Mantenimiento | Transporte y logística

Centro de Excelencia de Servicios Inteligentes de NAVANTIA CESIN para Apoyo al Ciclo de Vida

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Imagen del artículo Centro de Excelencia de Servicios Inteligentes de NAVANTIA CESIN para Apoyo al Ciclo de Vida

Jose Antonio Pagán Rubio
Responsable Mantenimiento Inteligente
Navantia S.A.


Laura Correa Mendioroz

Cartagena Shiprepairs Director
Navantia S.A.

Esther Lavandeira Alcántara
Responsable oficina transformación digital
Navantia S.A.

1. RESUMEN

La transformación digital de la industria, incluido el sector del mantenimiento, no se consigue solamente con la utilización y adopción de nuevas herramientas. El camino por recorrer no es ni corto ni sencillo, necesitando de un cambio muy profundo en toda la empresa que incluye métodos, herramientas, mentalidades y formas de trabajo.

Durante este camino es inevitable encontrar resistencia al cambio donde se cuestionan las ventajas esperadas con la introducción de las nuevas tecnologías frente a lo que se está realizando previamente y que muchas veces se considera que es suficiente. Por esta razón, Navantia ha dado los primeros pasos para crear centros de excelencia de las tecnologías, productos y servicios más relevantes en el negocio de la industria naval, como son centros de excelencia de “Ciberseguridad”, “Inteligencia Artificial”, “Fabricación Aditiva”, “Gemelo Digital”, “Motores – Plan de Mejora Continua”, “Buques Inteligentes” y “Servicios Inteligentes”. En el caso de servicios, el grueso de los servicios que ofrece Navantia son durante el período de explotación del buque una vez entregado, siendo el servicio por excelencia el de sostenimiento. Para ello, Navantia ha creado el Centro de Excelencia de Servicios Inteligentes (CESIN) que sirve tanto de incubadora de proyectos para mejorar o crear nuevos servicios digitales de Apoyo al Ciclo de Vida, como de Centro de Referencia para los programas de sostenimiento. El objetivo del centro es servir de demostrador y escaparate de los servicios que se vayan consiguiendo y acompañar a los programas de Ciclo de Vida a ponerlos en marcha.

De esta manera el CESIN se convierte en el lugar de encuentro de Navantia donde compartir experiencias reales de transformación digital con clientes internos y externos donde los servicios inteligentes para Apoyo al Ciclo de Vida son la piedra angular.

Proyectos del tipo de plataformas digitales colaborativas de gestión de mantenimiento, herramientas de monitorización y análisis de datos de mantenimiento, sensorización para monitorización y mantenimiento predictivo, movilidad embarcada y de los técnicos de servicio, teleasistencia o formación digital a distancia son los que se pretende desarrollar dentro de una estrategia planificada en el tiempo y dotada de recursos para llevarlos a cabo.

Palabras clave: sostenimiento, ciclo de vida, transformación digital, nuevas tecnologías, centro de excelencia, servicios inteligentes.

2. PLAN DE TRANSFORMACIÓN DIGITAL

El Plan de Transformación Digital de Navantia en lo sucesivo (PTD), busca dar respuesta a los retos a los que se enfrenta la compañía en un mercado cada vez más exigente y tecnológico con el objetivo de incrementar su competitividad, reforzando su propuesta de valor en productos y servicios nacionales e internacionales, rejuveneciendo la plantilla y modernizando los procesos, productos e instalaciones.

El PTD se estructura en 6 líneas de actividad: Productos y Servicios Inteligentes (los propios buques y el ACV tras la entrega), Fábrica Inteligente (los astilleros y fábricas en los que se construyen y se consiguen las mejoras en plazo, coste y calidad), Procesos Corporativos 4.0 (los procesos de ingeniería, compras, financiero y demás áreas corporativas que permiten materializar las mejoras), Personas y Cultura 4.0, y la Plataforma y Arquitectura Digital (herramientas que soportan todas las líneas anteriores).


El PTD tiene un contenido integral, que tiene por objeto llegar a todas las áreas de la empresa y proyectarse a toda la cadena de valor (cadena de suministro y clientes).

Figura 1. Gemelo digital: desarrollo en la construcción de la nueva generación de Fragatas F110.

La complejidad tecnológica y cultural, la necesidad de implantación rápida y eficaz integrando las diferentes agendas y objetivos de las diferentes líneas del PTD, hacen que el apoyo en centros de excelencia e innovación sea esencial para garantizar los resultados de la estrategia digital de la empresa.

Los CoE constituyen una red cualificada de intercambio de conocimiento entre profesionales experimentados que entienden la cadena de valor del negocio, las expectativas de los clientes y la tecnología de la compañía y funcionan como un centro de intercambio de información, laboratorio de experimentación o factoría de soluciones donde se testan las pruebas de concepto y prototipos antes de su implantación. Están adscritos a los siguientes centros operativos de Navantia:

  • Madrid (área de ingeniería conceptual): CoE Smart Ship
  • Ria de Ferrol: CoE en Gemelo Digital
  • Bahía de Cádiz: CoE en Inteligencia Artificial y CoE en Ciberseguridad en Navantia Sistemas y, CoE en Fabricación Aditiva en el astillero de Puerto Real
  • Cartagena: CoE Operativo en Motores y CoE en Smart Services

Estos centros son accesibles en cuanto servicios, desde la totalidad del ámbito de operación de Navantia. El denominador común en todos ellos es su función integradora, donde pueden coexistir en un mismo ecosistema un conjunto no definido de organismos/empresas con un objetivo determinado.

