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Gemelos digitales para tomar decisiones más seguras y eficientes en los puertos

Un digital twin, o gemelo digital, es una representación virtual de un sistema físico a lo largo de su vida útil. Esto ayuda a los puertos a convertir amplios índices de datos en modelos más digeribles para la vida portuaria, en la que la información es fácil de compartir y comprender. Gracias a las nuevas tecnologías, los gemelos digitales están revolucionando la manera en que los puertos toman decisiones, ofrecen eficiencia operacional de calidad, gestionan datos y evitan situaciones peligrosas. De hecho, Gartner predice que, en 2021, la mitad de las grandes empresas industriales usarán gemelos digitales, lo que aumentará la eficiencia de dichas organizaciones hasta un 10%.

Publicado el 23.04.2020
Los sistemas digital twin permiten a los puertos mejorar su eficiencia operacional, gestionar datos y evitar situaciones peligrosas. (Foto: Port de Barcelona).

El primer día de trabajo de un nuevo empleado en el Puerto de Montreal se centra en la introducción a la seguridad portuaria de rigor, pero llevada a cabo de una manera poco convencional. En vez de practicar sobre el terreno, el personal portuario primero tiene que vérselas con un mando de videojuegos.

Por supuesto, no se trata de un videojuego cualquiera. Es una simulación virtual (o gemelo digital) del Puerto de Montreal que permite a los trabajadores solucionar accidentes y problemas típicos del día a día antes de enfrentarse a ellos en la vida real.

Estas simulaciones preventivas están diseñadas para dar la oportunidad a los usuarios de solucionar crisis hipotéticas de alto riesgo sin someterse a peligro alguno. Desde mercancías en llamas hasta derrames tóxicos, este gemelo digital permite al personal portuario vivir ciertos sucesos sin siquiera pisar el puerto.

Haciendo uso de una caja de herramientas virtual, los usuarios siguen el protocolo como si el desastre ocurriera en tiempo real, una manera más segura de practicar la aplicación de medidas de seguridad portuaria. Y al igual que en un videojuego, se puede incrementar la dificultad del videojuego a medida que los trabajadores ganan habilidades y experiencia.

En el puerto de Amberes utilizan el sistema APICA que sobrepone una capa de realidad aumentada para que el usuario conozca todos los movimientos en la infraestructura (Imagen: Puerto de Amberes).

Pero esta tecnología es mucho más que una forma interactiva de aprender sobre el día a día de la vida portuaria. Está cambiando la manera en que los puertos operan sus negocios pues les ayuda a tomar decisiones más eficientes, rápidas y seguras.

Y éste es tan solo un ejemplo de cómo los gemelos digitales pueden ayudar a mejorar los servicios portuarios. Pero los efectos de esta tecnología innovadora tienen un alcance que va más allá de esta mera definición.

 

¿Qué es un gemelo digital? Una tecnología definida por una visión
Un digital twin, o gemelo digital, es una representación virtual de un sistema físico a lo largo de su vida útil. Aunque la popularidad de crear gemelos digitales mediante redes IoT (internet de las cosas, por sus siglas en inglés) en el sector portuario, se trata todavía de una idea novedosa cuya definición varía según la visión del puerto que la diseña. Y esta visión se basa a su vez en los factores que motivaron su desarrollo.

Desde el videojuego simulador del Puerto de Montreal hasta la red 5G del Puerto de Hamburgo, los puertos de todo el mundo están demostrando que diferentes retos y necesidades llevan a la creación de una gran variedad de gemelos digitales. 

A continuación, se enumerarán algunos casos en los que puertos de alrededor del mundo han desarrollado nuevas tecnologías que les ayudan a compartir la gran cantidad de información que almacenan de forma integral para crear experiencias portuarias más seguras e inteligentes.

Consciencia situacional en el Puerto de Amberes
En el Puerto de Amberes, con sus minas de datos procedentes de múltiples sistemas portuarios, les interesaba el impacto que podría tener la realidad aumentada en sus operaciones portuarias. Por eso diseñaron APICA, un gemelo digital que sobrepone una capa de realidad aumentada a una foto, indicando al usuario toda la información necesaria para conocer el estado de los movimientos portuarios en cualquier momento.

