Colegio Oficial de Ingenieros Navales y Oceánicos

Resumen de la conferencia sobre Gemelo Digital de programa Jornada Be Leaders

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Un concepto clave en el desarrollo de la industria 4.0, el gemelo digital, es el tema escogido en esta 5ª Jornada del ciclo sobre la transformación digital en el sector naval y marítimo. Siendo una de las tecnologías clave para el desarrollo y digitalización en cualquier ámbito de la industria, pero con un especial interés en cuanto al entorno, tanto constructivo como, en el ámbito operacional, ya que este “Digital Twin” permitirá entrelazar el entorno físico del producto virtual con su producto real, en este caso, el buque, favoreciendo un método predictivo que facilita en gran medida el análisis de riesgos y sus posibles consecuencias antes de que ocurra una posible falla.

Esta quinta Jornada contó con la participación de autoridades militares y civiles especializadas en esta materia que nos posicionaron en la situación actual de desarrollo de esta tecnología haciendo un recorrido desde una visión más general fuera del sector naval para posteriormente con conocimiento de causa introducirnos en su proyección en el sector naval y su futura implantación dentro del entorno naval militar, en concreto dentro del programa F110.

Dieron la bienvenida e inauguraron la jornada D. José de Lara Rey,  presidente de AINE y decano del COIN, el Excmo. Sr. D. Salvador Álvarez Pascual, General de División, Subdirector general de gestión de programas del Ministerio de Defensa, y el Excmo. Sr. D. Enrique Torres Piñeyro, Vicealmirante, Director de Sostenimiento de la JAL, Armada Española y D. Diego Fernandez Casado, Decano Territorial de Madrid del COIN.

José de Lara introdujo la temática del simposio, la implementación de la tecnología del gemelo digital dentro de la industria naval, siendo el programa F-110 uno de los pilares para el impulso de la transformación digital de la industria y precursor del uso de esta tecnología en el mundo naval a nivel mundial. Tras él, el Excmo. Sr. D. Salvador Álvarez dió paso al comienzo de las ponencias, moderadas por el decano de la delegación en Madrid, Diego Fernández Casado.

“Gemelo Digital en Instalaciones Industriales”, Emilio Sánchez Escamez, CEO IDEA Ingeniería.

La primera ponencia fue dedicada a modo de contextualización en relación al gemelo digital ya existente dentro del ámbito de las instalaciones industriales, exponiéndose un ejemplo real, el BIM (Building Information Modeling).

Esta interesante ponencia comenzó como una introducción clarificadora sobre qué es un gemelo digital, explicando así cómo y qué es un modelo virtual de un proceso o servicio, del que se puede obtener una información que permita obtener un análisis inteligente y monitorizar los sistemas con los que estamos trabajando, con el objetivo de unir el mundo físico y el virtual, haciéndose especial hincapié en la necesidad de datos reales, proporcionados por el objetivo físico monitorizado, para la buena consecución del gemelo digital, en un sistema de comunicación bidireccional entre ambas partes. Emilio Sánchez continuó su ponencia dándonos a conocer en detalle como es el funcionamiento de este gemelo virtual, con una primera fase de obtención de datos, seguida de una fase de procesamiento y análisis de los mismos para terminar en una tercera fase de generación del proceso de manera virtual. Una vez procesada toda la información requerida, tendremos un concepto a tiempo real del funcionamiento de la planta industrial, dividiendo la planta, el buque o el proceso en puntos críticos. Teniendo el modelo 3D y los datos correspondientes podremos dar un mantenimiento preventivo y una posterior visualización virtual para la formación y revisión del sistema físico. En definitiva, un sistema que nos permitirá ser mucho más efectivos, pudiendo realizar un tratamiento preventivo y no correctivo ahorrando así significativamente en los costes de mantenimiento, mejora en gran medida la seguridad  y facilita sin lugar a dudas el análisis de riesgos.

 

“Gemelo digital desde la perspectiva tecnológica”. Jesús Ángel Muñoz Herrero, doctor ingeniero naval, product manager de sistema FORAN y profesor de informática en la ETSIN.

