Implicaciones de la Industria 4.0 para la infraestructura de red

Cómo llegamos aquí

El revuelo en torno a la Industria 4.0 comenzó incluso antes de que se acuñara el término, en 2016. El concepto aparece por primera vez en un documento estratégico de 2011 generado por el gobierno alemán, que describe un plan para la automatización de la fabricación. Sin embargo, los inicios de la Industria 4.0 se remontan a principios de la década de 2000, con el nacimiento de internet de las cosas (IoT), los avances en los estándares de alimentación a través de Ethernet y la llegada de una tecnología inalámbrica 4G más rápida, que permitió el despliegue de millones de sensores.

La primera y la segunda revolución se centraron en cómo se organizaba y potenciaba la producción, con el objetivo de aumentar la productividad y reducir los costos laborales. La tercera revolución, que comenzó alrededor de 1969, presentó el uso de la digitalización y la tecnología informática. Si bien el efecto principal fue la continua automatización de la fábrica, la era digital abrió la puerta a avances informáticos que han ido mucho más allá del ámbito de la productividad. Eso nos lleva a la Industria 4.0.

¿Por qué la Industria 4.0 es diferente?

Mientras la tercera revolución industrial se definió por la digitalización generalizada (el auge de las computadoras, los controladores lógicos de procesos, etc.), la cuarta revolución industrial tiene que ver con la fusión de recursos digitales, físicos y virtuales para crear procesos inteligentes que ‘piensen’, hagan y respondan más rápido y mejor, con más precisión de lo que los humanos pueden hacerlo.

La cuarta revolución industrial es una forma de describir la difuminación de los límites entre los mundos físico, digital y biológico. Es una fusión de avances en inteligencia artificial (IA), robótica, IoT, impresión 3D, ingeniería genética, computación cuántica y otras tecnologías. Tiene el potencial de empoderar a los dueños de negocios para controlar y comprender mejor cada aspecto de su operación, y les permite aprovechar los datos instantáneos para aumentar la productividad, mejorar los procesos e impulsar el crecimiento. En ese sentido, es fundamentalmente diferente de cualquiera de las revoluciones anteriores.

Como Henrik von Scheel, uno de los padres de la Industria 4.0, argumentó: "En esencia, la pieza central de la Industria 4.0 son las personas, no la tecnología". El objetivo es utilizar las tecnologías ciberfísicas para permitir la toma de decisiones, la supervisión y los procesos autónomos y en tiempo real, con el fin de crear un entorno hiperconectado, inteligente y proactivo. Aunque el concepto de Industria 4.0 se ha traducido tradicionalmente por "fabricación inteligente", se está adoptando rápidamente en sectores como los servicios públicos, la logística, la energía, la salud y los seguros, entre otros.

Impulsores y habilitadores

Sin duda, esta próxima revolución industrial no se ha desarrollado por sí sola; una variedad de fuerzas en el mercado ha estado empujando a las empresas en esta dirección durante años. Quizás la tendencia más influyente ha sido la integración de las tecnologías digitales en la vida cotidiana de las personas. Se estima que el 83 % de la población mundial ahora posee un teléfono inteligente –según datos de Statista–, con toda la comodidad en tiempo real de la conectividad "en cualquier lugar, en cualquier momento".

Nuestras expectativas con respecto a cómo interactuamos y realizamos transacciones con las empresas reflejan esta nueva realidad. Esto está obligando a las organizaciones a ser más ágiles, receptivas y rentables, automatizando procesos, tomando decisiones a partir de datos en tiempo real y aprovechando conocimientos más profundos para ser más eficientes y productivas.

Además, las industrias en general se enfrentan a una importante falta de capacitación de la fuerza laboral a medida que los baby boomers se jubilan y las empresas tienen dificultades para encontrar trabajadores más jóvenes que estén dispuestos a adquirir la capacitación necesaria para reemplazarlos. Esto está afectando especialmente a la fabricación y, en menor medida, a las profesiones relacionadas con TI. A menos que la dinámica del lugar de trabajo cambie inesperadamente, las empresas deben cambiar a soluciones que permitan procesos más estandarizados, automatizados e inteligentes.

Las tecnologías que ayudan a impulsar estos procesos representan una combinación de soluciones orientadas a procesos (como robótica avanzada, IIoT y fabricación aditiva) más análisis de datos más potentes (big data, IA, realidad aumentada, simulación de datos y más). Si bien estos desarrollos de última generación acaparan muchos titulares, no serían posibles sin la conectividad de red por cable e inalámbrica necesaria para unirlo todo. El desarrollo de las infraestructuras de red que puedan soportar hábilmente las demandas omnipresentes de conectividad, ancho de banda y energía de la Industria 4.0 se perfila como uno de los desafíos más difíciles.

Desafíos de la infraestructura de red

Las tecnologías que impulsen estos cambios se basarán en una infraestructura de red evolucionada. Para admitir el gran volumen de dispositivos conectados y alimentados y el tráfico de datos, la infraestructura debe tener algunos requisitos básicos:

• Simplificar el diseño de la red para permitir una implementación y un aprovisionamiento más rápidos;
• Alimentar y conectar de manera confiable una gran cantidad de nuevos dispositivos y sistemas de red en el perímetro;
• Escalar y reconfigurar fácilmente para admitir redes convergentes, segmentadas e híbridas.

