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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PANORAMA DE LA INDUSTRIA 4.0
• 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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PANORAMA DE LA INDUSTRIA 4.0
• 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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¿QUÉ ENTENDEMOS POR INTEROPERABILIDAD?
• 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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¿QUÉ ENTENDEMOS POR INTEROPERABILIDAD?
• 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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PANORAMA DE ESTÁNDARES DE INTEROPERABILIDAD
• 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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PANORAMA DE ESTÁNDARES DE INTEROPERABILIDAD
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
TENDENCIAS ACTUALES EN ESTÁNDARES DE INTEROPERABILIDAD PARA LA
INDUSTRIA 4.0
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IIC-IIOT:CF
TENDENCIAS ACTUALES EN ESTÁNDARES DE INTEROPERABILIDAD PARA LA
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
TENDENCIAS ACTUALES EN ESTÁNDARES DE INTEROPERABILIDAD PARA LA
INDUSTRIA 4.0
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RAMI 4.0
TENDENCIAS ACTUALES EN ESTÁNDARES DE INTEROPERABILIDAD PARA LA
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
TENDENCIAS ACTUALES EN ESTÁNDARES DE INTEROPERABILIDAD PARA LA
INDUSTRIA 4.0
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TENDENCIAS ACTUALES EN ESTÁNDARES DE INTEROPERABILIDAD PARA LA
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
TENDENCIAS ACTUALES EN ESTÁNDARES DE INTEROPERABILIDAD PARA LA
INDUSTRIA 4.0
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GRACIAS POR SU
ATENCIÓN
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