Las comunicaciones en la industria 4.0 entre sistemas operacionales están siendo habilitadas de forma más eficiente gracias a una tecnología emergente de gran impacto: la computación de borde. Las empresas deben comenzar a prestarle más atención a esta nueva tendencia, ya que, para el 2025, el 75% de los datos empresariales se crearán y procesarán en el campo (fábricas, instalaciones de producción, etc.), en vez de en los centros de datos (Gartner).
¿Qué es la comunicación 4.0 en la industria?
La comunicación 4.0 en la industria es un paradigma moderno que hace referencia a la interconexión y la comunicación eficiente entre distintos sistemas operacionales dentro de un entorno industrial altamente automatizado y digitalizado.
Este tipo de comunicación forma parte de lo que se conoce como industria 4.0, un concepto que busca la transformación de los procesos industriales mediante la integración de tecnologías avanzadas como el internet de las cosas (IoT), la inteligencia artificial (IA), el big data, la realidad aumentada y más. En este sentido, las comunicaciones en la industria 4.0 son un componente crítico para el funcionamiento fluido y sincronizado de toda la cadena de producción.
¿Qué son los medios de comunicación industrial 4.0?
En el ámbito de las comunicaciones en la industria 4.0, los sistemas operacionales (máquinas, robots, sensores, controladores, sistemas de gestión de producción, entre otros) están interconectados en una red inteligente. Esta red se compone de diferentes medios de comunicación industrial que permiten la recopilación, la transferencia y el intercambio de datos operacionales en tiempo real.
Los medios de comunicación industrial suelen incluir tanto conexiones físicas (cables, redes de transmisión…) como conexiones inalámbricas (Wi-Fi, Bluetooth…). Además de las conexiones, los medios de comunicaciones en la industria 4.0 también incluyen protocolos que son esenciales para estandarizar y estructurar la transmisión de datos, garantizando la interoperabilidad entre diferentes equipos y sistemas.
Algunos ejemplos de este tipo de protocolos de comunicación en la industria 4.0 son Modbus, PROFIBUS, EtherNet/IP y OPC UA, los cuales establecen reglas y formatos para la transferencia segura y eficiente de datos en la red industrial.
¿Cuál es el rol de la computación de borde en las comunicaciones en la industria 4.0?
La computación de borde o edge computing es una arquitectura tecnológica que permite el procesamiento de datos cerca o en el mismo lugar donde estos se originan. Es decir, cerca de los dispositivos y sensores en el extremo o borde (edge) de la red, en lugar de enviar todos los datos a la nube para su procesamiento centralizado.
Por lo tanto, en las comunicaciones en la industria 4.0, la computación de borde actúa como una habilitadora para la toma de decisiones autónomas y en tiempo real. Esto se debe a que los datos procesados en el borde son utilizados para detectar problemas, predecir fallas y ajustar parámetros de producción de manera muy rápida. Además, la computación de borde logra filtrar y procesar los datos antes de enviar solo la información esencial a sistemas centrales, aliviando así las cargas de trabajo en las redes y en los servidores centrales.
¿Qué son los nodos de borde y su rol en las comunicaciones en la industria 4.0?
Los nodos de borde (edge nodes) son sistemas informáticos ubicados en el extremo de una red, y actúan como intermediarios entre los dispositivos y sensores en el campo (máquinas industriales, robots, dispositivos IoT, etc.) y los sistemas centrales o la nube.
Los nodos de borde son el principal componente de la edge computing, ya que son los que se encargan de realizar las tareas más críticas para las comunicaciones en la industria 4.0, como el procesamiento de datos y el análisis de información en tiempo real en el lugar de origen (o cerca).
Estos nodos suelen tener diversas formas y capacidades, desde sistemas embebidos simples hasta computadoras más avanzadas, dependiendo de la aplicación y las necesidades específicas. También, pueden estar equipados con sensores, actuadores, unidades de procesamiento, y con capacidades de conectividad para interactuar con otros dispositivos y sistemas operacionales en la red.
¿Cómo la industria 4.0 cambia la comunicación entre sistemas operacionales?
Implementar las tecnologías de borde para optimizar las comunicaciones en la industria 4.0 permite maximizar la productividad y reducir los márgenes de error en todas aquellas aplicaciones industriales donde la eficiencia, la confiabilidad, la seguridad y la rapidez son críticas.
