Ciberseguridad en fábricas inteligentes, guía completa

En todo el mundo, la industria se encuentra en medio de una gran transformación para hacer frente a los complejos desafíos y demandas actuales. Sin embargo, con los enormes avances tecnológicos que se realizan prácticamente a diario, se está produciendo un número cada vez mayor de infracciones de ciberseguridad, que están afectando negativamente el rendimiento empresarial al aprovechar las vulnerabilidades de las máquinas de fabricación, los sensores, las aplicaciones y otros componentes en red que componen la industria de IoT (IIoT) o «Industria 4.0».

En algunos casos, los ataques a equipos industriales críticos pueden socavar drásticamente el modelo de negocio corporativo, algo que puede tener consecuencias catastróficas. Por lo tanto, conocer y evaluar de antemano los principales activos críticos que deben protegerse proporciona una gran ventaja competitiva. Sin embargo, dado el panorama de amenazas en constante cambio y la gran sofisticación de algunos ciberataques, esto no siempre es posible.

En este artículo veremos qué es una fábrica inteligente,  sus beneficios, tecnologías utilizadas y ciberseguridad en smart factories.

¿Qué es una Smart Factory?

Una fábrica inteligente es una instalación de fabricación digitalizada que utiliza dispositivos, maquinaria y sistemas de producción conectados para recopilar y compartir datos de forma continua. Luego, estos datos se utilizan para informar decisiones para mejorar los procesos, así como para abordar cualquier problema que pueda surgir.

Las prácticas de fabricación inteligente utilizadas por una fábrica inteligente están habilitadas por una variedad de tecnologías que incluyen inteligencia artificial (IA), análisis de big data, computación en la nube e Internet industrial de las cosas (IoT).

Las fábricas inteligentes conectan los mundos digital y físico para monitorizar todo el proceso de producción, desde la gestión de la cadena de suministro hasta las herramientas de fabricación e incluso el trabajo de los operadores individuales en el piso de producción.

Los sistemas de fabricación colaborativos totalmente integrados brindan una variedad de beneficios para los operadores, que incluyen permitir que las operaciones se adapten y optimicen fácilmente.

Beneficios

Las fábricas inteligentes utilizan equipos y dispositivos conectados para permitir la toma de decisiones basada en evidencia para optimizar la eficiencia y la productividad en todo el proceso de fabricación.

Ofrecer un proceso de producción ágil e iterativo puede ampliar las capacidades tanto de los dispositivos como de los empleados, lo que se traduce en costes más bajos, tiempos de inactividad reducidos y menos desperdicio en la industria de fabricación.

Identificar y luego reducir o eliminar las capacidades de producción infrautilizadas o fuera de lugar aumenta la eficiencia y la producción con poca inversión en nuevos recursos.

Los beneficios de digitalizar una fábrica incluyen los relacionados con la planificación, el control de calidad, el desarrollo de productos y la logística, ya que cada uno se evalúa y optimiza basándose en comentarios reales.

También se pueden obtener beneficios a largo plazo mediante la introducción del aprendizaje automático en el proceso. Al recopilar y analizar datos, es posible programar el mantenimiento preventivo y predictivo, basado en información precisa de la vida real, para evitar paradas de la línea de producción.

Niveles de las fábricas inteligentes

Hay cuatro niveles que se pueden utilizar para evaluar su recorrido a través del proceso de mejora para convertirse en un fabricante inteligente:

1. Disponibilidad de datos básicos

En este nivel, una fábrica o instalación no es realmente «inteligente» en absoluto. Hay datos disponibles, pero no es fácil acceder a ellos ni analizarlos. El análisis de datos, donde se realiza, requiere mucho tiempo y puede agregar ineficiencias a su proceso de producción.

2. Análisis de datos proactivo

En este nivel, se puede acceder a los datos de una forma más estructurada y comprensible. Los datos estarán disponibles de forma centralizada y estarán organizados con visualización y pantallas que ayudarán con su procesamiento. Todo esto permite un análisis de datos proactivo, aunque todavía habrá un nivel de esfuerzo involucrado.

