Reconfigurando las arquitecturas de datos industriales con UNS y MQTT

En un episodio reciente del podcast Augmented Ops, exploramos el panorama en rápida evolución de las arquitecturas de datos industriales con Vatsal Shah, fundador y director general de Litmus Automation. Titulado"MQTT, Unified Namespace, and The New Industrial Data Stack" (MQTT, espacio de nombresunificado y la nueva pila de datos industriales), el debate con Shah examina de cerca las arquitecturas como Unified Namespace (UNS) y los protocolos de comunicaciones como Message Queuing Transport Telemetry (MQTT), que son fundamentales para las modernas infraestructuras de datos que demandan los fabricantes.

Partiendo de su experiencia como ingeniero de automatización que trabajaba con muchos de los proveedores titulares del espacio, para acabar fundando Litmus y construyendo un nuevo conjunto de herramientas, Shah ofrece su visión sobre los retos de integración de datos a los que se enfrentan muchos fabricantes. En particular, destaca la urgente necesidad de tender un puente entre los mundos de la tecnología de la información (TI) y la tecnología operativa (TO) con una arquitectura de datos abierta e interoperable.

Shah explica las importantes limitaciones que experimentó al trabajar con las herramientas existentes de los proveedores heredados en el espacio de la automatización industrial, lo que finalmente le llevó a fundar Litmus. Los problemas con los que se encontró a menudo giraban en torno a la dificultad de integrar sistemas con componentes que abarcaban diferentes plataformas y proveedores. Shah cuenta que, mientras trabajaba en un proyecto de petróleo y gas, él y su equipo se enfrentaron al reto de unificar sistemas de Emerson, Honeywell, Fisher, Rosemount y Siemens para que todos compartieran una única base de datos. Esto requería un nivel de integración entre varios sistemas diferentes que las herramientas existentes no podían lograr de forma eficaz.

La única solución de que disponían en ese momento era escribir código personalizado en Visual Basic, un proceso que no sólo llevaba mucho tiempo sino que además carecía de la escalabilidad y flexibilidad necesarias para las operaciones industriales modernas. Todas las soluciones existentes se quedaban cortas a la hora de poner los datos de OT a disposición de TI y de otros sistemas de forma ágil.

Para Shah, en aquel momento crear una empresa era secundario frente a resolver los retos técnicos: "No sabía si iba a fundar la empresa, pero lo único que queríamos era seguir adelante y resolver este problema". Finalmente pasó a fundar Litmus Automation, con el objetivo de crear una plataforma de conectividad que ofreciera una experiencia de integración más fluida, permitiendo a las organizaciones aprovechar sus datos de OT de forma más eficaz en diferentes sistemas y plataformas.

Shah subraya el papel fundamental de Unified Namespace, o UNS, en la modernización de las arquitecturas de datos industriales, destacando su papel fundamental para salvar la brecha entre TI y OT. "OT tiene un lío. TI necesita datos ahora mismo. Tiene que haber un terreno común entre ambos", afirma Shah al explicar la necesidad del UNS.

A diferencia de los modelos tradicionales ISA-95 o Purdue, el UNS aprovecha una arquitectura hub and spoke con un agente central de mensajes, al que todo, desde las máquinas del taller hasta los sistemas QMS y ERP, pueden conectarse a través de un protocolo de comunicación abierto. Esto elimina la necesidad de crear conexiones dedicadas punto a punto cada vez que necesite intercambiar datos entre dos nodos del espacio de nombres, y permite una infraestructura mucho más flexible y escalable.

Shah cree que los fabricantes necesitan un marco abierto e interoperable que facilite el intercambio de datos y la integración entre una amplia gama de sistemas. Con la llegada del SNU, los fabricantes pueden integrar nuevos sistemas con mayor rapidez, al tiempo que potencian a los ciudadanos desarrolladores al facilitar el acceso a los datos desde cualquier parte de la organización.

Como explica, con un espacio de nombres unificado, "OT decide qué tipo de datos se van a empujar, cómo se van a organizar. TI decide cómo se van a consumir, cómo van a ser seguros y cómo van a tener el contexto adecuado que requieren todas las aplicaciones inteligentes."

A pesar del potencial revolucionario de esta arquitectura, Shah reconoce los retos que persisten debido a las limitaciones del protocolo de transporte de datos que aprovecha: MQTT. El protocolo es abierto, ligero, publica-suscribe y puede configurarse para informar por excepción, lo que lo hace ideal para los casos de uso del SNU. Sin embargo, sostiene que la especificación MQTT debe seguir perfeccionándose para poder dar soporte a las implementaciones del Espacio de Nombres Unificado a escala.

Señala que "MQTT ha recorrido un largo camino... Pero aún le queda mucho por recorrer por encima". Para satisfacer las demandas de una infraestructura a escala empresarial e igualar las capacidades de los procesadores de flujos de datos como Kafka, Shah sostiene que el protocolo necesita mejoras en la resistencia y la escalabilidad. Cree que esto es lo que hace que las organizaciones de TI perciban que MQTT aún no ofrece la base completa y preparada para el futuro que se necesita. Uno de los desarrollos posteriores de MQTT que ha pretendido satisfacer las demandas de los fabricantes es la especificación Sparkplug B.

Shah explica que, si bien MQTT es agnóstico en cuanto a los datos en la capa de transporte, Sparkplug B introdujo un formato estructurado para organizar los datos que puede facilitar la integración. Sin embargo, también señaló las limitaciones de Sparkplug B, en particular su reducido alcance. Aunque es muy adecuado para organizar datos estandarizados procedentes de dispositivos periféricos y sistemas SCADA, "en el momento en que se buscan datos más analizados, datos derivados, datos contextualizados, metadatos, entonces hay que pensar un poco más allá de Sparkplug B", argumenta Shah.

En última instancia, su opinión sobre la especificación es que la estructura menos flexible de la carga útil de Sparkplug B la hace inadecuada para la amplia gama de casos de uso necesarios para tender un puente entre OT e IT del modo que pretende conseguir un Espacio de Nombres Unificado. Será necesario un mayor desarrollo de los protocolos de transporte de datos para que las organizaciones puedan aprovechar plenamente las ventajas que promete la arquitectura UNS.