fbpx
Open post

¿CÓMO ORGANIZAR LAS CONEXIONES ETHERNET EN UN ÁREA INDUSTRIAL?

En Bisnext construimos no solo redes para las oficinas de nuestros clientes, sino también para zonas industriales. La realidad de estas últimas es bastante particular y con este post intento mostrarles qué se debe tomar en cuenta cuando hay necesidad de organizar una interconexión robusta y segura en una fábrica o depósito.

La primera opción que viene a la mente es instalar los switches Ethernet comunes para los niveles del Core, Distribución y Acceso; interconectarlos con dobles enlaces de fibra óptica (la famosa doble estrella) y luego conectar por cables UTP los dispositivos finales a los switches de acceso.

Aquí surge la primera dificultad y diferencia entre las redes industriales y las de oficina: en una zona industrial la mayor parte de los switches no se instalan en salas técnicas ni en datacenters, sino en tableros repartidos en la zona de producción.

Llevar una doble conexión de fibra del Core de la red a cada uno de los switches de acceso por dos caminos diferentes es extremadamente costoso. La única opción es construir los anillos.

Con este tipo de topología llega otro problema: para prevenir las tormentas de broadcast se usa el protocolo Spanning-Tree (STP) y este funciona muy mal en este escenario. En caso de falla de un enlace en un anillo con 7-8 switches y STP, el tiempo de convergencia de la red puede llegar a 30 segundos, lo que puede ser inaceptable para los procesos tecnológicos de una línea de producción. Este tiempo aumenta si aumentamos la cantidad de switches (diámetro de la red) a más de 14, en este caso, es posible que la red no se recupere nunca ante la falla de un enlace.

¿Qué podemos hacer al respecto? En caso de los switches Cisco la solución más sencilla es utilizar Resilient Ethernet Protocol (REP) y su modificación REP Fast en lugar de STP. Este protocolo está diseñado específicamente para topologías en anillo y asegura la convergencia de la red en un máximo de 50-100 ms para todo tipo de fallas y entamaños de anillo de hasta 50 switches.

REP es compatible no solo con los switches industriales, sino también con los de la serie Campus, en particular los Catalyst 9000, que pueden servir como switches de agregación en una red industrial. Otros fabricantes de los switches industriales tienen sus análogos del REP.

Para los procesos tecnológicos que no toleran ninguna pérdida de datos en casos de falla,  existen los protocolos PRP y HSR. Su funcionamiento implica una duplicación completa del tráfico a lo largo de dos caminos en la red. Si una de las rutas falla, ningún paquete se pierde. Hay que tomar en cuenta que el costo de construir una red con tal nivel de disponibilidad es mayor. El protocolo está disponible únicamente en modelos superiores y en los switches Ethernet industriales (IE3400, IE4000, IE4010, IE5000). Los requisitos para la disponibilidad y la convergencia de una red industrial, generalmente están estrictamente determinados por el propio proceso de producción al que servirá esta red. Un tiempo de interrupción de por ejemplo 50 ms, a veces, puede costar más que un buen switch.

La fiabilidad del hardware

Como regla general, los requisitos de fiabilidad y tolerancia a fallas para el segmento industrial de la red son más altos que para el segmento de oficinas. Los equipos de redes industriales se construyen y prueban para cumplir con estos requisitos. En el caso de los switches Cisco, el diseño industrial significa:

  • Instalación en gabinetes compactos o tableros en un carril DIN.
  • Fuente de alimentación de corriente continua.
  • Protección de chips y puertos contra descargas electrostáticas hasta 4000 kV.
  • Ausencia de ventiladores: enfriamiento únicamente por convección (fanless)
  • La capacidad de soportar picos de tensión de acuerdo con los requisitos de las certificaciones IEC 61000-4-11, IEC 61850: los switches de Cisco siguen funcionando durante un corte de energía un máximo de 50 ms, y cuando se apagan, pueden enviar una señal llamada “Dying Gasp”.
  • Reloj interno de alta precisión.
  • La capacidad de reemplazar rápidamente un switch defectuoso simplemente instalando la tarjeta SD del mismo a un equipo nuevo. El nuevo equipo se levanta con la configuración del anterior y también con la misma versión del firmware.
  • Arranque rápido (aproximadamente 80 segundos).
  • Pruebas rigurosas para el cumplimiento de las certificaciones de la industria.

