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Quo Vadis SCADA

Sobre el blog

Miguel Ángel Rodriguez Núñez
Técnico de Inteligencia Operacional y SCI en Emasesa. Master en Ingenieria y Gestión del Mantenimiento. Master en Mantenimiento Industrial y Técnicas de Diagnóstico.
  • Quo Vadis SCADA

Los sistemas SCADA por definición son sistemas de supervisión y control que permiten a sus usuarios interactuar con los procesos automatizados, ya sean instalaciones o cualquier otro elemento. Siendo sus principales características la robustez y un ciclo de vida más largo que el de las soluciones IT, tradicionalmente los sistemas SCADA han trabajado cerca de la sensórica y el dato industrial. Sistemas como los PLC, PAC, EPIC y los sensores inteligentes son sus compañeros favoritos de trabajo y su complicidad con ellos es evidente. Esta posición les ha convertido en sistemas concentradores de información y en fuente de datos esencial para otros sistemas de la pirámide de automatización, lo que incluye aplicaciones de alto valor añadido con son los sistemas BI. El proceso es simple, los datos son captados por la sensórica de campo y pasan del PLCs a los SCADA para la supervisión y control del proceso, pero la industria 4.0 está flexibilizando y mejorando la conectividad de esta arquitectura reduciendo el espacio entre la capa de sensorización y la de inteligencia procesable con lo que ello conlleva.

Actualmente estos sistemas se encuentran en una encrucijada estratégica. El despliegue de la industria 4.0 y sus tecnologías habilitadoras parece que presiona para desplazarlos de su entorno natural, el blindado mundo OT. Tecnologías como el Cloud y Edge computing han aparecido como las soluciones idóneas para la integración de los clásicos sistemas de supervisión a la industria conectada y la nube. El desarrollo de los entornos Edge permite disponer de una gran capacidad de cómputo, almacenamiento y conectividad para impulsar la información basada en datos y la automatización inteligente.

La aparición abrupta de estas tecnologías, hacían presagiar que los sistemas SCADA podían verse abocados dramáticamente a su desplazamiento como elementos fundamentales en la supervisión y control de procesos industriales sino incluso a su desaparición completa en favor de los nuevos jugadores, más adaptados a entornos mixtos OT-IT. Sobre el papel, los sistemas SCADA en la nube, en tiempo real, elevan las capacidades de control en operaciones, reducen el gasto inicial de capital, permiten funcionar de manera rápida y con pocas personas, disminuyen los inconvenientes relacionados con la adquisición, instalación, hosting y mantenimiento del hardware y software on premise, pero son productos relativamente nuevos. El objetivo que se persigue al llevar el sistema SCADA a la nube es el de elevar su funcionalidad y las capacidades de control en operaciones para obtener gastos reducidos de capital inicial, tiempos de puesta en marcha mínimos y poco personal para su gestión. Utilizando tecnologías Edge podemos mejorar desde el rendimiento del proceso hasta la gestión de la calidad del dato almacenado, incorporar funcionalidades de mantenimiento predictivo e incorporar funciones de ciberseguridad en los propios dispositivos.

Pero no nos engañemos, los sistemas industriales no pueden simplemente pasar a la nube, por lo menos no en el corto plazo, requieren de una disponibilidad extremadamente alta y una latencia baja que en muchos casos estamos hablando de tiempos de respuesta de ms. Un sistema en la nube no es adecuado para operar aplicaciones críticas, pero sí que podría proporcionar información útil a otros sistemas, al mismo tiempo que ofrecer recursos más inteligentes a un sistema SCADA centralizado.

El nuevo escenario que se presenta, desde mi punto de vista, permite que nos movamos hacia estrategias de transición con arquitecturas mixtas propias de la próxima industria 5.0. Las funcionalidades históricas de los sistemas SCADA ya no son suficientes para desplegar el modelo de gestión de la industria 4.0. Es necesario elevar su inteligencia transformándolos en una plataforma de análisis avanzado de datos, con capacidades propias de un gemelo digital operacional e interconexiones con sistemas de gestión industrial, procesos, costes y mantenimiento de activos como son los BPM, BIM y GMAO. Una arquitectura en la que el sistema Edge se encuentre entre la sensórica y un SCADA inteligente con capacidades de desarrollo y entrenamiento de modelos avanzados con técnicas de Inteligencia Artificial se presenta como la idónea en el escenario que propongo. El sistema Edge, conectado entre PLC, PAC, EPIC y SCADA almacenará datos y supervisará procesos haciendo correr los modelos simulados en el nivel superior. Un paso más arriba, el SCADA detectará anomalías, propondrá estrategias de control, gestionará los activos según costes, calculará parámetros de eficiencia y sostenibilidad energética, técnica y social apoyándose en sistemas BPM y Kpis y desplegará toda la información contenida en los modelos BIM haciendo posible la simulación de diversos escenarios de operación. Los entornos Edge nos proporcionarán esa capa intermedia de inteligencia que necesitan nuestra arquitectura para desarrollar funcionalidades de más alto nivel de conocimiento en la capa superior. Este SCADA - Gemelo digital desplegará funcionalidades propias de un sistema BI de operaciones enlazando con sistemas de más alto rango, incluyendo MES y ERP.

La plataforma que desde estas líneas se propone debe incluir una infraestructura de aprendizaje automático que enlazando alarmas, eventos y series temporales entrenará los modelos de operación para detectar anticipadamente modos de fallo, anomalías, consumos no registrados y roturas en la red. Una vez entrenado el modelo se volcará de nuevo al Edge operacional actualizando o ajustando parámetros algorítmicos que detectan patrones conocidos del activo que se este monitorizando. El objetivo que se pretende es hacer evolucionar estos sistemas para ofrecer conocimiento a los operadores para que tomen las mejores decisiones y capacidades avanzadas de gestión a los supervisores de planta. Estas soluciones de alta eficiencia aplicarán sobre la sensórica analítica avanzada, proporcionando a los operadores conocimiento específico para optimizar la toma de decisiones y permitir el control óptimo de los procesos.

Actualmente, el modelo jerárquico de la pirámide de control está cambiando rápidamente y sino dotamos a nuestros sistemas de control de mayores funcionalidades y valor añadido, elevando el nivel de gestión, quedarán en meras aplicaciones concentradoras de la sensórica de campo. Debemos mover el foco, pasar de estar centrados en la monitorización y control a concentrarnos firmemente en el análisis de datos de activos para mejorar su productividad, pensar en un SCADA 4.0 como una plataforma de BI que muestra la salud del proceso mediante parámetros de eficiencia y sostenibilidad de los activos que lo componen. Un SCADA 4.0 con conectividad e información de incidencias, suministros, materiales y costes nos permitirá, a operadores y jefes de planta, tomar mejores decisiones basadas en datos operativos y no sucumbir ante el auge de las tecnologías cloud, renacer cuál ave fénix ante un nuevo escenario tecnológico enfocado en la aplicación del análisis avanzado a las fases más tempranas de la captación del dato para obtener el máximo conocimiento temprano de nuestros activos.