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El equilibrio de Nash y el avance en estandarización


Mientras los usuarios claman por un sistema de comunicación 'seamless' para toda la organización, el abanico de protocolos disponibles es cada vez más amplio. La teoría de juegos, con su punto de equilibrio Nash, ayuda a vislumbrar una posible salida a este escenario.

El equilibrio de Nash y el avance en estandarización

El despliegue del IoT y la Industria 4.0 impulsará un aumento exponencial en la necesidad de conectividad de millones de nodos heterogéneos. La complejidad también se incrementará, aunque la convergencia entre IT y OT ofrecerá múltiples ventajas y abonará el terreno para la integración de sistemas y entornos completos. No obstante, menor estandarización en el proceso podría inducir más fricción en su desarrollo, ralentizando la aparición de nuevos paradigmas tecnológicos. En particular, los protocolos de comunicación orientados a transmitir y estructurar la información, están sensiblemente supeditados al grado de adopción de los estándares.

Durante el pasado mes de mayo, tuve la oportunidad de asistir a una mesa redonda que versaba sobre el futuro de los fieldbuses, dentro de un acto organizado por ARC Advisory Group. Allí estaban presentes varias organizaciones de conectividad, esas que agrupan a 'vendors' de componentes y sistemas de automatización, junto a otros actores relevantes. Cada uno afirmaba representar estándares abiertos, destacando las ventajas de sus particulares protocolos.

Para situarnos en contexto, si por ejemplo hablamos de Ethernet industrial, el panorama para el usuario está repleto de alternativas: Profinet, Powerlink, Ethernet/IP, Sercos III o EtherCAT, por citar algunas. Cada protocolo tiene ventajas en determinados escenarios, pero la mayoría de ellos resultarían funcionales en una amplia base de aplicaciones.

Hasta aquí, nada nuevo. Pero en esa mesa redonda había un dirigente de la firma robótica KUKA, en calidad de representante de todos los usuarios, ya fueran fabricantes de máquinas, integradores de sistemas o sus clientes finales. Sin duda, fue quien puso el dedo en la llaga, cuando expresó el deseo de los usuarios: un sistema de comunicación 'seamless' para toda la organización, desde el sensor hasta el ERP y la nube. Obviamente, se sobreentiende que habrá diferencias entre los distintos niveles de comunicación, ya sea en seguridad, tiempo real o contenido, así como en aplicaciones discretas o de proceso.

En cualquier caso, el espíritu de su propuesta quedó claro: simplificar y evitar duplicidades. Si los vendors se pusieran de acuerdo en utilizar un grupo reducido de estándares universales para conectividad, los usuarios tendrían menos limitaciones e inconvenientes. Por ejemplo, se simplificaría el software para conversión de protocolos y se disminuiría el número de gateways, además de toda la ingeniería asociada con la conectividad, tanto a nivel de diseño como de mantenimiento.

Otra razón a favor de una mayor concentración en la estandarización es que el ciclo de vida de las tecnologías se está reduciendo frente al ciclo de vida de los activos industriales. En estas circunstancias, sería deseable facilitar al máximo la migración de sistemas legados, algo que hoy ya preocupa a muchos usuarios.

En la adopción de un estándar hay un lapso de tiempo clave, que va desde el desarrollo hasta su incorporación con los ya existentes. Un ejemplo: el estándar emergente TSN (Time Sensitive Networking), promovido por el IEEE y enfocado hacia aplicaciones críticas Ethernet en tiempo real. ¿Cuántos estándares ligeramente distintos pueden llegar a desprenderse de esta propuesta en el futuro? En contraste, las soluciones para implementar la capa inferior del modelo OSI están ampliamente aceptadas. Pero es precisamente en capas superiores dónde muchas compañías crean valor, como consecuencia de haber invertido en activos tangibles e intangibles, con la intención de maximizar sus beneficios... Algo muy legítimo, por cierto.

