Autor: JOYANES, Luis
Páginas: 500
Editorial: Alfaomega
Ebook industria 4.0
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Descripción
El principal objetivo de la Industrial 4.0 es crear fábricas inteligentes por medio de la integración de sistemas de fabricación ciberfísicos (virtuales y físicos); la cuarta revolución industrial implica la realización de máquinas inteligentes y sistemas inteligentes conectados, la total automatización de la manufactura. Esta automatización está fundamentada en los sistemas ciberfísicos, facilitada por la Nube (cloud computing) y el Internet de las Cosas, y por la fabricación aditiva mediante las impresoras 3D; además, cuenta con el soporte fundamental de la inteligencia artificial y de big data como tecnologías clave para la conversión de la gran cantidad de datos que se comenzaba a generar en conocimiento y su uso eficiente en el momento de tomar decisiones.
En este libro se analiza el fenómeno de esta nueva revolución tecnológica impulsada por la Industria 4.0 y tecnologías habilitadoras que están haciendo posible llegar esta revolución a todos los ámbitos y sectores de la sociedad.
VENTAJAS
• Al final de cada capítulo se encuentra un resumen y una bibliografía para ampliar el contenido que más interese al lector.
• Cuenta con figuras ilustrativas y recuadros en pantalla con información relevante.
CONOZCA
• En qué consiste la Industria 4.0, tanto a nivel teórico como práctico y el impacto social previsto desde su concepción inicial en Alemania.
• Los retos, oportunidades y riesgos que trae consigo la cuarta revolución industrial.
• Las tecnologías habilitadoras de la Industria 4.0: Internet de las Cosas, Big Data y Analítica de datos, la Inteligencia Artificial y la Nube, la Ciberseguridad, la nueva transformación digital de las ciudades en Smart Cities (Ciudades Inteligentes) y la Robotización de la industria.
APRENDA
• A identificar las características de las nuevas tecnologías disruptivas y de impacto y las nuevas tendencias tecnológicas asentadas durante el año 2016 que se cree tendrán amplia aceptación social tanto a nivel usuario como empresarial entre los años 2017 y 2020.
• A distinguir las funcionalidades de la realidad virtual y realidad aumentada –junto con las futuras realidad mixta y realidad fusionada–, las nuevas tecnologías móviles (celulares) tales como redes 5G y tarjetas e-SIM, drones, impresoras 3D y fabricación aditiva, tecnologías wearables (ponibles), blockchain (las cadenas de bloque) y las tecnologías financieras fintech.
• A identificar los principios básicos de la economía colaborativa, otro de los nuevos pilares de la economía digitales, así como las aplicaciones y sectores de impacto más destacados y las normativas legales de implantación para las empresas colaborativas.
DESARROLLE SUS HABILIDADES PARA
• Distinguir las características de la tecnología de software conocida como gemelos digitales (digital twins).
• Identificar las funcionalidades de los robots colaborativos (cobots) y los robots virtuales o asistentes virtuales (bots y chatbots).
• Considerar los riesgos de la privacidad y protección de datos y la necesidad de usar una ética específica de la Industria 4.0 y la 4RI.
A QUIÉN VA DIRIGIDO
Este libro está dirigido a empresarios, ejecutivos, profesores, estudiantes y profesionales del área industrial.
