En la ruta hacia el Internet Industrial de las Cosas

Internet of Things o Internet de las Cosas es un concepto que fue propuesto por Kevin Ashton del Auto-ID Center del MIT en 1999, en una charla ante P&G, para enlazar el concepto de RFID con la cadena de suministro. La motivación subyacente en este concepto es la posibilidad de hacer seguimiento y medición de algunos objetos o características de ellos, para reducir desperdicios, pérdidas y costos, tanto en la cadena de producción, al poder decidir cuándo reemplazar, reparar o recalibrar una pieza o un objeto, así como en la cadena de distribución, logrando detectar cuándo un producto está fresco o presenta algún deterioro.

Este tipo de control en el que los datos del sistema son accesibles en cualquier momento o lugar, es propiciado por el desarrollo de Internet, la tecnología RFID, los sensores y la computación, superando las limitaciones humanas en la captura y procesamiento de la información. Otro aspecto importante es que los objetos se comunican entre sí para actuar sobre el sistema, en algunos casos sin mediación humana, buscando cumplir con los objetivos de producción y de eficiencia del sistema.

Son muchas las definiciones de IoT, pero hay una muy simple propuesta por Cisco: IoT es cuando hay más cosas que personas conectadas a Internet, y señalan que esto sucedió en algún momento durante el 2008. La perspectiva es que la relación entre cosas y personas conectadas a internet será de 6.58 cosas/persona en 2020, es decir, del orden de 50.000 millones de cosas conectadas. Con cientos de millones de cosas conectadas resultan varios interrogantes que son motivo de investigación en la comunidad científica actualmente. Algunos de estos interrogantes son:

• ¿Cómo llevar a cabo procesos de nominación, autenticación de acceso, mantenimiento, protección, uso y operación de tal cantidad de entidades en internet?
• ¿Qué protocolo podría manejar la conectividad?
• Muchas de las cosas requerirán su propia fuente de energía, ¿cómo deberán diseñarse los circuitos para incluso eliminar la necesidad de baterías?
• ¿Cómo tal cantidad de datos serán colectados, procesados, usados y almacenados?
• ¿Qué estudios longitudinales serán desarrollados?
• ¿Cómo se soportarán aspectos como entrega de información en tiempo real y de forma confiable?
• ¿Cómo serán detectados los dispositivos que sean móviles?
• ¿Cuál será el modelo de arquitectura que soportará tal heterogeneidad de dispositivos y aplicaciones?

Los interrogantes no son solo tecnológicos, IoT igualmente se plantea aspectos éticos al crearse oportunidades para violar la intimidad de los individuos, así como el tratamiento del ser humano como objeto, al volverse parte del sistema que ha de ser controlado.

IoT en general requiere 3 capas, de acuerdo con la AIoTI (Alliance for Internet of Things Innovation): La capa de aplicación, la cual contiene las comunicaciones y los métodos de interfaz utilizadas en las comunicaciones de proceso a proceso. La capa del IoT agrupa funciones específicas, tales como el almacenamiento e intercambio de datos, y las pone disponibles a la capa de aplicación a través de interfaces comúnmente conocidas como interfaces de programación de aplicaciones (API). La capa del IoT hace uso de los servicios de la capa de red. La capa de red provee servicios que se pueden agrupar en servicios del plano de datos, proporcionando conectividad de corto y largo alcance, así como la transmisión de datos entre entidades; y en servicios del plano de control tales como la ubicación y activación de dispositivos, garantía de QoS, etc.

Expuesto este contexto inicial, es fácil ver las enormes oportunidades de IoT para aplicaciones como las cyber-industrias o lo que se conoce como industrias 4.0, concepto introducido por primera vez en la Feria Hannover Messe del año 2011. Ésta, denominada como la cuarta revolución industrial, viene impulsada por el Gobierno alemán, en busca de la llamada fábrica inteligente, que no solo hace uso de datos provenientes de la interconexión de máquinas y de sistemas al interior del proceso de producción, sino con información externa al proceso provista por la oferta y la demanda del mercado, y por otras fábricas inteligentes, con el propósito de lograr una mayor adaptabilidad a las necesidades del mercado y a la producción industrial, lo cual conlleva a una asignación más eficaz de los recursos.

En consonancia con el potencial impacto del IoT aplicado a las industrias, el Foro Económico Mundial en el 2015 dedicó un estudio a la revisión de sus aspectos claves. Si bien se cuenta con una nueva habilidad para controlar directamente el mundo físico, incluyendo las máquinas, las fábricas e infraestructura, el también llamado Internet Industrial está en sus primeras etapas. Esta nueva forma de producir tendrá sin duda impacto en las industrias existentes, las cadenas de valor, modelos de negocio y las fuerzas de trabajo. Una cosa que llama la atención cuando se lee este informe, es que los puntos de riesgo y desafíos que deben afrontarse para lograr aprovechar IoT en todo su potencial, son muy similares a los que manifiestan los empresarios en los seminarios dictados entorno a este tema en el país.