3. Datos activos

En este nivel, los datos se pueden analizar con la ayuda del aprendizaje automático y la inteligencia artificial, creando información sin tanta supervisión humana. El sistema está más automatizado que en el nivel dos y puede predecir problemas o anomalías clave para predecir proactivamente posibles fallas.

4. Datos orientados a la acción

El cuarto nivel se basa en la naturaleza activa del nivel tres para crear soluciones a problemas y, en algunos casos, emprender acciones para aliviar un problema o mejorar un proceso sin intervención humana. En este nivel, los datos se recopilan y analizan en busca de problemas antes de generar soluciones y, cuando es posible, se toman medidas con muy poca participación humana.

¿Qué tecnologías se utilizan en una Smart Factory?

Las fábricas inteligentes utilizan una variedad de tecnologías diferentes relacionadas con la cuarta revolución industrial (Industria 4.0) para optimizar los procesos de fabricación inteligente.

Estas tecnologías incluyen:

Sensores

Los sensores en dispositivos y máquinas se utilizan en etapas específicas del proceso de fabricación para recopilar datos que se pueden usar para monitorizar procesos. Por ejemplo, los sensores pueden monitorizar la temperatura u otras variables y autocorregir cualquier problema o alertar al personal. Estos sensores se pueden vincular a una red para proporcionar una supervisión conjunta en varias máquinas.

Computación en la nube

El almacenamiento y el procesamiento de los datos recopilados de los sensores se logra a través de la computación en la nube. Esto es más flexible y económico que el almacenamiento tradicional en el sitio, lo que permite cargar, almacenar y evaluar grandes cantidades de datos para proporcionar comentarios para la toma de decisiones en tiempo real.

Análisis de Big Data

A medida que se recopilan más datos, es posible utilizarlos para proporcionar información sobre cómo se está desempeñando un proceso de producción. Los macrodatos permiten detectar patrones de error y realizar una garantía de calidad predictiva con un mayor grado de precisión. Estos datos se pueden compartir entre diferentes fábricas o incluso organizaciones para resolver problemas comunes y optimizar aún más los procesos.

Realidad virtual y aumentada

La realidad aumentada es una tecnología digital que implica que la información digital se superpone a la realidad y se ve a través de un teléfono inteligente, mientras que la realidad virtual es un mundo virtual más inmersivo que requiere gafas especiales. Ambas tecnologías pueden ayudar a los operadores de fábricas inteligentes a organizar productos, tareas de producción y mantenimiento y reparación de equipos.

Gemelos digitales

Un gemelo digital se puede utilizar para representar un proceso u objeto físico y simular el rendimiento en el mundo real. Esto puede conducir a mejoras en la eficiencia al mismo tiempo que ayuda a la planificación del control y las operaciones.

¿Qué es una fábrica inteligente en IoT?

El Internet de las cosas (IoT) es donde los dispositivos, máquinas y / o procesos se conectan a través de sistemas de comunicación de datos de Internet para que puedan compartir información con otras máquinas y personas.

Normalmente, utilizando tecnologías de sensores y computación en la nube, Industrial IoT (IIoT) automatiza gran parte del trabajo necesario para rastrear e identificar mejoras en un proceso de fabricación.

IIoT es parte de lo que se ha denominado ‘Industria 4.0’ e implica la informatización de muchas industrias tradicionales, incluida la fabricación. La fábrica inteligente une los sistemas físicos y digitales con el Internet de las cosas. Estos sistemas incluyen conexión inalámbrica, sensores y programas de recolección de datos.

La monitorización constante proporcionada por un lugar de trabajo habilitado para IIoT efectivo no solo ayudará a reducir los costes y el tiempo de los procesos de producción, sino que también puede mejorar la seguridad del entorno de producción al monitorizar posibles fallas y permitir el mantenimiento predictivo, así como reducir los costes físicos. El uso del aprendizaje automático para optimizar los procesos de producción también puede reducir el consumo de energía, ofreciendo también beneficios ambientales más amplios.

Principios clave

Los principios clave detrás de la fábrica del futuro son la conectividad junto con el análisis y diagnóstico de datos; lo que lleva a menos paradas, procesos mejorados e instalaciones optimizadas.