En este contexto, y de forma más específica, la comunicación de borde para la transferencia y procesamiento de datos entre sistemas operacionales aporta los siguientes beneficios:
- Reducción de latencia: la comunicación de borde en la industria 4.0 minimiza la latencia en la transmisión de datos. Esto es especialmente importante en los procesos industriales donde las respuestas rápidas son esenciales para la toma de decisiones en tiempo real y para evitar problemas en la producción.
- Ahorro de ancho de banda: al procesar y filtrar datos en el borde, solo se envían a la nube o al centro de datos los datos esenciales y relevantes, lo cual disminuye la cantidad de datos transmitidos a través de la red. Gracias a ello se logra reducir la carga en las redes y servidores centrales, optimizando así el uso del ancho de banda y reduciendo los costos asociados.
- Mayor autonomía: la computación de borde permite que los sistemas operacionales tomen decisiones autónomas y locales basadas en los datos procesados en tiempo real en el lugar donde se generan. Esto significa que los dispositivos y sistemas de la industria 4.0 tienen la capacidad de adaptarse y ajustarse a las condiciones cambiantes de manera más rápida y eficiente sin depender constantemente de una comunicación centralizada.
- Seguridad mejorada: al procesar datos en el borde, se logran implementar medidas de seguridad y encriptación más sólidas para proteger la información sensible antes de transmitirla a través de la red. Con ello se consigue reducir el riesgo de exposición de datos críticos durante la transmisión.
- Resiliencia ante interrupciones de red: en caso de pérdida temporal de conexión a la nube, las comunicaciones en la industria 4.0 siguen en pleno funcionamiento gracias a las tecnologías de borde, las cuales permiten que los sistemas operacionales continúen operando y tomando decisiones basadas en los datos locales. De esta manera se mejora la confiabilidad y la continuidad de la operación industrial.
¿Qué impacto tendrá la industria 4.0 en el futuro de las comunicaciones?
El impacto que tendrá la industria 4.0 en el futuro de las comunicaciones entre sistemas operacionales estará relacionado, principalmente, con la evolución de las tecnologías más potentes que existen en la actualidad. Veamos:
- Expansión del Internet Industrial de las Cosas (IIoT): la adopción del IIoT seguirá creciendo, lo que significa que cada vez más dispositivos, sensores y máquinas estarán conectados a la red. Esto llevará a una proliferación de datos generados en tiempo real desde diversos puntos en el proceso de producción. Las comunicaciones en la industria 4.0 entre sistemas operacionales deberán lidiar con esta avalancha de datos, requiriendo protocolos y sistemas eficientes para gestionar, transmitir y procesar esta información de manera oportuna.
- Mayor integración y estandarización: a medida que más sistemas operacionales se conecten en la industria 4.0, habrá un mayor énfasis en la integración y la estandarización de los protocolos de comunicación. Los estándares como OPC UA y otros continuarán siendo vitales para garantizar que diferentes sistemas, equipos y dispositivos puedan comunicarse sin problemas y sin importar la marca o el fabricante.
- Edge computing avanzado: la capacidad de procesamiento en el borde también seguirá mejorando, esto les permitirá a los sistemas operacionales realizar análisis más complejos y decisiones autónomas directamente en el punto de origen. Con ello, se reducirá la dependencia de la comunicación centralizada y permitirá respuestas más rápidas a situaciones cambiantes.
- Inteligencia artificial y analítica predictiva: la IA desempeñará un papel cada vez más crucial en la interpretación y el análisis de los enormes volúmenes de datos generados por sistemas operacionales interconectados. Y es que la IA será cada vez más eficaz al identificar patrones, tendencias y anomalías en tiempo real, esto ayudará a optimizar la producción, predecir fallos y mejorar la toma de decisiones de manera mucho más oportuna que en la actualidad.
- Seguridad cibernética avanzada: con la mayor interconexión de sistemas operacionales, la ciberseguridad se vuelve aún más crítica. Las soluciones de seguridad cibernética avanzada serán esenciales para proteger los datos, prevenir intrusiones y garantizar la integridad de la comunicación entre sistemas.
Las nuevas tecnologías de borde son la piedra angular de las infraestructuras de TI modernas, ya que, gracias a ellas, las comunicaciones en la industria 4.0 pueden alcanzar un nivel de calidad nunca antes visto en cuanto a rapidez, fiabilidad y seguridad de la transmisión y procesamiento de datos.
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