En términos de las definiciones aplicables recogidas en el Reglamento Europeo 651/2014 (COM17, junio 2014) el núcleo de los objetivos de este proyecto se encuadra en los conceptos de Investigación Industrial y de Desarrollo Experimental. El proyecto se basa en la combinación y configuración de tecnología mecatrónica clásica con tecnologías de Industria 4.0 como la sensórica y la inteligencia artificial, para el desarrollo de un nuevo proceso, consistente en la sincronización de dos rampas de varada independientes para su operación conjunta en servicios de reparación de buques y artefactos de mayores dimensiones, manteniendo, asimismo, sus respectivas capacidades operativas de forma independiente. Sus actividades comprenderán la creación de un prototipo en entorno de laboratorio y la validación de la tecnología mediante la implementación del piloto en un entorno real de funcionamiento.
Los objetivos científico-técnicos previstos son:
1. Nuevo sistema de sincronización mecánica de los elementos de varada de las rampas cuatro y cinco.
El sistema de la rampa cinco se diseña y se instala como elemento clave del proyecto y como núcleo operativo central (master system), que incluirá todos los elementos y controles de referencia. En la rampa cuatro ya actualizada, se harán las modificaciones y se incluirán los elementos de control necesarios para funcionar como sistema subsidiario de la rampa cinco.
Los sistemas de varada son una herramienta industrial básica y consolidada con carácter general en los astilleros. Los elementos fijos y móviles, así como la maquinaria que hace posible la varada/botadura, disponen de aproximaciones tecnológicas robustas y consolidadas. Por el contrario, de la operación sincronizada de dos sistemas (o más) de rampas contiguas no se han encontrado referencias significativas, ni en el ámbito nacional, ni en el internacional de la reparación o construcción naval.
La falta de referencias y experiencias, junto con la criticidad de los procesos de varada y botadura, hacen que su diseño, construcción y operación constituyan un reto en el estado del arte actual.
La sincronización de las rampas conllevará al diseño y desarrollo de nuevos sistemas y subsistemas en el ámbito de la ingeniería mecánica, ingeniería electrónica, ingeniería de control e ingeniería informática que, combinados con la inteligencia artificial, permitan crear una maquinaria más compleja y capaz de llevar a cabo operaciones de varada inteligentes.
En particular, este proyecto incluye el modelado del conjunto físico de los componentes del sistema de varada, de las variables mecánicas y eléctricas que intervienen en su funcionamiento, así como el diseño, simulación y análisis de estabilidad de los sistemas de control, sensores y actuadores necesarios.
El empleo de la inteligencia artificial requerirá adicionalmente del diseño, implementación, entrenamiento y validación de los algoritmos específicos que servirán de entrada de datos para la diagnosis y aprendizaje en los procesos de toma de decisión y actuación específicos del nuevo sistema de varada sincronizado de Repnaval.
En definitiva, para el desarrollo e implementación del nuevo sistema de sincronización mecánica propuesto será necesario el alcance de los siguientes objetivos específicos:
• El desarrollo de los elementos que hagan posible la operación simultánea y sincronizada de dos rampas de varada contiguas, utilizando la mejor experiencia internacional disponible, tanto en diseño como en el equipamiento a utilizar en el proceso básico de sincronización mecatrónica.
• El diseño e implementación de un sistema de control que permita la conservación absoluta de la autonomía operativa de cada una de las dos rampas sincronizadas (4 y 5) de forma individualizada.
2. Nuevo sistema redundante de control sensorizado para la sincronización mecánica de las dos rampas de varada.
La criticidad del proceso de varada sincronizada y la magnitud previsible de las consecuencias de su mal funcionamiento hacen que no pueda considerarse que esté gestionada/operada por un solo sistema, por ello, a la garantía de la sincronización mecánica y sus mecanismos de control se añade una segunda capa de control redundante, altamente sensorizado.
La eficacia y seguridad de la operación sincronizada de las dos rampas (4 y 5), tanto con el sistema mecatrónico como con el redundante altamente sensorizado, no podrán introducir ninguna pérdida de eficacia en el uso de cada rampa de forma autónoma y singularizada.
Por tanto, será imprescindible el desarrollo e implementación de un sistema redundante de control, que garantice de forma independiente el control de posición absoluto y relativo, entre ellos, de todos los elementos involucrados y necesarios para asegurar la eficiencia de las varadas sincronizadas y de la seguridad de los instrumentos y personas envueltos en ellas.