Así pues, los desafíos de la infraestructura de red se pueden separar en tres grandes grupos:

• Rendimiento: la cantidad de dispositivos conectados, el aumento en el tráfico de datos y la demanda de respuesta en tiempo real convergen para crear una tormenta perfecta que consiste en problemas de latencia, confiabilidad y ancho de banda. Entre estos, el 83 % de los líderes globales de TI dicen que la latencia de la red es el mayor determinante del rendimiento de la aplicación. Las redes de la Industria 4.0 se basarán probablemente en conexiones por cable e inalámbricas de alta velocidad y en una serie de interfaces de comunicación (LTE y 5G privadas, DAS, bluetooth, etc.). Es probable que las capacidades de red de varios gigas deban extenderse por toda la instalación, con múltiples puntos de conmutación por error para soportar el rendimiento UR-ULL.
• Arquitectura: dado el crecimiento de la conectividad descentralizada basada en el borde, los administradores de red probablemente extenderán el alcance de las redes de cobre de cableado estructurado más allá de la limitación de distancia de 100 metros basada en estándares existentes. La elección de la opción de implementación en la nube adecuada (privada, pública, híbrida) también es una parte importante del diseño, ya que determina qué componentes locales son necesarios.
• Manejabilidad: a medida que las arquitecturas de red se vuelven más distribuidas y complejas, el tiempo y el costo de implementar y administrar la infraestructura continúan creciendo. Este es particularmente el caso con respecto al soporte de dispositivos y sistemas remotos basados ​​en el borde. La necesidad de agregar capacidades de red de manera confiable y rápida, cuándo y dónde sea, sugiere soluciones de infraestructura modular con control distribuido.

Qué debería tener en mente

En cualquiera de sus manifestaciones, la Industria 4.0 creará cambios de red de gran alcance en la fabricación, así como en los centros de datos y otros entornos empresariales. Las siguientes consideraciones se ofrecen para ayudar a los administradores de redes y TI a prepararse para las interrupciones:

Las velocidades de red más rápidas y el rendimiento de latencia más bajo podrían desempeñar un papel más importante a medida que surgen aplicaciones nuevas, más intensivas en recursos y sensibles al tiempo (como el emparejamiento digital). En el emparejamiento digital, cada aspecto físico del proceso de fabricación está representado virtualmente por su "gemelo digital". Mediante el uso de modelos CAD detallados, el gemelo digital simula resultados del mundo real, lo que permite el análisis de datos y la supervisión del sistema necesarios para mejorar la planificación y prevenir problemas antes de que ocurran. Estas capacidades se basarán en nuevas implementaciones de centros de datos de menor latencia que se ejecutan a velocidades de red más rápidas.

La conectividad de red universal es otro habilitador crítico a medida que más fábricas se actualizan con una combinación de redes inalámbricas 5G privadas. Dos requisitos importantes que los administradores de red deben tener en cuenta son: contar con la conectividad y el cableado correctos para admitir el hardware de computación de borde móvil (MEC), y garantizar que la infraestructura de los WAP pueda admitir múltiples generaciones de arquitectura de red.

La seguridad de la red es uno de los temas más discutidos con respecto a la Industria 4.0. La tendencia hacia la internet industrial de las cosas (IIoT), el aprendizaje automático, los macrodatos y la convergencia de redes de TI/OT/IP está dando lugar a nuevas y amplias preocupaciones en materia de seguridad. Para protegerse contra los diversos ataques de seguridad, recomendamos a los administradores de red que sigan los siguientes pasos:

• Identifique y repare sistemas obsoletos, vulnerabilidades sin parches y archivos mal protegidos;
• Asegúrese de que los socios tecnológicos y de dispositivos proporcionen actualizaciones periódicas de software y parches de seguridad;
• Supervise todos los activos de OT en tiempo real para identificar y poner en cuarentena las vulnerabilidades, si es necesario.

En los próximos años, el surgimiento de la Industria 4.0 creará un nuevo y amplio conjunto de oportunidades en todo el ecosistema de fabricación y más allá. Las implicaciones con respecto a las demandas de rendimiento de la red, las arquitecturas y los diseños de componentes ayudarán a redefinir la infraestructura de la capa física tal como la conocemos.

Es importante mantenerse al tanto de los desarrollos y comprender cómo afectan la hoja de ruta tecnológica de su red para prepararse para lo que sigue.

Nota del editor: El artículo fue editado por claridad y estilo. Puede revisar el artículo original en inglés aquí.

Sobre el autor: Kam Patel es vicepresidente de Estrategia Global de Centros de Datos en CommScope. Ha estado con CommScope más de 30 años en una variedad de roles en Desarrollo de Negocios, Ingeniería, Márketing, Operaciones, Gestión de productos y Estrategia. Es bachiller en Ingeniería Eléctrica por la Universidad de Vermont y tiene más de 20 patentes en equipo de redes.