Pero volviendo con el usuario, su deseo pasaría por disponer de sistemas universales, en el sentido más amplio del término, que utilicen estándares abiertos, con tal de conseguir máxima interoperabilidad, portabilidad y modularidad. En definitiva, facilitar y abaratar la implantación de sistemas. Hay varias organizaciones de estandarización que dedican sus esfuerzos en esta dirección (IEEE, ISA, etc). Muchos vendors están integrados en una o varias de estas organizaciones, aunque a veces con posiciones ambivalentes: se apuntan al estándar más universal, pero siguen evolucionando su propio estándar.

Para obtener una perspectiva distinta, podríamos aplicar la teoría de juegos a lo expuesto líneas arriba, una herramienta idónea cuando se analiza un escenario en que interactúan grupos independientes, relativamente desconfiados entre sí y sin ánimo de cooperar mucho entre ellos. Para este caso, supongamos que los actores implicados son fabricantes de equipos de automatización o grupos alineados con sus respectivos intereses (asociaciones, consorcios, etc). El punto de equilibrio de Nash se produce cuando se alcanza un estadio en que ninguno de estos actores puede beneficiarse sensiblemente de una acción unilateral, por lo que deciden mantener su estrategia. Es el caso del dilema del prisionero, un equilibrio de Nash se establece cuando ambos prisioneros deciden confesar sus delitos, con tal de minimizar sus sanciones latentes para el peor caso.

El gráfico adjunto representa a dos fabricantes que intentan encontrar una estrategia óptima entre maximizar su beneficio empresarial y aumentar su participación en un estándar universal (y favorecer una mayor concentración de estándares). Con el transcurso del tiempo, el balance entre cooperar y competir cambiará, el punto de Nash se desplazará y las barreras de entrada al mercado se alterarán.
En esas condiciones, los usuarios podrían quedar lejos de alcanzar un equilibrio que generara los mayores beneficios para su comunidad. No obstante, según algunos economistas, existe otra opción a considerar: el punto de equilibrio Kantiano. Favorecería más a los usuarios y a muchos fabricantes, ya que no necesariamente se trata de un juego de suma cero.

Con Nash, cuando un jugador efectúa un cambio, intenta maximizar su propio interés, suponiendo que los otros siguen igual. Con Kant, el jugador también intenta mejorar su posición, pero en un sentido ampliado, en que se producen mejoras para el resto de actores. Con Kant habrá más cooperación y los beneficios deberían de alcanzar a un mayor número de shareholders (los usuarios entre ellos).  Siguiendo en clave de teoría de juegos, otra alternativa propuesta por algunos autores apunta hacia un equilibrio Nash-Kant, una especie de punto intermedio. ¿Cómo conseguirlo?

La respuesta no es obvia. Una posibilidad pasa por empoderar la figura del usuario en los procesos de estandarización dentro de las distintas organizaciones; otra sería promover lobbies de usuarios más influyentes a los existentes en la actualidad. Incluso podría generarse una oportunidad auspiciada por uno o más usuarios para liderar el proceso.

Un ejemplo de este último caso hizo ya historia. Ocurrió en las décadas 80 y 90, en pleno apogeo de la llamada guerra de los buses, en que el número de protocolos de comunicación se contaba por docenas. Muchos usuarios estaban confundidos y escépticos, lo que contribuía a posponer su decisión en la adopción de un fieldbus determinado. General Motors propuso el protocolo de comunicación MAP (Manufacturing Automation Protocol) y lo hizo extensible a toda la comunidad industrial. Además, GM estipuló un plazo de tiempo a sus proveedores, para que adaptaran su oferta de productos compatible con MAP, si es que deseaban seguir vendiendo a la potente compañía automovilística.

Al final, MAP no llegó a ser una realidad perdurable, especialmente por la complejidad asociada para el nivel de la tecnología en aquel tiempo, pero propulsó la aparición y el progreso de nuevos estándares, facilitando el camino para el desarrollo de Ethernet en el entorno industrial.