La cuarta revolución industrial, conocida como Industria 4.0, se basa en la idea de que todos los componentes del entorno de fabricación están conectados y pueden extraer y compartir datos y, sobre todo, trabajar en colaboración, de modo que la optimización y el funcionamiento del sistema en su conjunto resulten de la comunicación entre las distintas máquinas y herramientas de software.
De este modo, las comunicaciones que antes se centraban en presentar datos a usuarios humanos pasaron a ser principalmente de Máquina a Máquina (M2M).
Esta capacidad de que las máquinas “hablen” entre sí permite implementar nuevas funciones avanzadas, pero también crea retos, como:
- ¿Qué datos deben compartirse?
- ¿Con qué frecuencia deben extraerse los datos?
- ¿Cómo deben intercambiarse los datos?
- ¿Cuál es la finalidad del intercambio de estos datos?
Esta comunicación entre máquinas tiene como objetivo principal su interoperabilidad, pero no sólo el intercambio de datos “sueltos”, normalmente llamados datos brutos.
El objetivo principal del intercambio de información entre máquinas es que trabajen juntas y creen funciones de alto nivel que añadan más valor que el funcionamiento de los dispositivos por separado.
Para que el intercambio de información entre máquinas tenga éxito, es necesario trabajar en dos niveles: el protocolo de comunicación y la semántica de los datos que se intercambian.
Los protocolos de comunicación definen las reglas que se utilizan para controlar el intercambio de datos entre dos piezas de software (por ejemplo, un software de control de máquinas y un Sistema de Ejecución de Fabricación – MES), como la forma en que se produce la conexión, la comunicación y la transferencia de datos.
De forma simplificada, un protocolo de comunicación puede describirse como un conjunto de reglas que “coordinan” todo el intercambio de datos.
La semántica de los datos se refiere a cómo contextualizamos los datos extraídos y creamos valor a partir de ellos.
Por ejemplo, cuando se extrae un determinado valor de una máquina (presión, fuerza, consumo, etc.), es necesario añadir valores adicionales que ayuden a comprender qué datos se han extraído, como la fecha, la unidad de medida, entre otros.
Para poner en práctica el intercambio de datos en el entorno de una fábrica, se crearon distintos protocolos de comunicación para simplificar la integración de estas máquinas.
Estos protocolos pretenden normalizar la forma en que las máquinas se comunican entre sí.
Supongamos que los distintos fabricantes de máquinas permiten comunicarse con ellas mediante protocolos conocidos y establecidos.
En ese caso, esto permitirá desarrollar e integrar nuevas tecnologías que se comuniquen con las máquinas que trabajan en la fábrica.
Se crean normas con estos protocolos para animar a los fabricantes a adoptar estos enfoques, de modo que se respeten, siguiendo lo que se especifica en estas mismas normas.
Por tanto, esto hará que se utilicen y difundan cada vez más.
Uno de los estándares más utilizados en los entornos de fabricación es el caso de OPC-UA (IEC 62541-5:2020).
Este protocolo de comunicación industrial permite la comunicación entre el software externo y las máquinas de la fábrica con una arquitectura cliente-servidor simplificada.
Las máquinas son servidores, y el software que quiere consultar los valores puestos a disposición por las máquinas son clientes.
Aunque el protocolo OPC-UA es actualmente uno de los más conocidos, este planteamiento sigue siendo válido para otros protocolos industriales, como EtherNet/IP o PROFINET IO.
