Áreas de aplicación de los sistemas CPS (Sistemas Ciber-físicos)
Los campos de aplicación de los CPS son en realidad ilimitados: aparte de los campos de aplicación puramente industriales (pero más bien orientados al futuro) como los entornos de fabricación y producción inteligentes en diversas industrias (“fábricas inteligentes”), los CPS ya se están utilizando en otros campos. Entre ellos figuran las redes eléctricas inteligentes (“redes inteligentes”), la salud electrónica, los sistemas de asistencia adaptados a la edad, los sistemas inteligentes de vigilancia del tráfico o los sistemas automáticos de alerta temprana en el control de catástrofes.
Algunos ejemplos deberían hacernos conscientes de la integración que los CPS que ya tienen en el mundo:
Industria 4.0 – Smart Factory
Imaginemos que existe un entorno de producción que se controla a sí mismo de forma autónoma, que sabe qué hacer en función del producto y el componente, y que además de forma independiente, hace que sus procesos sean más eficientes. ¡Eso sería genial! Esto se llamaría el “nivel final de la Industria 4.0”, por así decirlo.
De hecho, algunas empresas ya están ocupadas tratando de integrar los CPS en su producción industrial. La industria del automóvil, en particular, ya está usando CPS en algunos casos para automatizar los pasos de trabajo. Sin embargo, la industria está todavía lejos de conseguir una completa conexión en red, ya que no todas las tecnologías necesarias han sido suficientemente investigadas todavía.
El Smart Factory ya es una realidad en la industria del automóvil, como se puede ver en el gráfico de arriba. Así que, si quieres hacerte un nombre en la industria del automóvil, puedes utilizar esta valiosa información y tratar de aplicarla.
Ejemplo
Mantenimiento de máquinas
Uno de los mayores gastos de las empresas industriales es el mantenimiento de las máquinas. Los CPS ya ayudan a las empresas industriales a ahorrar costes en este sentido. Echa un vistazo a la siguiente comparación:
Mantenimiento sin CPS
Aquí se realiza un mantenimiento reactivo o preventivo.
Mantenimiento reactivo: La producción simplemente continúa hasta que la máquina deja de funcionar – esto tiene costes de mantenimiento extremadamente bajos al principio, pero se arriesga a largos períodos de inactividad y altos costes de reemplazo.
Mantenimiento preventivo: Independientemente de los fallos reales, el mantenimiento se realiza a intervalos regulares, es decir, se reemplazan partes o máquinas enteras, lo cual es bastante seguro, pero caro a largo plazo.
Mantenimiento con CPS
Las máquinas pueden determinar por sí mismas cuándo es necesario el mantenimiento a través de sus sensores. Como resultado, los desgastes pueden ser detectados muy rápidamente y el mantenimiento se lleva a cabo de forma más eficaz.
Además, los posibles fallos pueden “predecirse” y reaccionar en consecuencia.
Red Inteligente – el Internet de la energía
Incluso una red eléctrica puede volverse “inteligente” utilizando CPS. ¿Por qué es necesario? Hoy en día, la electricidad se genera de una manera cada vez más descentralizada. Esto significa que en la mayoría de los casos (especialmente en las zonas rurales) ya no hay una única fuente central de donde proviene la electricidad, sino muchas fuentes más pequeñas como turbinas eólicas, sistemas fotovoltaicos, plantas de biogás, etc.
Esto es complejo y requiere un sistema – especialmente en el área de control de carga (es decir, qué dispositivo está usando actualmente cuánta energía). Es bueno que existan para esto los CPS. Permite a todos los actores de la red eléctrica (generación, almacenamiento, suministro y consumo) intercambiar información entre ellos de forma totalmente automática y en tiempo real.
Como resultado, los dispositivos comunican a la red eléctrica cuánta energía debe generarse y ponerse a disposición. Estos dispositivos reaccionan, pueden seleccionar la fuente en consecuencia y, en caso de sobrecarga, también pueden bloquear la corriente.