Una fábrica inteligente se basa en el uso de las últimas tecnologías y conectividad para impulsar mejoras en los procesos.

El uso de tecnologías como IoT e inteligencia artificial permite una línea más receptiva, pero también predictiva; aprovechando al máximo los recursos disponibles para ofrecer una fabricación rentable y eficiente.

Fábricas inteligentes y ciberseguridad

La fabricación se está digitalizando cada vez más a medida que la industria está adoptando la automatización, en mayor medida que nunca. El Internet industrial de las cosas (IIoT) está trayendo inteligencia artificial, computación en la nube y robótica a las fábricas. Los sistemas ciberfísicos ahora pueden integrar todos los aspectos de la cadena de suministro, incluidos los sistemas operativos y los sistemas de información, y están reemplazando a las máquinas obsoletas y en silos.

Cualquier fábrica que haga uso de estas nuevas tecnologías se conoce como Smart Factory, y están provocando lo que los expertos llaman la cuarta revolución industrial, o Industria 4.0. Smart Factories ayudará considerablemente a la industria manufacturera, ya que la tecnología digital puede ofrecer una mayor eficiencia en la etapa de producción, productos de mejor calidad con menos errores y más flexibilidad para los procesos de trabajo.

Por lo tanto, no es de extrañar que los fabricantes se estén moviendo rápidamente para actualizar sus fábricas: en 2019, el 75% de los grandes fabricantes ha incorporado el IoT industrial en sus operaciones. Y para 2022, se espera que el mercado de IoT industrial tenga un valor de 195.470 millones de dólares.

A pesar de los beneficios que ofrecen, la naturaleza conectada de las fábricas inteligentes deja a la industria manufacturera abierta a una variedad de amenazas cibernéticas potenciales, una preocupación que impide que algunos fabricantes actualicen por completo sus operaciones.

¿Qué riesgos de ciberseguridad enfrentan los fabricantes?

El resultado de no proteger la red Smart Factory es claro. La industria manufacturera es la tercera industria más atacada por el delito cibernético, solo detrás de los sectores financiero y gubernamental. A menudo, los atacantes buscan hacer una de tres cosas a través de su crimen:

Robar datos

Con los detalles del cliente almacenados en los sistemas CRM, los piratas informáticos pueden intentar tomar esta información y retenerla para pedir un rescate.

Esto sucedió en 2013, cuando el minorista estadounidense Target fue víctima de una violación de datos que supuestamente vio el robo de los datos personales de entre 70 y 110 millones de personas. Los atacantes inicialmente obtuvieron acceso a través del proveedor de calefacción y aire acondicionado de Target: los sistemas operativos del fabricante fueron pirateados y, debido a su conexión con la infraestructura de TI de Target, proporcionó una puerta de entrada para que los piratas informáticos se infiltraran.

Una cadena de suministro integrada desde el proveedor hasta el proveedor de logística y el minorista significa que más fabricantes tendrán acceso a los sistemas operativos de sus clientes. Los atacantes pueden explotar esta conexión, por lo que los fabricantes deben proteger su propia red para garantizar la seguridad de sus clientes.

Interrumpir los sistemas de acceso o los sistemas operativos

Los piratas informáticos pueden tomar el control de los procesos de fabricación para interferir con la producción o incluso manipular los productos.

La compañía farmacéutica estadounidense Merck fue infectada por el ciberataque NotPetya. El ransomware aparentemente deshabilitó el correo electrónico del fabricante y supuestamente causó una interrupción masiva en el funcionamiento. Se estima que Merck supuestamente sufrió una pérdida de más de $ 135 millones en ventas, más $ 175 millones en costes adicionales.

Cualquier interrupción en la producción es costosa para los fabricantes. Pero incidentes como los anteriores también generan preocupaciones sobre la seguridad física. Con los atacantes capaces de infiltrarse y controlar de forma remota los procesos de producción, podrían alterar los productos y hacerlos inseguros, lo que podría dañar a los consumidores.

Obtener inteligencia para conseguir una ventaja competitiva

El espionaje industrial ve a los piratas informáticos robar propiedad intelectual o información en beneficio de la competencia.

