Modelo arquitectónico de referencia

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El modelo arquitectónico de referencia RAMI 4.0 y los componentes Industria / Salud / Logística 4.0 brindan a las empresas un marco para desarrollar productos y modelos comerciales futuros. RAMI 4.0 es un mapa tridimensional que muestra cómo abordar el despliegue de Industria / Salud / Logística 4.0 de una manera estructurada. Uno de los principales objetivos de RAMI 4.0 es asegurarse de que todos los participantes involucrados en las discusiones y actividades de la Industria 4.0 tengan un marco común para entenderse entre sí. El marco RAMI 4.0 está destinado a permitir la identificación de estándares para determinar si hay alguna necesidad de adiciones y enmiendas. Este modelo se complementa con los componentes de Industria 4.0. Ambos resultados se describen en DIN SPEC 91345 (Modelo de arquitectura de referencia Industria 4.0). 

Poniendo el modelo RAMI 4.0 en perspectiva, en el glosario del comité técnico VDI / VDE-GMA 7.21 Industria 4.0, se define un modelo de referencia como un modelo que se puede aplicar de manera general y se puede utilizar para derivar modelos específicos no solo en la industria , sino también para el mercado de la salud. Hay muchos ejemplos de esto en el campo de la tecnología. El más conocido es el modelo ISO / OSI de siete capas, que se utiliza como modelo de referencia para los protocolos de red. La ventaja de utilizar tales modelos es una comprensión compartida de la función de cada capa / elemento y las interfaces definidas entre las capas.

Caracteristicas importantes

RAMI 4.0 define una arquitectura orientada a servicios (SOA) donde los componentes de la aplicación brindan servicios a los otros componentes a través de un protocolo de comunicación a través de una red. Los principios básicos de SOA son independientes de los proveedores, productos y tecnologías. El objetivo es dividir los procesos complejos en paquetes fáciles de entender, incluida la privacidad de los datos y la seguridad de la tecnología de la información (TI).

Las características del sistema de manufactura, logística y salud del “Nuevo Mundo: Industria / Salud / Logística 4.0” son:

  • estructura basada en hardware
  • Funciones de estructura basadas en hardware vinculadas al hardware
  • comunicación basada en jerarquías
  • producto aislado
  • sistemas y servicios aislados

 Las características del sistema de manufactura, logística y salud del “Nuevo Mundo: Industria / Salud / Logística 4.0” son:

  • sistemas, máquinas y servicios flexibles
  • funciones distribuidas por la red
  • los participantes interactúan a través de los niveles jerárquicos
  • comunicación entre todos los participantes
  • producto y parte del paciente de la red
  • Estructura RAMI 4.0

 RAMI 4.0 consiste en un sistema de coordenadas tridimensional que describe todos los aspectos cruciales de Industria / Salud / Logística 4.0. De esta manera, las interrelaciones complejas se dividen en grupos más pequeños y simples.

Eje "Niveles de jerarquía"

En el eje horizontal derecho se encuentran los niveles de jerarquía de IEC 62264, la serie de estándares internacionales para sistemas de control y TI empresariales. Estos niveles de jerarquía representan las diferentes funcionalidades dentro de las fábricas o instalaciones. (Tenga en cuenta que el estándar IEC 62243 se basa en ANSI / ISA-95). Para representar el entorno de Industria / Salud / Logística 4.0, estas funcionalidades se han ampliado para incluir piezas de trabajo, etiquetadas como "Producto" y la conexión a Internet de las cosas. y servicios, denominados "Mundo conectado".

Eje "Cadena de valor del ciclo de vida"

El eje horizontal izquierdo representa el ciclo de vida de las instalaciones y productos, según IEC 62890, Gestión del ciclo de vida de sistemas y productos. utilizado en la medición, control y automatización de procesos industriales. Además, se hace una distinción entre "tipos" e "instancias". Un "tipo" se convierte en una "instancia" cuando se han completado el diseño y la creación de prototipos y se está fabricando el producto real. El modelo también combina todos los elementos y componentes de TI en el modelo de capa y ciclo de vida.

Eje "Capas"

Las seis capas en el eje vertical describen la descomposición de una máquina en sus propiedades, estructuradas capa por capa, es decir, el mapeo virtual de una máquina. Estas representaciones se originan en la tecnología de la información y las comunicaciones, donde las propiedades de los sistemas complejos se suelen dividir en capas.

Dentro de estos tres ejes, se pueden mapear todos los aspectos cruciales de Industria / Salud / Logística 4.0, lo que permite clasificar objetos como máquinas de acuerdo con el modelo. De este modo, los conceptos altamente flexibles de la Industria 4.0 pueden describirse e implementarse utilizando RAMI 4.0. El modelo permite la migración paso a paso del presente al mundo de Industria / Logística y Salud 4.0.

Beneficios de RAMI 4.0

El modelo integra diferentes perspectivas de usuario y proporciona una forma común de ver las tecnologías Industria / logística / Salud 4.0. Con RAMI 4.0, los requisitos de los sectores, desde la fabricación, la automatización logística y sanitaria, y la ingeniería mecánica hasta la ingeniería de procesos, se pueden abordar en asociaciones de mercado y comités de estandarización. Por lo tanto, RAMI 4.0 brinda un entendimiento común para estándares y casos de uso.

