Autor: Dr. F. Javier Zarazaga-Soria

Coordinador del Grupo de Sistemas de Información Avanzados (IAAA)

Universidad de Zaragoza

De la Primera Revolución Industrial a La Industria 4.0

Desde que surge, a mediados del S. XVIII hasta la actualidad, la industria ha experimentado una evolución exponencial en la que se incorpora la información en tiempo real de los procesos como elemento clave para conseguir una producción más eficiente.

La Primera Revolución Industrial, que utilizando nomenclatura de la época de la Web denominaríamos Industria 1.0, se fija en la segunda mitad del siglo XVIII y tiene como ejes principales la máquina de vapor y la introducción de las máquinas en los procesos de producción.La Segunda Revolución Industrial o Industria 2.0, que se basa en el desarrollo de la electricidad con fines domésticos e industriales tiene lugar a finales del Siglo XIX.Durante todo el Siglo XX se desarrolla la Tercera Revolución Industrial o Industria 3.0, caracterizada por la robotización y automatización de las fábricas.

En la actualidad nos encontramos en los albores de la Cuarta Revolución Industrial o Industria 4.0, que se articula en torno al concepto de las denominadas Factorías Inteligentes, en las que máquinas y sistemas están interconectados con el propio emplazamiento y cuyo leitmotiv es la búsqueda de la adaptabilidad y de la eficiencia de los sistemas de producción. En este marco, la información se constituye en el eje conductor de los procesos y se consigue gracias la adquisición continua de datos mediante sensores desplegados por toda la instalación, la disponibilidad de comunicaciones de altas prestaciones, alta capacidad de almacenamiento, y procesado y análisis de los datos para convertirlos en información.

Hacia la Agricultura 4.0

La agricultura como industria en una agricultura orientada a la producción en gran escala.

Las sucesivas revoluciones industriales también han tenido su reflejo en los entornos agrarios. De este modo, la Agricultura 1.0 integró la mecanización y máquinas de vapor de la mano de soluciones que hoy en día constituyen estampas tan representativas como el tractor de vapor (https://es.wikipedia.org/wiki/Tractor#Tractores_a_vapor). La electricidad trajo la Agricultura 2.0 integrando en los trabajos cotidianos soluciones de industrialización que permitieron incrementar las capacidades de producción, especialmente en el primer procesado posterior a la cosecha (como en los molinos de aceite https://es.wikipedia.org/wiki/Almazara#/media/File:%C3%96lm%C3%BChle_auf_La_Granja.JPG). En la última parte del siglo XX la robótica y la automatización llegaron al mundo agrario (Agricultura 3.0), haciendo que hoy en día sea habitual encontrar las grandes maquinas que operan en el campo realizando ciclos completos de trabajo en labores como la siembra (https://es.wikipedia.org/wiki/Sembradora) y la cosecha (https://es.wikipedia.org/wiki/Cosechadora).

La Cuarta Revolución Industrial comienza a tener su presencia en el mundo agrario de la mano de las Explotaciones Inteligentes, que a semejanza de lo que ocurre con las  Factorías Inteligentes, persiguen la interconexión de máquinas y sistemas con el propio emplazamiento, en este caso la parcela de la explotación y las instalaciones de primeros procesados. Se busca, por un lado, la adaptabilidad de los sistemas de producción, de la mano, por ejemplo, de mejoras en la rotación de cultivos para conseguir mayores niveles de producción y, por otro, la eficiencia de los sistemas de producción, fundamentalmente mediante la optimización del uso de agua, fertilizantes y fitosanitarios, dando origen a lo que se ha dado en denominar Agricultura de Precisión.

De nuevo en este escenario nos encontramos con la información como eje conductor de los procesos. Sin embargo, los retos a los que hay que enfrentarse varían de manera notable, respecto al entorno industrial.

En primer lugar, la sensorización de las explotaciones. Es cierto que podemos desplegar sobre el terreno todos los sensores que queramos, pero existen dos problemas fundamentales: la alimentación energética de los sensores, que se puede solucionar mediante el uso de sensores de bajo consumo y mecanismos alternativos de alimentación; y la transferencia de los datos recogidos a los sistemas de almacenamiento y procesado, que puede ser un problema de difícil solución en entornos en los que las comunicaciones de banda ancha (3G y superior) son prácticamente inexistentes y, en ocasiones, no se cuenta ni con cobertura 2G.

Aunque algunas grandes factorías están empezando a desplegar drones para la obtención de datos, es en el ámbito agrícola donde la obtención del dato a gran distancia resulta realmente eficiente y rentable. Satélites y drones son, y serán, herramientas de obtención de datos básicos para el desarrollo de la agricultura durante los próximos años.

El almacenamiento y procesado de los datos son cuestiones de gran relevancia. Un dron equipado con una cámara de última generación es capaz de cubrir 200 Ha en unas dos horas tomando datos a resoluciones de 2 cm2. Esto supone unos 50 millones de puntos con varios niveles datos. Su procesado no es obvio y es donde la teledetección, que durante muchos años ha ido desarrollando unas potentes bases sobre grandes sistemas de procesado (supercomputadores), tiene ahora el reto de poder llegar a ofrecer servicios de consumo masivo.

Por último queda un elemento crítico: Interconectar todos los elementos entre sí y con el territorio. Sobre la base del desarrollo de servicios en la nube, la barrera anteriormente mencionada de los problemas existentes de acceso a comunicaciones móviles de alta capacidad, requiere el desarrollo de sistemas ad-hoc capaces de ofrecer el acceso a servicios en situaciones de baja o nula capacidad de comunicación. Además hay que hacer frente a la barrera psicológica que tradicionalmente ha existido en los profesionales agrarios para incorporar a su actividad el uso de las nuevas tecnologías con un alto grado de empatía que permita diseñar experiencias de usuario acordes a sus necesidades y entorno de trabajo.

El Grupo de Sistemas de Información Avanzados (http://www.iaaa.es), adscrito al Instituto de Investigación en Ingeniería de la Universidad de Zaragoza (https://i3a.unizar.es/), trabaja en el campo de tecnologías abiertas, sistemas interoperables y distribuidos en el área de datos, servicios y conocimiento de base geográfica, incluyendo Sistemas de Información Geográfica, teledetección, Servicios Basados en la Localización e Infraestructuras de Datos Espaciales (IDE). En los últimos años, hemos participado en diversos proyectos de transferencia tecnológica al sector agrícola. Ésta es una línea de investigación en la que tenemos previsto continuar trabajando de la mano de nuestros aliados: GeoSLab (http://www.geoslab.com), 7eData Business, S.L.: (http://www.7edata.es), Rigual S.A.: (http://www.rigual.es), ASAJA Huesca (http://www.asajahuesca.es) and Human Openware Research Lab (http://howlab.unizar.es) of Universidad Zaragoza (howlab.unizar.es), entre otros.