GT EMBEDDED SYSTEMS & IoT

Introducció i objectius

La "Nova revolució industrial", quarta pels enginyers europeus (Indústria 4.0) i tercera pels economistes nordamericans, té com a pilars els sistemes ciberfísics (CPS) i a la Internet de les coses (IoT / Internet of Things), essent els embedded systems elements centrals.

Els sistemes CPSs es poden definir com el maridatge dels móns físic i lògic (software/programari). El terme CPS va ser introduït per Hellen Gill, a la NSF, i a l'àmbit de la producció industrial ja fa anys que s'utilitzen, essent els més avançats els s'han desenvolupat en els camps de la robòtica, la mecatrònica, la fabricació additiva (impressores 3D), l'automatització industrial i d'altres. D'una altre banda estem assistint a un procés en el que objectes quotidians esdevenen sistemes ciberfísics, integrant sensors, actuadors i hardware (maquinari), amb lo qual cada cop més mitjans de fabricació ciberfísics produeixen productes ciberfísics.

La IoT es pot definir com la connexió dels sistemes ciberfísics a la xarxa, utilitzant una Internet amb infrastructures de telecomunicacions cada cop més potents i amb models de processament com el cloud computing. A nivell de planta, estàndards industrials com IO-Link o HART fan de pont entre els móns de les factories i els protocols d'Internet, i a nivell domèstic o urbà estàndards com Wi-Fi, Bluetooth o els definits per la GSMA fan un paper similar, possibilitant una logística avançada. Els sistemes productius industrials com la robòtica (les impressores 3D es poden considerar una forma de robòtica tal i com planteja MakerBot) són font d'inspiració per moviments com Maker i Open. La implementació de lo ciberfísic al món de les "coses connectades" dóna lloc a una intel·ligència ambiental recolçada pel Big Data. Un exemple pot ser el cotxe autònom, i tot plegat ha d'evolucionar amb el repte de garantir en tot moment la seguretat (safety & security) en un context de normatives que cal complir.

Les revolucions industrials (i en aquest cas també educativa) són propiciades per concentracions en el temps d'innovacions tecnològiques que impacten a la societat, donant lloc a moviments d'apoderament ciutadà de tipus DIY (Do It Yourself) fent que nous actors puguin irrompre amb productes i serveis innovadors, com els Srs. Renault (de la segona) i Jobs (de la tercera) que tenien en comú que van començar en un taller domèstic a casa seva. A la nova revolució industrial el coneixement i l'accés a eines de software, incloent les de simulació i prototipatge, així com infrastructures de replicació, esdevenen a la pràctica en un "procomú" (common pool resource) i es comparteix a la xarxa a baix cost, on el format de receptes (cookbooks) és el més popular per a la construcció de prototips, utilitzant sovint "ingredients" de tipus commodity que poden obtenir-se també a baix cost. L'oferta de productes i serveis amb un cost marginal proper a zero es deu a l'ínfim cost de replicació dels bits en el món digital, fenomen que es trasllada a la fabricació digital (metàfora de la ruptura del firewall de Rifkin), amb elements altament automatitzats fent servir robòtica, impressió 3D i control numèric avançat. Aquest fet pot propiciar un paradigma econòmic emergent basat en la replicació de prototips funcionals ("el prototip és el producte"). Diversos autors consideren que estem entrant en una etapa apassionant en la que es generaran grans oportunitats pels enginyers amb la Indústria 4.0 i amb fenòmens nous on emergiran "fabricaires" (youtubers del món físic) en un context d'innovació combinatorial propici per la IoT. La convivència de la indústria madura amb iniciatives disruptives, algunes de les quals emergeixen en esdeveniments de timeboxing amb comunitats de pràctica (per exemple hackathons), inicialment organitzades a l'àmbit de moviments com Maker i Open, té incidència a l'àmbit industrial en camps tant diversos com els mobles, la sensorització de vehicles, la salut i mobilitat, i potencialment en pràcticament qualsevol tipus de sistema concebible per un enginyer.

La nova revolució industrial és en bona part una revolució del software, i es pot definir com un model sostenible de sistemes ciberfísics que produeixen sistemes ciberfísics al servei de les persones, on l'automatització i la simulació formen un cercle virtuós.

El grup de treball té per objectius promoure el networking entre nosaltres, persones i organtitzacions interessades en els embedded systems i en la nova revolució industrial a Catalunya, participar en el procés de formalització dels sistemes ciberfísics, de la Industrial Internet of Things (IIoT) i dels I4.0 Components amb les arquitectures RAMI 4.0 i IIRA i la seva harmonització, i implicar a l'Administració Pública en divulgar i recolçar iniciatives d'interès col·lectiu. El primer embedded system identificat es desenvolupà als anys 60, i es tracta d'una disciplina de l'enginyeria de caire interdisciplinar, molt present en dinàmiques col·laboratives, en procés de maduració, però que ja disposa d'un cos de coneixement consistent que no para de créixer.

Cos de coneixement

El grup de treball fa servir un petit framework de consens (PDF) coma a eina d'articulació de debat. D'una altre banda ha redactat un article per el Institut d'Estudis Catalans titulat "Els sistemes encastats: impacte i reptes de futur".

Dues referències bibliogràfiques en règim d'accés obert estan disponibles per a la comunitat, cadascuna d'elles es refereix respectivament als pilars {CPS, IoT} i ens proporcionen un marc teòric:

Els Embedded Systems juguen un paper central a les dues arquitectures industrials emergents RAMI 4.0 (I4.0 Plattform) i IIRA (Industrial Internet Consortium):