ESTÁNDARES PARA LA INTEROPERABILIDAD · •ANSI - American National Standards Institute

ESTÁNDARES PARA LA

INTEROPERABILIDAD

ESTANDARIZACIÓN INDUSTRIA CONECTADA 4.0

JAVIER GARCÍA GUZMÁN Y LISARDO PRIETO GONZÁLEZ

SOFTWARE ENGINEERING LAB. - DEPARTAMENTO DE INFORMÁTICA

UNIVERSIDAD CARLOS III DE MADRID

AGENDA

• Panorama de la Industria 4.0

• ¿Qué entendemos por interoperabilidad?

• Panorama de estándares de interoperabilidad

• Tendencias actuales en estándares de interoperabilidad para la Industria 4.0

PANORAMA DE LA INDUSTRIA 4.0

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• Industria 4.0:• Corriente originada en Alemania• Diversidad en definiciones• Se pretende conseguir mayor nivel de automatización

• Factores clave:• Integración• Interoperabilidad

• Industria 4.0• Proceso industrial de incremento de valor y gestión del conocimiento

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• Objetivos:• Mayor eficiencia operacional y productividad• Mayor nivel de automatización

• Características principales:• Digitalización, optimización, and personalización de la producción• Automatización y adaptación• Interacción hombre-máquina• Servicios y negocios de valor añadido• Intercambio automático de información y comunicación

• Alta correlación con tecnologías de Internet y algoritmos avanzados

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¿QUÉ ENTENDEMOS POR INTEROPERABILIDAD?

• Habilidad de diferentes sistemas de información, tecnologías yaplicaciones para comunicarse e intercambiar datos, y utilizar dichainformación con el objetivo de alcanzar un mayor nivel funcional delsistema

• Niveles:• Operacional (organizacional)

• Sistemática (aplicable)

• Técnica

• Semántica

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• Operacional (organizacional)• Estructuras conceptuales generales, lenguajes y relaciones entre los CPS

(Cyber-Physical Systems) / IoT (Internet of Things) y la Industria 4.0

• Relevante cuando el objetivo de la empresa es cooperar con sus sociosde negocio y establecer relaciones exitosas mediante las TIC, con elobjetivo de crear valor

• Sistemática (aplicable)• Identifica las guías y principios metodológicos, estándares, dominios y

modelos

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• Técnica• Articula herramientas y plataformas para desarrollo técnico, sistemas

de información, entornos industriales y software relacionado con ellos

• Intercambio de información entre sistemas usando protocolos decomunicación

• Semántica• Asegura intercambio de información entre grupos de personas,

aplicaciones y diferentes instituciones

• Indica la habilidad de interpretar automáticamente la informaciónintercambiada y producir los resultados esperados

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FRAMEWORK DE INTEROPERABILIDAD - INDUSTRIA 4.0

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INDUSTRIA 4.0MOMENTO

GENTESERVICIOS

COSAS

AccesibilidadMultilenguaje

SeguridadSoftware Libre

Soluciones multilateralesPR

INC

IPIO

S OperacionalSistemáticaTécnicaSemántica

NIV

ELD

EIN

TER

OP

ERA

BIL

IDA

D

IIoT y CPPS

Fábricasinteligentes

Lugaresinteligentes

Edificiosinteligentes

Redesinteligentes

Ciudadesinteligentes

Productosinteligentes

Transporteinteligentes

Casasinteligentes

IMPACTO DE LOS ESTÁNDARES

• Estándar• Conjunto de normas o requisitos• Definido formalmente• Establece criterios, métodos, procesos y/o prácticas• Desarrollados unilateralmente (corporaciones, organismos reguladores,

el ejército) o por grupos (asociaciones, fundaciones)• Aprobados por edicto o por consenso formal de expertos

• Herramientas fundamentales• Habilitadores para adopción de tecnología e innovación• Contribuyen al desarrollo de los sistemas de producción inteligentes

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ESTÁNDARES EN LA INDUSTRIA

• Objetivos

• Proporcionar instrucciones "prácticas" para realizar actividades demanera adecuada en cada dominio