El sistema central de operación y maniobra debe permitir y garantizar la operación sincronizada y así mismo, que cada rampa conserve su autonomía funcional de forma independiente. Como parte de este objetivo se plantea la fabricación y ensayo de un modelo de laboratorio en que se reproduzca la integración de los dos sistemas que permita anticipar y resolver las necesidades para su óptimo funcionamiento.
En definitiva, para el desarrollo e implementación de este proyecto con éxito será necesario el alcance de los siguientes objetivos específicos:
- Diseñar, instalar y operar un segundo sistema de control total (basado en la información obtenida del sistema desde un conjunto sensórico independiente), que actúe de forma superpuesta al sistema de control mecatrónico y permita la redundancia a la vez que la exploración de controles anticipativos para dotar al sistema de garantías adicionales de operación.
- Llevar a cabo la investigación diseño fabricación y ensayo de un modelo de laboratorio en que se produzca la integración de los dos sistemas que permitan disipar y resolver las necesidades para su óptimo funcionamiento.
3. Nueva herramienta de inteligencia artificial de control de los sistemas de varada y su integración en los sistemas de gestión económica-administrativa del astillero.
La operación conjunta y simultánea de las rampas aumenta la complejidad y los riesgos intrínsecos derivados para las personas que participan en ella. Este nuevo escenario de trabajo no puede abordarse como una variación de los escenarios conocidos en la operación convencional realizada hasta ahora, consistente en las directrices y operaciones del personal especializado del astillero y, por tanto, altamente dependiente de la inexistencia de errores humanos para la realización de las operaciones de varada con éxito.
Actualmente estos procesos se desarrollan por el personal del astillero en un contexto caracterizado por:
-Alto número de personas, de diferentes especialidades, trabajando en un entorno colaborativo o no.
-Zonas de trabajo que requieren altas condiciones de seguridad para el desarrollo de las labores específicas de cada persona o grupo y para las propias instalaciones y los equipos y, por tanto, con múltiples tipos de riesgos: explosiones, peligro de caída de cargas de gran peso, trabajos en espacios confinados, trabajos en altura, trabajos nocturnos, etc.
-Número significativo de equipos y maquinas en movimiento, de diversas características, lo que obliga a extremar las medidas de seguridad de las personas que trabajan en la diferentes plataformas o zonas de paso de los diversos transportes.
-En el caso de los astilleros se requiere, en muchas ocasiones, trabajo por debajo de la superficie acuática, coordinados con los que se desarrollan sobre ella.
Este proyecto tiene como objetivo aumentar la eficiencia y seguridad de las operaciones de varada del astillero, a través del desarrollo de un nuevo sistema de trabajo que incorporará procedimientos combinados de observación, comunicación y control de datos, apoyados en un sistema con elementos de Inteligencia Artificial (utilizando métodos de aprendizaje automático como los basados en redes neuronales convolucionales profundas, Deep Learning). Por otro lado, se pretende introducir la metodología para ir incorporando los elementos de inteligencia en los protocolos de trabajo del personal. El alcance con éxito de este conjunto de objetivos garantizará alcanzar de niveles de seguridad general y de las personas, claramente superiores a los mejores estándares actuales.
Resulta por tanto un objetivo científico claro el establecimiento del aprendizaje y entrenamiento de la inteligencia artificial. Dada la escasez de ejemplos, para su consecución con éxito se requerirá de la realización de, al menos, un ejercicio de investigación industrial del elemento específico de mejor expectativa.
En esta línea, dentro de este proyecto se llevará a cabo la conexión física y lógica inicial entre los sistemas de trabajo en las líneas sincronizadas en este proyecto y la informática de gestión económica y administrativa, desarrollando al menos un ejemplo de mejora específica de funcionamiento y aumento de la eficacia.
En resumen, para el desarrollo e implementación de este proyecto con éxito será necesario el alcance de los siguientes objetivos científicos:
•Desarrollar un sistema de inteligencia artificial diseñado para Repnaval (con posibilidades de generalización/adecuación para otros astilleros) y establecer el aprendizaje y entrenamiento de la inteligencia para las actividades básicas.
•Realizar dos ejercicios industriales, considerando la limitación de ejemplos, mediante el entrenamiento en actividades que puedan producir ventajas competitivas respecto a los procesos actuales. El primero, enfocado a la seguridad de los trabajadores y el segundo, de cuantificación de unidades de trabajo previstas y realizadas.
•Realizar la conexión física y lógica inicial entre los sistemas de trabajo en las líneas sincronizadas desarrolladas en este proyecto y la informática de gestión económico- administrativa y técnica actual de Repnaval.
