TEMA 2- CUARTA REVOLUCIÓN INDUSTRIAL
INTRODUCCIÓN
Las revoluciones industriales que se han vivido a lo largo de la historia se caracterizan por la irrupción
de una serie de innovaciones tecnológicas que, finalmente, provocan una ruptura con la etapa anterior
al propiciar cambios profundos en la sociedad y la economía. Actualmente, estamos viviendo la cuarta
revolución industrial. Este término fue acuñado por el alemán Klaus Schwab, fundador del Foro
Económico Mundial, en el año 2016, y está íntimamente relacionado con la digitalización de los
procesos.
Según este economista, la cuarta revolución industrial es el período de transformación tecnológica
que vivimos desde principios de la década de 2010 y que se caracteriza por los avances en áreas como
la robótica, la computación en la nube, la inteligencia artificial, la nanotecnología o el Internet de las
cosas (IoT), entre otras.
Antes de la cuarta revolución industrial hubo otras tres, y la principal característica de todas ellas es
que están marcadas por importantes innovaciones tecnológicas.
- La primera revolución industrial tuvo lugar originariamente en Inglaterra, entre los años 1760 y
1840, y está vinculada a la introducción de la maquinaria a vapor y la mecanización de la
producción. El carbón, las máquinas de vapor y los telares mecánicos impulsaron el crecimiento
de la industria textil y del hierro, transformando la producción artesanal en una producción
mecanizada.
- La segunda revolución industrial se desarrolló entre 1870 y 1914 y estuvo marcada por otra serie
de avances tecnológicos, en este caso relacionadas con el transporte y las comunicaciones: fue el
desarrollo del ferrocarril, el inicio de la electrificación de las ciudades, la introducción del motor de
combustión interna, la invención del telégrafo, la radio y el teléfono, así como la expansión de la
industria química. Entre los hitos más destacados cabe citar la instalación de la primera cadena de
montaje de automóviles Ford, en Detroit, en el año 1913.
- La tercera revolución industrial, que comenzó en la década de 1950, se conoce como la
revolución digital se caracteriza por el salto cualitativo que se produce en la automatización de los
procesos y la tecnología de la información. Innovaciones como los circuitos integrados (chips), la
Internet y la robótica jugaron un papel central. Este periodo vio la digitalización de la producción y
los procesos empresariales, una mayor globalización y cambios en la estructura del empleo y en
las habilidades requeridas, debido al impacto de la tecnología digital en todas las áreas de la vida.
1. SISTEMAS CIBERFÍSICOS
Uno de los avances más destacados de la llamada cuarta revolución industrial es, sin duda, el
desarrollo de los sistemas ciberfísicos (CPS). Los sistemas ciberfísicos (CPS, por sus siglas en inglés,
cyber-physi- cal systems) son sistemas integrados de computación (ordenadores) capaces de
controlar y colaborar con sistemas físicos (máquinas y dispositivos) utilizando redes de comunicación.
Ejemplos de sistemas ciberfísicos son los drones, los vehículos autónomos, los hogares domóticos,
los instrumentos médicos asistidos que se utilizan en operaciones quirúrgicas o las prótesis biónicas
, que se colocan en pacientes que han perdido una extremidad, etc. Son también sistemas CPS aquellos
que se integran en fábricas inteligentes, por ejemplo, para controlar procesos productivos o
monitorizar consumos energéticos. Los sistemas CPS se aplican hoy día en campos tan dispares como
la agricultura, la aeronáutica, las infraestructuras civiles, la energía, la medicina, la defensa, el
transporte o las ciudades inteligentes, etc.
1.1 LOS CPS EN LA INDUSTRIA 4.0
La industria 4.0 es la industria que responde a la cuarta revolución industrial que, como hemos visto,
se caracteriza por la convergencia de tecnologías digitales y físicas. Los CPS son cada vez más
inteligentes y autónomos. La interconexión ha permitido que los CPS sean capaces de:
• Analizar datos.
