REDES INDUSTRIALES

Ricardo SEBASTIÁN GUALAVISÍ

29 DE OCTUBRE DEL 2014

Contenido1. INTRODUCCIÓN..........................................................................................................................2

1.1. Objetivos de la Industria 4.0...............................................................................................3

1.2. El sistema de sistemas - Desafíos para la tecnología y la normalización............................3

1.3. Aspectos de la aplicación....................................................................................................4

2. OBJETIVOS DE NORMALIZACIÓN INDUSTRIA 4.0........................................................................5

2.1. Objetivos............................................................................................................................5

3. NORMALIZACIÓN COMO UN MOTOR DE LA INNOVACIÓN........................................................5

3.1. La cooperación entre los comités de normalización...........................................................6

3.2. Normalización en tecnología de la información.................................................................6

4. ÁREAS OBJETO DE NORMALIZACIÓN NECESARIA EN LA INDUSTRIE 4.0.....................................7

4.1. Modelos de referencia de los sistemas y procesos técnicos...............................................7

4.2. Modelos de referencia de las funciones de instrumentación y control..............................7

4.3. Modelos de referencia de los procesos técnicos y organizativos.......................................7

4.4. Modelos de referencia de las funciones y roles de los seres humanos en Industria 4.0....7

4.5. Desarrollo...........................................................................................................................8

4.6. Ingeniería............................................................................................................................8

4.7. Bibliotecas estándar...........................................................................................................8

4.8. Tecnologías y soluciones....................................................................................................8

5. REFERENCIAS..............................................................................................................................8

1. INTRODUCCIÓN

Alemania tiene una de las industrias manufactureras más competitivas del mundo y es líder mundial en el sector de la fabricación de equipos. Esto es en gran medida debido a la especialización de Alemania en la investigación, desarrollo y producción de tecnologías de fabricación innovadores y la gestión de procesos industriales complejos. Maquinaria Alemana con nivel de importancia mundial de las competencias en sistemas embebidos y la ingeniería de automatización significa que está muy bien situada para desarrollar su posición como líder en la industria de la ingeniería de fabricación. Alemania está por lo tanto en una posición única para aprovechar el potencial de un nuevo tipo de industrialización: La Industria 4.0.

Industria 4.0 es un proyecto en la estrategia de alta tecnología del gobierno alemán, que promueve la informatización de la industria manufacturera. El objetivo es la fábrica inteligente (Smart Factory), que se caracteriza por la capacidad de adaptación, eficiencia de los recursos y la ergonomía como así como la integración de clientes y socios de negocio en los procesos de negocio y de valor. Los expertos creen que la industria 4.0 o la cuarta revolución industrial podría ser una realidad en unos 10 a 20 años.

Las tres primeras revoluciones industriales surgieron como consecuencia de la mecanización, electricidad e informática. Ahora, la introducción de los servicios de Internet en el entorno de la manufactura está marcando el comienzo de una cuarta revolución industrial. En el futuro, las empresas establecerán redes globales que incorporen su maquinaria, sistemas de almacenamiento e instalaciones de producción en forma de sistemas ciber-físicos (CPS). En el entorno de fabricación, estos sistemas ciber-físicos comprenden máquinas inteligentes, sistemas de almacenamiento y las instalaciones de producción capaces de intercambiar información de manera autónoma, lo que desencadena en acciones de control autónomas.

Figura 1. Eras de la industrialización

1.1. Objetivos de la Industria 4.0

El objetivo fundamental consiste en utilizar los avances logrados en las tecnologías de la información y las comunicaciones y que se espera en un futuro próximo para el beneficio de las empresas manufactureras. Por lo tanto, la preparación tiene que ser hecho por la creciente y constante incorporación de esas tecnologías en los sistemas de producción - y que en los sistemas y componentes parciales cada vez más pequeños.

Capacidad de comunicación adicional y autonomía (parcial) en las reacciones a las influencias externas y especificaciones almacenados internamente están transformando los sistemas mecatrónicos en Sistemas de Cyber-físicos (CPS). Los objetivos derivados de esa transformación son desarrollos y ajustes en las TIC para aplicaciones de fabricación: robustez, resistencia, seguridad de la información y la capacidad de tiempo real.

Productos inteligentes serán únicos en identificación, pueden ser ubicados en todo momento y conocer su procedencia, estado actual y rutas alternativas para el logro de su estado de destino. Los procesos empresariales y de ingeniería dinámicos permiten cambios de última hora a la producción y ofrecer la capacidad de responder con flexibilidad a las interrupciones y fallos.

