No hay computación de borde sin una red adecuada

Asistimos a un continuo avance del concepto de borde, por lo que la red industrial jugará un rol cada vez más central y vital, particularmente en operaciones de manufactura fuertemente conectadas. Allí, para aprovechar por completo las ventajas de una red Ethernet, es necesario que la red esté equipada con los recursos necesarios.

No hay computación de borde sin una red adecuada
La computación de borde es un importante avance en la evolución de la automatización basada en Ethernet y redes de control de máquinas.

 

A la computación de borde en sus distintas formas se la considera uno de los avances más importantes no sólo en ingeniería de automatización. Pero se suele pasar por alto fácilmente que la infraestructura de comunicación, o sea la red, también es cada vez más importante.

Han ocurrido muchas cosas desde el advenimiento, a comienzos de los años 2000, de los protocolos basados en Ethernet para control industrial, tales como EtherNet/IP y PROFINET. Lo evidente hoy en día es que Ethernet es clave para las redes industriales y probablemente lo seguirá siendo por mucho tiempo.

Esta tendencia está respaldada por nuevos desarrollos, tales como TSN, que se basan en la amplia aceptación de redes de sistemas y el fuerte crecimiento de los protocolos basados en Ethernet, por ejemplo PROFINET.

 

El triunfo de la tecnología Ethernet

La gran ventaja ha sido la flexibilidad. Con una base tecnológica común, es más fácil conseguir interoperabilidad y un uso en paralelo de diferentes tecnologías.

En términos de comunicación, esto significa que no hay problemas, por ejemplo, para implementar la comunicación del proceso en una celda de automatización vía PROFINET, mientras se puede usar OPC UA en paralelo para leer datos de los dispositivos individuales o enviar datos directamente a través de un gateway IIoT, por ejemplo SIMATIC IoT20x0. Ambos caminos de comunicación pueden servir a aplicaciones completamente diferentes.

También es posible una coexistencia. Para lograrlo, es importante que la red industrial cumpla con los requerimientos de las aplicaciones.

Otra gran tendencia con una competencia muy similar es la computación de borde.

 

Computación de borde

La idea básica detrás de la computación de borde es bastante sencilla, ya que es un desarrollo lógico del ‘concepto de nube’. Es la abstracción de hardware para poder manejar la funcionalidad de software de manera más flexible y con más foco en la solución.

El término ‘borde’ ya de por sí indica una diferencia crucial. En el contexto de la computación de borde, la capa de ejecución se acerca de nuevo al proceso real. Las consideraciones económicas también tienen un rol importante. Los datos que son procesados directamente in situ no necesitan ser transferidos a sistemas de mayor nivel, o sólo tal vez en forma comprimida, lo que ahorra ancho de banda y, en consecuencia, dinero.

Quizás haya algo de confusión para definir dónde se encuentra realmente el ‘borde’. Puesto que los términos permiten cierta libertad de acción, veamos un ejemplo concreto: Siemens Indus­trial Edge.

El sistema consiste de múltiples elementos. Por un lado, los ‘dispositivos de borde’ son dispositivos en los cuales un entorno runtime provee servicios para alojar ‘apps de borde industriales’. Estas apps son funciones de software basadas en tecnología de contenedores, por ejemplo Docker. Los dispositivos y las aplicaciones son orquestados por un ‘sistema de gestión de borde industrial’ central, a nivel local en la fábrica o en perspectiva en la nube, lo cual depende de los requerimientos del usuario.

Lo más destacado es que, además de la transparencia en cuanto a qué aplicaciones corren dónde con qué versión y cómo lo hacen los dispositivos, el software se vuelve más independiente del hardware subyacente.

Por ejemplo, se puede seleccionar el hardware para que cumpla con las condiciones de operación: ¿Se necesita un determinado factor de forma, un cierto rango de temperaturas, una determinada clase de prestación, etc., o se requiere integración dentro de ciertos componentes, por ejemplo el PLC de la celda de automatización? 

Pero no se debe olvidar en la computación de borde que, detrás de los enlaces lógicos que se muestran en muchas figuras, hay una red real que hace posible esta funcionalidad.

 

No hay computación de borde sin una red adecuada
El borde industrial habilita una gestión flexible de software y dispositivos de borde.

 

La red industrial como elemento clave

La red industrial juega un rol clave, particularmente en una manufactura fuertemente conectada, por ejemplo en aplicaciones que utilizan Siemens Industrial Edge. Allí también se pueden aprovechar las conexiones Ethernet si la red está equipada con los recursos necesarios.

Por un lado, los requerimientos específicos de ancho de banda para la celda de automatización se pueden calcular en base a la configuración. La complejidad crece en las redes de mayor jerarquía.

En consecuencia, es importante tener en cuenta este aspecto durante la planificación o expansión de una infraestructura de red, donde corren corrientes de datos conocidos y qué anchos de banda se requieren.

Las herramientas o servicios ofrecidos por distintos proveedores pueden brindar cierto soporte. Durante la operación de la red, se dispone de distintas herramientas de gestión de red, tales como SINEC NMS, que pueden ayudar en las tareas de configuración, monitoreo y detección de errores.

Además, se debe tener en cuenta la necesaria disponibilidad. ¿Son tolerables las paradas de corta duración de la red ya que los componentes individuales pueden continuar funcionando de manera autosuficiente durante un determinado tiempo?

Apuntando a una creciente vinculación, la mayor disponibilidad posible es un aspecto cada vez más importante. Lo recomendable es contar con mecanismos de redundancia, al menos en las redes principales, y componentes destinados y adecuados para uso industrial.

Por último, pero no menos importante, la seguridad siempre es un factor clave. Un concepto de seguridad adaptado al tipo de red o de producción puede aportar una fuerte protección contra una intrusión no autorizada por medio de restricciones de acceso, segmentaciones de red, etc.

 

Conclusión

A causa de las demandas implícitas en cuanto a infraestructura que plantea la computación de borde, la red industrial es más importante que nunca.

En consecuencia, vale la pena dedicar tiempo y recursos para equiparla de manera que pueda cumplir con sus propios requerimientos en cuanto a una infraestructura de comunicación robusta para las necesidades de hoy en día y también para conformar una base sustentable para la digitalización de mañana.

 

Preparado en base a una presentación de Frederik Nitsche, gerente de SIMATIC Communication Products, Siemens, con el asesoramiento de Andrés G. Gorenberg, gerente Factory Automation, Siemens Industrial.

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