El estándar internacional ISA-95, cuya primera parte instauró los modelos y terminología hace ya 25 años, se puede afirmar que, pese a la llegada de nuevas tecnologías, sigue estando muy vigente. La norma fijó las necesidades industriales en cada uno de los modelos de operación (Producción, Mantenimiento, Calidad e Inventario) y cada una de sus actividades.
Sin embargo, la evolución del entorno hacia la Industria 4.0 y la Smart Industry, es decir, fábricas inteligentes y conectadas, han llevado a una revisión del modelo de pirámide industrial, creando una estructura menos jerárquica que facilita la rapidez y la flexibilidad que la producción demanda hoy en día. Así, la importancia no radica tanto en los objetos independientes como en las relaciones que se establecen entre ellos. Y de igual manera reflejan la importancia que los sistemas que controlan cada uno de los modelos (MMS, MES, LIMS, WMS) se comuniquen entre sí, con las capas de negocio por arriba (ERP) y los sistemas de producción por abajo de manera global, robusta y segura.
La ISA-95 y el Modelo de Purdue son dos estándares fundamentales en la industria para la automatización y la gestión de sistemas, pero se enfocan en aspectos diferentes de la arquitectura y la operación de las plantas industriales. A continuación, se explica en qué se diferencian y cómo se relacionan, seguido de ejemplos para ilustrar mejor sus roles.
Diferencias entre ISA-95 y Purdue Model
ISA-95: definición de procesos y flujos de información
- Enfoque principal: la ISA-95 es un estándar que define cómo deben interactuar los sistemas de automatización (como SCADA, MES, ERP) dentro de una planta industrial. Se centra en los procesos empresariales y flujos de información entre estos sistemas.
- Objetivo: su principal objetivo es establecer un marco para facilitar la integración y la interoperabilidad entre los diferentes sistemas de la planta y el nivel empresarial. Específicamente, ayuda a definir los niveles de operación, desde la planificación de la producción hasta la ejecución y control.
- Componentes: la ISA-95 incluye definiciones de funciones y datos intercambiados entre sistemas, clasificándolos en diferentes niveles de abstracción (como producción, calidad, mantenimiento, logística, etc.).
- Ejemplo: un sistema MES (Manufacturing Execution System) que coordina y optimiza la producción diaria recibe datos de un ERP (Enterprise Resource Planning) sobre las órdenes de producción. La ISA-95 define cómo esta comunicación debe estructurarse y qué información debe ser intercambiada para mantener la coherencia operativa.
Modelo de Purdue: arquitectura física y seguridad
- Enfoque principal: el Modelo de Purdue se centra en la arquitectura física y la segregación de redes dentro de una planta industrial. Es un modelo jerárquico que organiza la infraestructura en diferentes niveles o zonas, cada uno con diferentes funciones y requisitos de seguridad.
- Objetivo: su objetivo es definir una estructura clara para la segregación de redes y establecer barreras de seguridad entre los diferentes niveles de la infraestructura industrial, desde el nivel más bajo de dispositivos de campo hasta el nivel más alto de sistemas de negocio.
- Componentes: el modelo generalmente se divide en cinco niveles, donde cada nivel representa una capa de la infraestructura, desde dispositivos en el campo (sensores y actuadores) hasta sistemas de planificación empresarial.
- Ejemplo: un sistema SCADA que supervisa y controla los procesos industriales en una planta está conectado en el Nivel 2 del Modelo de Purdue. Este nivel está separado física y lógicamente de los sistemas empresariales (Nivel 4) mediante firewalls y otras medidas de seguridad, protegiendo así las operaciones críticas de amenazas externas.
Relación entre ISA-95 y el Modelo de Purdue
- Integración funcional y física: aunque se enfocan en aspectos diferentes, la ISA-95 y el Modelo de Purdue se complementan. La ISA-95 se ocupa de la integración funcional y los flujos de comunicación entre sistemas dentro de la arquitectura definida por el Modelo de Purdue. Por otro lado, el Modelo de Purdue establece la infraestructura física y las políticas de seguridad en las que estos flujos de comunicación deben operar. A pesar de la estructura de estos modelos, por lo general los flujos de comunicación funcionales son más estándar, mientras que la segregación de redes depende más de cada caso particular.
- Ejemplo conjunto: en una planta de manufactura, la ISA-95 define que un MES debe recibir información en tiempo real desde un sistema SCADA sobre la producción en curso. El Modelo de Purdue asegurará que esta comunicación se realice a través de una infraestructura de red segregada, donde el SCADA opera en un nivel seguro (Nivel 2) y el MES en otro (Nivel 3), con medidas de seguridad que prevengan accesos no autorizados y aseguren la integridad de la información.
Sistemas MES · Guía completa para la eficiencia industrial
Ejemplos concretos de ambos modelos aplicados en Industria
Ejemplo de ISA-95
Imagina una fábrica de automóviles que usa un sistema MES para rastrear la producción de vehículos. La ISA-95 define que este sistema debe recibir datos de máquinas CNC sobre piezas producidas (Nivel 2) y reportar a un sistema ERP (Nivel 4) para la gestión de inventario. Esto asegura que todos los sistemas involucrados tengan información precisa y oportuna.
Ejemplo de Purdue Model
En la misma fábrica, el Modelo de Purdue podría definir que las redes de las máquinas CNC están en un segmento de red separado, accesible solo desde el nivel 2 de la arquitectura, mientras que el MES se conecta desde el nivel 3. Las políticas de firewall, DMZs, y otros mecanismos de seguridad protegerían la comunicación entre estos niveles, limitando el impacto de posibles ciberataques.
En resumen, la ISA-95 y el Modelo de Purdue son herramientas esenciales y complementarias en la gestión y seguridad de sistemas industriales: la primera para asegurar una comunicación funcional y estructurada entre sistemas, y la segunda para garantizar que esta comunicación ocurra en un entorno seguro y adecuadamente segregado.
La importancia de ISA-95 y el Modelo de Purdue en la Industria 4.0
ISA-95 y el Modelo de Purdue son fundamentales para garantizar la eficiencia y seguridad de los sistemas industriales en la era de la Industria 4.0. Mientras que ISA-95 se enfoca en una comunicación funcional y estructurada, el Modelo de Purdue establece las bases para que esa comunicación ocurra de manera segura. Al implementar ambos estándares, las empresas aseguran una operación optimizada, segura y resiliente ante los retos actuales de ciberseguridad y transformación digital.
Implementar un sistema MES que respete los estándares de ISA-95 y siga la arquitectura del Modelo de Purdue es clave para lograr una planta conectada e inteligente, capaz de enfrentar los desafíos actuales y futuros.