Sistemas de asistencia inteligentes liberan a los trabajadores de tener que realizar tareas de rutina, lo que les permite centrarse en actividades creativas y de valor añadido. En vista de la inminente escasez de trabajadores calificados, esto permitirá que los trabajadores de más edad extender su vida laboral y seguir siendo productivos durante más tiempo. La organización del trabajo flexible permitirá a los trabajadores para combinar su trabajo, vida privada y el desarrollo profesional continuo de manera más eficaz, la promoción de un mejor equilibrio entre trabajo y vida.

Además, se pretende conseguir una mejora creciente en la eficiencia energética y de recursos, y la adaptación de la industria a adaptarse a las demandas sociales que surgen de los cambios demográficos.

1.2. El sistema de sistemas - Desafíos para la tecnología y la normalización

Industria 4.0 describe una nueva estructura que está en que los sistemas de fabricación y logística en forma de Sistemas de Producción ciber-físicos (CPPS) utilizan intensivamente la red a nivel mundial de la información y las comunicaciones disponibles para un intercambio ampliamente automatizado de la información y en el que los procesos de producción y de negocios son emparejados. En un entorno tan amplio, un gran número de modelos, sistemas y conceptos de una amplísima gama de dominios juegan un papel importante en la conformación de esa estructura. No son sin embargo el corazón del concepto de Industria 4.0.

Una dificultad especial surge aquí por la terminología y la normalización. Básicamente, sólo sería suficiente para definir el nivel adicional de la integración y su comportamiento emergente. Pero para hacer eso, la infraestructura de sistemas existente primero tendría que ser coherente y

completamente definido de una manera estandarizada a nivel mundial. Esto no es siempre el caso. En este contexto, los modelos relevantes de la arquitectura clásica requieren la integración.

1.3. Aspectos de la aplicación

Los productos semielaborados y partes involucradas en el proceso de fabricación han de poseer "inteligencia artificial", o por lo menos la información sobre sí mismos y de los medios adecuados de comunicación, y por lo tanto a sí mismos constituyen sistemas ciber-físicos. Estos "productos inteligentes" son para ser integrado en el proceso en su conjunto y, en casos extremos controlar no sólo su propio camino a través de logística de producción, sino más bien todo el flujo de trabajo de producción que les concierne.

La descentralización de la información almacenada digitalmente en consecuencia será seguida por una descentralización de los sistemas de control.

La programación en el futuro ser reemplazado por un sistema de reglas que los sistemas parciales seguir con flexibilidad dentro de los límites especificados para ellos y las situaciones actuales señalados por los otros sistemas parciales.

Como un aspecto adicional de gran importancia, es preciso recordar que, a diferencia de los primeros conceptos de la automatización, los seres humanos no deben ser "optimizados fuera" de los procesos de producción, sino más bien para dar un papel cada vez más importante.

De esta manera, no sólo una nueva forma de cooperación entre las máquinas y partes de máquinas, sino también una de la cooperación entre las máquinas y los seres humanos surge.

Figura 2. Interacción operario máquina

Industrie 4.0 se ejecutará en una doble estrategia: tecnologías básicas existentes y la experiencia han de ser adaptados para satisfacer las necesidades especiales de la tecnología de fabricación, y

la investigación y el trabajo de desarrollo se lleve a cabo en soluciones para los nuevos centros de producción y nuevos mercados. En ese contexto, la atención es centrarse en tres características:

Integración horizontal: las redes Ad-hoc de valor añadido optimizados en tiempo real Integración vertical: Los procesos de negocio y procesos técnicos La continuidad de la ingeniería en todo el ciclo de vida

2. OBJETIVOS DE NORMALIZACIÓN INDUSTRIA 4.0

2.1. Objetivos

De acuerdo con la estandarización alemana, la normalización se entiende como el establecimiento totalmente consensuada por una organización reconocida de normas, directrices y criterios de las actividades, de aplicación general o recurrente. Las normas tales como los Códigos de Prácticas VDE o Especificaciones DIN (DIN SPEC), PAS (especificaciones de acceso público), especificaciones técnicas (TS), Acuerdos de Industria Técnicas (ITA) o Informes Técnicos (TR).

La hoja de ruta de la normalización debe ser revisada periódicamente y modificada sobre la base de nuevos hallazgos - por ejemplo, de proyectos de investigación y el trabajo en los comités de normalización. Incluso después de su publicación, por lo tanto, todavía hay una oportunidad de tomar parte en este proceso mediante la presentación de comentarios y de trabajo en las normas.