Las siguientes imágenes muestran una serie de pruebas realizadas en laboratorio a switches Cisco con el fin de determinar su cumplimiento del standard:

Simulación del proceso de enfriamiento del switch por convección.

Prueba de inmunidad electromagnética del switch.

Pruebas con exposición al agua.

Soporte de protocolos industriales

En ciertos casos, las redes Ethernet industriales requieren utilizar versiones Ethernet especiales con varios protocolos industriales: PROFINET, CCLINK, CIP, etc. Como regla general, se requiere que el equipo de red soporte dichos protocolos de una forma u otra. Por ejemplo, con el protocolo PROFINET es posible gestionar no sólo los PLC o los sensores, sino también los propios switches que forman la red. Para ello, en los modelos de switches industriales de Cisco, a partir de la línea IE3000, se implementa el funcionamiento del switch como un dispositivo de entrada/salida PROFINET.

Otro ejemplo de una familia de estándares industriales es Time-Sensitive Networking (TSN). Con esos estándares se asegura la entrega de las tramas Ethernet con una latencia predecible e invariable en el tiempo, algo que no es posible con Ethernet común debido a su forma asíncrona de procesar los datos. La funcionalidad TSN está implementada en los switches Cisco IE3400, IE4000, IE4010 e IE5000.

Seguridad

Muchos estándares y recomendaciones para la construcción de redes industriales contemplan la implementación de una zona desmilitarizada (DMZ) entre la red industrial y la Enterprise. En esta zona se pueden ubicar los concentradores de VPN y las máquinas utilizadas para el acceso remoto a los componentes industriales por parte de los proveedores.

Existen una serie de recomendaciones para construir una DMZ de este tipo, por ejemplo:

  • Ningún tipo de tráfico debe pasar directamente entre la oficina y las redes industriales.
  • Cualquier tipo de tráfico permitido entre la DMZ y el segmento industrial debe estar explícitamente prohibido entre la DMZ y el segmento Enterprise.
  • El segmento industrial de la red no debe ser accesible desde Internet, aún siendo a través de un firewall.

En un escenario ideal, la DMZ debe diseñarse de tal manera que en caso de estar desconectada físicamente del resto de la red, el segmento industrial siga funcionando.

Los segmentos industriales, de oficina y DMZ se separan con firewalls. En caso de Cisco los firewalls pueden reconocer y controlar los protocolos industriales y sus comandos:

En algunos casos, existe la necesidad de separar los segmentos dentro de la zona industrial. Al igual que para los switches, existen firewalls diseñados para esto:

Cisco Industrial Security Appliance (ISA):

Fortigate Rugged de Fortinet:

Acceso remoto

Prácticamente en todas las implementaciones de las redes industriales existe la necesidad de proporcionar acceso remoto a proveedores que proporcionan soporte a las líneas de producción. Es muy importante controlar bien a quién y dónde se otorga dicho acceso y proteger la red contra el acceso no autorizado.

En estos casos, además de los firewalls Cisco Firepower, la solución Cisco Identity Services Engine puede ser de gran ayuda. Los firewalls brindan conexión mediante AnyConnect VPN o publicando los escritorios remotos, mientras ISE permite identificar claramente la persona que obtiene acceso y el objeto en la red a la que se proporciona este acceso, así como definir políticas para el ingreso en forma de un tipo de matriz:

Además, el sistema de prevención de ataques del firewall permite detectar y bloquear ataques contra los dispositivos industriales.

Aquí no se trata únicamente de una situación en la que un técnico del proveedor realiza algunas acciones intencionalmente maliciosas en la red del cliente, sino también del hecho de que la computadora del dicho técnico o el servidor de acceso remoto que él utiliza pueden estar infectados con un virus que intenta proporcionar acceso no autorizado a terceros.

Open post
Innovación tecnológica adaptada a cada negocio cisco

BIM, LAS TRES LETRAS DE LA CONSTRUCCIÓN INTELIGENTE

El sector de la construcción tiene un gran peso en la economía global y regional, pero su productividad es de las más bajas en comparación con otras industrias. Descubre BIM, las tres letras clave que están propiciando la transformación digital en la construcción y por qué debe interesar a América Latina y el Caribe.