Protección civil, defensa militar y transporte
Los CPS también salvan vidas. Pueden detectar y advertir sobre desastres naturales, como tornados o terremotos con días de antelación utilizando los sensores apropiados y se han convertido en indispensables en las situaciones de evacuación. Los CPS también pueden prestar asistencia en cuestiones ambientales; por ejemplo, pueden detectar automáticamente las condiciones del suelo y sacar conclusiones sobre las plantas y los animales cercanos en función de los cambios de esas condiciones.
Esto no difiere tanto de las aplicaciones industriales: Después de todo, aquí también se debe aumentar la eficiencia y reducir el tiempo y los costes.
Los CPS también se utilizan en el ámbito militar. Los modernos sistemas de defensa aérea y los aviones militares teledirigidos están conectados en red utilizando dichos sistemas para poder reaccionar rápidamente y de forma coordinada.
El tráfico también se beneficia de los CPS y es en realidad un ejemplo obvio de regulación de sistemas en tiempo real. Los atascos, accidentes y daños en las carreteras se registran en tiempo real y se aplican medidas apropiadas de desviación o cierre de carreteras, con lo que se alivia el tráfico y se evitan nuevos atascos o accidentes. Incluso los vehículos completamente autónomos pueden concebirse siguiendo este sistema. Sin embargo, esto sigue siendo un sueño del futuro, ya que primero hay que construir la correspondiente infraestructura vial.
E-Health- Salud electrónica
Además de las aplicaciones públicas y corporativas, cada persona también puede beneficiarse de los CPS de manera individual. Un ejemplo es la palabra clave “salud electrónica” (el procesamiento electrónico de datos sobre la salud).
La prevención, la vigilancia, el diagnóstico, el tratamiento y la gestión, pueden vincularse electrónicamente. El archivo electrónico de salud en Austria (también llamado ELGA) forma parte de la ciber salud, al igual que las farmacias en línea o los relojes inteligentes y los rastreadores de aptitud física (dispositivos que se llevan en la muñeca y que detectan datos de salud como la frecuencia del pulso o registran las caídas).
Ejemplo
A un paciente se le diagnostica diabetes. Se le da un dispositivo digital para sacarle sangre y monitorear su azúcar regularmente. Esto está vinculado a su reloj inteligente, que utiliza los datos transmitidos para hacer recomendaciones de acción con respecto al deporte, la nutrición y la medicación.
En caso de emergencia, el reloj inteligente reacciona y puede alertar de forma autónoma a los servicios de emergencia. Cuando llega la ambulancia, el médico puede obtener la información del reloj inteligente. El médico puede entonces tomar las medidas apropiadas rápidamente.
Otra área de aplicación es el apoyo tecnológico (apropiado para la edad) – Vida asistida por el ambiente
Se trata esencialmente de personas que necesitan apoyo de alguna manera para tener una vida independiente, ya sea debido a problemas relacionados con la edad o a limitaciones físicas.
Los CPS se utilizan en este sentido para crear tecnologías que puedan responder a las necesidades específicas de las personas. No sólo se les proporciona apoyo a ellos, sino también al personal de enfermería y a los familiares, por ejemplo.
Los hogares pueden diseñarse de manera que la voz pueda controlar la calefacción, abrir las persianas o encender la luz. También podría apagar las luces y la estufa de forma automática cuando la persona saliera del apartamento. Esto ahorraría trabajo a personas mayores o con movilidad reducida. En caso de peligro de incendio, además de la alarma, se puede avisar automáticamente a los bomberos.
Crítica: Sin embargo, el funcionamiento de tales sistemas debe ser programado de antemano, por ejemplo, los comandos de voz. Esto puede ser difícil para las personas discapacitadas o de edad avanzada. Por lo tanto, se debe prestar especial atención a la simplicidad y facilidad de uso de estos sistemas. La accesibilidad también es muy importante en este sentido.
Recuerda
Los CPS ofrecen una serie de áreas de aplicación, algunas de las cuales ya han sido implementadas y otras que están planeadas para el futuro.
