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Desarrollo de sistemas ciberfísicos
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Código:
B2.636 :
12
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Consulta de los datos generales
Descripción
La asignatura en el conjunto del plan de estudios
Campos profesionales en el que se proyecta
Conocimientos previos
Información previa a la matrícula
Objetivos y competencias
Contenidos
Consulta de los recursos de aprendizaje de la UOC para la asignatura
Información adicional sobre los recursos de aprendizaje y herramientas de apoyo
Informaciones sobre la evaluación en la UOC
Consulta del modelo de evaluación
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Este es el plan docente de la asignatura para el segundo semestre del curso 2023-2024. Podéis consultar si la asignatura se ofrece este semestre en el espacio del campus Más UOC / La universidad / Planes de estudios). Una vez empiece la docencia, tenéis que consultarlo en el aula. El plan docente puede estar sujeto a cambios. |
La industria es la actividad socio-económica que transforma materias primas en productos, utilizando fuentes de energía, maquinaria especializada y un conjunto de recursos humanos. La industria es uno de los motores de la economía, y las diferentes etapas o “revoluciones industriales” han marcado el paso de las sociedades que las han liderado.
En la actualidad, los avances tecnológicos en campos como la integración electrónica, las comunicaciones y los procesos productivos, están definiendo lo que desde diferentes sectores ya se denomina la cuarta revolución industrial, o Industria 4.0. Esta cuarta revolución se caracteriza por la integración de diferentes tecnologías que permitirán un cambio de paradigma en el mundo industrial. Nuestro objetivo desde el Máster en Industria 4.0 es proporcionar las competencias y herramientas transversales necesarias para que un ingeniero pueda desarrollar su actividad con garantías en el nuevo contexto industrial.
La asignatura Desarrollo de Sistemas Ciberfísicos se incluye en diferentes programas de ámbito tecnológico y de carácter profesionalizador, diseñado para proporcionar una formación exhaustiva y práctica, orientada a profesionales y directivos del ámbito de la industria que quieran actualizar sus conocimientos en el marco de la Industria 4.0.
A partir del estudio de casos reales de empresas del sector, y de prácticas aplicadas, la asignatura Desarrollo de Sistemas Ciberfísicos se centra en las tecnologías de sensores, comunicaciones, procesado y almacenaje de datos, que forman parte de los sistemas de monitorización y control de nueva generación, y que se utilizarán en el ámbito de la Industria 4.0.
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Esta asignatura compone en su totalidad la especialización de "Desarrollo de sistemas ciberfísicos". La asignatura podrá cursarse individualmente, en el marco del Posgrado de “Desarrollo e integración de sistemas ciberfísicos”, o en el marco del Máster en “Industria 4.0”.
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La asignatura Desarrollo de sistemas ciberfísicos va dirigido a ingenieros que quieran trabajar en el entorno industrial y que quieran complementar su formación para conseguir un perfil de integrador de sistemas en la Industria 4.0. La asignatura también pretende aportar experiencia práctica a partir del estudio de casos reales de empresas del sector industrial, la realización de prácticas de evaluación continua, y la realización de un proyecto práctico transversal que incluye las competencias básicas necesarias en la Industria 4.0.
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Los conocimientos básicos que se requieren para cursar la asignatura son los que corresponden a la formación académica y la práctica profesional de los titulados en ingeniería técnica, ingeniería superior y titulados de grado de los ámbitos industrial, informático, de telecomunicaciones y multimedia, o titulaciones relacionadas (Matemáticas, Física, etc.). Los titulados en ingenierías tecnológicas pueden tener un perfil más afín a los temas tratados, sin ser por ello un requisito para la realización de esta asignatura.
La formación transversal en ingeniería que proporcionan las asignaturas del Máster en Industria 4.0, facilita todas las herramientas y competencias necesarias para su correcto aprovechamiento por los perfiles descritos anteriormente. Dicho esto, es recomendable contar con las siguientes competencias y/o conocimientos:
- Experiencia en programación, y conocimiento de diseño y programación orientada a objetos.
- Conocer los conceptos de sensor, adaptación de la señal y conversión analógico-digital (y viceversa).
- Conocer la arquitectura y características de los sistemas empotrados.
- Conocimientos básicos de telemática: capas OSI, TCP/IP, comunicaciones móviles y redes inalámbricas.
