¿Qué tecnologías se esconden detrás de la Industria 4.0?

La Industria 4.0 es un tema que interesa. Conferencias, charlas, mesas redondas, congresos o foros especializados. No hay mes del año en el que no se celebre algún evento relacionado con la Industria 4.0. Reconozco haber asistido a algunos de los más importantes foros sobre Industria 4.0 e Industria conectada en nuestro país. Estos foros son muy importantes por varias cuestiones. En primer lugar permiten conocer y conectar a los miembros de "la comunidad". Esas personas que dedican todos sus esfuerzos a implantar de forma plena la cuarta revolución industrial y difundir la necesidad de su pleno desarrollo. Desde sus industrias, sus consultoras e incluso desde la administración pública. En segundo lugar, permiten conocer casos de éxito en la implantación de la Industria 4.0 que pueden ser analizados y exportados.

Sin embargo, en todos estos eventos se habla poco o muy poco desde el punto de vista técnico de las tecnologías que se encuentran detrás de la Industria 4.0. Cualquiera que asistiera a uno de estos eventos por primera vez quizá se preguntaría si la cuarta revolución industrial ha sido posible por el descubrimiento de un nuevo tipo de semiconductor o por un sustituto del silicio. Sin embargo, el 95% de las tecnologías que hacen posible la revolución industrial de nuestros tiempos ya existían hace años.

El director de desarrollo de negocio de Intel, Edgar Valdez, explicó la estrategia que trata de impulsar el referente en microprocesadores respecto de la Industria 4.0. Las tecnologías de la cuarta revolución industrial estarán basadas en la creciente capacidad de cómputo. La nube, los CPD, el Internet de las cosas (IoT), el aumento de la memoria y los FPGs como consecuencia de la mejora tecnológica. Estas tecnologías permiten el desarrollo de la conducción autónoma, el 5G, mejoras en la Inteligencia artificial o perfeccionamiento de la realidad virtual. Todas estas tecnologías ya existían hace años. De forma embrionaria y sin la robustez que hoy aportan la mejora en la capacidad de cómputo, algunos de esos sistemas ya fueron probados de forma experimental en el pasado. La diferencia de la cuarta revolución industrial respecto del pasado se basa en la forma simbiótica en la que todas ellas operan. El trabajo coordinado y el caracter cooperativo de las tecnologías anteriormente mencionadas hacen que el desarrollo y perfeccionamiento de cada tecnología genere una mejora exponencial al resto de tecnologías.

 ¿Qué tecnologías se encuentran detrás de la Industria 4.0?

Hay varias clasificaciones sobre las tecnologías que se encuentran detrás de la Industria 4.0. Todas ellas coinciden en ser la respuesta a una pregunta: ¿De qué hablamos cuando hablamos de Industria 4.0? El Boston Consulting Group desgrana las tecnologías que apuntalan la cuarta revolución industrial hablando de "los 9 pilares tecnológicos de la industria 4.0".

1. Big Data y análisis de datos

Un pago con tarjeta de crédito puede mejorar la planificación urbanística de la Ciudad. BBVA analiza junto a Carto las dinámicas de compra de los ciudadanos. Estos mapas muestran cómo los ciudadanos se mueven por la ciudad para realizar sus compras. Analizando estos flujos de datos, los mapas muestran cómo se mueven los ciudadanos por la ciudad, detectando nuevas zonas diferenciadas en base a etiquetas que en muchos casos no se corresponden con los barrios definidos urbanísticamente. El Big Data permite obtener más conclusiones. El análisis del perfil sociodemográfico muestra cómo los compradores madrileños de menores de 30 años prefieren unas zonas determinadas como Bravo Murillo o Moncloa. Los compradores de menos de 45 años se mueven principalmente en Gracia, el raval y las zonas mas cercanas a la playa.

Para obtener esta información se utilizan los datos disponibles de transacciones con tarjeta de crédito, asociados a las características del comprador y zona geográfica desde donde se realiza la transacción. El procesado de datos se encarga de obtener las conclusiones utilizando inteligencia artificial y métodos estadísticos.