BAJA PRODUCTIVIDAD PEGADA AL CEMENTO
La falta de coordinación entre actores y entre las etapas de los proyectos, la baja adopción de tecnologías que agilicen el flujo de la información, la informalidad y baja capacitación de los empleados se encuentran entre los factores que hacen que la productividad del sector de la construcción haya sido la más baja de todas las industrias en las últimas décadas; solo creció 1% en los últimos 20 años. Además, existe una falta de comprensión acerca de la importancia de los costos de operación de una infraestructura al momento del diseño. Es decir, no se diseña tomando en cuenta el mantenimiento de la obra, cuando los costos de operación y mantenimiento representan un 80% de los costos totales de la vida útil de una infraestructura, y solo 20% corresponde a diseño y construcción.

La consultora McKinsey estima que el retraso en la productividad de la construcción le cuesta a la economía de ALC unos 50.000 millones de dólares al año. Este rezago no se puede ignorar dado el peso de esta industria en la economía de la región. En ALC está cerca de los 300.000 millones de dólares, aproximadamente un 6% del PIB, según datos de la Federación Interamericana de la Industria de la Construcción. Además, tiene un peso social importante, no sólo por el número de empleos que genera, sino también porque las viviendas suelen constituir una parte significativa del patrimonio de las personas en un contexto de envejecimiento de la población y bajas pensiones.

Si uno escarba un poco bajo el cemento, encontrará, sin gran sorpresa, que las inversiones en investigación y desarrollo (I+D) y los gastos en tecnologías de la información y la comunicación (TIC) del sector de la construcción son casi los más bajos en comparación con otros sectores y que la lenta adopción de tecnologías digitales lo vuelve a poner en la lista de los peores alumnos de la clase según el índice de digitalización de McKinsey.

BIM: TRANSFORMACIÓN DIGITAL EN LA CONSTRUCCIÓN
En esta perspectiva, la asociación de palabras “construcción y disrupción digital” suena más a un oxímoron o a uno de los próximos desafíos de Elon Musk que a una realidad cercana en la región. Sin embargo, la promesa de modernización y mejora de la productividad del sector de la construcción reside en tres letras: BIM. Ya es una realidad en países desarrollados como el Reino Unido, Francia y Estados Unidos, y está empezando a ganar tracción en Latinoamérica.

A grandes rasgos, el Modelado de Información para la Construcción o Building Information Modelling (BIM por sus siglas en inglés, apodado Building Intelligence Modelling por algunos expertos) es una metodología colaborativa de trabajo que centraliza toda la información relacionada a la construcción y gestión de la infraestructura. Es decir, donde antes la información de los proyectos llenaba bodegas y bodegas con planos 2D, folletos, informes y estaba repartida entre los distintos actores del proceso de construcción sin vinculación entre las etapas de diseño, construcción y operación, ahora está centralizada en una sola base de datos digital accesible a todos y actualizada en tiempo real.

¿QUÉ ES EL BIM?
El BIM no es una tecnología especifica sino un conjunto de metodologías, tecnologías y estándares que permiten diseñar, construir y operar una edificación o infraestructura de forma colaborativa en un espacio virtual. Por una parte, las tecnologías permiten generar y gestionar información mediante modelos tridimensionales en todo el ciclo de vida de un proyecto. Por otra, las metodologías, basadas en estándares, permiten compartir esta información de manera estructurada entre todos los actores involucrados (arquitectos, ingenieros, constructores y otros actores técnicos), fomentando el trabajo colaborativo e interdisciplinario, agregando así valor a los procesos de la industria. (Definición de Planbim Corfo – Chile, basada en la definición de Bilal Succar)

En los últimos años, los gobiernos de Reino Unido, Hong Kong y Corea del Sur han apostado fuertemente a iniciativas de adopción de BIM con muy buenos resultados, al igual que países escandinavos como Noruega, Dinamarca y Finlandia, los cuales han estado trabajando con BIM durante más de una década. En 2011, el Reino Unido se puso la meta de reducir los costos de infraestructura en el sector público en un 20% a través de un mandato que requiere el uso de BIM en todos los proyectos públicos. En el periodo 2011-2014 se estima que se logró una reducción de costos de entre 12 a 20%, generando ahorros de 2.300 millones de dólares , así como una disminución significativa de plazos. Lea más sobre la estrategia del Reino Unido en Construction 2025.