CONTENIDO
INDUSTRIA 4.0- JOYANES Alfaomega
Parte I. Origen y fundamentos de
Industria 4.0
CAPÍTULO 1
INDUSTRIA 4.0 Y LA CUARTA
REVOLUCIÓN INDUSTRIAL ………… 1
Las cuatro revoluciones industriales
……………………………………………………. 2
Primera y segunda revoluciones
industriales ………………………………….. 5
La tercera revolución industrial
(Rifkin) …………………………………………. 6
La tercera revolución industrial: la
fábrica del futuro (The Economist) …. 7
El puente a la cuarta revolución
industrial ……………………………………… 9
Industria 4.0: Origen, evolución y
futuro ………………………………………….. 9
El informe final Industria 40:
Working Group ……………………………… 11
Industria Conectada 4.0 ……………….. 12
El modelo Cuarta Revolución
Industrial de Davos/Schwab …………. 14
Tendencias tecnológicas
(megatendencias) ………………………… 16
Retos y oportunidades de la cuarta
revolución industrial ……………………… 17
Las tecnologías disruptivas pilares
de la industria 4.0 ………………………… 19
La inteligencia artificial …………………. 22
La era de la Internet de las Cosas y
la cuarta revolución industrial. ……… 23
¿Vivimos ya en la cuarta revolución
industrial? ……………………………………. 24
Internet de las cosas: la gran
oportunidad para impulsar la
economía y los negocios ……………….. 25
Tecnologías wearables (ponibles) ….. 27
Internet de las cosas en el horizonte
2025 …………………………………………… 28
Las ciudades inteligentes (smart
cities) ………………………………………….. 30
Iniciativas de Smart Cities y de IoT … 31
El nuevo modelo de fabricación
aditiva: la impresión en 3D ……………. 33
El futuro de la impresión 3d ya casi
presente ……………………………………… 35
El futuro cercano: el internet de
todo …………………………………………….. 36
Resumen …………………………………….. 37
Bibliografía ………………………………….. 39
CAPÍTULO 2
TECNOLOGÍAS FACILITADORAS DE
LA INDUSTRIA 4.0 ………………………… 45
Drones ………………………………………… 46
Normativas legales del uso de
drones …………………………………………. 47
Aplicaciones de los drones ……………. 49
Tecnologías wearables (ponibles) ….. 49
Componentes de un dispositivo
“wearable” …………………………………… 50
Tipos de dispositivos wearables …….. 50
Gamificación ……………………………….. 51
¿Dónde utilizar la gamificación? ……. 52
Ventajas de la gamificación ………….. 52
Realidad virtual ……………………………. 52
Gafas de realidad virtual ………………. 53
Realidad aumentada ……………………. 54
La expansión de la realidad
aumentada ………………………………….. 55
Aplicaciones de la realidad
aumentada ………………………………….. 55
Realidad mixta y realidad
fusionada: un camino al futuro ……… 58
Tecnologías celulares y móviles: el
camino a las redes 5G ………………….. 59
Dispositivos móviles …………………….. 60
Hardware …………………………………….. 60
La tarjeta eSIM …………………………….. 61
Software ………………………………………. 61
Comunicaciones y servicios móviles:
Hacia las redes 5G ……………………….. 63
Redes 5G: el futuro en 2020 …………. 64
Comunicaciones inalámbricas ……….. 65
Geolocalización …………………………….. 67
Aplicaciones de geolocalización …….. 68
Resumen ……………………………………… 69
Bibliografía …………………………………… 70
CAPÍTULO 3
LA TRANSFORMACIÓN DIGITAL EN
ORGANIZACIONES Y EMPRESAS … 73
¿Qué es transformación digital? …….. 74
Los modelos de negocio en la
transformación digital …………………… 75
¿Cuáles son las tecnologías
habilitadoras de la transformación
digital? …………………………………………. 76
Tendencias de transformación
digital …………………………………………… 76
Predicciones sobre el futuro de la
transformación digital: tendencias
2016 (Forbes) ………………………………. 76
Las 10 tendencias más importantes
para la transformación digital en
2017 (Forbes) ………………………………. 77
La transformación digital en la
visión de Telefónica ………………………. 79
La empresa digital ………………………… 80
Los doce dominios de digitalización
de la empresa ………………………………. 80
La transformación digital en la
industria y en la empresa ………………. 81
España 4.0: La transformación
digital de las empresas (una visión
desde Industria 4.0) ……………………… 81
Palancas y facilitadores de la
transformación digital …………………… 83
I Estudio de transformación digital
