REPORTAJE / José Miguel López-Higuera

En los tiempos que vivimos, la tecnología impulsa cambios acelerados en todos los ámbitos de la sociedad. Las Organizaciones Inteligentes (OI) en campos sociales, industriales, económicos, sanitarios, deportivos, turísticos, etc. se correlacionan con la disponibilidad de una enorme cantidad de datos específicos (Big Data) que, tras ser tratados con inteligencia artificial (IA), dan lugar a informaciones que habilitan la toma de decisiones que, a su vez, inducen actuaciones, incluso, sin acción humana alguna. En la generación de los datos, en su tratamiento, en su transmisión, en las actuaciones, etc., propias de las OI de la presente (cuarta) revolución industrial (I4.0), las tecnologías fotónicas son claves o esenciales. La I4.0, ya transita hacia las Organizaciones super-Inteligentes (OsI) de la, ya visionada, quinta revolución Industrial I5.0 que, sin duda, se producirá en un periodo muy inferior al de su predecesora.

Evolución de las cuatro revoluciones industriales, sus descriptores y sucesos claves, y sus grados de complejidad. Fuente: el autor.

En los tiempos que vivimos, la tecnología impulsa cambios acelerados en todos los ámbitos de la sociedad. Las Organizaciones Inteligentes (OI) en ámbitos sociales, industriales, económicos, sanitarios, deportivos, turísticos, etc. se correlacionan con la disponibilidad de una enorme cantidad de datos específicos (Big Data) que, tras ser tratados con inteligencia artificial (IA), dan lugar a informaciones que habilitan la toma de decisiones que, a su vez, inducen actuaciones, incluso, sin acción humana alguna. En la generación de los datos, en su tratamiento, en su transmisión, en las actuaciones, etc., propias de las OI de la presente (cuarta) revolución industrial (I4.0), las tecnologías fotónicas son claves o esenciales. La I4.0, ya transita hacia las Organizaciones super-Inteligentes (OsI) de la, ya visionada, quinta revolución Industrial I5.0 que, sin duda, se producirá en un periodo muy inferior al de su predecesora. ¿Revoluciones industRiales? Para facilitar al lector un mejor seguimiento de este artículo/reportaje, se darán unas breves pinceladas sobre las revoluciones industriales precedentes, hitos tecnológicos que las han impulsado y los cambios paradigmáticos (de enorme impacto) inducidos en la sociedad, en la economía y en la producción.

Se admite que la primera revolución industrial (Industria 1.0) se inicia en 1784 (siglo XVIII) consecuencia del impacto en los medios de producción, de transporte etc. de los ingenios propulsados mediante energía hidráulica y por la máquina de vapor. La segunda revolución industrial (Industria 2.0) se inicia casi un siglo después (1870) (siglo XIX) consecuencia de los cambios inducidos/habilitados/ por la producción y distribución y consumos de la energía eléctrica. Se inicia la producción/ fabricación en masa de productos que se ensamblan o montan en línea

Primer vehículo producido de manera masiva, en cadenas de montaje. El vehículo fué presentado en 1908 por Henry Ford. Fuente: Wikipedia

o en cadena. Son los tiempos en los que el pionero Henry Ford comenzó la fabricación en línea del Ford T (1908) reduciendo, muy significativamente, los costes de producción y elevando la calidad de producto. La tercera revolución industrial (Industria 3.0) se inicia al siglo siguiente (1969) con el desarrollo de tecnologías de la información que, habilitadas por el desarrollo electrónico, posibilitan la disponibilidad de información sin precedentes y la producción automatizada. Se conoce, también, como “era de la información”. La disponibilidad de ingentes cantidades de información posibilita una gran aceleración en la generación de conocimiento y tecnología y, en menos de medio siglo, surge la cuarta revolución industrial (Industria 4.0) término que aparece por primera vez en el libro de Klaus Schwab en 2016 si bien, se admite que su inicio se gesta durante el año 2014 en Alemania. ¿industRia 4.0 o eRa de las oRganizaciones inteligentes? Las Organizaciones Inteligentes (OI) se correlacionan con la disponibilidad de una enorme cantidad de datos específicos (Big Data) que, tras ser tratados con inteligencia artificial (IA), dan lugar a informaciones que habilitan la toma de decisiones que posibilitan actuaciones (automáticamente), incluso, sin acción humana alguna. Todos los aspectos de las OI han de estar interconectados digitalmente, gracias al despliegue masivo de Dispositivos Inteligentes (DI) que generan cantidades ingentes de datos que se remiten a la nube, y que tras ser tratados mediante técnicas de IA, ofrecen resultados que reenvían a sus correspondientes destinos donde provocan las actuaciones correspondientes, automatizadamente o semi-automatizamente.