• Llevar a cabo funciones de autoevaluación, autocomprobación y autoconfiguración.
• Tomar decisiones respecto a su propia optimización para obtener el mayor rendimiento y
productividad.
- En otras palabras, los CPS son capaces de recopilar y analizar datos en tiempo real, tomar
decisiones de forma autónoma y adaptarse a los cambios del entorno físico.
- Para llegar hasta este punto ha sido necesaria la convergencia de tecnologías avanzadas, que
veremos más adelante, como la inteligencia artificial, la robótica, el cloud, el big data o la realidad
virtual, entre otras.
- Ello explica el espectacular avance que se está viviendo en la automatización de los procesos
industriales y la optimización de los recursos.
- Un sistema ciberfísico puede controlar un proceso de fabricación de piezas de una industria.
Gracias a los datos que obtiene de los diferentes sensores instalados en las máquinas, que están
conectadas entre sí y con la red, el sistema puede realizar diagnósticos, predecir fallos y optimizar
el proceso, incrementando de este modo la productividad de la fábrica.
1.2 ¿CÓMO FUNCIONAN LOS CPS?
Un sistema ciberfísico integra componentes físicos y computacionales para controlar procesos del
mundo real, siguiendo el siguiente procedimiento:
1. Recopila datos del entorno físico.
2. Procesa los datos para tomar decisiones.
3. Actúa sobre el mundo físico a través de actuadores, en tiempo real y de manera coordinada
para lograr objetivos específicos.
Componentes
Para llevar a cabo estas funciones, los CPS cuentan con los siguientes componentes:
- Sensores: se trata de dispositivos capaces de detectar cambios en el entorno y convertir estas
variaciones en señales que pueden ser interpretadas por el sistema. Hay sensores de temperatura,
hume- dad, presión, velocidad, posición, luz, entre otros muchos.
- Actuadores: son dispositivos que ejecutan acciones físicas basa- das en las decisiones tomadas
por el CPS, desde encender o apagar un motor hasta ajustar una válvula, etc.
INTRODUCCIÓN
Las revoluciones industriales que se han vivido a lo largo de la historia se caracterizan por la irrupción
de una serie de innovaciones tecnológicas que, finalmente, provocan una ruptura con la etapa anterior
al propiciar cambios profundos en la sociedad y la economía. Actualmente, estamos viviendo la cuarta
revolución industrial. Este término fue acuñado por el alemán Klaus Schwab, fundador del Foro
Económico Mundial, en el año 2016, y está íntimamente relacionado con la digitalización de los
procesos.
Según este economista, la cuarta revolución industrial es el período de transformación tecnológica
que vivimos desde principios de la década de 2010 y que se caracteriza por los avances en áreas como
la robótica, la computación en la nube, la inteligencia artificial, la nanotecnología o el Internet de las
cosas (IoT), entre otras.
Antes de la cuarta revolución industrial hubo otras tres, y la principal característica de todas ellas es
que están marcadas por importantes innovaciones tecnológicas.
- La primera revolución industrial tuvo lugar originariamente en Inglaterra, entre los años 1760 y
1840, y está vinculada a la introducción de la maquinaria a vapor y la mecanización de la
producción. El carbón, las máquinas de vapor y los telares mecánicos impulsaron el crecimiento
de la industria textil y del hierro, transformando la producción artesanal en una producción
mecanizada.
- La segunda revolución industrial se desarrolló entre 1870 y 1914 y estuvo marcada por otra serie
de avances tecnológicos, en este caso relacionadas con el transporte y las comunicaciones: fue el
desarrollo del ferrocarril, el inicio de la electrificación de las ciudades, la introducción del motor de
combustión interna, la invención del telégrafo, la radio y el teléfono, así como la expansión de la
industria química. Entre los hitos más destacados cabe citar la instalación de la primera cadena de
montaje de automóviles Ford, en Detroit, en el año 1913.