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No existen requisitos previos de matrícula.
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El diseño de este curso sigue las recomendaciones y metodología del Espacio Europeo de Enseñanza Superior (EEES) y, por lo tanto, se basa en la adquisición de competencias para el trabajo profesional en empresas privadas e instituciones públicas.
Los objetivos y competencias generales del Máster en Industria 4.0 son los presentados a continuación:
- Conocer los elementos clave para crear valor en la Industria 4.0.
- Conocer y aplicar nuevas tecnologías de la producción en los procesos industriales.
- Conocer y aplicar tecnologías de la información y la comunicación para la automatización y la digitalización de procesos industriales.
- Diseñar y gestionar productos y procesos con criterios de innovación y generación de valor para el cliente, y aplicar métodos y tecnologías para la gestión del ciclo de vida.
- Organizar y planificar los procesos de la fábrica inteligente.
- Diseñar y desarrollar aplicaciones industriales en tiempo real.
- Conocer los procesos de negocio de la empresa industrial y aplicar los fundamentos y las tecnologías para la transformación digital de la empresa.
- Analizar requerimientos y diseñar implantaciones de sistemas de información industriales para una planta de fabricación (MES, ERP, SCM, etc.).
- Conocer el marco legal y normativo básico de la actividad industrial.
- Conocer y aplicar métodos y tecnologías para la gestión de la innovación.
- Conocer y aplicar las herramientas básicas para la gestión de proyectos industriales.
- Conocer y aplicar tecnologías y modelos para el tratamiento avanzado de datos.
- Conocer y utilizar tecnologías avanzadas para comunicaciones fijas y móviles en el ámbito industrial.
- Conocer y aplicar tecnologías para el cloud computing y la gestión de la ciberseguridad.
- Conocer y utilizar tecnologías para el business intelligence y el big data.
- Diseñar nuevos modelos de negocio disruptivos basados en la tecnología.
- Conocer y aplicar las nuevas tecnologías de la fabricación aditiva (impresión 3D).
- Conocer los avances en el campo de la robótica industrial, especialmente en cuanto a la robótica colaborativa.
- Obtener una visión global de las posibilidades de la realidad virtual y la realidad aumentada en el diseño de producto y en la planta de fabricación.
- Conocer y entender la dinámica de la fábrica inteligente y su relación con el desarrollo de nuevos modelos de negocio.
- Conocer y entender los nuevos requerimientos para competir que tiene la empresa industrial en un entorno económico globalizado, prestando especial atención a la gestión del proceso de innovación tecnológica.
- Conocer las implicaciones del proceso de transformación digital de la empresa industrial, y analizar los requerimientos para iniciar y desarrollar dicho proceso.
- Conocer los sistemas de control industrial y de información de planta, y su aplicación en los procesos productivos
- Conocer los sistemas de información corporativos y su aplicación en la gestión de la producción
- Capacidad para concebir, redactar, organizar, planificar, desarrollar y firmar proyectos en el ámbito de la ingeniería
Los objetivos específicos de esta asignatura son:
- Capacidad para entender y aplicar los elementos clave de la Industria 4.0
- Capacidad para analizar y valorar soluciones técnicas implementadas en la industria
- Capacidad para poner en práctica conceptos teóricos y aplicarlos en un entorno real
- Capacidad para analizar, evaluar y seleccionar el sensor adecuado según sean los requisitos de aplicación
- Capacidad para seleccionar y diseñar los elementos básicos de la electrónica de acondicionamiento de señal de un sensor
- Capacidad para adquirir la medida de un sensor utilizando un microcontrolador
- Capacidad de desarrollar procesadores específicos y sistemas empotrados, así como desarrollar y optimizar el software de dichos sistemas
- Capacidad de analizar, evaluar y seleccionar las plataformas hardware y software más adecuadas para el soporte de aplicaciones empotradas y de tiempo real
- Capacidad para la integración de tecnologías, aplicaciones, servicios y sistemas propios de la ingeniería informática, con carácter generalista, y en contextos más amplios y multidisciplinares
- Capacidad para entender y aplicar los elementos clave de los sistemas de comunicación en la Industria 4.0
- Capacidad para analizar y valorar soluciones técnicas de comunicación implementadas en la industria 4.0
- Capacidad para poner en práctica conceptos teóricos sobre sistemas de comunicaciones y aplicarlos en un entorno real
- Capacidad para diseñar y evaluar sistemas operativos, servidores, y aplicaciones y sistemas basados en computación distribuida
- Capacidad para seleccionar, desplegar, integrar y gestionar sistemas de información que satisfagan las necesidades de la organización, con los criterios de coste y calidad identificados
