Implementación de los primeros casos de uso en la Industria 4.0 con DAG Tangle: etiquetado de máquina para gemelos digitales

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La Industria 4.0 se basa en la fusión de tecnologías que conectan los puntos entre las esferas física, digital y biológica.

Una variedad de tecnologías disruptivas de la industria 4.0 están ahora en su punto de inflexión de ser ampliamente adoptadas en los próximos años. Estas tecnologías incluyen, entre otros, automóviles eléctricos, máquinas autónomas inteligentes, infraestructura de energía descentralizada, impresoras 3D, blockchain y AI / ML.

La combinación de máquinas con blockchain y especialmente el protocolo IOTA transforma estas máquinas en dispositivos económicamente independientes que pueden realizar transacciones entre ellos y formar la base de una Economía de Máquina en la 4ª Revolución Industrial.

Mi caso preferido de uso industrial 4.0 se describirá como un primer ejemplo en el que el protocolo IOTA se puede aplicar en la práctica actual: IOTA para marcar máquinas físicas en una arquitectura gemela digital (PoC). Este caso de uso combina algunas tecnologías descentralizadas muy importantes como IPFS, IPLD y BigchainDB para el almacenamiento de archivos y la capa de base de datos con el enredo DAG (gráfico acíclico dirigido) también.

Decidimos con este caso de uso comenzar a utilizar IOTA en nuestro proyecto, ya que es práctico implementar y demostrar claramente características muy atractivas seleccionadas del enredo DAG sin utilizar la función de moneda criptográfica.

Digital Twin: cada producto tiene su propia historia

Uno de nuestros principales proyectos de innovación Industria 4.0 es el Digital Twin (o memoria de producto digital). Un gemelo digital es una representación digital de un objeto físico, biológico o digital. Nuestro proyecto Digital Twin «Twin of Things» busca dar a cada objeto físico una historia. Innogy está ahora formando un IoT abierto y un ecosistema de cadena de suministro para llevar esta visión a la realidad.

Se puede crear un gemelo digital con parámetros de fabricación, producción y diseño, incluso antes de que exista un objeto físico, diciéndole a una unidad de fabricación cómo debe producirse un objeto físico. Puede almacenar datos sobre cómo el objeto fue ensamblado, probado, transportado, implementado, operado o fuera de servicio.

El gemelo digital es un concepto clave para dar vida a la industria 4.0 y respaldar una amplia variedad de dominios de la industria, incluidos la energía, la movilidad, la cadena de suministro, los bienes de consumo o la atención médica. Proporciona muchos beneficios técnicos para diferentes casos de uso y resuelve muchos de los problemas de hoy a la vez que cumple con los requisitos de la industria, como fabricación por lotes tamaño 1, trazabilidad de regreso a nacimiento, procedencia, autenticidad, seguimiento, optimización, auditoría y cumplimiento.

Además, un gemelo digital permite una mayor innovación estableciendo una experiencia digital entre los objetos y sus propietarios y / o abriendo nuevas formas de comercialización.

El marketing puede pasar del marketing centrado en la persona al marketing de objetos. Un fabricante o una organización minorista que vende un bolso, por ejemplo, está tratando de obtener los datos personales de un cliente en el punto de venta. Normalmente, a un usuario se le ofrece un programa de lealtad para proporcionar los datos a cambio. El fabricante o la tienda minorista tienen todo lo que necesitan para explotar estos datos personales para sus propios fines.

Gemelos digitales en marketing 

Un objeto físico con un gemelo digital cambiará drásticamente el marketing del programa de fidelidad anticuado. Un fabricante o tienda minorista ya no necesita los datos personales. Solo necesitan conocer la identidad del objeto que permite que una función de marketing envíe mensajes de marketing y ventas directamente al gemelo digital. Un cliente con sus objetos registrados en una aplicación recibirá una alerta cada vez que un mensaje de una función de marketing llegue a uno de sus gemelos digitales. Y, por supuesto, un cliente puede decidir desactivar la alerta o quitar el acceso de escritura a terceros. El marketing de objetos es una nueva herramienta de marketing muy poderosa para que el cliente cambie el equilibrio entre las funciones de marketing corporativo y los clientes. Además, el propietario del objeto puede conectarse de forma anónima entre sí para compartir su experiencia de producto mediante el envío de mensajes entre cada gemelos digitales. Y, por supuesto, un cliente también puede desactivar esta función de comunidad.

Además, un gemelo digital puede almacenar, manipular y transferir tokens. Esto incluye tokens de acceso, tokens de valor, tokens de lealtad o prueba de algunos tokens (por ejemplo, edad del producto menor de 5 años, token de cumplimiento, token de autenticidad). Hay muchas más características innovadoras no exploradas dentro de esta tecnología.

Implementación técnica

A medida que los objetos interactúan con otras entidades a lo largo de su ciclo de vida, la facilidad de interacción con el gemelo digital y el control sobre los datos de los objetos son características clave que se pueden cumplir con soluciones descentralizadas tipo blockchain. La otra característica clave es el etiquetado de objetos criptográficamente seguro. Para implementar una solución gemela digital descentralizada, los datos de objeto respectivos deben ser:

-Almacenado en una base de datos descentralizada, conectada con análisis.

-Reunidos desde un objeto físico o máquina.

