¿Cómo implementar sistemas ciberfísicos?

La conectividad y la interoperabilidad han cobrado enorme importancia en el contexto de la industria digitalizada, siendo las responsables de conectar productos, máquinas, personas y el medio ambiente en un mismo sistema de fabricación inteligente.

La integración de éstas con las tecnologías de la información ha llevado a las empresas a alcanzar niveles de eficiencia nunca antes vistos. Las tecnologías de la información apoyan el almacenamiento, recolección y análisis de datos mientras que las tecnologías de operación respaldan la creación de valor físico.

Es la fusión entre ambas la que da paso a los tan reclamados ‘sistemas ciberfísicos’, siendo posible gracias a un sistema central que controla y supervisa las operaciones a todos los niveles.

¿En qué consisten los sistemas ciberfísicos?

Un sistema ciberfísico es una integración de sistemas de diversa naturaleza cuyo objetivo principal es controlar e interactuar con un proceso físico y, a través de la retroalimentación, adaptarse a las nuevas condiciones en tiempo real.

Los sistemas ciber-físicos están, normalmente, conectados entre sí y a su vez conectados con el mundo virtual de las redes digitales globales. Se crean en la intersección de redes, computación cibernética y procesos físicos.

Por tanto, sus características principales son:

  • La capacidad de relacionarse con los objetos físicos para monitorizar y/o controlarlos.
  • La utilización de la información disponible en el mundo virtual.
  • En algunos casos, la capacidad de aprender y evolucionar.

¿Cómo funcionan los sistemas ciberfísicos?

Los sistemas ciberfísicos son un conjunto de sistemas interactivos apoyados por máquinas inteligentes que, coordinadas y controladas por una entidad central, mandan información operativa a trabajadores calificados.

De esta manera, las operaciones de producción funcionan con autocontrol mientras que los ingenieros trabajan en problemas potenciales y posibles soluciones directamente en esta réplica cibernética.

Existen dos tipos de acciones que se llevan a cabo:

  • Acciones planificadas: automatización de procesos, mantenimiento predictivo etc.
  • Decisiones correctivas: como la optimización de procesos o resolución de problemas etc.

¿Cómo implementar los sistemas ciberfísicos?

Para que los sistemas ciberfísicos puedan aportar valor a los procesos de fabricación, existen cuatro pasos que deben considerarse a la hora de implementarlos:

  • Conexión: la fuente principal para una fábrica inteligente son los datos generados. Es esencial contar con una fábrica hiperconectada e intensiva en datos, basada en una red 5G 100% segura de grado industrial.
  • Nivel cibernético: deben implementarse de forma estudiada objetos interconectados que, a través de algoritmos, procesen los datos y los conviertan en información.
  • Cognición: las señales de la máquina deben ser procesadas para convertirlas en información y poder comparar esta información con otros resultados. En este nivel, la máquina monitorea y diagnostica sus propios fallos, tomando conciencia de los potenciales problemas.
  • Configuración: las máquinas adaptan el funcionamiento en base a la información. Pueden modificar su funcionamiento en función de las cargas de trabajo o su mal funcionamiento.

Desafíos clave

Prepararse para los sistemas ciberfísicos implica una inversión en infraestructura y en procesos tanto físicos como tecnológicos. Los principales desafíos clave que deben tenerse en cuenta antes de lanzarse a este tipo de proyectos son los siguientes:

  • El rendimiento de la red, en términos de latencia, ancho de banda y confiabilidad, impacta en gran medida las interacciones entre los diferentes componentes de un sistema ciberfísico, y la capacidad de ejecutar tareas paralelas.
  • Necesidad de una plataforma de red suficientemente flexible y bajo control. A la hora de adaptarse a los distintos procesos y de identificar problemas y causas de forma sensible (los sistemas complejos pueden llegar a disparar muchos fallos de uno solo).
  • Características necesarias de los sistemas: deben ser auto-configurables, autoajustables y auto-optimizables, para lograr una mayor agilidad, flexibilidad y rentabilidad.

Sistemas Inteligentes

La innovación de los sistemas ciberfísicos se basa en el aporte de muchas disciplinas y requiere una fuerza laboral capacitada para apoyar y mantener su desarrollo. Tiene el potencial de cambiar y mejorar la industria a la vez que aborda muchos desafíos críticos.

Con el aumento del número de dispositivos conectados a Internet de las cosas (IoT), el papel de los sistemas ciberfísicos (CPS) ha cambiado y evolucionado, aumentando la productividad, la eficiencia y los beneficios económicos.

Esta integración incluye avances en el procesamiento, detección y actuación en tiempo real entre los sistemas IIoT y los dominios físicos y proporciona capacidades para el análisis del sistema de las estructuras cibernéticas y físicas involucradas. La clave de estos sistemas en la actualidad es la cognición artificial, definida como la inteligencia artificial en la conexión en red de personas, procesos, datos y cosas. De esta integración proviene todo el valor añadido que poseen los sistemas ciberfísicos.

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