Para comenzar, la seguridad y privacidad de los datos pone en estado vulnerable a las industrias por los ataques, espionaje y violaciones de datos, impulsada por el incremento de conectividad e intercambio de datos a gran escala. En este sentido las organizaciones necesitarán nuevos marcos de seguridad que abarquen toda la pila física cibernética, desde la autenticación a nivel de dispositivo (cientos de ellos) y seguridad de la aplicación, hasta los modelos de aseguramiento, resiliencia y respuesta a incidencias en todo el sistema.

Un segundo aspecto se relaciona con la falta de interoperabilidad no solo entre las distintas propuestas de tecnologías para IoT, sino entre aquellos sistemas existentes y los nuevos, lo cual aumenta la complejidad y los costos de adaptación de la maquinaria industrial actualmente en operación, cuya vida útil es usualmente larga, para trabajar bajo ambientes de industrias 4.0 de última tecnología.

Una tercera barrera que manifiestan los empresarios es la percepción del riesgo de invertir en tecnologías inmaduras o no probadas, la escasez de talento en tecnología digital y la falta de reglas de gobernanza de datos a través de fronteras geográficas.

Otra de las preguntas frecuentes que surgen en los empresarios es que sí ya se tienen sistemas SCADA, ¿cuál es la diferencia con IoT?

Aunque se argumentan diferencias como supervisión en tiempo real, la no intervención humana en la toma de decisiones, la conexión abierta al ámbito de internet, y las nuevas posibilidades de aplicaciones y servicios dadas por IoT, algunas referencias presentan a IoT como una evolución de SCADA o incluso a SCADA como una parte del IoT, pues provee datos e información, que podrían ser analizados para obtener conocimiento del sistema y tomar acciones preventivas sobre él. La diferencia clave es que SCADA se especializa en proveer datos del proceso industrial, mientras que IoT permite adicionar información de naturaleza no industrial para mejorar la eficiencia y productividad del proceso industrial. La promesa de IoT va más allá de hacer la supervisión y el control de mejor forma, más rápido o más barato que SCADA.

Lo esencial de IoT es la capacidad de integrar y analizar datos de dispositivos y de otras fuentes diferentes a las netamente del proceso de producción, aportando nuevas conocimientos que podrían impactar de manera notoria la industria y los consumidores. Un aspecto clave, que se asocia al IoT es el costo del análisis de los datos. Sin embargo, hoy en día se cuenta con servicios de computación en nube que ofrecen ventajas como no tener a cargo centros de cómputo con rápida obsolescencia, se puede adquirir de forma escalable y flexible la capacidad de procesamiento de acuerdo con las necesidades de la empresa, con herramientas de análisis de datos para apoyar en la toma de decisiones, a costos realmente competitivos, dando un giro en el esquema de centros de gran capacidad de procesamiento solo disponibles en centros de investigación científica, con escaso acceso a expertos en análisis de datos.

Pero, ¿cómo comenzar a ir adoptando IoT en la fábrica? Para algunas empresas que han iniciado a hacer pruebas de incursión en IoT como empresas de energía, productores agrícolas y los profesionales de la salud, su principal motivación se basa en reducir costos de producción o incrementar su crecimiento. En una encuesta presentada en el documento del Foro Mundial muestra que el 79% de los encuestados indican que "la optimización de la utilización de activos" es una de las razones “extremadamente importantes" para su aprobación, mientras que el 74% dice lo mismo acerca de la creación de ingresos alternativos a través de nuevos productos y servicios.

De hecho una de las aplicaciones a la que más se hace referencia es el mantenimiento predictivo y la gestión remota de activos, lo que puede reducir los fallos de equipos o el tiempo de inactividad inesperado basado en los datos operativos disponible gracias al uso de IoT. Otros ejemplos de adopción de IoT es el uso de vehículos aéreos no tripulados (UAV) para inspeccionar oleoductos, control de la seguridad alimentaria por medio de sensores, y reducción al mínimo de la exposición de los trabajadores al ruido, productos químicos o gases peligrosos.

Otros casos de empresas manufactureras comienzan por el control de inventarios en bloques de mercancías grandes, logrando familiarizarse con la tecnología, evaluar los beneficios pero también las limitaciones. Se usan sensores, o marcaciones con tecnologías RFID, para el control de ubicación de mercancías y el control de entrega en el punto de distribución. Luego, el paso siguiente es priorizar qué nuevos objetos o puntos controlar, qué seguridades implementar para la protección de datos, y los tipos de datos que se deben recolectar y almacenar para su análisis histórico, así como la exploración de servicios de procesamiento en nube para mejorar la toma de decisiones.

Las oportunidades que brinda IoT son sin duda importantes y llevan a una nueva revolución industrial. Sin embargo, los retos para las empresas en cuanto a cómo migrar sus sistemas actuales, así como la seguridad de la información clave de su negocio o crítica de la cadena de producción, seguirán siendo retos a superar si se desea que esta tecnología tenga el despliegue y brinde los beneficios que hoy son una promesa.