En 2011, algunas empresas productoras de petróleo perdieron información legal y financiera a causa de un ciberataque. El motivo fue identificado como espionaje industrial, posiblemente para sabotear posibles acuerdos comerciales para las empresas.

Tener información confidencial almacenada en dispositivos conectados es esencial. Pero IoT significa que se puede acceder a la información de más formas que nunca, desde computadoras portátiles hasta teléfonos inteligentes o paneles de control. Estos dispositivos ofrecen a los atacantes una forma de infiltrarse en la red y, para los fabricantes, aumenta el riesgo de espionaje industrial.

Arquitectura de seguridad para fábricas inteligentes

La construcción de fábricas inteligentes es un esfuerzo sustancial para las organizaciones. Los pasos iniciales implican comprender qué los hace únicos y qué nuevas ventajas ofrecen. Sin embargo, una visión realista de las fábricas inteligentes también implica reconocer los riesgos y amenazas que pueden surgir en su entorno virtual y físico convergente.

Al igual que con muchos sistemas que se integran con el Internet industrial de las cosas (IIoT), la convergencia de la tecnología de la información (TI) y la tecnología operativa (OT) en las fábricas inteligentes permite capacidades como la monitorización en tiempo real, la interoperabilidad y la virtualización. Pero esto también significa una superficie de ataque expandida. Además, las ciberamenazas en entornos convergentes pueden traducirse directamente en escenarios físicos.

La seguridad de IIoT, por lo tanto, juega un papel crucial en la creación y operación de fábricas inteligentes. Pero, ¿cómo debería implementarse? Identificar los componentes básicos de la seguridad IIoT es clave para responder a esta pregunta.

Mapeando los datos

Las operaciones de fábricas inteligentes se basan en datos. La abundancia de datos que aprovecha una fábrica inteligente puede incluir la cantidad de materias primas que tiene almacenadas, las velocidades de producción de sus máquinas, la ubicación de las entregas en curso y mucho más, dependiendo de su industria. El big data permite a la fábrica inteligente pintar una copia virtual de las operaciones físicas que se utiliza para llevar a cabo funciones como predecir resultados y tomar decisiones autónomas.

Las organizaciones deben estar preparadas para la gran cantidad de datos que esto conlleva. Deben poder identificar los tipos de datos que se utilizarán y trazar su curso desde la recopilación y transferencia hasta el procesamiento y almacenamiento. El mapeo también significa anotar todos los posibles puntos de entrada y salida.

El personal, por ejemplo, puede trasladar información de la oficina a la fábrica utilizando dispositivos de almacenamiento externos como unidades flash USB. Las terminales también pueden entrar y salir de las fábricas para su mantenimiento. Además de establecer protocolos de seguridad para el personal en el manejo de tales escenarios, también se deben usar herramientas para asegurarse de que estos dispositivos portátiles estén limpios y libres de virus antes de ser conectados o reconectados a los sistemas de la fábrica.

Asegurar la red y varios canales de comunicación

Los datos también se comunican a través de la red que conecta la fábrica inteligente. El uso de las medidas de ciberseguridad adecuadas en la red y la nube puede ayudar a prevenir la explotación de las vulnerabilidades de los dispositivos, los ataques de denegación de servicio (DoS) y la infección de malware, entre otros incidentes de seguridad.

Los sistemas de TI internos que no estén conectados directamente a la fábrica deben actualizarse si es necesario, ya que al hacerlo se reducirán los posibles puntos de entrada de ataques. La monitorización de la red también permitirá la detección temprana de comportamientos sospechosos.

Tener en cuenta los canales de comunicación individuales utilizados dentro de la fábrica, incluidos los que involucran sistemas de control industrial (ICS) y otros dispositivos, puede ayudar a identificar posibles áreas de exposición. Además, saber qué tipo de información se transfiere a través de los distintos canales puede mostrar qué canales necesitan una seguridad más estricta.

Las organizaciones también pueden mantener seguros sus controles de acceso remoto o cualquier otra comunicación externa mediante el uso de firewalls sólidos, encriptación, autenticación y detección de intrusiones. Estos pasos pueden ayudar a prevenir ataques de intermediario (MITM) y el robo de información por parte de los actores de amenazas.