Del mismo modo, el análisis de datos y el Big Data permite mejorar los procesos industriales. En el entorno industrial, el Big Data entra de lleno en la gestión y análisis de enormes volúmenes de datos que no pueden ser tratados de manera convencional. No podemos llamar Big Data al análisis de coincidencias entre pequeños volúmenes de datos utilizando herramientas básicas que nos ayudan a obtener correlaciones, detectar ineficiencias o mejorar procesos. Hablamos del tratamiento de volúmenes de datos que superan los límites y capacidades de las herramientas de software habitualmente utilizadas para la captura, gestión y procesamiento de datos. José Carlos López, en un artículo hace algunos años en El Economista apuntaba la gran diferencia entre el análisis de datos tradicional, obtención de patrones, inferencia estadística, etc. y el Big Data. Enormes conjuntos de datos estructurados, no-estructurados o semi-estructurados.

Hablamos de mensajes en redes sociales, señales de móvil, archivos de audio, sensores, imágenes digitales, datos de formularios, emails, datos de encuestas, logs, etc. Todos estos datos pueden provenir de sensores, micrófonos, cámaras, escáneres médicos, imágenes. Una operación de Big Data requiere de cinco características: Volumen, variedad, velocidad, veracidad y valor del dato. Son las 5 "Vs" del Big data, tal y como recuerda el director de operaciones de IMC Group. Hasta hace algunos años sólo era posible extraer conclusiones de datos estructurados, filtrados y ordenados en bases de datos convencionales. La proliferación de dispositivos y disponibilidad de información han generado gran cantidad de información que puede estar parcialmente estructurada o no tener ningún tipo de estructura. Trabajar de forma automatizada información desestructurada requiere una mejora tecnológica para tomar decisiones gestionando las probabilidades de error.

Dentro del Big Data los algoritmos de aprendizaje máquina y la estadística son elementos básicos pero demasiado generalistas. Para adentrarnos en los engranajes que hacen posible la toma de decisiones podemos apoyarnos en el diagrama de flujo que proponen en Peekaboo. La disponibilidad de datos suficientes para un caso concreto ya no es un problema. La diferencia la marca el método de clasificación, la reducción de la dimensionalidad o la agrupación de datos en clases.

2. Robots autónomos

Hace unos meses 4.000 robots autónomos llegaron a España de la mano de Amazon. La simbiosis entre empleados y robots genera una cadena perfecta entre la llegada de la mercancía al almacén hasta que se colocan los productos en las estanterías, su calidad será verificada y los operarios colocarán los productos en las estanterías después de que los autómatas los hayan acercado. El propio sistema robótico selecciona la estantería en función del espacio disponible o las características específicas de algunos artículos, como los productos alimenticios.

Amazon y otras industrias saben que los vehículos de guiado automático (AGV) serán parte esencial en la construcción de la industria 4.0. Una publicación reciente compara los estudios de Konrad Lorenz sobre la forma en la que los animales guían a sus crías con la forma en la que los AGV reciben estímulos para moverse. Los AGV siguen marcadores o señales durante la navegación desde que Barrett Electronics presentó el primer AGV en la década de 1950. Estos vehículos han llegado a la mayoría de sectores industriales. Importante la contribución de empresas españolas como ASTI. Estos vehículos no sólo pueden actuar de forma autónoma sino también colaborativamente con otros AGV. El elemento tecnológicamente clave en un AGV es el sistema de navegación utilizado para desplazarse. Los primeros AGV utilizaban señales de radio que recibían de cables colocados convenientemente a lo largo del recorrido.

En estas condiciones es dificil mantener cierta flexibilidad y potenciar los AGV autónomos. Para posibilitar el cambio de ruta durante la operación es necesario dotar al AGV de sensores que detecten señales externas reflejadas en los elementos de su trayectoria. La introducción de sensores, giroscopios y sistemas de navegación ha permitido aumentar la flexibilidad e independencia del AGV hasta llegar a los vehículos autoconducidos. Las situaciones inesperadas pueden ser resueltas de forma sencilla por este tipo de vehículos. Aprenden la mejor respuesta y aprenden a utilizar esa información en el futuro. Un ejemplo de AGV autónomo es OTTO, de Clearpath Robotics, un vehículo autoconducido que puede desplazar casi 1.500 kg a una velocidad de 7,2 km/h. OTTO se puede adaptar para tomar la ruta más adecuada, evitando choques durante su desplazamiento.

Este vehículo también utiliza sistemas de guiado de visión mediante cámaras que hacen las funciones del ojo. Otra ventaja es que los responsables de planta obtienen una visión virtual en 3D del entorno en el que los equipos operan. Esto implica que si los AGV se encuentran con algo no previsto o inusual, el operario puede encontrar fácilmente la explicación y corregirlo.

Los AGV autónomos abren posibilidades infinitas sobre las que asentar las fábricas del futuro.

