Los CPS consisten en una red de muchas tecnologías diferentes que sirven para conectar el mundo real con el mundo virtual. En términos técnicos más profesionales, esto se refiere a una red de sistemas mecánicos que se controlan y monitorizan por un proceso basado en el ordenador.
Las diferentes tecnologías se utilizan para percibir y nombrar los procesos dependientes del contexto, y para derivar y aplicar el enfoque adecuado a partir de ellos. Esto se hace a través de máquinas por medio de una red.
Por supuesto, hay que encontrar la tecnología adecuada – lo bueno es que ya existe y se puede utilizar. Los CPS son la columna vertebral de la Industria 4.0, especialmente porque su desarrollo permitió que un entorno de producción en red fuera teóricamente concebible en primer lugar.
Ahora las cosas se complican un poco: Las tecnologías en uso en realidad forman sistemas por sí mismas. Es lógico, por lo tanto, que se haya escogido el término “sistemas incorporados” para estos sistemas que forman parte de los CPS. Los CPS pueden definirse como una especie de “super-sistema” formado por subsistemas más pequeños.
El siguiente ejemplo debería explicarlo mejor:
Ejemplo
Un Sistema de sistemas
Un edificio de oficinas ha instalado un sistema de protección contra incendios en cada una de sus habitaciones. Cada uno de estos sistemas consiste en un sensor que detecta un brote de incendio, una alarma que suena en caso de incendio y un sistema de extinción de incendios en el techo.
Supongamos que el contenedor de polvo comienza a arder en la habitación A. El sensor lo detecta, suena la alarma y el sistema de extinción de incendios comienza a rociar agua. La habitación B en el siguiente piso, sin embargo, todavía no se da cuenta de esto.
Pero si los sistemas de la sala A y la sala B están conectados entre sí, el sensor A puede informar al sensor B: “¡Estamos en llamas!” El sensor B puede ahora decidir rápidamente activar la alarma para que esta habitación también sea evacuada, pero no activar el sistema de extinción de incendios – porque no hay fuego en la habitación B (todavía).
Así, una decisión dependiente del contexto se automatizó en todo el sistema y se ejecutó en tiempo real.
Las tecnologías necesarias pueden dividirse en tres tecnologías básicas:
Control
Comunicación
Computación.
El siguiente diagrama muestra cómo están conectados:
Elementos físicos – entre el control y el procesamiento
Estos son esencialmente los sistemas incorporados, es decir, los subsistemas, mencionados anteriormente. Consisten en:
Actuadores: Componentes de la tecnología de accionamiento. Por ejemplo, un brazo robótico que da vueltas necesita un componente, como un motor, para moverlo. Es esencial que el actuador pueda ser controlado por una señal eléctrica.
Sensores: Estos son los homólogos de los actuadores – “perciben” su entorno según las propiedades físicas o químicas (por ejemplo: presión, calor, brillo, etc.) y los representan por medio de una variable (por ejemplo: temperatura de la pieza = 10 grados centígrados). Esta variable puede ser procesada más tarde como una señal eléctrica.
Microcontrolador: El cerebro de un sistema incrustado – también llamado “chip” – el microcontrolador realiza tareas de computación como un ordenador. Monitorea, controla y transfiere procesos automáticamente, dependiendo de su programación.
En realidad, la combinación de elementos físicos consiste en la creación de un robot. Este detecta su entorno con sus sensores, se mueve y actúa en consecuencia y actúa exactamente como lo dicta su microcontrolador. Es importante que pueda reaccionar de forma dinámica a su entorno y que las acciones y mediciones puedan llevarse a cabo de forma simultánea.
Elementos cibernéticos – entre el control y la comunicación
Los elementos cibernéticos sirven en el mundo virtual de la transferencia y el procesamiento de datos. Aquí, los datos se convierten en información y la información se convierte en conocimiento. Para ello, es necesario una tecnología de red adecuada.
Internet: Con tal cantidad de datos en tiempo real, es necesario disponer de un Internet de banda ancha de gran rapidez. Pero los nuevos estándares de telefonía móvil como el 5G también pueden ayudar en la transferencia de datos.
Espacio de dirección: Cada elemento necesita también su propia dirección de Internet. Los nuevos protocolos de Internet más completos, como el IPv6, permiten acumular muchas más direcciones de Internet diferentes, pueden garantizar que cada elemento tenga su propia dirección única e inequívoca.
Computación en la nube: Para procesar rápidamente las cantidades de datos, se necesita mucha potencia de computación: se puede acceder a servidores externos, que se encargan de la potencia de computación y proporcionan espacio de almacenamiento adicional para las bases de datos.
Los datos llegan, se calculan y se ponen en contexto en tiempo real. Sobre la base de estos conocimientos, se toma una decisión sobre cómo proceder en el entorno de producción (recuerda el ejemplo de la alarma de incendios) se remite a los subsistemas apropiados. Estos entonces llevan a cabo la acción – y luego todo comienza de nuevo.
Elementos sistémicos – entre la comunicación y el procesamiento
Después de todo, se trata de la conexión y aplicación de un gran sistema, que es más bien teórico. A este respecto, la disciplina de la llamada “ingeniería de sistemas” es útil. Aquí es donde se definen las exigencias de los CPS y se toman las medidas adecuadas:
Solicitud: ¿Qué hay que hacer sí o sí? ¿Qué máquinas deben configurarse de forma conjunta para que puedan trabajar juntas? (por ejemplo, en una línea de producción).