de la empresa (Territorio Creativo &
LSEE) …………………………………………… 85
La ciberseguridad en la
transformación digital …………………… 87
El proceso de transformación digital .. 87
El proceso de la transformación
digital de The Economist /
Intelligence Unit ……………………………. 88
Acelerar el calendario de la
disrupción (transformación digital) …. 90
Conclusiones de The Economist …….. 90
El proceso de transformación digital
de la empresa (modelo Delgado) …… 91
Fábrica inteligente 4.0: la
transformación digital de la
industria 4.0…………………………………. 92
Resumen ……………………………………… 93
Bibliografía …………………………………… 95
Parte II. Los Pilares Tecnológicos de la
Cuarta Revolución Industrial
CAPÍTULO 4
LA NUBE (CLOUD COMPUTING) ……… 97
Origen y evolución de cloud
computing ……………………………………. 98
Definición de la nube …………………. 100
Características de cloud computing ..102
Modelos de la nube (Cloud) ………… 105
Modelos de servicio …………………… 106
Modelos de despliegue ………………. 108
Criterios de selección del modelo de
nube …………………………………………. 109
Proveedores de la nube ……………… 110
Proceso de migración a la nube ….. 111
¿Cómo adaptar la nube en
organizaciones y empresas? ………. 111
Consideraciones económicas ……… 112
Características organizacionales …. 113
Acuerdos de nivel de servicio (SLA,
Service Level Agreement) …………… 113
Seguridad …………………………………. 113
Los centros de datos como soporte
de cloud computing ……………………. 114
Internet y los centros de datos: una
industria pesada ……………………….. 115
Seguridad en la nube …………………. 116
Contratación de servicios de cloud
computing …………………………………. 118
El contrato de cloud computing …… 119
Riesgos y amenazas en cloud
computing …………………………………. 121
Resumen …………………………………… 122
Bibliografía ………………………………… 123
Recursos web ……………………………. 124
CAPÍTULO 5
BIG DATA: EL PODER DE LOS DATOS
…………………………………………………. 127
Definición de Big Data ……………….. 129
Tipos de datos …………………………… 131
Datos estructurados …………………… 131
Datos no estructurados ……………… 133
Datos semiestructurados ……………. 134
Características de Big Data ………… 134
Volumen ……………………………………. 135
Velocidad ………………………………….. 136
Variedad ……………………………………. 136
El modelo de las 5V ……………………. 138
El modelo de las 7V ……………………. 140
El tamaño de los Big Data ………….. 141
Breve reseña histórica de Big Data 143
El origen moderno de Big Data ……. 143
Fuentes de datos ……………………….. 144
Tipos de fuentes de Big Data ………. 145
Datificación ……………………………….. 148
Datos en organizaciones y
empresas ………………………………….. 149
Datos internos …………………………… 149
Datos externos ………………………….. 149
Arquitectura de Big Data …………….. 150
Recolección de datos …………………. 151
Almacenamiento de datos ………….. 151
Procesamiento y análisis de datos . 152
Visualización de datos ……………….. 153
Open Data: El movimiento de los
datos abiertos ……………………………. 153
Iniciativas de Open Data …………….. 155
La iniciativa de la Unión Europea … 161
Open Data Center Alliance ………….. 162
Open Data Institute (ODI) ……………. 163
Resumen ………………………………….. 164
Bibliografía ……………………………….. 166
CAPÍTULO 6
INTERNET DE LAS COSAS …………… 171
¿Qué es Internet de las Cosas? ….. 172
Definición de Internet de las Cosas 174
Definición de Internet de las Cosas
de ITU (UIT) ………………………………… 176
Conceptos varios relacionados con
IoT: M2M, WOT, IOE… ………………… 176
Historia del Internet de las cosas … 177
Aplicaciones del Internet de las
Cosas ……………………………………….. 178
Caso de estudio. Peaje inteligente
de autopistas sin barreras ………….. 179
Tecnologías y tendencias
habilitadoras del Internet de las
Cosas ……………………………………….. 180
IPv6: el desarrollo de la Internet de
las Cosas ………………………………….. 181
Arquitectura de Internet de las
Cosas ……………………………………….. 182
Detección y recolección de datos .. 183
Transmisión de datos (redes de
comunicaciones): Conectividad ….. 184
Redes de comunicaciones y
protocolos estándares ……………….. 184
La red LPWA (la red estándar