3. Simulación

Gran parte del aprendizaje en muchos ámbitos de la vida se basa en la prueba y error. Uno de los pilares tecnológicos de la cuarta revolución industrial permite mejorar la eficiencia del aprendizaje. La simulación de entornos virtuales permite ajustar un proceso antes de ponerlo en marcha. Simular el funcionamiento conjunto de máquinas, procesos y personas en tiempo real antes de ponerlos en marcha ayuda a prevenir averías, ahorrar tiempo y ver el resultado final en un entorno controlado.

¿Cómo hubiera sido el detroit de hace años disponiendo de estas herramientas de simulación? Hace unos años, María Climent hablaba, desde el corazón de la américa automovilística, de las plantas virtuales. Poner a punto una línea de producción antes de instalarla ahorra costes, ahorra tiempo y aumenta la eficiencia del trabajo realizado. La realidad virtual y la simulación han dado el salto desde el sector del videojuego para llegar con fuerza a la industria. Cualquier operario puede aprender el manejo de una línea de producción antes de instalarla.

Para la alemana SIEMENS, las nuevas herramientas de simulación también facilitan la colaboración entre las plantas físicas y virtuales. Trabajan en paralelo y se enriquecen entre sí. "La experiencia obtenida en la realidad se añade al modelo virtual, permitiendo redefinirlo una y otra vez hasta dar con la línea de producción óptima". La simulación permite eliminar los costes del clásico "prueba y error".

4. Sistemas para la integración vertical y horizontal

El desarrollo de nuevos sistemas con los que los empleados interaccionan en la industria ha traido una infinidad de plataformas sobre las que desarrollar el trabajo. No sólo desde el punto de vista de la gestión interna de la empresas, con la utilización de intranet y sistemas de gestión interna. La interacción de proveedores, gestión del stock o análisis del inventario son realizados también por plataformas, en muchos casos indepentientes. La integración de todos estos sistemas, externos e internos, que gestionan partes esenciales de la empresa es uno de los retos que debe resolver la Industria 4.0. Hablamos de que tanto los empleados como los colaboradores, clientes y proveedores dispongan de una plataforma única donde los empleados y colaboradores tengan acceso a los SCM, ERP, CRM, CMS, etc. Haciendo mucho más eficiente el proceso.

5. El Internet de las cosas (IoT).

La industria 4.0 ordena los papeles de cada uno de los actores en la toma de decisiones y ejecución de tareas. El popularmente conocido como "Internet de las cosas" permite que cualquier objeto que reciba, envíe o trate un dato obtenido bajo unas determinadas condiciones pueda hacerlo directa y automáticamente. La mejora de la comunicación M2M (Machine to Machine) ha generado enormes oportunidades de negocio alrededor del IoT. Los protocolos de comunicaciones que han crecido junto con las tecnologías IoT lo han hecho en direcciones muy distintas. El envío de imágenes de televisión, la medida del dato de consumo de agua en un contador o la monitorización de la posición GPS de un objeto no tienen las mismas necesidades de batería, ancho de banda y necesidad de cobertura. Los protocolos de comunicación han ido desarrollándose y adaptándose a las necesidades de cada "cosa" para transmitir la información de forma óptima.

E Valdez desarrolla algo que vengo defendiendo desde hace tiempo sobre las tecnologías IoT. El internet de las cosas permite que el ser humano esté centrado en tomar decisiones en base a la información que la tecnología recopila de su entorno. En nuestro entorno cotidiano se generan una gran cantidad de variables que el ser humano es incapaz de procesar y analizar. La persona se convierte en un cuello de botella en este punto clave. El internet de las cosas coloca a cada uno donde mejor puede hacerlo. Utilizando sensores de bajo consumo energético y amplio rango, la tecnología IoT se encarga de recoger variables, hacer mediciones, recopilar datos que un ser humano sería incapaz de obtener. El IoT no sustituye el papel de la persona, pero sí exige su especialización en el procesado y tratamiendo de la información recabada.

6. Ciberseguridad 

"Si estás conectado, estás en riesgo". Es uno de los lemas del mando conjunto de ciberdefensa (MCCD). Los riesgos pueden ser gestionados, pero han de ser contemplados. Las fábricas del futuro están basadas en la hiperconectividad, en las comunicaciones M2M, en la capacidad de trabajo distribuido y en la integración de múltiples plataformas sobre las que trabajan personas y objetos conjuntamente. La fabrica del futuro implica que grandes parcelas de la empresa estén conectadas no sólo en local, sino también al exterior. Esto genera unos riesgos de seguridad importantes que han de ser gestionados adecuadamente. El crecimiento de la industria 4.0 debe ir aparejado a un aumento de la inversión en ciberseguridad.

