No todos los datos son iguales

 

No todos los datos son iguales

 

Hoy en día, cuando cada vez más empresas industriales buscan convertirse en verdaderas empresas digitales abarcando producción, oficina y trabajo remoto, hay un tema clave que siempre es necesario tener en cuenta: las redes. Los datos que corren en las redes actúan como hilos digitales que unen las operaciones en todas estas actividades. En estos hilos, sin embargo, no todos los datos son iguales.

Aún más, cuando se consideran las operaciones de infraestructura, tales como puentes y túneles o nuestra red de energía, las repercusiones de una parada se extienden más allá de una instalación y pueden afectar a todo el conjunto con potenciales problemas serios, tales como mensajería y señalizaciones inexactas o cortes de energía generalizados.

Es por eso que los equipos de informática (IT) y de tecnología de operaciones (OT) deben colaborar más que nunca para garantizar que sus redes están diseñadas para priorizar ciertos datos sobre otros y para brindar resiliencia y disponibilidad a la hora de transmitir datos allí donde se los necesita.

Algunos datos, especialmente en operaciones industriales, deben tener prioridad respecto a los demás. De lo contrario, pueden quedar comprometidos el desempeño de las operaciones y la disponibilidad de los activos. Y para peor, podrían ocurrir interrupciones en la producción de elevado costo y potencialmente dañinas. Todo esto puede llevar a lesiones graves, litigios, multas, incumplimiento de compromisos e incluso quedar afectada una marca.

Mientras algunos identifican los datos en función de si contienen texto, números o alguna clase de multimedia, Siemens ofrece al respecto una visión práctica, con tres tipos de datos según su contexto y criticidad y donde cada uno requiere una priorización de red específica:

 

1| Datos basados en información

¿Los datos entregan información dentro de latencias aceptables por el usuario de 100 milisegundos (ms) o más? ¿El hilo de datos, desde fuente hasta receptor, está disponible el 99,9% del tiempo o mejor, sin más de 8 horas de parada durante un año?

Este tipo de datos generalmente circulan a través de redes informáticas de empresa y se refiere a emails, recuperación y uso compartido de archivos, pedidos de base de datos, respuestas de aplicaciones, etc. En la mayoría de las empresas, la tecnología VoIP (Voice-over-IP) también utiliza datos basados en información para brindar comunicaciones de persona a persona y conferencias de grupos.

En todos estos casos, el enrutamiento de paquetes de datos puede ser el ‘mejor posible’ con paquetes reenviados según necesidad para cumplir con las especificaciones de QoS (Quality of Service). QoS, que está definida por latencia, jitter y pérdida, es gestionada por como está diseñada la red utilizando configuraciones y topologías que han sido probadas durante años.

Normalmente, si se producen problemas en la red, los usuarios no perciben demoras en la entrega de paquetes. Por ejemplo, si se envía un archivo a la impresora de una oficina y se demora incluso por algunos segundos, la mayoría de los usuarios no se darán cuenta. Sin embargo, los usuarios de aplicaciones de voz y conferencias sin duda sabrán que no se cumplen las especificaciones VoIP QoS, por lo que sus datos deben tener prioridad en relación a otros datos basados en información.

Las redes informáticas de empresa se encuentran no sólo en entornos de oficina, sino que también cubren pisos de plantas y depósitos. De esta manera, el personal de planta podrá comunicarse de forma segura y acceder a información igual que sus colegas en oficinas o que realizan un trabajo remoto.

En algunos casos, los datos basados en información pueden ser transmitidos a través de redes industriales externas configuradas para aplicaciones específicas y operando en tiempo no real a través de redes WAN con celulares e incluso redes satelitales.

Un ejemplo es una estación elevadora remota que bombea aguas residuales a una planta de tratamiento municipal. Puesto que sus datos no son de tiempo crítico para las operaciones, se podrán enviar datos a un servidor de control centralizado en tandas periódicas con bajas velocidades de transmisión que consumen poco ancho de banda.

 

2| Datos en tiempo real

¿Los datos entregan información de operaciones, tales como conteo, parámetros de condiciones y comandos de control, con un mínimo de latencia, generalmente menos de 20 ms, de una manera consistente sin poner en peligro las operaciones? ¿El hilo de datos está disponible el 99,99% del tiempo, con no más de 48 minutos de interrupción durante un año?