adaptada al internet de las cosas) 186
Conexión con la nube (o centro de
datos propio) …………………………….. 186
Almacenamiento en la nube (centro
de datos) …………………………………… 187
Analítica de datos ………………………. 187
Presentación y visualización de
resultados (plataforma de provisión
de servicios) ……………………………… 188
Internet de todo y las cuatro fuentes
de generación de datos ……………… 188
Cosas (Objetos): las tecnologías de
los dispositivos conectados ………… 190
Tipos de dispositivos conectados .. 191
Computadores multipropósito …….. 191
Conectividad de la red ……………….. 192
Sensores ………………………………….. 193
Controladores …………………………… 196
Actuadores ……………………………….. 196
Internet Industrial de las Cosas
(IIoT) / Internet Industrial……………. 198
La seguridad en Internet de las
Cosas ……………………………………….. 199
Seguridad de Internet de las Cosas:
Estado del arte ………………………….. 199
Predicciones de seguridad para
2017-2020 del Internet de las
Cosas ……………………………………….. 200
La privacidad en Internet de las
Cosas ……………………………………….. 202
Normas legales, derecho y aspectos
regulatorios ………………………………. 203
Internet de futuro ……………………… 203
Resumen ………………………………….. 204
Bibliografía ……………………………….. 205
Breve glosario de siglas de IOT……. 206
CAPÍTULO 7
CIUDADES INTELIGENTES (SMART
CITIES) ……………………………………… 209
Definición de ciudad inteligente …. 210
Normalización de ciudades
inteligentes (AENOR) …………………. 211
Modelos de ciudad inteligente ……. 212
Modelo de ciudad inteligente de la
Unión Europea ………………………….. 213
Otros modelos de ciudades
inteligentes ………………………………. 214
Modelo de ciudad inteligente de la
ONTSI ………………………………………. 215
Estrategias de ciudades inteligentes
en Europa …………………………………. 216
Arquitectura de una ciudad
inteligente (Cadena de valor
tecnológica de Telefónica) …………. 217
Cadena de valor de la Smart City de
ONTSI ………………………………………. 220
Las redes eléctricas inteligentes
(Smart Grids) …………………………….. 222
Sensores en las ciudades
inteligentes ……………………………….. 223
Resumen …………………………………… 225
Bibliografía ………………………………… 226
CAPÍTULO 8
INTELIGENCIA ARTIFICIAL APLICADA:
COMPUTACIÓN COGNITIVA, BOTS Y
CHATBOTS ………………………………… 229
Historia y evolución de la
inteligencia artificial …………………… 230
Aprendizaje automático ……………… 233
Aprendizaje profundo …………………. 234
Aprendizaje automático frente a
aprendizaje profundo …………………. 237
El futuro de la inteligencia artificial:
el aprendizaje profundo ……………… 238
Computación cognitiva ……………….. 239
La computación cognitiva en la era
de Big Data ……………………………….. 240
IBM Watson ………………………………. 241
Bots y Chatbots …………………………. 243
Los asistentes virtuales ……………… 243
Aplicaciones de los bots …………….. 244
Los bots: ¿Las nuevas aplicaciones
móviles? ……………………………………. 246
Plataformas de bots …………………… 247
Chatbots de empresa: el caso de la
atención al cliente………………………. 248
Caso de estudio Alexa de Amazon . 249
Caso de estudio: Slack ……………….. 250
Caso de estudio: Bixby de Samsung
(abril 2017) ………………………………. 251
La seguridad en los bots …………….. 252
Declaración de Barcelona sobre
inteligencia artificial …………………… 253
Resumen …………………………………… 253
Bibliografía ………………………………… 254
CAPÍTULO 9
LA ROBÓTICA: LOS ROBOTS
COLABORATIVOS (COBOTS) ………… 257
Estado del arte de la robótica …….. 258
La visión de robótica de IDC ……….. 259
La robótica en la generación y
posibles pérdidas de empleo ………. 259
Estudio del Foro de Davos sobre el
futuro del empleo (enero 2016) ….. 260
Estudio de robotización del
McKinsey Global Institute (enero
2017) ……………………………………….. 261
Los riesgos de la Inteligencia
Artificial en la Robótica ………………. 261
Robots colaborativos (cobots) …….. 262
Tecnologías complementarias de la
robótica colaborativa …………………. 263
La robótica y la inteligencia artificial
en la feria de Hannover Messe
2017: cobots y gemelos digitales … 265
Los cobots en la fábrica inteligente
4.0…………………………………………….. 265
