Desarrollo de sistemas ciberfísicos Código:  B2.636    :  12
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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 PDF
PLA1. Desarrollo de sistemas ciberfísicos PDF
PLA1. Caso de estudio: Gestión integral del equipaje en aeropuertos PDF
PLA3. Sensores y actuadores PDF
PLA3. Acondicionamiento de señales de entrada PDF
PLA3. Conversión analógico-digital PDF
PLA2. Microcontroladores: periféricos PDF
PLA3. Introducción a los sistemas de medida y actuación PDF
PLA2. Arquitectura: unidades de cómputo PDF
PLA2. Microcontroladores: CPU PDF
PLA2. Sistemas operativos PDF
PLA2. Programación PDF
PLA2. Introducción a los sistemas empotrados PDF
PLA2. Arquitectura: componentes PDF
PLA4. Fundamentos de comunicaciones PDF
PLA4. Redes de comunicación PDF
PLA4. Radiocomunicaciones PDF
PLA4. Sistemas de comunicación en la banda ISM PDF
PLA4. Comunicaciones LPWA PDF
PLA4. Comunicaciones celulares PDF
PLA4. Caso de uso: monitorización de la temperatura de un rotor mediante el uso RFID pasivo (sin batería) PDF
PLA5. Evolución histórica del Cloud PDF
PLA5. Cloud as a Service PDF
PLA5. Fog Computing PDF
PLA5. Proyecto SmartPort Logistics PDF
PLA6. Gestión de los datos y su uso: data analytics PDF
PLA6. Tecnologías de Big Data PDF
PLA6. Fundamentos del Big Data: arquitectura del sistema PDF
PLA3. Caso práctico: detección de gotas de tinta mediante una fotobarrera PDF
PLA2. Caso práctico: LoadSensing, producto de la empresa Worldsensing PDF
PLA4. Caso de uso: redes inalámbricas para la monitorización del tráfico PDF
PLA2. Estado actual PDF
PLA6. Caso práctico: aprendizaje autónomo aplicado al funcionamiento de una impresora PDF
Máquina virtual VirtualBox Software en línea
Gestión de los datos y su uso: aprendizaje automático PDF
Fundamentos de big data: tratamiento de los datos PDF
PLA4. La tecnología 5G PDF
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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