- Capacidad de integrar soluciones de Tecnologías de la Información y las Comunicaciones y procesos empresariales para satisfacer las necesidades de información de las organizaciones, permitiéndoles alcanzar sus objetivos de forma efectiva y eficiente, dándoles así ventajas competitivas
- Capacidad para entender y aplicar los elementos clave de los sistemas de big data en la Industria 4.0
- Capacidad para analizar y valorar soluciones técnicas de big data en la Industria 4.0
- Capacidad para poner en práctica conceptos teóricos sobre tecnologías de big data y aplicarlos en un entorno real
- Diseñar y desarrollar soluciones para IoT (Internet of Things) y aplicarlas al ámbito de la industria
- Conocer y aplicar las tecnologías que conforman los sistemas ciberfísicos y su aplicación en la industria
- Conocer las soluciones de cloud computing y analizar sus posibilidades en el ámbito de la industria
- Conocer y aplicar los estándares y las arquitecturas emergentes en el ámbito de la Industria 4.0
La formación está planteada en base al estudio de casos reales del entorno industrial y de suficiente amplitud para proporcionar la formación integradora necesaria en la Industria 4.0. Los estudiantes aprenderán los problemas del mundo real y discutirán las posibles soluciones con el objetivo de ampliar su conocimiento y experiencia práctica. De este modo se formarán ingenieros integradores de conocimientos y tecnologías de diversas áreas relacionadas con la Industria 4.0.
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La asignatura está diseñada alrededor de actividades que plantean un reto de aprendizaje con un conjunto de competencias y objetivos asociados. Cada actividad, denominada Prueba de Evaluación Continuada (PEC), incluye un conjunto de tareas a realizar asociados a unos entregables. Finalmente, cada PEC incluye un conjunto de recursos de aprendizaje (módulos textuales, documentación técnica, vídeos, etc.) que junto con el material e indicaciones del equipo docente han de permitir el correcto desarrollo de las actividades.
Esta asignatura se divide, de este modo, en siete módulos:
Módulo 1 - Introducción
- Introducción a la Industria 4.0
- Introducción al desarrollo de sistemas ciberfísicos
- Caso de estudio: Gestión integral del equipaje en aeropuertos
- Introducción al kit de desarrollo
Módulo 2 - Sistemas empotrados
- Introducción
- Arquitectura
- Microcontroladores
- Sistemas operativos
- Programación
- Estado actual
- Caso práctico: LoadSensing
Módulo 3 - Sensores y adquisición de datos
- Introducción a los sistemas de medida y actuación
- Sensores y actuadores
- Acondicionamiento de señales de entrada
- Conversión analógico-digital
- Caso práctico: detección de gotas de tinta mediante una foto-barrera
Módulo 4 - Sistemas de comunicación
- Fundamentos de comunicaciones
- Redes de comunicación
- Radiocomunicaciones
- Sistemas de comunicación en la banda ISM
- Comunicaciones LPWA
- Comunicaciones celulares
- Perspectiva de futuro: el 5G
- Caso práctico: monitorización de la temperatura de un rotor mediante el uso de RFID pasivo (sin batería)
- Caso práctico: redes inalámbricas para la monitorización de tráfico
Módulo 5 - Cloud computing
- Evolución histórica
- Cloud as a Service
- Fog Computing
- Actualidad
- Caso práctico: SmartPort Logistics
Módulo 6 - Análisis de datos
- Fundamentos del big data
- Gestión de los datos y su uso
- Open Data
- Tecnologías de big data
- Bases de datos no relacionales
- Caso práctico
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PLA1. Introducción a la industria 4.0 |
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PLA1. Desarrollo de sistemas ciberfísicos |
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PLA1. Caso de estudio: Gestión integral del equipaje en aeropuertos |
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PLA3. Sensores y actuadores |
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PLA3. Acondicionamiento de señales de entrada |
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PLA3. Conversión analógico-digital |
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PLA2. Microcontroladores: periféricos |
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PLA3. Introducción a los sistemas de medida y actuación |
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PLA2. Arquitectura: unidades de cómputo |
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PLA2. Microcontroladores: CPU |
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PLA2. Sistemas operativos |
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PLA2. Programación |
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PLA2. Introducción a los sistemas empotrados |
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PLA2. Arquitectura: componentes |
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PLA4. Fundamentos de comunicaciones |
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PLA4. Redes de comunicación |