Los gemelos digitales (digital twins) 266
Los robots industriales en el
empleo: normativa legal ……………… 268
Tendencias en automatización
industrial para 2017 ………………….. 269
Tendencias de robótica para 2017
(IDC) …………………………………………. 270
Resumen …………………………………… 271
Bibliografía ………………………………… 272
CAPÍTULO 10
CIBERSEGURIDAD ……………………… 275
¿Qué es ciberseguridad? ……………. 276
Principios fundamentales de la
ciberseguridad …………………………… 277
Principales diferencias entre
ciberseguridad y seguridad de la
información ……………………………….. 278
La ciberseguridad en tiempo real … 279
Una breve muestra de ciberataques
de impacto y una primera reflexión 280
Infraestructuras críticas ……………… 281
Ciclo de vida de la ciberseguridad .. 282
Ciberamenazas: agentes y tipos ….. 285
Ciberataques: Herramientas
utilizadas por los atacantes ………… 286
Resiliencia ………………………………… 288
Tendencias en ciberseguridad: un
primer avance ………………………………289
La Web profunda, la Web Invisible
(Deep Web) …………………………………..291
Los ciberriesgos ……………………………292
La necesidad de un seguro de
ciberriesgos en la empresa ……………292
La ciberseguridad en la empresa y
la empresa ante la ciberseguridad …293
La ciberseguridad y la inteligencia
artificial ………………………………………..294
Watson for ciber security ……………….295
Plataforma de ciberinteligencia de
Accenture …………………………………….295
Proyecto de colaboración público- privada en la ciberseguridad de la
Unión Europea ………………………………296
Directiva de ciberseguridad (NIS) de
la Unión Europea ………………………….. 296
La ciberseguridad en América
Latina y el Caribe …………………………. 298
Tendencias de seguridad
cibernética en América Latina y el
Caribe ………………………………………….298
Ciberseguridad 2016 en América
Latina y Caribe ……………………………..299
Estrategia de ciberseguridad de la
Unión Europea ………………………………300
Estrategia de ciberseguridad
nacional de España ………………………301
Tendencias en Ciberseguridad ……….302
Tendencias TIC de INCIBE (2016),
julio 2016 …………………………………….302
Nuevos escenarios y desafíos de la
seguridad Telefónica (septiembre
2016) …………………………………………..303
Otras tecnologías de impacto en el
futuro de la ciberseguridad
analizadas ………………………………… 303
La concienciación en
ciberseguridad ………………………….. 304
El futuro de la ciberseguridad …….. 304
El decálogo de la ciberseguridad
FTF & Fundación Bankinter ………… 305
El decálogo de la ciberseguridad de
INCIBE ……………………………………… 306
Ciberseguridad 4.0 ……………………. 306
Caso de estudio: el ciberataque
global del 12 de mayo de 2017 …. 307
Resumen ………………………………….. 308
Bibliografía ……………………………….. 310
Parte III. La Llegada de la Cuarta
Revolución Industrial
CAPÍTULO 11
ANALÍTICA DE DATOS (BIG DATA
ANALYTICS) ………………………………. 319
¿Qué es analítica de datos (Data
Analytics) ………………………………….. 320
Tipos de analítica de datos ………… 321
Analítica de negocios (Business
analytics /Analytics) ………………….. 322
Una visión global de la analítica de
Big Data ……………………………………. 323
Categorías de analítica ………………. 325
Analítica de Big Data …………………. 326
Características de una plataforma
de integración de analítica de Big
Data …………………………………………. 329
Analítica digital …………………………. 330
Analítica Web ……………………………. 331
Métricas …………………………………… 333
Indicadores clave de rendimiento
(KPI) …………………………………………. 339
Diferencias entre métricas y KPI … 341
La proliferación de datos sociales . 341
Analítica social ………………………….. 343
Métricas se social media …………… 344
Análisis de sentimientos ……………. 346
Herramientas de análisis de
sentimientos …………………………….. 347
Analítica móvil …………………………… 348
Caso de estudio: Google Analytics . 350
Caso de estudio: IBM Watson Data 353
Resumen ………………………………….. 355
Bibliografía ……………………………….. 357
CAPÍTULO 12
ECONOMÍA DE ALGORITMOS: EL
FUTURO DE LA ECONOMÍA DIGITAL …359
El algoritmo como modelo de
negocio en la economía digital ……….360
¿Qué es un algoritmo? …………………..362
Los algoritmos en la empresa ………..363
