbara IoT

De manera análoga a lo que ocurre en los “cuartos de control”, cerca de los activos “en el campo” también existen sistemas que deben complementar a los existentes para que esta nueva revolución tecnológica sea factible.

Los autómatas, o PLCs, son dispositivos cuya función principal es digitalizar y automatizar el proceso productivo. Sus necesidades de tiempo real son si cabe más restrictivas que en un SCADA. Un error de milisegundos puede suponer que un brazo robótico pueda errar en el corte de una pieza, o que una subestación eléctrica no coordine bien los relés y acabe con una caída global del sistema. Por tanto, el procesamiento en un PLC normalmente debe estar totalmente focalizado a su función y no es óptimo que en su programación realice otras acciones que no sean las relativas al proceso productivo. 

Volviendo a los ejemplos anteriores, no tiene sentido que el PLC que controla el brazo robótico o los relés de la subestación, esté chequeando otras variables necesarias para la toma de decisiones más globales como las condiciones ambientales de la planta o la presencia o no de operarios en la misma. De manera contraria, para la obtención de esos datos adicionales para la IA, tampoco tiene sentido utilizar PLCs, ya que normalmente requieren un expertise muy concreto para su programación y una inversión creciente con el número de variables leídas.

Para estos casos donde el tiempo real no es un requisito, pero sí la flexibilidad para adquirir datos y tratarlos de manera eficiente y escalable, los Nodos Edge IoT se convierten en una alternativa perfecta. 

Estos Nodos, son minicomputadores, programables con lenguajes de alto nivel (p.ej. Python, C/C++, o incluso capaces de almacenar contenedores Docker), con un alto número de entradas y salidas e interfaces de conexión combinadas (p.ej. Buses industriales con conectividad celular).

3. La ciberseguridad como complemento al “Safety”

La palabra inglesa “Safety” hace referencia a la condición de estar protegido frente a eventos que puedan causar lesiones. Las normas de “safety”,  la gestión de riesgos o el plan de  respuesta ante desastres, están en el día a día de la agenda de cualquier organización industrial, en ocasiones forzada por normativa.

Con el IoT y la IA, pasamos al mundo ciber-físico, donde las redes industriales (o redes OT)  están cada vez menos aisladas y más interconectadas. Son por lo tanto, susceptibles a ciberataques tanto externos como internos que pueden afectar, no a la seguridad de los trabajadores, pero sí a la continuidad de sus operaciones o a la reputación de la empresa, siendo letal para el negocio.


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En ese sentido, los planes y certificaciones tradicionales de gestión de riesgos y respuesta a incidencias del “Safety”, deben de ser complementados con sus contrapartidas en el mundo de la ciberseguridad. Las normas que parece que pueden convertirse en estándar de facto en ese sentido son la ISO 27001 para la gestión de la seguridad de la información, y la IEC 62443 para la seguridad IT de redes y sistemas en comunicaciones industriales. 

Es importante que la introducción y gestión de elementos como las Plataformas IoT o los Nodos Edge se haga bajo el paraguas de buenas prácticas, o normativas como las anteriormente citadas, ya que así se asegurará el buen futuro de este nuevo roadmap tecnológico.

Las nuevas tecnologías, IoT, IA, o Edge Computing, no han venido a sustituir los SCADAs o los PLCs, sino a complementarlos. Una correcta convivencia e integración de producto, humana y de procesos, entre el IT y OT, así como una apertura amplia de miras tecnológicas, serán las claves de aquellas organizaciones industriales que naveguen la ola de la cuarta revolución industrial adelantando a aquellas que no lo hagan.

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