“Cada uno tiene su propia definición de lo que es un gemelo digital”.
Piet Opstaele, Jefe de Innovación, Puerto de Amberes

Al ser uno de los puertos más grandes del mundo en cuanto a superficie, un gemelo digital de esta índole proporciona al usuario una visión general del puerto que antes era imposible de obtener. Con una perspectiva 8D que combina 12 bases de datos, los usuarios pueden tomar nota al instante del número de buques que se encuentran en el puerto o incluso de las ganancias de las turbinas eólicas en tiempo real.

Según Piet Opstaele, Jefe de Innovación en el Puerto de Amberes, los gemelos digitales no se tratan de simulaciones, sino de modelos de simulaciones. Y su modelo de simulación les proporciona con una consciencia situacional sin precedentes de los siguientes factores:

  • Movimientos de mercancías
  • Sistemas de información geográfica
  • 7 cerraduras digitales conectadas
  • Trayectorias de vuelo de drones
  • Vías navegables (más de 500 cámaras de vigilancia)
  • Capacidad de detectar embarcaciones ilegales y de enviar alertas cuando sea necesario

 

Reproducción digital en el Puerto de Rotterdam (con IoT de IBM)
En colaboración con la red IoT de IBM, el Puerto de Rotterdam ha creado su propio clon digital que monitorea los movimientos de buques, infraestructura, clima, información geográfica y profundidad del agua con una precisión absoluta.

Cuentan con dos elementos tecnológicos que les ayudan a alcanzar este nuevo nivel de innovación:

En primer lugar, su Portbase Port System Community System, que combina las funciones de aplicación, plataforma y base de datos. Este sistema innovador comparte información con todo el puerto mediante conexiones bilaterales.

Su otra tecnología es una terminal de aguas profundas plenamente automatizada con vehículos autónomos, que ha modernizado la capacidad del puerto de monitorear y mejorar sus movimientos en aguas profundas.

Todo esto ayuda a reducir las tasas de consumo de combustible, hacer que las cargas útiles por buque sean más rentables y asegurar que las mercancías alcancen su destino de forma segura. Y a la vez, apoyar su misión de mantener un estándar de seguridad elevado y ver de forma más clara qué partes del puerto necesitan mejoras.

 

Control inteligente en el Puerto de Hamburgo
Tras digitalizar un 95% de sus procesos logísticos, el Puerto de Hamburgo controla el tráfico ferroviario, marino y de carretera con su sistema de análisis y colección de datos automatizado, usado por unas 2.000 empresas. Gracias a este esfuerzo, la integración de un gemelo digital con tecnología de realidad aumentada les ayuda a visualizar toda esta información digital desde un solo lugar.

Otra faceta del proyecto de gemelo digital que ayuda al puerto a incrementar su capacidad de optimizar procesos es su Project 5G MoNarch.

Gracias a este proyecto, la totalidad del puerto ha sido integrada con 5G, con lo que la conexión de información dentro del gemelo digital resulta mucho más completa.

Esto implica que han podido actualizar sus servicios de varias maneras, por ejemplo, mejorando el control de los semáforos para perfeccionar el flujo de tráfico, integrando sensores móviles en las embarcaciones conectadas con 5G, y, gracias al ancho de banda, implementando fotos de realidad aumentada y realidad virtual en 360º del puerto, que podrán ser monitoreadas a través de su gemelo digital.

Con esta tecnología 5G integrada en su modelo de gemelo digital, el Puerto de Hamburgo puede controlar de manera más inteligente cada una de las partes móviles del puerto.

 

Eficiencia operacional en el Puerto de Singapur
Tras crear su Centre for Excellence in Modelling and Simulation of Next Generation Ports (C4NGP), el Puerto de Singapur tendrá que trabajar duro para mantener los elevados estándares de sus prácticas digitales.