Algunos ejemplos son:
Industria 4.0
Fábricas inteligentes y entornos de producción totalmente automatizados
Los campos de aplicación de los CPS son en realidad ilimitados: aparte de los campos de aplicación puramente industriales (pero más bien orientados al futuro) como los entornos de fabricación y producción inteligentes en diversas industrias (“fábricas inteligentes”), los CPS ya se están utilizando en otros campos. Entre ellos figuran las redes eléctricas inteligentes (“redes inteligentes”), la salud electrónica, los sistemas de asistencia adaptados a la edad, los sistemas inteligentes de vigilancia del tráfico o los sistemas automáticos de alerta temprana en el control de catástrofes.
Algunos ejemplos deberían hacernos conscientes de la integración que los CPS que ya tienen en el mundo:
Industria 4.0 – Smart Factory
Imaginemos que existe un entorno de producción que se controla a sí mismo de forma autónoma, que sabe qué hacer en función del producto y el componente, y que además de forma independiente, hace que sus procesos sean más eficientes. ¡Eso sería genial! Esto se llamaría el “nivel final de la Industria 4.0”, por así decirlo.
De hecho, algunas empresas ya están ocupadas tratando de integrar los CPS en su producción industrial. La industria del automóvil, en particular, ya está usando CPS en algunos casos para automatizar los pasos de trabajo. Sin embargo, la industria está todavía lejos de conseguir una completa conexión en red, ya que no todas las tecnologías necesarias han sido suficientemente investigadas todavía.
El Smart Factory ya es una realidad en la industria del automóvil, como se puede ver en el gráfico de arriba. Así que, si quieres hacerte un nombre en la industria del automóvil, puedes utilizar esta valiosa información y tratar de aplicarla.
Ejemplo
Mantenimiento de máquinas
Uno de los mayores gastos de las empresas industriales es el mantenimiento de las máquinas. Los CPS ya ayudan a las empresas industriales a ahorrar costes en este sentido. Echa un vistazo a la siguiente comparación:
Mantenimiento sin CPS
Aquí se realiza un mantenimiento reactivo o preventivo.
Mantenimiento reactivo: La producción simplemente continúa hasta que la máquina deja de funcionar – esto tiene costes de mantenimiento extremadamente bajos al principio, pero se arriesga a largos períodos de inactividad y altos costes de reemplazo.
Mantenimiento preventivo: Independientemente de los fallos reales, el mantenimiento se realiza a intervalos regulares, es decir, se reemplazan partes o máquinas enteras, lo cual es bastante seguro, pero caro a largo plazo.
Mantenimiento con CPS
Las máquinas pueden determinar por sí mismas cuándo es necesario el mantenimiento a través de sus sensores. Como resultado, los desgastes pueden ser detectados muy rápidamente y el mantenimiento se lleva a cabo de forma más eficaz.
Además, los posibles fallos pueden “predecirse” y reaccionar en consecuencia.
Red Inteligente – el Internet de la energía
Incluso una red eléctrica puede volverse “inteligente” utilizando CPS. ¿Por qué es necesario? Hoy en día, la electricidad se genera de una manera cada vez más descentralizada. Esto significa que en la mayoría de los casos (especialmente en las zonas rurales) ya no hay una única fuente central de donde proviene la electricidad, sino muchas fuentes más pequeñas como turbinas eólicas, sistemas fotovoltaicos, plantas de biogás, etc.
Esto es complejo y requiere un sistema – especialmente en el área de control de carga (es decir, qué dispositivo está usando actualmente cuánta energía). Es bueno que existan para esto los CPS. Permite a todos los actores de la red eléctrica (generación, almacenamiento, suministro y consumo) intercambiar información entre ellos de forma totalmente automática y en tiempo real.
Como resultado, los dispositivos comunican a la red eléctrica cuánta energía debe generarse y ponerse a disposición. Estos dispositivos reaccionan, pueden seleccionar la fuente en consecuencia y, en caso de sobrecarga, también pueden bloquear la corriente.