Protección de equipos

Así como cada dispositivo y pieza de equipo en el piso de la fábrica es importante para la producción en general, también lo es para la seguridad de la fábrica inteligente. La instalación de dispositivos en la fábrica debe realizarse meticulosamente con el objetivo de eliminar funciones, conexiones e instancias de recopilación de datos innecesarios. Esto debería permitir que los dispositivos funcionen con mayor precisión y reducir las áreas de riesgo y el robo de datos.

También es importante recordar que las vulnerabilidades siempre serán una preocupación con respecto a los dispositivos conectados. La búsqueda de posibles vulnerabilidades debería ser uno de los pasos preliminares en la elección del equipo. Además, una vez que la fábrica esté en funcionamiento, el parcheo regular debe formar parte de sus procedimientos de mantenimiento.

A lo largo de todo esto, no se debe descuidar la seguridad física de cada dispositivo. El acceso no autorizado a un dispositivo puede provocar una red comprometida, al igual que una red comprometida puede provocar un mal funcionamiento del dispositivo.

Asumiendo compromiso y minimizando el daño

En un entorno de fábrica inteligente, asumir compromisos y planificar contramedidas puede minimizar el daño de una intrusión exitosa. Las organizaciones deben establecer protocolos para alertar, contener y mitigar los ataques que podrían traspasar las defensas iniciales. Una técnica de contención para ICS, por ejemplo, podría ser el uso de la segmentación de la red, donde los equipos y dispositivos se agrupan en jerarquías según la sensibilidad y criticidad de sus funciones. Esto podría evitar que el malware se propague inmediatamente a dispositivos más sensibles y críticos.

Mantener la seguridad

La seguridad debe formar parte del mantenimiento periódico de una fábrica inteligente. También se debe realizar un mantenimiento regular para garantizar que cada componente de la fábrica esté actualizado con sus parches o firmware más recientes. Teniendo en cuenta la convergencia de los sistemas de TI y OT en fábricas inteligentes, el uso de un enfoque de seguridad en capas permitirá que las soluciones de seguridad en las redes, los puntos finales y los entornos de nube compartan información y defiendan cada componente de estos sistemas convergentes.

El personal de la empresa también juega un papel importante en este sentido. Dado que el personal accede directamente a los datos y la maquinaria, los procedimientos operativos estándar (SOP) y las políticas relacionadas con el manejo correcto de los equipos y sistemas deben crearse cuidadosamente con la participación de los departamentos de TI y OT. Involucrar al personal en la seguridad del entorno en el que trabaja puede ayudar a establecer y mantener un nivel constante de seguridad no solo en la fábrica sino también en toda la organización.

Hay 3 cosas que todos los fabricantes deben considerar para reducir el riesgo de una amenaza cibernética:

  • ¿Estás invirtiendo lo suficiente en ciberseguridad? Si bien los órganos rectores como la UE han comenzado a invertir más en delinear los estándares de seguridad cibernética, existe la preocupación de que no haya suficiente enfoque en la industria manufacturera y los marcos no siempre sean relevantes. Aún queda mucha investigación por hacer para identificar las necesidades específicas de los fabricantes, pero invertir en una variedad de servicios de seguridad que incluyen consultoría, capacitación, software y hardware podría ayudar a que tu negocio madure más rápidamente.
  • ¿Tienes una estrategia de respuesta clara para mitigar un ataque? Sin una estrategia de respuesta adecuada, existe el riesgo de que la empresa tarde más en recuperarse y esto intensificará cualquier daño causado, ya sea financiero o de otro tipo. Los fabricantes deben tener una pista de auditoría para el cumplimiento y un seguro contra ciberataques para brindar apoyo en caso de una violación de datos y con fines de mitigación. También es necesario que exista un plan de gestión claro para minimizar los efectos. Se cree que los ciberataques solo se volverán más frecuentes.
  • ¿Puedes permitirte el lujo de ignorar el riesgo? Los ataques pueden variar desde causar una interrupción menor de la producción hasta causar daños graves a la maquinaria. Por lo tanto, si bien invertir en ciberseguridad o seguridad informática en la nube puede ser costoso, no hacerlo podría ser más costoso a largo plazo.