Al examinar casos de uso específicos y arquitecturas de seguridad, queda claro cómo el «pensamiento ambicioso» también puede convertirse en una realidad en la industria de procesos, y por qué ahora es el momento adecuado para empezar.
¿Qué significa la «X» en GAIA-X, Manufacturing-X y Process-X? Probablemente, en un principio, la atención se centró en «eXchange», es decir, la idea de compartir información. Teniendo en cuenta el descenso del 20 % en la producción que ha sufrido la industria química alemana desde 2021, tendría sentido otra cosa: la «X» de la industria tecnológica de Silicon Valley, es decir, la idea del «pensamiento moonshot» de innovación radical y escalado por «10X».
Son palabras grandilocuentes que parecen ignorar por completo las realidades técnicas y financieras. Sin embargo, hay motivos para el optimismo: décadas de intensa colaboración entre una serie de importantes organizaciones de usuarios, fabricantes y normalización han hecho posible la integración cada vez más automatizada de dispositivos, sistemas, procesos y aplicaciones dentro y fuera de los procesos industriales básicos, lo que proporciona una base sólida para una verdadera revolución digital en la industria de procesos.
NOA como base para el intercambio seguro de datos OT/IT
NAMUR Open Architecture (NOA) es un concepto que se introdujo en 2016 y se ha desarrollado continuamente desde entonces. Permite a las aplicaciones de IT acceder de forma segura a los datos de los sistemas de control de procesos, es decir, el corazón de la producción química, petroquímica y farmacéutica, sin comprometer la integridad de los sistemas de control. NOA separa el dominio clásico de la automatización de un nuevo dominio de supervisión y optimización (M+O), más estrechamente relacionado con el mundo de IT y el IoT.
Un elemento central es el uso de PA-DIM (Process Automation Device Information Model - Modelo de información de dispositivos de automatización de procesos) como implementación del modelo de información NOA. Permite una descripción semánticamente estandarizada de los datos más importantes de los dispositivos de campo basados en OPC UA, lo que supone un cambio revolucionario para la interoperabilidad y es el resultado de la colaboración entre FDT Group, FieldComm Group, ISA 100 WCI, NAMUR, ODVA, OPC Foundation, PROFIBUS y PROFINET International, VDMA y ZVEI.
NOA para instalaciones nuevas y existentes
NOA hace posibles dos cosas: en las nuevas instalaciones (greenfield), que dependen cada vez más de tecnologías modernas como el enfoque modular (Module Type Package, MTP) y los dispositivos de campo basados en Ethernet APL, el intercambio significativamente más rápido de grandes cantidades de datos puede extenderse al dominio M+O. En las plantas existentes (brownfield), los datos de proceso pueden extraerse de forma fácil y segura de la automatización central del proceso y, por lo tanto, utilizarse para aplicaciones de supervisión y optimización fuera de los sistemas de control de procesos. En un proyecto piloto en el parque industrial de Höchst, una planta existente se está adaptando actualmente para que sea «compatible con NOA» gracias a dispositivos de campo basados en 4-20 mA que pueden transmitir datos externamente a través del canal NOA con un mínimo esfuerzo utilizando HART, PROFIBUS y una pasarela NOA. Esto forma parte del proyecto de implementación de NOA en curso, una colaboración entre NAMUR y ZVEI. Los resultados se presentarán en la junta general de NAMUR en noviembre de 2025.
Process-X: colaboración digital automatizada entre empresas
Si NOA está acelerando ahora la transformación digital dentro de una empresa de fabricación, ¿qué se podría lograr si las empresas de toda la cadena de suministro pudieran colaborar digitalmente de forma automatizada?
ZVEI presentó un ejemplo innovador en la Feria de Hannover de este año: el caso de uso «Predictive Steam Production» (Producción predictiva de vapor) de la iniciativa Process-X de NAMUR. Mediante la conexión inteligente en red de las empresas energéticas, el operador del parque industrial y los distintos usuarios de calor de proceso, pueden conciliar de antemano la energía disponible por un lado, y el calor de proceso necesario por otro. Esto ahorra emisiones de CO2 y costes.
Los espacios de datos proporcionan un entorno fiable y constituyen la base de esta colaboración digital entre empresas. Aquí, las empresas pueden compartir información de forma segura, confidencial y estandarizada, al tiempo que mantienen el control total sobre sus datos. Esto significa que los datos no se almacenan de forma centralizada en una nube, sino que se intercambian directamente entre las empresas, sin que estas tengan que desarrollar ellas mismas la infraestructura necesaria. Los primeros proveedores de salas de datos se han consolidado, por ejemplo, Cofinity-X para la iniciativa Catena-X en la industria automovilística. Pero incluso sin un proveedor de salas de datos consolidado, las empresas de la industria de procesos pueden y deben crear las condiciones para el intercambio automatizado de datos entre empresas a nivel interno. Además de NOA, esto se puede lograr mediante una infraestructura de interfaz de administración con fijación semántica de los parámetros.