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PLA4. Radiocomunicaciones |
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PLA4. Sistemas de comunicación en la banda ISM |
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PLA4. Comunicaciones LPWA |
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PLA4. Comunicaciones celulares |
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PLA4. Caso de uso: monitorización de la temperatura de un rotor mediante el uso RFID pasivo (sin batería) |
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PLA5. Evolución histórica del Cloud |
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PLA5. Cloud as a Service |
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PLA5. Fog Computing |
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PLA5. Proyecto SmartPort Logistics |
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PLA6. Gestión de los datos y su uso: data analytics |
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PLA6. Tecnologías de Big Data |
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PLA6. Fundamentos del Big Data: arquitectura del sistema |
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PLA3. Caso práctico: detección de gotas de tinta mediante una fotobarrera |
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PLA2. Caso práctico: LoadSensing, producto de la empresa Worldsensing |
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PLA4. Caso de uso: redes inalámbricas para la monitorización del tráfico |
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PLA2. Estado actual |
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PLA6. Caso práctico: aprendizaje autónomo aplicado al funcionamiento de una impresora |
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Máquina virtual VirtualBox |
Software en línea |
Gestión de los datos y su uso: aprendizaje automático |
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Fundamentos de big data: tratamiento de los datos |
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PLA4. La tecnología 5G |
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Video presentación "Desarrollo de sistemas cíber-físicos" |
Audiovisual |
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Cada actividad de aprendizaje dispone de una serie de recursos en formato textual, documentación técnica y vídeos. Además el estudiante recibirá un kit de desarrollo que se utilizará para completar las actividades de evaluación continua, y la práctica. El kit de desarrollo incluye:
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El proceso de evaluación se fundamenta en el trabajo personal de cada estudiante y presupone la autenticidad de la autoría y la originalidad de los ejercicios realizados. La falta de autenticidad en la autoría o de originalidad de las pruebas de evaluación; la copia o el plagio; el intento fraudulento de obtener un resultado académico mejor; la colaboración, el encubrimiento o el favorecimiento de la copia, o la utilización de material o dispositivos no autorizados durante la evaluación, entre otras, son conductas irregulares que pueden tener consecuencias académicas y disciplinarias graves. Por un lado, si se detecta alguna de estas conductas irregulares, puede comportar el suspenso (D/0) en las actividades evaluables que se definan en el plan docente - incluidas las pruebas finales - o en la calificación final de la asignatura, ya sea porque se han utilizado materiales o dispositivos no autorizados durante las pruebas, como redes sociales o buscadores de información en internet, porque se han copiado fragmentos de texto de una fuente externa (internet, apuntes, libros, artículos, trabajos o pruebas del resto de estudiantes, etc.) sin la correspondiente citación, o porque se ha practicado cualquier otra conducta irregular. Por el otro, y de acuerdo con las normativas académicas, las conductas irregulares en la evaluación, además de comportar el suspenso de la asignatura, pueden dar lugar a la incoación de un procedimiento disciplinario y a la aplicación, si procede, de la sanción que corresponda. La UOC se reserva la potestad de solicitar al estudiante que se identifique o que acredite la autoría de su trabajo a lo largo de todo el proceso de evaluación por los medios que establezca la universidad (síncronos o asíncronos). A estos efectos, la UOC puede exigir al estudiante el uso de un micrófono, una cámara u otras herramientas durante la evaluación y que este se asegure de que funcionan correctamente. La verificación de los conocimientos para garantizar la autoría de la prueba no implicará en ningún caso una segunda evaluación.
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La asignatura solo puede aprobarse con el seguimiento y la superación de la evaluación continua (EC).
La calificación final de la asignatura es la nota obtenida en la EC.
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