Fallar en este punto, supone poner en riesgo la supervivencia de toda la fábrica. La ciberseguridad en la Industria 4.0 no sólo tiene que ver con el espionaje industrial. El avance de la tecnología abre la puerta a nuevos ataques que no tienen que ver con el robo de información, sino con tomar el control de todos aquellos elementos de la fábrica que se encuentren conectados. Pedir un rescate cifrando información valiosa, bloquear los elementos clave de una cadena de montaje, etc. El hacker y escritor Kevin Mitnik, avisó a aquellos que no se toman en serio estas cuestiones. En su libro "el arte de la intrusión" previene a los descuidados: "Cuando alguien piensa que nadie tendrá tiempo para encontrar una vulnerabilidad, hay un joven en Dinamarca que ya está intentando hacerlo"

7. Cloud computing

Cualquier usuario de correo electrónico trabaja en la nube, aunque no lo sepa. Muchos servicios son prestados de forma remota a través de la computación en la nube. Trasladando el almacenamiento y la ejecución de las tareas a una CPU alojada en un servidor, ahorramos costes de almacenamiento y aumentamos la eficiencia de los procesos. Ya no es necesario ejecutar tareas en el computador local. Muchas de las aplicaciones que hasta hace poco era necesario instalar en el ordenador del usuario pueden ser hoy ejecutadas en remoto. La independencia del sistema operativo local es una de sus principales ventajas. El cloud computing puede ser utilizado en multitud de entornos. Los más elementales pasan por la utilización de escritorios virtuales para equipos industriales o de oficina. Los usos más complejos están relacionados con la realización de complejos cálculos en supercomputadores. Para estos casos se ha de disponer de espacio de utilización en estos supercomputadores. Cabe destacar la disponibilidad de supercomputación existente en España y cuyo máximo exponente es el centro de supercomputación de Barcelona, encargado de coordinar la red española de supercomputación.

8. Fabricación aditiva

Los makers se han convertido en una referencia dentro del mundo tecnológico. Llaman la atención de expertos y profanos en la materia, impulsando la impresión 3D o fabricación aditiva. Desde hace algunos años, la tecnología permite fabricar piezas a partir de la superposición de capas de distintos materiales tomando como referencia un diseño previo. Sin moldes, directamente desde e computador pulsando la tecla "imprimir".

La fabricación de prototipos se simplifica radicalmente. La posibilidad de fabricar localmente una pieza determinada, recambios de automóviles, etc. abre un abanico de posibilidades que aumenta exponencialmente la eficiencia de los procesos industriales. La comunidad maker se ha convertido en un repositorio gigante de proyectos para imprimir en casa todas las piezas que puedas imaginar. Algunos han ido más allá, e incluso ayudan a crear desde cero tu propia impresora 3D.

9. Realidad aumentada

Algunos medios especializados hablan de la realidad aumentada como el pilar menos desarrollado de la industria 4.0. Sin embargo, constituye uno de los puntos con mayor desarrollo futuro en la creación de entornos interactivos en las fábricas inteligentes. Mejorando la interacción hombre-máquina.

La popularización de la realidad aumentada llegó de la mano de Pokemon Go. Antes de esto, la industria ya trabajaba en el desarrollo de la realidad aumentada para mejorar los procesos. Desde Apple, su director ejecutivo Tim Cook diferenciaba la realidad aumentada y la realidad virtual: "La realidad aumentada abarca más que la realidad virtual, probablemente con diferencia, porque nos da la posibilidad de estar presentes y de comunicarnos pero también de que disfrutemos de otras cosas a nivel visual".

La realidad aumentada se ha popularizado de la mano de Pokémon Go, pero cada vez son más los gigantes tecnológicos que se interesan por ella.

De hecho, para empresas como Apple tiene mucho más potencial que la realidad virtual.

Su director ejecutivo, Tim Cook, habló a la BBC recientemente: "La realidad aumentada (RA) abarca más que la realidad virtual (VR), probablemente con diferencia, porque nos da la posibilidad de estar presentes y de comunicarnos, pero también de que disfrutemos de otras cosas a nivel visual".

Teodoro García Egea es diputado por Murcia del Grupo Parlamentario Popular