¿Qué es un sistema ciberfísico?

Los sistemas ciberfísicos o CPS son plataformas o mecanismos gestionados por algoritmos informáticos y estrechamente conectados a Internet y a sus usuarios. Estos constan de hardware, software digital y elementos de red con los que combinan capacidades informáticas, de comunicación y control con procesos y elementos físicos. Numerosas industrias utilizan estas estructuras con fines intralogísticos, como por ejemplo la industria manufacturera, de transporte, de sanidad o el sector energético. La supervisión y el control en tiempo real de los procesos físicos a menudo exige la integración de sensores, activadores y otros dispositivos en sistemas y redes de control, lo que permite a las empresas racionalizar sus procesos y mejorar su eficacia y fiabilidad.

Algunos ejemplos de CPS son los sistemas de control industrial, las redes inteligentes y los vehículos autónomos, aunque también pueden ser unidades complejas que integran a su vez varias tecnologías y componentes. Las medidas de control son importantes para supervisar y comprender el comportamiento de estos sistemas e identificar los problemas o cuellos de botella que puedan surgir. Mediante la implantación de herramientas de seguimiento y análisis, las empresas pueden conocer mejor su rendimiento y comportamiento y tomar medidas para mejorar.
 

Sistemas ciberfísicos: ¿qué ventajas ofrecen?

El uso de sistemas ciberfísicos ofrece una serie de ventajas:

  •  Más productividad y estabilidad: los CPS pueden optimizar los procesos y aumentar la eficacia y la fiabilidad. Un sistema de control industrial, por ejemplo, es capaz de supervisar y controlar los procesos de producción a tiempo real, reduciendo así los residuos.
  • Más seguridad: un sistema ciberfísico supervisa y controla procesos en tiempo real,  lo que permite adoptar medidas de minimización de riesgos en una fase temprana si fuese necesario. Por ejemplo, un CPS puede proteger un vehículo autónomo frente a accidentes y otros peligros gracias a sensores y sistemas de control.
  • Más flexibilidad: los CPS ofrecen servicios de asistencia para el diseño y el funcionamiento de distintos tipos de sistemas. Así, por ejemplo, una red eléctrica inteligente (smart grid) puede reaccionar con mayor capacidad de resistencia y adaptación a unas necesidades y condiciones energéticas variables.
  • Mayor control: dado que los CPS permiten supervisar y controlar procesos físicos en tiempo real, las empresas pueden reconocer y resolver problemas más rápido, aumentando la seguridad y el rendimiento.
  • Más datos: la información digital recopilada por los CPS puede analizarse para descubrir patrones, tendencias y anomalías. A partir de estas conclusiones pueden tomarse diferentes decisiones operativas.
     

¿Dónde y cómo se pueden utilizar los CPS?

Los sistemas ciberfísicos tienen muchos usos en la industria, veamos algunos ejemplos.

  • En intralogística, por ejemplo, aceleran desde la puesta a punto y el tratamiento posterior de las mercancías hasta la preparación de los pedidos.
  • En la industria manufacturera, optimizan los procesos de producción y, por tanto, la eficacia de máquinas y equipos.
  •  En el transporte, contribuyen al desarrollo de vehículos autónomos que se desplazan mediante sensores y dispositivos de control, incluso en sistemas de transporte público como autobuses y trenes.
  • En el sector sanitario, los CPS supervisan equipos médicos, como ventiladores, y controlan sistemas de monitorización de pacientes, además de utilizarse para gestionar hospitales enteros u otros centros sanitarios.
  • En el sector energético, optimizan el funcionamiento de los sistemas de energía y ayudan a las empresas a adaptarse a los constantes cambios en las necesidades y circunstancias energéticas. Esto se aplica, por ejemplo, a los sistemas de energías renovables como los parques solares y eólicos.
  • En agricultura, organizan sistemas de riego y controlan el crecimiento y la evolución de los cultivos.

 


¿Cómo integrar los sistemas ciberfísicos?

En primer lugar, hay que definir los requisitos específicos del CPS, lo que debe incluir un análisis de los procedimientos actuales y la identificación de las áreas en las que existe potencial de mejora de la eficiencia, la fiabilidad y la seguridad.

Después, hay que examinar el alcance y el tipo de implantación en la empresa, teniendo en cuenta factores como los costes de implantación, la disponibilidad de la tecnología y los conocimientos necesarios, así como cualquier aspecto normativo o jurídico.

A continuación hay que determinar los requisitos específicos del sistema, incluyendo aquí los componentes clave (hardware y software) y el rendimiento y la fiabilidad deseados.

A partir de ahí, se puede empezar a seleccionar e integrar el hardware adecuado y a diseñar los sistemas de control y comunicación que supervisan los procesos físicos.

Una vez superada la fase de planificación, se debe poner en marcha y probar el CPS, ya sea mediante pruebas piloto o mediante simulaciones para validar el rendimiento y la fiabilidad del sistema.

Por último, una vez implantado y probado el sistema ciberfísico, habrá que revisarlo periódicamente para comprobar que funciona según lo previsto. Las herramientas de seguimiento y análisis ayudan a evaluar y optimizar el rendimiento del CPS.