USO DE BIM EN LA REGIÓN
En América Latina y el Caribe (ALC), Chile ha sido unos de los pioneros en adoptar un Plan BIM, bajo el liderazgo de la Corporación de Fomento de la Producción (CORFO), con el objetivo de incorporar como requisito obligatorio la metodología BIM en todas las licitaciones públicas de construcción para el 2020.

Con la excepción de Chile, y a pesar de un interés creciente en los países de la región, hasta la fecha el uso de BIM en ALC ha recaído principalmente en la iniciativa privada, típicamente ligada a proyectos de gran envergadura con grandes empresas de ingeniería, dejando de lado obras de menor calado como escuelas o viviendas, o a empresas constructoras de menor tamaño (pymes) que también pueden beneficiarse de la adopción de BIM.

La baja adopción de BIM en los países latinoamericanos se explica en gran parte por las limitaciones del capital humano calificado con conocimiento de la plataforma/metodología. Otros factores tales como el costo inicial de implementación vinculado a la inversión en software y hardware, así como por la falta de uso de la herramienta por todos los actores clave de la cadena de valor de la construcción limitan su adopción.

FUENTE: https://blogs.iadb.org/innovacion/es/bim-transformacion-digital-en-la-construccion/

Open post
Innovación tecnológica adaptada a cada negocio cisco

EL USO DE LAS NUEVAS TECNOLOGÍAS EN LA INDUSTRIA

Hoy en día, sabemos que las tecnologías de la información y la comunicación, representan la gran tendencia en telecomunicaciones en muchos niveles de nuestra vida. El impulso en el incremento en la utilización de las mismas en entornos industriales parece, a pesar de ello, que no tiene todavía la fuerza suficiente. Quizás por la falta de experiencia en la integración de este tipo de tecnologías por parte de las empresas dedicadas a la automatización de sistemas, más enfocadas hacia sistemas y formas de trabajo tradicionales de la mano de grandes fabricantes anclados en un pasado reciente y que, claramente, debería adaptar sus formas y métodos.

Implementar el uso de tecnologías TIC en la industria ayudaría a lograr un mayor control productivo y organizacional, mejorando la calidad de los procesos y el producto, con una clara disminución de costes asociados. La integración de todos los sistemas de la organización, mientras que en ciertas áreas es algo admitido y ya en pleno funcionamiento, no lo es en las partes correspondientes directamente a proceso.

Pero, ¿cuáles serían concretamente las ventajas de esta implementación en un entorno industrial? Podemos extendernos mucho en este punto, pero a fuerza de ser concretos, citaremos solo unos ejemplos:

  • Aumento de la Información, con la consiguiente bajada de los costes.
  • Posibilidad de deslocalización de la producción.
  • Mejor conocimiento del entorno, mejora de la eficacia de las tomas de decisiones.
  • Organización menos jerarquizada, repartición sistemática y práctica de la información.
  • Mejor gestión de los recursos humanos.
  • Extensión del mercado potencial (comercio electrónico).
  • Disminución de los costes logísticos.
  • Desarrollo de las innovaciones en servicios y respuestas a las necesidades de los consumidores.
  • Mejora de la imagen de marca de la empresa.

Con todo ello, el cambio de tecnología en una empresa o en cualquier lugar siempre concibe un gran desafío, puesto que se genera en el recurso humano algo muy conocido llamado resistencia al cambio; este es un temor causado hacia lo que se considera como desconocido o nuevo dentro del proceso habitual manejado. Debemos entender pues estos cambios no como tales, sino como un progreso que nos va a permitir afrontar y enfrentar los nuevos y diferentes retos en este globalizado entorno.

El desarrollo de apps en entornos industriales es pues, a nuestro modo de ver, más que una realidad. Es el futuro que ya ha llegado. Es la nueva forma de entender los sistemas, que en nuestra cotidianeidad se hace palpable y que, como integradores de sistemas, debemos tratar de llevar a nuestro entorno de trabajo profesional.

 

Fuente: http://www.masingenieros.com/portfolio/el-uso-de-las-nuevas-tecnologias-en-entornos-industriales/