En el mundo del desarrollo de software, la interoperabilidad es la capacidad de que diferentes dispositivos, sistemas y aplicaciones trabajen juntos de manera coordinada, como si fueran músicos en la orquesta sinfónica de Viena, independientemente de su origen o tecnología. Este concepto es clave en la transformación digital donde los sistemas, como por ejemplo, una aplicación robótica, deben integrarse con múltiples plataformas, incluyendo sistemas de control robotizados, soluciones de inteligencia artificial y plataformas de gestión industrial IT como el ERP (Planificación de Recursos Empresariales) o MES (Sistema de Ejecución de Fabricación).
El objetivo principal es facilitar el intercambio de datos en tiempo real para una toma de decisiones más inteligente. La interoperabilidad desempeña un papel esencial en la robótica al permitir la integración fluida entre sistemas productivos industriales heterogéneos y plataformas digitales.
Beneficios de la interoperabilidad
Adoptar tecnologías de interoperabilidad en el desarrollo de aplicaciones robóticas aporta múltiples ventajas, entre ellas:
- Gestión inteligente y monitorización remota de activos como robots y máquinas herramienta, permitiendo un control centralizado y en tiempo real de sistemas distribuidos.
- Optimización de la toma de decisiones, gracias a la disponibilidad de datos en tiempo real, se asegura una mejor capacidad de respuesta a eventos imprevistos y optimización de flujos de trabajo.
- Facilidad de escalabilidad y modularidad: permitiendo la integración de nuevas tecnologías, sensores y robots sin la necesidad de rediseñar sistemas completos, favoreciendo la adaptabilidad de futuras necesidades industriales.
- Reducción de costes y tiempos de inactividad en líneas de producción, gracias a la integración de sistemas heterogéneos, minimizando tiempos de configuración y permitiendo una rápida reconfiguración y flexibilidad de procesos productivos en entornos dinámicos.
- Mantenimiento predictivo y optimización de recursos, utilizando modelos basados en IA para anticipar fallos, optimizar el uso de repuestos y aumentar la vida útil de los equipos sin comprometer la productividad.
FIWARE como facilitador de la interoperabilidad
Para que los sistemas robóticos puedan integrarse de manera eficiente, es crucial que sean compatibles con plataformas estandarizadas que permitan la gestión inteligente de datos y la comunicación. FIWARE, con la que trabajamos en el proyecto ARISE, es un conjunto de tecnologías, arquitecturas, y estándares que aceleran el desarrollo e implantación de soluciones basadas en código abierto. Como tecnología referente para la Unión Europea, FIWARE contribuye principalmente a la creación de herramientas y servicios interoperables para la gestión y análisis de datos en tiempo real, asegurando persistencia, flexibilidad y escalabilidad, permitiendo así la creación de aplicaciones personalizadas sin costes excesivos. Otra propuesta de valor es su naturaleza multi-sector. Los componentes y arquitecturas de referencia estandarizados de FIWARE permiten que cualquier solución diseñada para un sector específico de la industria productiva, logística o servicios, sea por defecto interoperable con otro tipo de verticales como la gestión de energía, movilidad, o los emergentes espacios de datos.
En ARISE, desarrollamos aplicaciones robóticas para la interacción humano-robot integrando nuestro ARISE middleware (solución middleware que integra Vulcanexus, ROS2, FIWARE y ROS4HRI), en cuatro entornos de experimentación explorando soluciones robóticas conectadas con FIWARE en un escenario de industria 5.0. Uno de estos entornos está en CARTIF, un laboratorio para pruebas de validación tecnológica en entornos de prueba controlados (TRL 4-5). En la siguiente Figura 1 se puede ver este entorno de experimentación:
El papel fundamental de FIWARE radica en proporcionar herramientas que permitan la interoperabilidad entre sistemas heterogéneos, asegurando una integración fluida de datos y dispositivos IoT en tiempo real, una gestión dinámica de los datos procedentes del plano operacional permitiendo la comunicación entre diferentes sistemas, dispositivos y plataformas hacia el plano analítico, garantizando una integración profunda con las infraestructuras IT/OT empresariales (ver figura 2):
Cómo se diseña una arquitectura FIWARE y componentes clave
El diseño de una arquitectura FIWARE se basa en un enfoque modular, donde los componentes se integran según las necesidades de la aplicación. La arquitectura se organiza en torno a su núcleo central (Context Broker) que gestiona el tránsito de los datos en tiempo real. Para implementar FIWARE de manera efectiva, se recomienda seguir estos pasos:
- Definir el caso de uso: identificar los objetivos y requisitos de la aplicación
- Seleccionar la arquitectura adecuada: incluir el Context Broker, IoT Agents y otros componentes según las necesidades, convertir protocolos heterogéneos en datos compatibles con FIWARE. Por ejemplo, el habilitador OPC-UA IoT Agent, facilita que los datos recopilados en entornos industriales puedan gestionarse en tiempo real, facilitando la interoperabilidad con otros sistemas.
- Integrar dispositivos y sistemas: conectar sensores, robots u otros sistemas mediante OPC-UA, MQTT u otros protocolos.
- Implementar seguridad y control de acceso: usar Keyrock y PEP Proxy para garantizar la protección de datos gestiona la autenticación y control de acceso.
- Almacenar y analizar datos: utilizar Cygnus, Draco o QuantumLeap para obtener información valiosa, para el almacenamiento histórico de datos, persistencia y su análisis en plataformas Big Data.
- Desplegar en la nube o en entornos locales: considerar FIWARE Lab o infraestructura propia para el hosting de los servicios.
- Monitorización y Optimización: evaluar el rendimiento del sistema y mejorar la integración con otras plataformas como AI-on-Demand o Digital Robotics. Wirecloud permite la creación de dashboards visuales personalizados. También facilita la conexión con otras aplicaciones de fácil integración como Grafana y Apache Superset.
Catálogo con los componentes de FIWARE: https://www.fiware.org/catalogue/
En CARTIF seguimos apostando por estas tecnologías para construir un futuro donde la colaboración entre sistemas y plataformas sea la clave del éxito. Recientemente nos hemos unido a la red de FIWARE iHubs con el nombre de CARTIFactory. Como iHub oficial, no solo fomentará la adopción de FIWARE, sino que también actuará como un centro de referencia con su laboratorio de experimentación para fomentar la interoperabilidad en aplicaciones robóticas de nuestra comunidad y ecosistema industrial.
En conclusión, la interoperabilidad no es solo un requisito técnico sino un pilar fundamental para el éxito de la transformación digital en la industria. Tecnologías como FIWARE permiten conectar sistemas, optimizar procesos y fomentar un ecosistema , flexible y escalable Gracias a esta capacidad, las empresas pueden integrar inteligencia artificial, robótica y automatización avanzada.
Co-autores
Aníbal Reñones. Director del área de Industria 4.0 de la División de Sistemas Industriales y Digitales.
Francisco Meléndez. Experto en Robótica y FIWARE Evangelista. Technical Coordinator en el proyecto ARISE (FIWARE Foundation).