En su exposición Jesús Ángel Muñoz aportó sin duda la visión tecnológica ciñéndose al marco de desarrollo del gemelo digital. En torno al año 89 ya existían gemelos digitales, aclaraba el ponente, haciendo referencia a experiencias pasadas. Posteriormente nos puso en conocimiento de la existencia de dos grandes movimientos, uno estratégico y otro tecnológico. Sabiendo que ahora la tecnología está a disposición de todo el mundo, los avances son sin duda significativos y que la transformación digital de todos los entornos es un motor de cambio, sin duda, pero también es de vital importancia la estrategia que va asociada a esta transformación digital, proyectando una imagen para capturar negocio, siendo el gemelo digital el gran cebo, decía el  Product Manager de sistema FORAN. Sin duda el gemelo digital es clave para el avance de la industria, de hecho, se espera que para 2021 las empresas mejoren la eficiencia de sus negocios un 10% mediante el gemelo digital. También recalcó la importancia del IOT para la transformación digital aportando valor al negocio.

Continuó dando una nueva definición de gemelo digital, siendo este la representación de un objeto físico con un propósito y con unas características evolutivas lo que hace que existan diferentes gemelos digitales agregados y remarcando la necesidad de no crear un solo gemelo digital sino ir generando una espiral de avance que denominó segmento digital, una plataforma donde está todo conectado, proporcionando información a segmento de producción y de ahí al segmento operación, donde se testean los resultados, volviendo a mejorar los datos y posteriormente al diseño, cerrando el bucle y manteniendo constantemente la espiral de mejora.

 

“Gemelo digital en la F-110”. CC Arturo Piñeyro Tabernero, Programa F-110, Dirección General de Armamento y Material del Ministerio de Defensa.

La ponencia llevada a cabo por el CC Arturo Piñeyro Tabernero sobre el programa F-110 supuso un acercamiento al gemelo digital de la fragata clase Bonifaz, el nuevo activo que incorporará la armada, naciendo como un porte intermedio entre los BAM y las F-100, con 2 metros menos que las citadas F-100 y casi 100 toneladas más de desplazamiento. En cuanto a capacidades de guerra, la fragata dispondrá de diversos sónar activos de casco y remolcados, radares y sensores para guerra antiaérea y, desde el punto de vista de plataforma tendrá una propulsión híbrida CODLAG, además de una amplia flexibilidad y modularidad de embarque de módulos para diferentes operaciones, disponiendo un espacio multifunción para cualquier tipo de misión. En cuanto al contexto programático, el 24 de abril se firmó la orden de ejecución y ha dado ya comienzo la fase de diseño que concluirá en febrero de 2022 con un periodo de 8 años de desarrollo a posteriori, detallaba Arturo Piñeyro. Los sucesivos cuatro serán de construcción en los astilleros de Navantia en Ferrol y se espera que puedan ser botados uno por año, consecutivamente.

En cuanto a las capacidades de este gemelo digital, como es bien sabido que no se puede modelizar el barco entero por la complejidad y cantidad de equipos y sistemas a bordo se han filtrado y escogido una serie de equipos determinados, siendo alrededor de 70 equipos con una capacidad de hilo digital muy amplia. La arquitectura básica se compondrá de tres plataformas sincronizables entre ellas que ligarán el astillero, el binomio armada-tierra y el buque. La metodología de desarrollo de sistemas sigue un esquema en V con una fase de gestión de requisitos, otra de diseño y desarrollo y una final de integración y pruebas, con diferentes hitos programáticos tanto de revisión de requisitos como diseño preliminar y crítico, además de garantizar que la configuración de los 5 barcos de la clase es la misma. Finalmente el Capitán de Corbeta terminó su exposición con un breve análisis en el que expuso fortalezas y posibles inconvenientes de este proyecto pionero que busca modernizar y poner a la vanguardia a la flota de la Armada Española.

“Gemelo digital en el ciclo de vida del buque”, por el Excmo. Vicealmirante Enrique Torres Piñeyro, director de Sostenimiento de la JAL, Armada Española.

El ciclo de vida del buque, desde que entra en servicio hasta que causa baja, está apoyado por unos recursos que tradicionalmente se clasifican en tres categorías: los recursos financieros, los recursos materiales y recursos de personal. Ahora ha entrado como recurso la gestión de la información, del conocimiento, y mientras los tres primeros recursos son escasos, este nuevo recurso es más barato y se requiere de menos esfuerzo para dar un salto cualitativo y cuantitativo en el apoyo al ciclo de vida del buque. En cierta medida palia el déficit del recurso económico del material y del personal y en cierta medida lo optimiza.

En sí misma como herramienta, el gemelo digital, no hace nada, hay de definirla muy bien para saber qué queremos que nos de, qué datos e información queremos recibir. Y por otro lado, debemos tener muy en cuenta la calidad de dichos datos.