RAMI 4.0 se puede considerar como un mapa de soluciones Industria / logística / Salud 4.0. Es una orientación para trazar los requisitos de los sectores junto con los estándares nacionales e internacionales para definir y desarrollar aún más Industria / Logística / Salud 4.0. Existe un interés refrescante en las iniciativas de Industria / Logística / Salud 4.0 para que varias organizaciones trabajen de manera cooperativa y superen la compartimentación de los organismos nacionales de normalización.

El reto

La afluencia de tecnología está comenzando a mejorar drásticamente la fabricación, la logística y la atención médica. Sin embargo, para hacer esto de manera efectiva se necesita planificación, y el modelo RAMI 4.0 es un punto focal para comprender toda la fabricación, la cadena de suministro y los sistemas de salud. 

ARQUITECTURA DE REFERENCIA INDUSTRIAL DE INTERNET - IIRA

Una arquitectura de referencia proporciona una guía para el desarrollo del sistema, la solución y las arquitecturas de la aplicación. Proporciona definiciones comunes y consistentes para el sistema de interés, sus descomposiciones y patrones de diseño, y un vocabulario común con el que discutir la especificación de implementaciones y comparar opciones.

Ejemplo

Una arquitectura de referencia para una casa residencial establece que todas las casas residenciales deben proporcionar uno o más dormitorios, baños, una cocina y una sala de estar. Este conjunto de habitaciones es accesible desde el interior de la casa a través de puertas, pasillos y escaleras, y desde el exterior a través de una puerta principal y una trasera. La casa proporciona un ambiente seguro contra amenazas como incendios, huracanes y terremotos. La estructura de la casa necesita soportar la carga de nieve y viento que se puede encontrar en su entorno local. La casa debe proporcionar medidas razonables para detectar y prevenir intrusiones no autorizadas.

Una arquitectura de referencia proporciona un marco común alrededor del cual pueden centrarse discusiones más detalladas. Al mantenerse en un nivel más alto de abstracción, permite la identificación y comprensión de los problemas y patrones más importantes en sus aplicaciones en muchos casos de uso diferentes. Al evitar los detalles, una arquitectura de referencia permite que los diseños posteriores sigan la arquitectura de referencia sin el gravamen de restricciones innecesarias y arbitrarias.

ARQUITECTURA DE REFERENCIA INDUSTRIAL DE INTERNET - IIRA

El IIRA es una arquitectura abierta basada en estándares para sistemas IIoT. El IIRA maximiza su valor al tener una amplia aplicabilidad en la industria para impulsar la interoperabilidad, mapear tecnologías aplicables y guiar la tecnología y el desarrollo de estándares. La descripción y representación de la arquitectura son genéricas y tienen un alto nivel de abstracción para respaldar la amplia aplicabilidad necesaria de la industria / atención médica. El IIRA destila y extrae características, características y patrones comunes de los casos de uso definidos en el IIC y en otros lugares. Se perfeccionará y revisará continuamente a medida que se recopilen comentarios de su aplicación en los bancos de pruebas desarrollados en la IIC, así como del despliegue en el mundo real de los sistemas IIoT. El diseño de IIRA también pretende trascender las tecnologías disponibles en la actualidad y, por lo tanto, puede identificar brechas tecnológicas en función de los requisitos arquitectónicos. Esto, a su vez, impulsará los esfuerzos de desarrollo de nuevas tecnologías por parte de la comunidad de Internet industrial / sanitaria.

Muchas partes interesadas están involucradas al considerar sistemas complejos como los que se esperan de los sistemas IIoT. Estos interesados tienen muchas preocupaciones entrelazadas pertinentes al sistema de interés. Las preocupaciones de las partes interesadas cubren todo el ciclo de vida del sistema. La complejidad del sistema requiere un marco para identificar y clasificar las preocupaciones de las partes interesadas en las categorías adecuadas. Dicho marco permite una evaluación sistemática de dichos sistemas, así como la resolución necesaria para diseñar y construir dichos sistemas.

Para abordar esta necesidad, el Consorcio de Internet Industrial utilizó "ISO / IEC / IEEE 42010: 2011 ’ para definir su Marco de Arquitectura Industrial de Internet (IIAF). El IIAF identifica convenciones, principios y prácticas para una descripción coherente de las arquitecturas IIoT. El marco de la arquitectura basada en estándares facilita la evaluación y la resolución sistemática y eficaz de las preocupaciones de las partes interesadas. Sirve como un recurso valioso para guiar el desarrollo, la documentación y la comunicación sobre el IIRA.

Un marco de arquitectura contiene información que identifica las construcciones fundamentales de la arquitectura y especifica preocupaciones, partes interesadas, puntos de vista, tipos de modelos, reglas de correspondencia y condiciones de aplicabilidad. Los arquitectos de sistemas pueden utilizar un marco de arquitectura para descubrir, describir y organizar temas de interés (preocupaciones) sobre el sistema en cuestión; además, pueden utilizar la representación de la arquitectura para aclarar, analizar y resolver estas inquietudes.