La definición de datos en tiempo real se refiere a que soporta operaciones de producción sensibles al tiempo. Por ejemplo, los programas de proceso que se ejecutan cíclicamente necesitan el ingreso de datos constantemente actualizados en tiempo real para enviar comandos de control a los componentes.

Los robots, por su parte, también deben disponer de datos en tiempo real para realizar sus tareas de manera eficaz y segura, como lo hacen todos los sistemas de seguridad de planta conectados en red.

Los datos en tiempo real requieren una red consistente y predecible, o sea determinística, para lograr una producción continua sin interrupciones. Además, para soportar las necesidades de latencia de los datos en tiempo real, algunas veces en milisegundos o incluso microsegundos, estos datos deben ser priorizados por sobre los datos basados en información.

Las redes OT sirven como columna vertebral de una estructura compleja con mezcla de tecnologías a nivel de campo, lo que incluye sensores, PLCs, relés, actuadores, válvulas, instrumentación y otros dispositivos. Estos componentes deben funcionar con ajustes precisos y determinísticos, muchas veces en condiciones de operación severas. Además, estos elementos alimentan y extraen datos de operaciones dentro, hacia y desde una infraestructura vertical dinámica que consiste de una amplia gama de concentradores de datos, controladores de señal, computadoras de borde y sistemas de control.

Los retardos de los paquetes pueden disparar fallas en los equipos, lo que quizás lleve a una parada de producción no programada, a veces de una sorprendente duración y costo.

Las plantas involucradas en el procesamiento continuo, por ejemplo, pueden tardar horas para volver a la velocidad y temperaturas requeridas. Además, una pérdida de funcionamiento del sistema de comunicación puede implicar que se tenga que descartar materia prima y trabajo en elaboración. Y que también sea necesaria la limpieza de equipos y cañerías. Asimismo, las paradas no programadas también pueden dañar equipos sensibles que requieren servicio, reparaciones o reemplazos, todo lo cual suma tiempo a la hora de retornar la producción online.

 

3| Misión crítica

¿Los datos entregan la información requerida en tiempo real para operar equipos y sistemas sin los cuales podrían ocurrir potenciales catástrofes? Además, ¿la redundancia que soporta estos hilos digitales es suficiente para tener una disponibilidad 24/7/365 sin virtualmente ningún tipo de parada?

Los datos de misión crítica soportan una infraestructura clave, por ejemplo redes públicas de comunicación, instalaciones de servicios públicos, plantas nucleares, operaciones de petróleo y gas, sistemas de transporte y aplicaciones militares. Estos deben operar las 24 horas, en tiempo real o casi real y con el 99,999% del tiempo en operación o mejor.

Aspectos como confiabilidad, durabilidad y disponibilidad de este tipo de datos son de suma importancia, razón por la cual los correspondientes paquetes deben tener la máxima prioridad entre todos los datos que viajan a través de una red compartida. Además, estas redes deben estar diseñadas con una resiliencia de failover inmediata junto con una suficiente redundancia para garantizar esa resiliencia. De esta manera se pueden minimizar las posibilidades de falla de los equipos e incluso eliminarlas.

Por ejemplo, los relés de protección en las subestaciones de energía eléctrica de alta tensión son uno de los dispositivos muy críticos en el entorno de subestaciones. No sólo es necesario que un relé sea resiliente al entorno que lo rodea, sino que múltiples relés puedan comunicarse entre sí, procesar datos y operar en tiempo real. Estos esquemas de protección en tiempo real son misión crítica por la necesidad de protección de activos de gran valor, detección de fallas y recuperación de la red eléctrica y otras operaciones críticas.

 

Conclusión

Si las empresas con la visión de convertirse en empresas digitales necesitan la colaboración entre OT e IT, es imprescindible tener una priorización adecuada en sus redes, sean datos basados en información, de tiempo real o de misión crítica. De esta manera podrán lograr grandes avances hacia salvaguardar la disponibilidad de los activos de producción mientras maximizan su desempeño.

 

Preparado en base a una minuta técnica de Siemens con el asesoramiento del Ing. Andrés G. Gorenberg.

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