Protección civil, defensa militar y transporte
Los CPS también salvan vidas. Pueden detectar y advertir sobre desastres naturales, como tornados o terremotos con días de antelación utilizando los sensores apropiados y se han convertido en indispensables en las situaciones de evacuación. Los CPS también pueden prestar asistencia en cuestiones ambientales; por ejemplo, pueden detectar automáticamente las condiciones del suelo y sacar conclusiones sobre las plantas y los animales cercanos en función de los cambios de esas condiciones.
Esto no difiere tanto de las aplicaciones industriales: Después de todo, aquí también se debe aumentar la eficiencia y reducir el tiempo y los costes.
Los CPS también se utilizan en el ámbito militar. Los modernos sistemas de defensa aérea y los aviones militares teledirigidos están conectados en red utilizando dichos sistemas para poder reaccionar rápidamente y de forma coordinada.
El tráfico también se beneficia de los CPS y es en realidad un ejemplo obvio de regulación de sistemas en tiempo real. Los atascos, accidentes y daños en las carreteras se registran en tiempo real y se aplican medidas apropiadas de desviación o cierre de carreteras, con lo que se alivia el tráfico y se evitan nuevos atascos o accidentes. Incluso los vehículos completamente autónomos pueden concebirse siguiendo este sistema. Sin embargo, esto sigue siendo un sueño del futuro, ya que primero hay que construir la correspondiente infraestructura vial.
E-Health- Salud electrónica
Además de las aplicaciones públicas y corporativas, cada persona también puede beneficiarse de los CPS de manera individual. Un ejemplo es la palabra clave “salud electrónica” (el procesamiento electrónico de datos sobre la salud).
La prevención, la vigilancia, el diagnóstico, el tratamiento y la gestión, pueden vincularse electrónicamente. El archivo electrónico de salud en Austria (también llamado ELGA) forma parte de la ciber salud, al igual que las farmacias en línea o los relojes inteligentes y los rastreadores de aptitud física (dispositivos que se llevan en la muñeca y que detectan datos de salud como la frecuencia del pulso o registran las caídas).
Ejemplo
A un paciente se le diagnostica diabetes. Se le da un dispositivo digital para sacarle sangre y monitorear su azúcar regularmente. Esto está vinculado a su reloj inteligente, que utiliza los datos transmitidos para hacer recomendaciones de acción con respecto al deporte, la nutrición y la medicación.
En caso de emergencia, el reloj inteligente reacciona y puede alertar de forma autónoma a los servicios de emergencia. Cuando llega la ambulancia, el médico puede obtener la información del reloj inteligente. El médico puede entonces tomar las medidas apropiadas rápidamente.
Otra área de aplicación es el apoyo tecnológico (apropiado para la edad) – Vida asistida por el ambiente
Se trata esencialmente de personas que necesitan apoyo de alguna manera para tener una vida independiente, ya sea debido a problemas relacionados con la edad o a limitaciones físicas.
Los CPS se utilizan en este sentido para crear tecnologías que puedan responder a las necesidades específicas de las personas. No sólo se les proporciona apoyo a ellos, sino también al personal de enfermería y a los familiares, por ejemplo.
Los hogares pueden diseñarse de manera que la voz pueda controlar la calefacción, abrir las persianas o encender la luz. También podría apagar las luces y la estufa de forma automática cuando la persona saliera del apartamento. Esto ahorraría trabajo a personas mayores o con movilidad reducida. En caso de peligro de incendio, además de la alarma, se puede avisar automáticamente a los bomberos.
Crítica: Sin embargo, el funcionamiento de tales sistemas debe ser programado de antemano, por ejemplo, los comandos de voz. Esto puede ser difícil para las personas discapacitadas o de edad avanzada. Por lo tanto, se debe prestar especial atención a la simplicidad y facilidad de uso de estos sistemas. La accesibilidad también es muy importante en este sentido.
Recuerda
Los CPS ofrecen una serie de áreas de aplicación, algunas de las cuales ya han sido implementadas y otras que están planeadas para el futuro.
Algunos ejemplos son:
Industria 4.0
Ámbitos de aplicación social
Individual
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