Es útil considerar un marco de arquitectura en este contexto para incluir un marco de arquitectura y una colección de representaciones de arquitectura.

En el núcleo del estándar de descripción de arquitectura ISO / IEC / IEEE se encuentran los puntos de vista. A punto de vista comprende convenciones que enmarcan la descripción y el análisis de preocupaciones específicas del sistema. Un punto de vista enmarca una o más preocupaciones. El termino preocupación se refiere a cualquier tema de interés perteneciente al sistema. A interesado es un individuo, equipo, organización o clases de los mismos, que tiene interés en la preocupación y, por extensión, interés en el punto de vista y el sistema1. Para ayudar en las tareas de describir, analizar y resolver inquietudes, se pueden definir uno o más constructos de modelado como el tipos de modelos 2 por cada mirador. Las construcciones de los puntos de vista y las preocupaciones de sus partes interesadas correspondientes y los tipos de modelos pueden considerarse como el marco de la arquitectura.

Siguiendo el enfoque definido por el estándar de Descripción de Arquitectura ISO / IEC / IEEE, las ideas para describir, analizar y resolver el conjunto de inquietudes específicas en cada uno de los puntos de vista se expresan como vista de arquitectura para cada mirador. La aplicación de los tipos de modelos definidos en cada punto de vista para describir, analizar y resolver las inquietudes da como resultado la creación de modelos de arquitectura que conforman la vista de arquitectura respectiva. Juntas, las vistas de la arquitectura con sus modelos de arquitectura pueden considerarse como las representaciones de la arquitectura.

para cada mirador. La aplicación de los tipos de modelos definidos en cada punto de vista para describir, analizar y resolver las inquietudes da como resultado la creación de modelos de arquitectura que conforman la vista de arquitectura respectiva. Juntas, las vistas de la arquitectura con sus modelos de arquitectura pueden considerarse como las representaciones de la arquitectura.

Los puntos de vista de IIRA se definen mediante el análisis de los diversos casos de uso de IIoT desarrollados por la IIC y otros lugares, identificando las partes interesadas relevantes de los sistemas de IIoT y determinando el encuadre adecuado de las preocupaciones. Estos cuatro puntos de vista son:

  • Punto de vista empresarial
  • Punto de vista de uso
  • Mirador funcional
  • Punto de vista de implementación

Como se muestra en la imagen a continuación, estos cuatro puntos de vista forman la base para un análisis detallado punto de vista por punto de vista de conjuntos individuales de preocupaciones del sistema IIoT. Los arquitectos que adoptan los puntos de vista de Internet industrial como base de su arquitectura pueden ampliarlos definiendo puntos de vista adicionales para organizar las preocupaciones del sistema en función de sus requisitos específicos del sistema.

El punto de vista empresarial atiende las inquietudes de la identificación de las partes interesadas y su visión, valores y objetivos comerciales en el establecimiento de un sistema IIoT en su contexto comercial y regulatorio. Además, identifica cómo el sistema IIoT logra los objetivos establecidos a través de su mapeo a las capacidades fundamentales del sistema.

Estas preocupaciones están orientadas a los negocios y son de particular interés para los responsables de la toma de decisiones, los gerentes de productos y los ingenieros de sistemas. 

1. PUNTO DE VISTA DE USO

El punto de vista de uso aborda las preocupaciones del uso esperado del sistema. Por lo general, se representa como secuencias de actividades que involucran a usuarios humanos o lógicos (por ejemplo, sistemas o componentes del sistema) que brindan su funcionalidad prevista para lograr finalmente las capacidades fundamentales del sistema.

Las partes interesadas de estas preocupaciones generalmente consisten en ingenieros de sistemas, gerentes de producto y otras partes interesadas, incluidas las personas que están involucradas en la especificación del sistema IIoT en consideración y que representan a los usuarios en su uso final.

2. PUNTO DE VISTA FUNCIONAL

El punto de vista funcional se centra en los componentes funcionales de un sistema IIoT, su estructura e interrelación, las interfaces e interacciones entre ellos, y la relación e interacciones del sistema con elementos externos en el entorno, para respaldar los usos y actividades del sistema en general.

Estas preocupaciones son de particular interés para los arquitectos, desarrolladores e integradores de sistemas y componentes.

3. PUNTO DE VISTA DE LA APLICACIÓN

El punto de vista de implementación se ocupa de las tecnologías necesarias para implementar componentes funcionales (punto de vista funcional), sus esquemas de comunicación y sus procedimientos de ciclo de vida. Estos elementos están coordinados por actividades (punto de vista de uso) y apoyan las capacidades del sistema (punto de vista empresarial).

Estas preocupaciones son de particular interés para los arquitectos de sistemas y componentes, desarrolladores e integradores y operadores de sistemas.

An IIoT system may become a stakeholder of itself as it becomes intelligent, capable of learning and making decisions itself as an autonomous agent.