3. NORMALIZACIÓN COMO UN MOTOR DE LA INNOVACIÓN

Crear normas es una base segura para la contratación técnica, garantizar la interoperabilidad de las aplicaciones, proteger el medio ambiente, planta y equipo y los consumidores por medio de normas de seguridad uniformes, proporcionan una base a prueba de futuro para el desarrollo de productos y ayudar en la comunicación entre todos los que participan por medio de términos y definiciones estandarizadas. La normalización es de central importancia para el éxito del futuro proyecto Industria 4.0.

Industrie 4.0 requiere un grado sin precedentes de integración de sistemas a través de las fronteras de dominio, bordes de jerarquía y las fases del ciclo de vida. Esto sólo es posible si se sale de las normas y especificaciones basadas en el consenso. Se requiere una estrecha cooperación entre los investigadores, la industria y los organismos de normalización para crear las condiciones necesarias para la innovación: el barrido metódico solidez y funcionalidad, estabilidad y seguridad de las inversiones, viabilidad y adecuación al mercado.

Figura 3. Normalización basada en el consenso

3.1. La cooperación entre los comités de normalización

La estipulación de normas técnicas en los sistemas de normalización a nivel mundial válidos es de especial importancia para la industria alemana orientada a la exportación, con sus operaciones globales. El objetivo debe ser para anclar todas las estipulaciones esenciales para una función técnica uniforme y facilidad de uso en el paso internacional de normalización a paso. Los principales organismos de normalización de destino relevantes son la IEC (International Electrotechnical Commission) e ISO (International Organization for Standardization), CENELEC – Comité Européen de Normalisation Électrotechnique, CEN – Comité Européen de Normalisation, European Committee for Standardization, Vienna Agreement:. Para la tecnología de la información, las normas aceptadas a nivel mundial del consorcio W3C desempeñan un papel central.

3.2. Normalización en tecnología de la información

En el mundo de las TI, las especificaciones son típicamente desarrolladas y perseguidas por las comunidades abiertas que actúan a nivel internacional. Especificaciones del entorno de TI se publican, por ejemplo, por las siguientes organizaciones:

W3C IEEE OASIS OMG 3GPP (e.g. UMTS) One M2M (with involvement by ETSI and further global partners)

4. ÁREAS OBJETO DE NORMALIZACIÓN NECESARIA EN LA INDUSTRIE 4.0

4.1. Modelos de referencia de los sistemas y procesos técnicos

Modelos de referencia para la identificación de productos, rastreo de productos y documentación del ciclo de vida

Modelos de referencia para la descripción integral de los procesos de producción y de negocio

Modelos de referencia para la descripción de los sistemas y redes de producción Modelos de referencia para la descripción de los procesos técnicos Modelos de referencia para la descripción de los equipos técnicos

4.2. Modelos de referencia de las funciones de instrumentación y control

Control Señalización Alarmas Archivo Monitoreo

4.3. Modelos de referencia de los procesos técnicos y organizativos

Diagnóstico Mantenimiento Gestión del ciclo de vida La migración del Sistema Optimización Coexistencia de aplicaciones de gestión de gestión de seguridad inalámbrica

4.4. Modelos de referencia de las funciones y roles de los seres humanos en Industria 4.0

Interfaces hombre-máquina Procesos y tecnologías de la comunicación

4.5. Desarrollo

Desarrollo de productos Elaboración de los elementos funcionales (basada en software funcional,, mecatrónica ...) Modelado y simulación en el curso del desarrollo Consistencia de desarrollo en las familias de productos y gestión de variantes Verificación y control de calidad de los componentes desarrollados Servicio de ingeniería

4.6. Ingeniería

El desarrollo de productos y la planificación del sistema en la fábrica digital Simulación de anticipación de la ejecución física y puesta en servicio virtual Simulación durante la operación para la planificación y optimización de la capacidad de

adaptación Consistencia de desarrollo e ingeniería en todo el ciclo de vida (tanto de los productos y

los sistemas de producción y fábricas) Construcción y puesta

4.7. Bibliotecas estándar Características Bibliotecas Servicios de bibliotecas

4.8. Tecnologías y soluciones

Plataforma de Comunicaciones Sistemas de servicio Los sistemas de flujo de trabajo Lenguajes de programación.

5. REFERENCIAS

THE GERMANSTANDARDIZATIONROADMAPINDUSTRIE 4.0, VDE ASSOCIATION FOR ELECTRICAL, ELECTRONIC & INFORMATION TECHNOLOGIES, 04 2013 , www.dke.de

Final report of the Industrie 4.0, Federal Ministry of education and Researc, ACATECH, Abril 2013