La cuarta revolución industrial o Industria 4.0 (I4.0) o era de las OI en cualquier ámbito (trabajo o labor

Ilustración de un proceso de producción en una fábrica inteligente de la cuarta revolución industrial. Fuente: https://medium.com/niman-blog/how-will-the-smart-factory-technologies-help-the-manufacturing-industry-toovercome-the-issues-fc64d5ab5f8f

sistemática para hacer negocios, comercio, emprendimiento, manufactura, servicios, artesanía, industria, sanidad, turismo, etc.) se caracteriza porque todos los aspectos de cada organización estarán interconectados, utilizan masivamente sensores inteligentes que generan ingentes flujos de datos que son tratados con IA dan lugar a resultados para la toma de decisiones y la provocación de pertinentes actuaciones. Surgen organizaciones como la Fábrica Inteligente que mejoran: las productividades, la personalización de los productos, la flexibilidad en la fabricación, la mejora de la protección y seguridad de los trabajadores, el acceso a los datos en toda la cadena de suministro para una mejor toma de decisiones, el acceso remoto, el mantenimiento remoto y predictivo, la inteligencia de mercado a través de los clientes, entre otros. Las OI de I4.0 posibilitan oportunidades en cada parte de la cadena de valor y beneficios para las compañías y los consumidores.

Para alcanzar las OI de I4.0, se deben crear espacios físicos (reales) y cibernéticos (virtuales) totalmente interconectados. En el ciberespacio, la ingente cantidad de datos se analizan mediante inteligencia artificial (IA), se aprende, y los resultados del análisis/ aprendizaje se realimentan a las organizaciones en el espacio físico. Todos los elementos integrantes de una OI (personas mediante sus terminales, las partes significativas de una cadena de producción, oficinas, plantas distribuidas geográficamente, etc.) se interconectan en el ciberespacio y los resultados optimizados obtenidos por la IA) se retroalimentan al espacio físico. Esta forma de operar aporta nuevos valores y oportunidades a la industria, que anteriormente no eran posibles o eran inimaginables.

Ilustración de la interconexión a través de la nube de todos los procesos y de todas las OI de una compañía con instalaciones en diversas partes del mundo en la cuarta revolución industrial. Fuente: https://www.youtube.com/watch?v=IMmnSZ7U1qM

Del análisis de lo mencionado se deducen tanto elementos esenciales como tecnologías claves para para habilitar las OI en la I4.0. Entre los más relevantes se encuentran los sensores, la robótica, la impresión 3D, las infraestructuras de sistemas y redes de comunicación, las cadenas de suministro digitales, la realidad aumentada, los grandes datos en la nube y, la inteligencia artificial.

A modo de ejemplo para que el lector pueda entender lo que I4.0 sugiere, se muestra un supuesto en el sector del automóvil: Un cliente remoto, decide comprar un coche tipo X de la marca Y con las particularidades A, B, C….y G. Mediante su móvil o tableta inteligente introduce los datos en las hojas de pedido electrónicas de la citada marca y al “darle a enviar”, sus datos irán a la nube; tras ser tratados con IA, al cliente se le remitirá un mensaje de cuándo y cómo se le entregará su nuevo coche y, demás condiciones; tras su aprobación o no, se remitirán los datos correspondientes a la factoría inteligente (FI) de la marca que el sistema considere más idónea. La fábrica inteligente seleccionada, producirá su coche tipo X de la marca Y con las particularidades A, B, C….y G y se lo situará en el lugar y tiempo previsto para ser entregado al cliente.

Pero, además, ánimo provocador y de abundar en lo que viene, si un día su nuevo coche sufre una avería, el coche (dotado de la inteligencia pertinente) directamente se lo comunicará a la nube y, ésta, tras procesar los datos recibidos, le indicará al servicio de asistencia pertinente que envíe los medios de asistencia que sean más apropiados para reparar la avería pre-diagnosticada automáticamente o para trasladarle al servicio técnico pertinente. Y, usted,

Ilustración del proceso que siguen los datos de un pedido desde una tableta y de la reacción de una fábrica inteligente de la cuarta revolución industrial para ejecutarlo. Composición realizada por el autor en base a dos ilustraciones obtenidas de: https://www.youtube.com/watch?v=IMmnSZ7U1qM

Robots ejecutando proceso de soldadura mediante láseres intensos en una cadena de fabricación de coches en la cuarta generación industrial. Fuente: https://www.photonics21.org/ppp-services/photonics-for-industry.php

no habrá intervenido más que para pagar la factura del servicio otorgado o, ni siquiera en esto que, habrá sucedido automáticamente. Pero, esta última parte, puede que se materialize, sobre el “paraguas” de una quinta revolución industrial.