No partimos de cero ya que existen herramientas anteriores, como ciertas aplicaciones logísticas que si bien son de otras generaciones tecnológicas precedentes (ejemplo el Galia de la Armada) están sirviendo ya de base aprovechando las tecnologías actuales para desarrollar aplicaciones más modernas, también tenemos el apoyo de la universidad y de la industria. Además, la Armada ya cuenta con un embrión del gemelo digital, aprovechando el sistema integrado de control de la plataforma, recibiendo datos de ciertos sistemas en tiempo útil, y cuyo análisis de esos datos ayudan al mantenimiento predictivo de las unidades. Para poner al día el Centro de Supervisión y Análisis de Datos de la Armada (CESADAR) están trabajando en varios proyectos, de los cuales, destacó el sostenimiento predictivo basado en redes neuronales, Soprene, que se apoya en la Inteligencia Artificial, o el proyecto Atavia centrado en la automatización de la recepción de los datos de los buques. También explicó que tienen algunos programas de uso en desarrollo, como por ejemplo, el consumo eficiente de combustible y otro relacionado con las reacciones ante accidentes como incendios, inundaciones, impactos, etc.

Finalizó remarcando que el objetivo principal que quiere la Armada con el gemelo digital es fundamentalmente el apoyo al mantenimiento predictivo para proporcionar a los buques días de calidad en la mar.

 

“Gemelo digital en construcción naval desde la perspectiva funcional”, por Juan Ignacio Silvera Vez, Director del Programa de Productos Inteligentes, Navantia.

Comenzaba matizando que el gemelo digital está revolucionando todas las industrias y representa el estado del arte actual en competencia y competitividad digital de las empresas. El Gemelo digital aporta valor en términos de eficacia, flexibilidad y seguridad funcional del producto, en nuestro caso, los buques. Quiso destacar que el gemelo digital es más que una maqueta digital, es un espejo de un objeto físico.

Para Navantia, el gemelo digital es la pieza clave de su transformación digital, especialmente en la explotación de datos y modelos, además de ser la pieza clave en la transformación de la Armada. Pero ¿cómo materializamos un modelo digital? fue describiendo los pasos a seguir para que de los datos se pase a la realidad. La importancia de los gemelos digitales es ayudar a que las decisiones estén basadas en modelos que aprenden de los datos. Datos que pueden ser: descriptivos, decisivos, diagnósticos, predictivos o prescriptivos y que hay que saber cual tomar y cual desechar, y saber cómo ordenarlos. No podemos olvidar de que el producto inteligente tiene la ambición de ser autónomo en ciertos aspectos, es inevitable y se necesita una algorítmica muy robusta, matizaba antes de terminar su intervención.

 

“DIANA. Industria auxiliar y gemelo digital F110”, por José de Lara, CEO AID & Vicepresidente del Clúster Marítimo Español.

Durante su intervención destacó el esfuerzo que está haciendo por la industria incorporando las tecnologías digitales para poder ofrecer un producto inteligente, que ofrezca un valor añadido al cliente, un producto que sepa adaptarse a lo que el cliente necesita durante el ciclo de vida, y lo más importante es la información, y con ella el ingeniero puede trabajar para lograr una buena integración y colaboración con otros sistemas, una buena comunicación y un buen cumplimiento. La industria naval española tiene la capacidad real de facilitar la tecnología necesaria para cumplir con el cliente necesitará en el futuro. Destaco la creación de la Alianza Diana, donde la industria se ha unido en un consorcio para aunar esfuerzos y aprovechar sinergias que posibiliten definir estándares y crear un ecosistema en el que la industria esté conectada y pueda desarrollar conjuntamente productos inteligentes alineados con las necesidades tecnológicas de diferentes clientes, como por ejemplo, el gemelo digital de la F110. La co-creación y colaboración es crítica para la interoperatividad y compatibilidad de los sistemas navales en el gemelo digital

Finalmente, el Excmo. Sr. General de División Salvador Álvarez Pascual, subdirector general de gestión de programas. Ministerio de Defensa fue el encargado de clausurar el acto. Durante su intervención destacó que todas las plataformas están aplicando la misma tecnología, llevando algunas con décadas de aplicación de sensorización, etc. y en otras no tanto. El problema radica en que el operador, en este caso concreto, la Armada, trabaja con sistemas de generaciones antiguas y con sistemas de última generación, y debe operar todos y no están todos alineados ni sincronizados. Y toda la cadena ha de estar sincronizada y alineada para que sea eficiente. Finalizaba su intervención matizando que no debemos dejarnos deslumbrar por los nuevos productos, debemos tener en cuenta los sistemas en uso ya que puede tener aplicaciones mediante captura de datos.

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