Integración del sistema: ¿Qué interfaces necesitan los sistemas individuales para ser integrados en el sistema más grande? ¿Qué software se utiliza?
Garantía de calidad: ¿Cómo se analizan los errores? ¿Cómo se reparan? ¿Cuál es la tolerancia a los fallos de un solo subsistema en comparación con todo el sistema?
Recuerda
Los CPS generan datos, información y conocimientos a partir de procesos físicos. Estos se procesan en tiempo real, controlan dinámicamente los procesos y están conectados a través de una red.
Esto requiere tres tecnologías básicas: Control, Computación y Comunicación.
Estos se cumplen mediante los siguientes módulos y conceptos tecnológicos:
Elementos físicos: actuadores, sensores y microcontroladores.
Elementos cibernéticos: Tecnologías de red como el Internet
Elementos sistémicos: Una conceptualización del sistema global de acuerdo con los requisitos de la “ingeniería de sistemas”.
Los CPS no son más que super sistemas de diferentes subsistemas con estos bloques de construcción tecnológicos.
Los CPS consisten en una red de muchas tecnologías diferentes que sirven para conectar el mundo real con el mundo virtual. En términos técnicos más profesionales, esto se refiere a una red de sistemas mecánicos que se controlan y monitorizan por un proceso basado en el ordenador.
Las diferentes tecnologías se utilizan para percibir y nombrar los procesos dependientes del contexto, y para derivar y aplicar el enfoque adecuado a partir de ellos. Esto se hace a través de máquinas por medio de una red.
Por supuesto, hay que encontrar la tecnología adecuada – lo bueno es que ya existe y se puede utilizar. Los CPS son la columna vertebral de la Industria 4.0, especialmente porque su desarrollo permitió que un entorno de producción en red fuera teóricamente concebible en primer lugar.
Ahora las cosas se complican un poco: Las tecnologías en uso en realidad forman sistemas por sí mismas. Es lógico, por lo tanto, que se haya escogido el término “sistemas incorporados” para estos sistemas que forman parte de los CPS. Los CPS pueden definirse como una especie de “super-sistema” formado por subsistemas más pequeños.
El siguiente ejemplo debería explicarlo mejor:
Ejemplo
Un Sistema de sistemas
Un edificio de oficinas ha instalado un sistema de protección contra incendios en cada una de sus habitaciones. Cada uno de estos sistemas consiste en un sensor que detecta un brote de incendio, una alarma que suena en caso de incendio y un sistema de extinción de incendios en el techo.
Supongamos que el contenedor de polvo comienza a arder en la habitación A. El sensor lo detecta, suena la alarma y el sistema de extinción de incendios comienza a rociar agua. La habitación B en el siguiente piso, sin embargo, todavía no se da cuenta de esto.
Pero si los sistemas de la sala A y la sala B están conectados entre sí, el sensor A puede informar al sensor B: “¡Estamos en llamas!” El sensor B puede ahora decidir rápidamente activar la alarma para que esta habitación también sea evacuada, pero no activar el sistema de extinción de incendios – porque no hay fuego en la habitación B (todavía).
Así, una decisión dependiente del contexto se automatizó en todo el sistema y se ejecutó en tiempo real.
Las tecnologías necesarias pueden dividirse en tres tecnologías básicas:
El siguiente diagrama muestra cómo están conectados:
Elementos físicos – entre el control y el procesamiento
Estos son esencialmente los sistemas incorporados, es decir, los subsistemas, mencionados anteriormente. Consisten en:
En realidad, la combinación de elementos físicos consiste en la creación de un robot. Este detecta su entorno con sus sensores, se mueve y actúa en consecuencia y actúa exactamente como lo dicta su microcontrolador. Es importante que pueda reaccionar de forma dinámica a su entorno y que las acciones y mediciones puedan llevarse a cabo de forma simultánea.
Elementos cibernéticos – entre el control y la comunicación
Los elementos cibernéticos sirven en el mundo virtual de la transferencia y el procesamiento de datos. Aquí, los datos se convierten en información y la información se convierte en conocimiento. Para ello, es necesario una tecnología de red adecuada.
Los datos llegan, se calculan y se ponen en contexto en tiempo real. Sobre la base de estos conocimientos, se toma una decisión sobre cómo proceder en el entorno de producción (recuerda el ejemplo de la alarma de incendios) se remite a los subsistemas apropiados. Estos entonces llevan a cabo la acción – y luego todo comienza de nuevo.
Elementos sistémicos – entre la comunicación y el procesamiento
Después de todo, se trata de la conexión y aplicación de un gran sistema, que es más bien teórico. A este respecto, la disciplina de la llamada “ingeniería de sistemas” es útil. Aquí es donde se definen las exigencias de los CPS y se toman las medidas adecuadas:
Recuerda
Los CPS generan datos, información y conocimientos a partir de procesos físicos. Estos se procesan en tiempo real, controlan dinámicamente los procesos y están conectados a través de una red.
Esto requiere tres tecnologías básicas: Control, Computación y Comunicación.
Estos se cumplen mediante los siguientes módulos y conceptos tecnológicos:
Los CPS no son más que super sistemas de diferentes subsistemas con estos bloques de construcción tecnológicos.
-
Add a note