¿Fotónica en la industRia 4.0? En la actualidad, la Ciencia y Tecnología de la Luz (Fotónica) es considerado un campo de conocimiento habilitador o, esencial o, clave para el desarrollo y la innovación de las organizaciones. Por Fotónica, se entiende el conjunto de técnicas y conocimientos científicos que se aplican a la generación, propagación, control, amplificación, detección, almacenamiento y procesamiento de señales del espectro óptico, junto con sus tecnologías y usos derivados. El campo de la Fotónica está integrado por una serie de áreas como la detección, las comunicaciones, la fabricación avanzada, la realidad aumentada, entre otras. Las tecnologías fotónicas desempeñan un papel relevante en las OI de la I4.0 tanto para la generación automática de datos de sus elementos, su

Robots ejecutando el procesado de una pieza grande mediante corte con un láser intenso en una fábrica de I4.0. Fuente: https://www.sme.org/globalassets/sme.org/technologies/articles/2020/07---july/laser-mach-lead-1920x1080.jpg

Ilustración de la fabricación de guías de onda óptica (para guiar luz) sobre un substrato óptico (cristal de calidad óptica) mediante haces laser controlados automáticamente. Fuente: https://www.laserfocusworld.com/lasers-sources/ article/16550196/optical-manufacturing-femtosecondlaserdirectwritten-waveguides-produce-quantum-circuits-in-glass

procesado, transmisión, interconexión, para ejecutar procesos de la organización (fabricación aditiva o substractiva, corte, soldadura, marcado, etc por láser) así como en la transformación de esos datos en conocimientos inmediatos. Intervienen en el diseño, la simulación, los equipos y procesos de fabricación, la detección de fallos en línea, su reparación, el control de calidad, la seguridad y el almacenamiento, el posicionamiento, la fabricación bajo demanda, entre otros, elementos esenciales de las OI de la Industria 4.0.

Considerando las partes claves de la I4.0 en las que la Fotónica juega papeles relevantes, habilita un análisis que, en síntesis, sin excluir otras, conduce a cuatro grandes áreas basadas en técnicas de la luz: comunicaciones avanzadas; dispositivos sensores y redes de sensores inteligentes; fabricación avanzada y, a un área transversal que afecta horizontalmente a muchas otras temáticas. Su análisis pormenorizado queda fuera del alcance de este artículo, pero una visión de las mismas se puede obtener de la tabla I.

a modo de conclusión: ¿quinta Revolución industRial? En la sociedad de la información que en un gran número de casos todavía persiste, a través de internet

se acedía/accede a datos (situados en las bases de datos) que operadores humanos analizaban/analizan. Para que se puedan explotar/disfrutar de las ventajas que I4.0 posibilitar, es necesario progresar en la instalación masiva de sensores inteligentes que generen ingentes cantidades de información fiables que se acumule en el ciberespacio; en su análisis mediante IA que culminará en resultados habilitantes de nuevos valores socioeconómicos y, además, contribuirá a generar tiempo libre que los seres humanos puedan utilizar en otras tareas con fines económicos o/y en resolver problemáticas sociales o/y en actividades que le reporten, además, mayores niveles de confort y de satisfacción.

A medida que la economía crece, la vida se vuelve más próspera, la demanda de energía y de alimentos aumenta, la vida útil se hace más larga y la sociedad, más envejecida, avanza. La inevitable globalización hace que la competitividad internacional se torne cada vez más severa y pueda conducir a concentraciones de riqueza y a desigualdades, en sentido amplio. Para reducir la insatisfacción e infelicidad de lo humanos, urge la necesidad de afrontar, a la mayor prontitud, las complejas pro-

Ilustración de una visión de la venidera quinta revolución industrial en la que los robots liberarán (aproximadamente un 35%) al ser humano de trabajos que actualmente ejecuta. Fuente: https://www.between.tech/quinta-revolucion-industrial

Catedrático responsable del Grupo de Ingeniería Fotónica de la Universidad de Cantabria, CIBER-BBN e IDIVAL Fellow SPIE (FSPIE), FOSA, FIAAM, FVEBLEO, Miembro de la Real Academia de Medicina de Cantabria Director de ISLIST en UIMP

blemáticas sociales surgidas en contraposición al desarrollo técnico y económico.

Se hacen necesarias medidas encaminadas a la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI), el aumento de la producción y de la productividad, la reducción de la pérdida de alimentos, la mitigación de los costos asociados al envejecimiento de la sociedad, el apoyo a la industrialización sostenible, la redistribución de la riqueza y la corrección de la desigualdad.

Urge afrontar los retos sociales y económicos identificados y, progresar, lo más rápidamente posible, en la incorporación de los avances tecnológicos de I4.0 que habiliten su solución. Con ello, se lograrán desarrollos más sostenibles y se avanzará hacia la ya visionada I5.0 en la que las máquinas y los seres humanos colaborarán. Ésta, surgirá, en un periodo muy inferior que su anterior y posibilitará sociedades más centradas en el ser humano, un mundo mejor, más efectivo y más eficiente. Sin duda alguna, en la consecución de las tecnologías claves citadas, la Fotónica desempeñará un papel estelar.

José Miguel López-Higuera