Estructura del modelo

RAMI4.0 proporciona una descripción estructurada de los elementos principales de un objeto o activo utilizando un modelo tridimensional que consta de tres ejes, como se muestra en la figura. Esta arquitectura para los activos, permite que se describan y rastreen durante toda su vida útil y que se asignan a jerarquías técnicas y/u organizativas.

Las interrelaciones complejas se pueden dividir en secciones más pequeñas y manejables combinando los tres ejes en cada punto de la vida del activo para representar cada aspecto relevante.

Los tres ejes son:

• El eje “Capas”, dividido en seis de ellas que representan la información relevante para la función del activo.
• El eje “Ciclo de vida y cadena de valor” para representar la vida útil de un activo y su cadena de valor, basado en IEC 62890;
• El eje “Niveles de jerarquía” para asignar modelos funcionales a niveles específicos, según las normas DIN EN 62264-1 y DIN EN 61512-1.

Eje de arquitectura “Capas”

El eje vertical describe la arquitectura en términos de propiedades y estructuras del sistema con sus funciones y datos específicos de la función en forma de capas. Estas son las seis capas que se utilizan para describir las propiedades estructurales de un activo o combinación de activos:

• Capa negocios
• Capa funcional
• Capa información
• Capa comunicación
• Capa integración
• Capa activo

Las capas no siempre tienen que tener contenido. Hay una conexión débil entre las capas. Las interacciones solo pueden tener lugar entre dos capas adyacentes o dentro de una capa. Las capas nunca se saltan. Las interacciones pueden transmitirse.

Capa negocios

La capa “negocios” describe la visión comercial del activo. Esto es:

• Condiciones generales (puesta en marcha de pedidos, condiciones generales de pedidos o disposiciones reglamentarias);
• Condiciones monetarias (precio, disponibilidad de recursos, descuentos, etc.);
• Asegurar la integridad de las funciones en la cadena de valor del activo;
• Reglas de modelado que deben seguir los sistemas I4.0;
• Mapeo de los modelos de negocio y los procesos comerciales resultantes;
• Condiciones legales y regulatorias generales;
• Orquestación de servicios en la capa “Funcional”;
• Enlaces entre diferentes procesos de negocio;
• Recepción de eventos para que un proceso de negocio pase a la siguiente etapa.

NOTA La funcionalidad de la capa “Business” no está relacionada con soluciones específicas como el ERP. Las funciones del ERP se asignan habitualmente a la capa “Funcional”

Capa funcional

La capa “Funcional” describe las funciones (lógica) de un activo (funcionalidad técnica) con respecto a su papel según Industria 4.0.

Estos incluyen:

• descripción formal y digital de funciones;
• plataforma para la integración horizontal de diferentes funciones;
• tiempo de ejecución y entorno de modelado para servicios y procesos de negocio;
• entorno ejecución para aplicaciones y funcionalidad técnica.

Capa de información

La capa “Información” describe los datos que son utilizados, generados o modificados por la funcionalidad técnica del activo.

Esto incluye:

• entorno de tiempo de ejecución para (pre) procesar el evento;
• ejecución de reglas;
• descripción formal de modelos y reglas;
• persistencia de los datos representados por los modelos;
• garantizar la integridad de los datos;
• integración consistente de los diferentes datos;
• Adquisición de datos nuevos y de mayor calidad (datos, información, conocimiento);
• proporcionar datos estructurados a través de interfaces de servicio;
• recibir eventos y transformarlos en una forma adecuada para los datos disponibles para la capa funcional;
• Pre-procesamiento de contexto.

Capa de comunicación

La capa “Comunicación” describe el acceso según Industria 4.0 a la información (IT) y a las funciones de un activo conectado con otros activos. En otras palabras, describe qué datos se usan, dónde se usan y cuándo se distribuyen.

Nota 1. Los buses de campo actuales, RFID, códigos QR, etc. no son parte de la capa “Comunicación”, sino parte de la capa “Integración”.

Nota 2. La información y las funciones transferidas no sólo son de importancia esencial durante su utilización (operativa), sino también en todas las demás fases de la vida útil del activo.

EJEMPLO

• Comunicación I4.0 estandarizada utilizando un formato de datos uniforme;
• Proporcionar servicios, por ejemplo, como funciones de información basadas en una arquitectura orientada a servicios (SOA).

Capa de integración

La capa “integración” representa la transición del mundo físico al mundo de la información (IT). Describe la infraestructura que existe para implementar una función (recurso). En esta capa se almacenan las propiedades y las funciones relacionadas con el proceso que hacen que el activo sea utilizable para el propósito previsto.

Nota. La ventaja de estructurar el modelo en capa de activos y capa de integración es que no importa que en las capas superiores se realice una sub-función en el mundo físico. Por ejemplo: físicamente en la capa de integración o en forma de software o en otro palabras, como un programa en la capa funcional.

El contenido de la capa de integración incluye:

• Proporcionar la representación del recurso real del activo mediante información sobre activos, objetos físicos, hardware, documentos, software / firmware, etc .;
• Describir los elementos técnicos, como lectores RFID, sensores, interfaces hombre-máquina (HMI) y convertidores de señal;
• Sistema de control computerizado de (sub) procesos técnicos;
• Generación de eventos a partir de activos reales;
• Una interfaz hombre-máquina (HMI).

Cada evento importante en el mundo real genera un evento en el mundo virtual, en otras palabras, en la capa de integración y posiblemente también en capas superiores. Si la realidad cambia en el mundo físico, el evento se informa a la capa de integración.

Por lo tanto, los eventos relevantes pueden desencadenar eventos en la capa de información y en capas superiores a través de la capa de comunicación.

Capa del activo.

La capa “Activo” representa la realidad, es decir, el activo que realmente existe en el mundo físico. Es la realidad material de lo que está virtualmente representado en las capas superiores.

Para cada elemento relevante en la capa “Activo”, debe existir un elemento en las capas de nivel superior del mundo digital. Sin embargo, no todos los elementos relevantes en el mundo digital tienen un elemento correspondiente en la capa “Activo”.

Por ejemplo: Una propiedad relevante de una parte de máquina existente aparece como una representación en la capa “Integración”. Si la parte de la máquina se desecha, desaparece del mundo físico, pero permanece, por ejemplo, como un plan en los archivos en el mundo de la información en la capa “Integración” o en la capa “Información”.

La capa “Activo” representa:

• el mundo físico, es decir, todos los activos reales existentes, tal como los define Industrie 4.0 y los humanos, p. elementos físicos como ejes lineales y piezas de chapa, servicios, documentos, diagramas de circuitos, ideas y archivos,
• la interfaz entre los humanos y el mundo de la información, y
• la conexión de los activos a la capa “Integración”.

Según RAMI 4.0 se pueden combinar activos para formar un activo más complejo. Para ello, todos los activos individuales y el nuevo activo más complejo deben describirse de acuerdo con las reglas del modelo de arquitectura de referencia RAMI 4.0.

Juan Manuel Ferrer

Miembro Grupo Industria Conectada 4.0 ISA España

Bibliografía e información adicional.

http://www.plattform-i40.de/I40/Navigation/EN/InPractice/Online-Library/online-library.html

Figuras y gráficos:

Product Life Cycle, RAMI 4.0 © Plattform Industrie 4.0 and ZVEI