En estos momentos, el centro está poniendo en marcha diferentes planes para ayudar a investigadores a evaluar el impacto que tendrá el diseño de trazado sobre la terminal Tuas usando su propia versión de un gemelo digital, que todavía está en fase de desarrollo. Se espera que esta tecnología mejore la eficiencia operacional a la hora de gestionar desastres naturales y condiciones climáticas extremas cuando se complete en 2021.

Todos estos avances innovadores están extendiendo los límites de lo que se considera posible en los campos de la eficiencia, el servicio y el movimiento de mercancías global.

Port de Barcelona: de la monitorización a la predicción
Desde hace años, el puerto de Barcelona registra y monitoriza las operaciones portuarias de todos los agentes y operadores: Operaciones como aproximación del buque, asistencia del práctico, operación de los remolcadores, operación de atraque y amarre, descarga y carga de la mercancía, operaciones de las grúas, trasiego de los contenedores dentro de las terminales, recogida/recepción de las mercancías por camiones o tren, entradas y salidas de vehículos, etc.

En la actualidad, todas estas informaciones recopiladas y con su réplica digital permite a los gestores del puerto reproducir sobre un mapa 2D y en un momento en el tiempo, la situación de todas esas operaciones. Estos datos registrados ya se utilizan para análisis y la toma de decisiones, aunque no siempre en tiempo real. El reto de incorporar el twin port se plantea en 3 ejes:

  • Mejorar la representación operativa del puerto.
  • Conseguir una representación en tiempo real de esa operativa.
  • Dotar de más inteligencia a la gestión portuaria.

Los gemelos digitales ayudan a los puertos a compartir la gran información que almacenan. (Infografía: PierNext).

Para la implantación del twin port en el puerto de Barcelona se está trabajando en tecnologías basadas en:

- Representación 3D del espacio portuario, para caracterizar digitalmente las operaciones portuarias con gráficos e imágenes reales en vídeo.
- Comunicaciones 5G y wifi para conectar más sensores y mejorar las comunicaciones en tiempo real.
- Inteligencia artificial, para interpretar los datos de sensores y negocios, y tomar automáticamente algunas decisiones.
- Análisis de imagen de vídeo, como un sensor muy potente que es capaz de contar, detectar cambios, mandar avisos, medir ocupaciones, etc.
- Plataforma de APIs abiertas a los operadores para mejorar el flujo de datos en tiempo real.

Todo el despliegue tecnológico tiene los siguientes objetivos:
- Representar datos en tiempo real, sobre un modelo de gemelo digital. Esto ayudará a los gestores con la toma de decisiones en tiempo real.
- Mejorar la productividad de las operaciones portuarias.
- Garantizar la seguridad de las empresas y trabajadores portuarios
- Mejorar la transparencia de las operaciones para los clientes finales, mediante informaciones apropiadas a su negocio y en tiempo real.
- Incorporar capacidad de predicción en las operativas de carga/descarga de buques y en las recogidas/entregas de contenedores.

 

El futuro de los gemelos digitales y los puertos
Aunque no haya dos gemelos digitales iguales, los objetivos que los puertos esperan cumplir con esta tecnología a veces coinciden.

La seguridad se encuentra en la vanguardia de la revolución de los gemelos digitales, lo que da a los puertos la oportunidad de mejorar el conocimiento de la totalidad de su superficie, incluyendo las vías navegables. Este nuevo nivel de seguridad no solo evitaría contratiempos peligrosos, sino que brindaría un mayor control sobre las ineficiencias y mejoraría los tiempos de entrega.

Los gemelos digitales también permiten a los puertos anticipar métodos más ágiles de comunicación y gestión de datos entre redes IoT y puertos, lo que resultaría en una mejor experiencia para todo aquel que pise un puerto en el futuro.

A medida que mejore la tecnología de gemelos digitales, los puertos del futuro se irán optimizando y disfrutarán de procesos más eficientes. Y tal vez en un futuro no muy lejano, cualquiera podrá conocer la vida portuaria de primera mano al vivir su propia experiencia virtual.