La interfaz de administración de activos
La interfaz de administración de activos (AAS - Asset Administration Shell) se desarrolló y se sigue desarrollando como gemelo digital o interfaz de administración digital para activos industriales, como parte de una colaboración entre la plataforma Industria 4.0 y un gran número de instituciones de investigación, socios industriales y organismos de normalización. La Asociación Industrial de Gemelos Digitales (IDTA) coordina la descripción de la propia AAS y la creación de los denominados submodelos parala AAS, que garantizan la interoperabilidad de los datos para casos de uso específicos. Un buen ejemplo es el submodelo de ZVEI «Placa de características digital para equipos industriales», que también se utiliza en el proyecto KI-sy Twin.
La AAS es un contenedor digital de toda la información relevante sobre un activo, dividida en submodelos. Es modular, legible por máquina y se basa en submodelos estandarizados. Al igual que el modelo de información NOA PA-DIM, utiliza identificadores semánticos como IEC CDD (Common Data Dictionary) o eCl@ss para describir los datos de forma única, y puede utilizar formatos establecidos como JSON, XML y OPC UA. Esto lo hace ideal para extraer de forma segura datos que antes existían en los sistemas de control de procesos, pero a los que no se podía acceder externamente sin un esfuerzo considerable, como los datos NOA de la pirámide de automatización, y luego intercambiarlos entre empresas a través de la AAS, sin traducciones ni mapeo manual de datos.
El proyecto KI-sy Twin: comunicación integral desde el dispositivo de campo hasta la nube
En el proyecto KI-sy Twin, Fraunhofer IFF e IOSB-INA, junto con socios de la industria, están creando un nuevo demostrador móvil para la digitalización. El hardware industrial real de un demostrador móvil (véase la foto) se combina con modelos de aprendizaje automático, AAS y tecnología de espacio de datos en un sistema similar al de producción. La AAS es la interfaz clave.
La información de los sensores industriales y los dispositivos de campo que forman parte del sistema de control, así como de los sensores recién añadidos, se transfiere al formato PA-DIM y se asigna la AAS a través de una pasarela NOA. Para los componentes en los que esto no se puede hacer automáticamente, o como comparación adicional, las AAS de los componentes se crean con la ayuda de grandes modelos de lenguaje (LLM). Estos también se utilizan para asignar la estructura de la planta como una AAS. Todos los componentes se integran de forma segura con un firewall certificado según la norma IEC 62443 de Moxa. La arquitectura de la planta de demostración se basa en el concepto de seguridad de NOA.
Basándose en esta imagen digital, se conectan sistemas relacionados con la producción, como CAE, ERP y Datahub. Si se realizan cambios en la AAS, por ejemplo, debido a la sustitución de un dispositivo, se notifica a estos sistemas. A continuación, los sistemas deciden por sí mismos en qué medida es necesario involucrar al usuario o si los cambios pueden aplicarse automáticamente. Sven Schiffner, del Instituto Fraunhofer de Operación y Automatización de Fábricas IFF de Magdeburgo, explica: «Basándonos en las implementaciones previstas en el proyecto, es fácil utilizar herramientas digitales incluso en plantas existentes. Los operarios de las plantas pueden desplegar recursos humanos valiosos de forma más eficiente y recopilar datos adicionales fácilmente mediante la integración de nuevos sensores. Estamos creando un lenguaje que todos los sistemas hablan, la AAS». En la reunión general de NAMUR en noviembre de 2025, los participantes en el proyecto presentarán los retos y las mejores prácticas, proporcionando valiosos consejos para proyectos similares. El demostrador se mostrará aquí y los participantes tendrán la oportunidad de probarlo por sí mismos.
La seguridad como facilitador
Un concepto de seguridad bien pensado es una necesidad absoluta para la transformación digital de la industria de procesos. Antes de NOA, abrir la pirámide de automatización era algo inaudito. Con un concepto de seguridad sólido para NOA y la integración de AAS, la cooperación digital entre empresas a través de espacios de datos puede convertirse en una realidad, sin riesgos incalculables para la producción.
Conclusión y perspectivas
La combinación de tecnologías como NOA, AAS y modelos de información estandarizados constituye la base técnica y semántica para la digitalización escalable de la industria de procesos. Permite reducir las emisiones de CO2, disminuir el consumo de energía y conservar los recursos, además de cumplir de forma inteligente los requisitos normativos. También proporciona a los empleados una plataforma para el intercambio automatizado de datos, conocimientos e innovaciones, lo que puede aumentar significativamente la productividad.
Se trata de una oportunidad histórica para la industria de procesos alemana, desde la química y la petroquímica hasta la farmacéutica y la producción de alimentos. En Europa, y especialmente en Alemania, existe un ecosistema de asociaciones, instituciones de investigación y empresas, así como una red de expertos que están realizando notables esfuerzos para desarrollar conjuntamente nuevas normas y tecnologías que establezcan referencias a nivel mundial. La estandarización y la implementación aún requieren un poco más de pensamiento innovador. Esto significa que todos pueden esperar con gran expectación el informe económico de la VCI para 2030.
