Leuze SmartID-Edge

La digitalización y la interconexión son aspectos centrales de nuestro tiempo. En el entorno industrial, posibilitan conceptos como la Industria 4.0 y el Internet Industrial de las Cosas (IIoT). La interconexión en red desempeña un papel particularmente crucial en los actuales sistemas de automatización en la producción y la logística. En este contexto, el objetivo es poder consultar en cualquier momento el estado exacto de los procesos de producción y mantener una visión global completa de los datos relevantes para la producción a nivel de campo. Esto implica preguntas clave tales como: ¿Cómo pueden los usuarios alcanzar la máxima transparencia en sus procesos de producción? ¿Y hasta qué punto es segura la comunicación entre los participantes de la red?

Los sistemas modernos de automatización en la producción o la intralogística incorporan una serie de sistemas de control, sensores y actuadores. Todos ellos están interconectados en red a través de sistemas de comunicación basados en Ethernet o de bus de campo y pueden intercambiar datos. Los sensores generan señales basadas en eventos para activar procesos de producción o proporcionar valores de medición para monitorizar el correcto funcionamiento de procesos de producción y requisitos de calidad. Los sistemas de identificación automática, como los sistemas de cámaras 2D y los lectores RFID, identifican objetos, soportes de carga y contenedores en la producción y en el flujo de materiales.

Por regla general, los sistemas de identificación modernos deben ser capaces de manejar cantidades variables de datos y diferentes sistemas de código, en función del objeto que se deba identificar. Sin embargo, con los códigos 1D/2D clásicos estas posibilidades son limitadas, ya que los códigos de barras estandarizados tales como el Global Trade Item Number (GTIN) proporcionan tan solo una cantidad de datos definida, invariable y más bien pequeña. Además, un código de barras siempre requiere acceso a un sistema informático de nivel superior, como MES o ERP, donde se almacena el registro de datos completo representado por el código de barras. El sistema RFID se beneficia de la flexibilidad de los soportes de datos («etiquetas») utilizados, además de las otras ventajas inherentes al principio físico. Dichos soportes suelen incorporan una memoria electrónica libremente programable, lo que permite almacenar directamente en el objeto los datos del producto y del proceso requeridos para situaciones específicas. Sin embargo, por motivos económicos o técnicos, no siempre es práctico o posible utilizar RFID. En los procesos de producción continuos también conviene evitar cambios frecuentes de medio entre código de barras y RFID, ya que suponen un mayor esfuerzo en los procesos de automatización y a gestión de datos.

Es aquí donde entra en escena el concepto SmartID-Edge de Leuze. Utiliza mecanismos RFID estandarizados para procesar y almacenar datos de identificación, al tiempo que mantiene la clásica tecnología óptica de código de barras. Esto se consigue combinando estructuras de dato y conjuntos de comandos RFID con escáneres estándar de código de barras y basados en cámara, utilizando OPC UA como el estándar de intercambio de datos y una AutoID Companion Specification completamente integrada. A cada código de barras físico se le asigna una etiqueta RFID virtual, que se almacena en una base de datos en un servidor perimetral. Los datos se intercambian exclusivamente a nivel de campo entre los dispositivos de código de barras y el servidor perimetral. El controlador del sistema, por ejemplo un PLC, no tiene acceso al servidor perimetral: el PLC tan solo puede acceder a los sistemas de identificación de códigos de barras, pese a que estos se comportan como sistemas RFID.

Esto abre la puerta a posibilidades inéditas para enriquecer datos al identificar objetos en el proceso de producción: además del ID único de objeto, se puede almacenar en un soporte de datos información de estado sobre el sistema de identificación, así como relativa a la calidad de lectura, y otros datos del proceso y de estado. Se puede acceder directamente en tiempo real a este registro de datos a nivel de campo. Ya no se requieren consultas a sistemas MES y ERP, lo que reduce el tráfico de datos en las redes y libera recursos del sistema a nivel de TI. Es posible sincronizar múltiples redes locales de sensor y AutoID a través de servidores perimetrales distribuidos. Esto significa que todos los eventos de identificación están disponibles en toda la red y en todo momento. De este modo, la vinculación de estos eventos locales con la información asociada almacenada en la base de datos perimetral a lo largo de todo el ciclo de vida de producción proporciona la base para el gemelo digital. Esto puede conseguirse incluso dentro de una cadena de suministro con diferentes proveedores y plantas, expandiendo el servidor perimetral con una API y una conexión a la nube. Esto permite a la logística trabajar de forma más eficiente, elimina la introducción manual de datos y evita transiciones complejas entre sistemas en el software empresarial (ERP).

Las medidas para la comunicación segura son esenciales para el uso fluido y sin problemas de sistemas interconectados en red. A este respecto, la solución SmartID-Edge ofrece diversos mecanismos de seguridad integrados. Componentes de automatización y sistemas de identificación modernos con comunicación a través de interfaces basadas en Ethernet o buses de campo tales como ProfiNet, Ethernet/IP o EtherCAT cuentan con servidores web integrados. Los servidores web permiten acceder cómodamente a los dispositivos en la red local. A fin de satisfacer los exigentes requisitos de adaptabilidad, precisión y rendimiento,cualquier actualización necesaria del firmware del dispositivo debe ser rápida, fiable y segura. Las mejoras funcionales reconocidas pueden aplicarse sin sustituir el dispositivo, y pueden implementarse automáticamente nuevas funciones. Al mismo tiempo, debe garantizarse que solo el firmware autorizado se cargue en el dispositivo y que la transferencia de datos no pueda ser manipulada. Estos requisitos para la transmisión de datos segura se están convirtiendo en pilares fundamentales de los sistemas de automatización modernos, que se comunican localmente en redes y a través de sistemas en la nube, en gran medida debido a la Ley de Ciberresiliencia de la UE. 

OPC UA proporciona una plataforma de comunicación interoperable basada en Ethernet que cuenta con cifrado integral de extremo a extremo. Además, la Especificación de Interfaz de Dispositivos OPC UA Parte 100 define un procedimiento independiente del proveedor para realizar y gestionar actualizaciones de software. El procedimiento de carga directa se recomienda para dispositivos con recursos de hardware limitados. El nuevo software se transfiere como un archivo comprimido, y en el proceso cada archivo se verifica mediante su encabezado específico y se instala inmediatamente después de descomprimirse. Después de una verificación final, el dispositivo se reinicia. Toda la comunicación a través de OPC UA y, por tanto, también la descarga de software, están aseguradas mediante el intercambio de certificados entre cliente y servidor. El intercambio automatizado de certificados a través de un servidor de descubrimiento global (GDS) externo garantiza la gestión centralizada de aplicaciones y certificados en toda la red OPC UA. La comunicación entre los participantes de la red cumple así los más exigentes requisitos de seguridad: los datos no pueden ser manipulados. De este modo se asegura que cada dispositivo siempre funcione con el firmware actual y, sobre todo, exclusivamente con el firmware original.

SmartID-Edge brinda una potente plataforma para interconectar en red sistemas de identificación a nivel de campo. El concepto especial de gestión de datos utilizando servidores perimetrales y soportes de datos virtuales ofrece la máxima transparencia en aplicaciones de rastreo y trazado, así como un acceso eficiente y en tiempo real a los datos del objeto y del proceso en cualquier punto de la cadena de suministro. Asimismo, satisface los estrictos requisitos de ciberresiliencia gracias a sus mecanismos de seguridad integrados.