• Facilitar la comunicación entre los distintos miembros del sistema

• Organizaciones de estandarización

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PANORAMA DE ESTÁNDARES DE INTEROPERABILIDAD

• Interoperabilidad en (IIC) Industrial Internet Consortium e Industria 4.0

ENERGÍA

MEDICINA

FABRICACIÓN

DOMINIO PÚBLICO

TRANSPORTE

IIC

Interoperabilidad inter-dominio en IIoT

I4.0 Modelo detallado para la cadena de valoren la fabricación, de próxima generación

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• Principales organizaciones de estandarización

• ISO - International Organization for Standardization

• IEC - International Electrotechnical Commission

• ASME - American Society of Mechanical Engineers

• ASTM - American Society for Testing and Materials

• ANSI - American National Standards Institute

• IETF - Internet Engineering Task Force RFCs

• W3C – World Wide Web Consortium

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• Ejemplos de estándares importantes en el panorama de interoperabilidad yfabricación inteligente

• IP, TCP, UDP, TLS (y otros protocolos de comunicación) IETF

• HTMLx, XML, JSON (y otros lenguajes de representación e intercambio de información)W3C

• ISO 10303 (STEP), formalización de datos de producto, ISO 2700x, etc. ISO

• TC 65, para la medida, control y automatización de procesos industriales (integración entre datosde productos y procesos de producción) IEC

• OPC UA (arquitectura unificada de comunicación) OPC Foundation

• Y un largo etcétera

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TENDENCIAS ACTUALES EN ESTÁNDARES DE INTEROPERABILIDAD PARA LA

INDUSTRIA 4.0

• The Industrial Internet of Things - Volume G5: Connectivity Framework1

• Arquitectura orientada a la conectividad

• Cobertura dimensional completa (desde red de comunicaciones hasta aplicaciones y analíticas)

• Centrado en seguridad (tanto de información como de procesos), escalabilidad, rendimiento, resiliencia, longevidad, integración e interoperabilidad

1 http://www.iiconsortium.org/pdf/IIC_PUB_G5_V1.0_PB_20170228.pdf 13


INDUSTRIA 4.0

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IIC-IIOT:CF


INDUSTRIA 4.0

• Reference Architecture Model Industry 4.0 (RAMI 4.0)1

• Arquitectura basada en la integración y unificación de estándares

• Modelo unificado aplicable a todos los componentes de la Industria 4.0• Desde “producto” hasta “mundo conectado”

• Interoperabilidad con el framework definido por el IIC (Industrial Internet Consortium)

• Alta granularidad

• Trazabilidad de cada componente en todo el ciclo de vida

1 http://www.omg.org/news/meetings/tc/berlin-15/special-events/mfg-presentations/adolphs.pdf 15


INDUSTRIA 4.0

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RAMI 4.0


INDUSTRIA 4.0

• OPC Unified Architecture1

• Arquitectura unificada de interoperabilidad semántica para sistemas• Multi-plataforma y multi-arquitectura• Muy escalable• Interfaces en distintos lenguajes de programación• API para extender e implementar interfaces en sistemas existentes• Énfasis en la seguridad• Aprobado por el IEC• Tecnología de comunicación utilizada en RAMI4.0

1 https://opcfoundation.org/wp-content/uploads/2016/05/OPC-UA-Interoperability-For-Industrie4-and-IoT-EN-v5.pdf 17


INDUSTRIA 4.0

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INDUSTRIA 4.0

• Reference Architecture Model for the Industrial Data Space1

• Cobertura de las diferentes áreas implicadas• Negocio• Funcional• Procesos• Información• Sistemas

• Fuerte énfasis en la seguridad• Enfoque descentralizado (no único sistema de información)• Considera aspectos importantes, como la certificación y el gobierno

1 https://www.fraunhofer.de/content/dam/zv/de/Forschungsfelder/industrial-data-space/Industrial-Data-Space_Reference-Architecture-Model-2017.pdf 19


INDUSTRIA 4.0

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GRACIAS POR SU

ATENCIÓN

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