- La tercera revolución industrial, que comenzó en la década de 1950, se conoce como la
revolución digital se caracteriza por el salto cualitativo que se produce en la automatización de los
procesos y la tecnología de la información. Innovaciones como los circuitos integrados (chips), la
Internet y la robótica jugaron un papel central. Este periodo vio la digitalización de la producción y
los procesos empresariales, una mayor globalización y cambios en la estructura del empleo y en
las habilidades requeridas, debido al impacto de la tecnología digital en todas las áreas de la vida.
1. SISTEMAS CIBERFÍSICOS
Uno de los avances más destacados de la llamada cuarta revolución industrial es, sin duda, el
desarrollo de los sistemas ciberfísicos (CPS). Los sistemas ciberfísicos (CPS, por sus siglas en inglés,
cyber-physi- cal systems) son sistemas integrados de computación (ordenadores) capaces de
controlar y colaborar con sistemas físicos (máquinas y dispositivos) utilizando redes de comunicación.
Ejemplos de sistemas ciberfísicos son los drones, los vehículos autónomos, los hogares domóticos,
los instrumentos médicos asistidos que se utilizan en operaciones quirúrgicas o las prótesis biónicas
, que se colocan en pacientes que han perdido una extremidad, etc. Son también sistemas CPS aquellos
que se integran en fábricas inteligentes, por ejemplo, para controlar procesos productivos o
monitorizar consumos energéticos. Los sistemas CPS se aplican hoy día en campos tan dispares como
la agricultura, la aeronáutica, las infraestructuras civiles, la energía, la medicina, la defensa, el
transporte o las ciudades inteligentes, etc.
1.1 LOS CPS EN LA INDUSTRIA 4.0
La industria 4.0 es la industria que responde a la cuarta revolución industrial que, como hemos visto,
se caracteriza por la convergencia de tecnologías digitales y físicas. Los CPS son cada vez más
inteligentes y autónomos. La interconexión ha permitido que los CPS sean capaces de:
• Analizar datos.
• Llevar a cabo funciones de autoevaluación, autocomprobación y autoconfiguración.
• Tomar decisiones respecto a su propia optimización para obtener el mayor rendimiento y
productividad.
- En otras palabras, los CPS son capaces de recopilar y analizar datos en tiempo real, tomar
decisiones de forma autónoma y adaptarse a los cambios del entorno físico.
- Para llegar hasta este punto ha sido necesaria la convergencia de tecnologías avanzadas, que
veremos más adelante, como la inteligencia artificial, la robótica, el cloud, el big data o la realidad
virtual, entre otras.
- Ello explica el espectacular avance que se está viviendo en la automatización de los procesos
industriales y la optimización de los recursos.
- Un sistema ciberfísico puede controlar un proceso de fabricación de piezas de una industria.
Gracias a los datos que obtiene de los diferentes sensores instalados en las máquinas, que están
conectadas entre sí y con la red, el sistema puede realizar diagnósticos, predecir fallos y optimizar
el proceso, incrementando de este modo la productividad de la fábrica.
1.2 ¿CÓMO FUNCIONAN LOS CPS?
Un sistema ciberfísico integra componentes físicos y computacionales para controlar procesos del
mundo real, siguiendo el siguiente procedimiento:
1. Recopila datos del entorno físico.
2. Procesa los datos para tomar decisiones.
3. Actúa sobre el mundo físico a través de actuadores, en tiempo real y de manera coordinada
para lograr objetivos específicos.
Componentes
Para llevar a cabo estas funciones, los CPS cuentan con los siguientes componentes:
- Sensores: se trata de dispositivos capaces de detectar cambios en el entorno y convertir estas
variaciones en señales que pueden ser interpretadas por el sistema. Hay sensores de temperatura,
hume- dad, presión, velocidad, posición, luz, entre otros muchos.
- Actuadores: son dispositivos que ejecutan acciones físicas basa- das en las decisiones tomadas
por el CPS, desde encender o apagar un motor hasta ajustar una válvula, etc.