Esto lleva a los siguientes requisitos técnicos de alto nivel:

  • Almacenamiento de datos

-Interoperabilidad a lo largo del ciclo de vida

-Inmutabilidad de los datos para cumplimiento, confianza y auditoría

-Administración de acceso a datos compatible con GDPR y transferencia de activos que faculta al propietario del objeto para controlar los datos y el objeto

-Indexación de datos y consultas para análisis

Estamos utilizando BigchainDB como base de datos descentralizada para almacenar datos de manera inmutable y para habilitar análisis sobre una base de datos. Usamos tokens de Acceso BigchainDB para la gestión de acceso, dando un control total sobre los datos al propietario del objeto. Una variedad de fabricantes de automóviles están empezando a explorar el potencial de una capa de base de datos de blockchainified.

  • Recolección de datos

-Etiquetado de objetos para proporcionar una identidad criptográficamente segura

-Datos de autenticidad de los datos recopilados de un objeto vinculado a su identidad IOTA

-Integridad de los datos recopilados de un objeto que garantiza que un tercero no haya manipulado los datos en la capa de comunicación

-Cifrado de datos

Estamos probando IOTA para máquinas de etiquetado y proporcionando una capa de transacción de datos segura y confiable para extraer datos de las máquinas en el gemelo digital.

IOTA en el dispositivo 

Comenzamos a usar IOTA para etiquetar máquinas físicas, dando a las máquinas una identidad en el Tangle DAG. Estas identidades se almacenan en el Tangle DAG y en un registro de dispositivo que, en nuestro caso, está en BigchainDB.

Además de la identidad del dispositivo de IOTA, se almacenan más metadatos o atributos en el registro que describe el dispositivo y lo hace buscar en la base de datos indexada.

La integración de IOTA con dispositivos IoT proporciona integridad y autenticidad de los datos recopilados de los sensores o enviados a los interruptores de un dispositivo.

Para abordar vulnerabilidades dentro de una máquina, ejemplo -a través de la inyección de mensajes a través de un tercero malicioso- los sensores o interruptores reciben su propia identidad criptográfica utilizando métodos tales como chips criptográficos o nodos de luz IOTA en el nivel del sensor / interruptor. Las identidades de los sensores / interruptonres están registradas en el Tangle DAG.

Todos estos dispositivos se comunican dentro de una máquina con una nota que actúa como puerta de enlace IOTA  o está integrada con una puerta de enlace telemática que conecta sensores e interruptores con sistemas en el mundo exterior, especialmente nuestra plataforma gemela digital. Una máquina más compleja puede tener su propia subdivisión de Tangle DAG IOTA o incluso grupos de subdivisiones que validan las transacciones y el flujo de datos dentro de la máquina.

CarPass: datos telemáticos de vehículos en un Twin digital

Una primera aplicación practicable de un twin digital con IOTA es CarPass para datos telemáticos de vehículos. La solución CarPass captura de forma segura datos telemáticos (por ejemplo, kilometraje, viajes, medioambientales, datos de mantenimiento) y los almacena inmutables en el gemelo digital para pasajeros privados, flotas o vehículos comerciales.

Este gemelo digital especial permite a un vehículo contar su historia a dónde fue, qué hizo y cómo fue tratada. La historia del automóvil a lo largo de su ciclo de vida se captura en el gemelo digital. Esto proporciona muchos beneficios para los administradores de flotas, talleres, procesos que involucran a varias partes, empresas de logística o operadores de la cadena de frío.

Como el beneficio más simple y directo, esta solución proporciona un historial de kilometraje auditable e inalterable, evitando el fraude de kilometraje en el mercado de automóviles de segunda mano.

¿Cómo fue conducido el auto? ¿Algunos viajes de larga distancia o muchos viajes de corta distancia? ¿Cómo se mantuvo? La respuesta a estas preguntas determina bastante el valor del automóvil. CarPass puede responder estas preguntas de manera confiable.

Innogy está ahora piloteando IOTA para garantizar esta confianza en los datos telemáticos que salen de un vehículo. Estamos conectando el nodo IOTA con un dispositivo telemático. Un paso más podría ser integrar IOTA en un dispositivo telemático en sí. Se evaluará una mayor integración con sensores e interruptores en un vehículo para extender la confianza en la infraestructura del vehículo hasta el nivel del sensor.

Esta arquitectura de extremo a extremo es especialmente importante para eliminar las vulnerabilidades de la manipulación mediante, Ej. inyección de mensajes maliciosos dentro de un automóvil.

IOTA es una tecnología joven con una base criptográfica aún no totalmente probada, pero con un potencial prometedor que merece la adopción para la prueba inicial de casos de uso y creación de prototipos.

Por supuesto, existen riesgos del mundo real y de la ciberseguridad para adoptar dicha tecnología. Somos conscientes de los riesgos y del mapa de desarrollo de las características faltantes en el futuro. Creemos que la construcción de prototipos es una forma razonable de comprender mejor la tecnología y sus riesgos subyacentes.

En asociación con otras empresas y equipos clave, incluida la fundación IOTA, Innogy obtiene nuevas ideas para vivir, con el fin de demostrar a través de ejemplos concretos las capacidades y potenciales de las tecnologías blockchain en lo que se refiere a activos físicos, objetos, máquinas y dispositivos.

Autores:
Carsten Stöcker, innogy SE
Michael Rüther, innogy SE

Fuente: https://medium.com/@cstoecker/implementing-first-industry-4-0-use-cases-with-iota-dag-tangle-machine-tagging-for-digital-twins-baf1943c499d

Pagina Web: https://iam.innogy.com/en/ueber-innogy

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