Economía de algoritmos ………………..364
Áreas de impacto en los algoritmos ..366
Los algoritmos como servicio …………368
Recomendaciones de uso de un
servicio de algoritmos ……………………368
Casos de estudio de algoritmos ……..369
Tiendas de algoritmos ……………………373
La ética de los algoritmos ………………372
Economía colaborativa …………………..373
¿Qué es economía colaborativa? ……374
La regulación normativa de la
economía colaborativa …………………..376
Blockchain (cadena de bloques) …….377
Resumen ………………………………………382
Bibliografía ……………………………………383
CAPÍTULO 13
CIENCIA DE DATOS (DATA SCIENCE) .389
Definición de ciencia de datos ……….390
Disciplinas de ciencia de datos
(evolución del diagrama de Venn de
Conway) ……………………………………….392
Definición de Data Science de IBM …396
El científico de datos ……………………..397
Científico de datos: la profesión
más sexy del siglo XXI (HBR) …………..398
El perfil del científico de datos ……….399
El científico de datos en la
academia ……………………………………..400
El científico de datos en la industria
y en la empresa …………………………. 401
Casos de éxito de empresas con
científicos de datos de referencia .. 401
El premio Grand Price de Netflix ….. 402
Herramientas de programación para
ciencia de datos ………………………… 403
Caja de herramientas de Kdnuggets
…………………………………………………. 404
Una revisión de plataformas de
ciencias de datos ………………………. 405
El proceso de ciencias de datos ….. 406
Certificaciones profesionales en
Data Science …………………………….. 409
Resumen …………………………………… 411
Bibliografía ………………………………… 412
CAPÍTULO 14
PRIVACIDAD Y PROTECCIÓN DE
DATOS EN LA CUARTA REVOLUCIÓN
INDUSTRIAL: RIESGOS Y
OPORTUNIDADES ………………………. 415
El cambio social profundo de la
cuarta revolución industrial: un
breve análisis de los riesgos ……….. 416
Informe de riesgos laborales ………. 417
Impactos negativos de los cambios
tecnológicos según el WEF …………. 417
Los riesgos de Big Data en la
privacidad …………………………………. 418
Medidas de seguridad en el ciclo de
Big Data ……………………………………. 420
La ética y la responsabilidad social
de las empresas ………………………… 421
Evaluación de impacto en la
protección de datos …………………… 423
El nuevo reglamento de protección
de datos y de privacidad de la Unión
Europea (25 de mayo de 2016) ….. 424
Novedades del nuevo reglamento .. 424
Recomendaciones de la AEPD sobre
el nuevo reglamento ………………….. 425
El delegado de protección de datos
(DPO) ………………………………………… 426
Guía de privacidad y seguridad en
Internet (AEPD/INCIBE) ………………. 428
El escudo de privacidad Unión
Europea- EE.UU …………………………. 430
Resumen …………………………………… 430
Bibliografía ………………………………… 432
CAPÍTULO 15.
EL FUTURO TECNOLÓGICO, DOS
REALIDADES: INDUSTRIA 4.0 Y
CUARTA REVOLUCIÓN INDUSTRIAL
(TENDENCIAS TECNOLÓGICAS
2017-2020) ……………………………… 435
Tecnologías emergentes según el
World Economic Forum (WEF) …….. 436
Tendencias tecnológicas estratégica
para 2017 (Gartner) ………………….. 440
Tendencias tecnológicas para 2017
(Accenture) ……………………………….. 447
El despliegue de Industria 4.0 …….. 448
Inteligencia artificial aplicada ……… 449
Estrategia de Inteligencia artificial
de Estados Unidos (octubre 2016) 449
Los algoritmos: desarrollo y
economía ………………………………….. 450
Tecnologías indispensables para la
transición a la Industria 4.0 ……….. 450
10 tendencias tecnológicas de
internet de las cosas (2017-2018) 452
El futuro del empleo y las nuevas
profesiones ……………………………….. 453
La formación en tecnologías
disruptivas ………………………………… 455
Los nuevos roles profesionales …… 456
La formación en ciberseguridad y en
sus tecnologías disruptivas ………… 459
Redes 5G: el nuevo mundo
hiperconectado …………………………. 460
La revolución silenciosa de
blockchain ………………………………… 461
El futuro de Industria 4.0: Feria
Hannover-Messe 2017 ………………. 463
En el umbral de la Cuarta
Revolución Industrial …………………. 465
Resumen y conclusiones ……………. 467
Bibliografía ……………………………….. 470