Figura 2. CoE - Center Of Excellence Ecosistema Integrador.

2.1. Centro de Excelencia en Gemelos Digitales (CEGEDIN)

El Gemelo Digital es la piedra angular del modelo Navantia 4.0 como conjunto de réplicas conectadas que representan virtualmente productos, procesos o servicios para facilitar la toma de decisiones. La misión de Centro de Excelencia en Gemelos Digitales (CEGEDIN) es experimentar con un espíritu de innovación ágil y abierta, el desarrollo y aplicación de las tecnologías de los gemelos digitales para ofrecer las mejores prácticas y soluciones al resto de la empresa para que de forma competitiva y rentable pueda enfrentarse a los retos actuales y futuros. Servirá además como centro referente e inspirador al ecosistema de clientes, colaboradores y partners.

La visión del CEGEDIN es convertir a Navantia en una empresa transformada digitalmente y madura integrada en un ecosistema que explota de forma eficaz y eficiente, las posibilidades de la conectividad, los datos y la virtualización avanzada propia de los gemelos digitales con una cartera de productos, procesos y servicios en la vanguardia tecnológica ante sus clientes.

Las líneas de trabajo principales del centro giran alrededor de la exploración y demostración tecnológica de soluciones para las necesidades crecientes derivadas del ecosistema de Gemelo Digital en los diferentes programas. Se resaltan tres facetas, la relativa a modelos en cuanto a desarrollo y validación, las mejores algorítmicas y las arquitecturas de referencia para implementación.

2.2. Centro de ExceleNcia en Inteligencia Artificial (CENIA)

El área de Inteligencia Artificial (IA) representa un ejemplo claro de posibilidades de expansión en las actividades de Navantia, principalmente en todo aquello relacionado con las capacidades de vigilancia, inteligencia, gestión avanzada, etc. de nuestros productos.

En comparación con otros sectores industriales en los que podemos observar la aplicación de IA, en Defensa se caracteriza por dos elementos importantes: la restricción de los datos y la reglamentación sobre la seguridad del equipo. La IA como costelación de tecnologías, es uno de los pilares sobre los que se debe desarrollar, operar y mantener las plataformas del futuro.

El Centro de ExceleNcia en Inteligencia Artificial (CENIA) analiza las necesidades militares estructurando los proyectos de defensa de manera similar y, por lo tanto, compatible con la rápida evolución del mundo de la investigación de la IA en el sector comercial y civil.

La interoperabilidad de las fuerzas es un factor clave para el éxito de las operaciones militares. Por lo tanto, al igual que en otros ámbitos de la defensa, la cooperación y la interoperabilidad militares en el campo de la IA tendrán por objeto el diseño de equipo militar, apoyo, logística, simulación, entrenamiento, organización e intercambio de inteligencia orientados al uso más eficiente de la IA.

Figura 3. IA aplicada: Gemelos Digitales de la Fuerza.

Se han identificado determinados aspectos de la IA que son directamente aplicables a las plataformas militares del futuro, los sistemas integrados en ellos, así como en otros productos:

  • Ayudar a la automatización de procesos involucrados en la operación.
  • Ayudar en la toma de decisiones tácticas.
  • Reducir el número de personas necesarias para operar cualquier tipo de Sistema.
  • Training avanzado.
  • Generación de informes de operación (auditoria) de los Sistemas a partir de minería de los datos grabados.
  • Asistentes inteligentes a la operación.
  • Sistemas capaces de aprender de forma autónoma (hacia el buque autónomo).

2.3. Centro de Excelencia en Ciberseguridad C4MiD (Cibersecurity for Military Defense)

El Centro de Excelencia en Ciberseguridad (C4MiD) es un “Ciber-ecosistema” de innovación tecnológica abierta y participativa, de investigación mixta, de ensayos y experimentación, que busca acelerar, mejorar y afianzar la adopción de tecnologías ciberseguras en los productos de defensa.

Los procesos de co-innovacion con nuestros “stakeholders” es uno de los aspectos más relevantes dentro del C4MiD, donde se potencia la búsqueda de soluciones de ciberseguridad para entornos militares complejos, adaptando, mejorando o investigando soluciones, nuevas o existentes del mercado.

Las líneas principales de trabajo del C4MiD son las siguientes:

  • Seguimiento del mercado tecnológico (Defensa / Civil)
  • Maquetación/ prototipado de productos y sistemas
  • Metodología / Framework
  • Cyber- Range (Desarrollos, integración y pruebas)
  • (CFA) Concienciación, Formación y Adiestramiento
  • Auditorias de Seguridad y Acreditaciones
  • Estrategias en ACV
  • Patentes
  • Integración IA en Ciberseguridad

2.4. Centro de Excelencia en Smart Ships (CESMART)

El Centro de Excelencia en Smart Ships (CESMART) tiene como misión el desarrollo de proyectos de buques en la vanguardia del diseño, mediante:

  • Orientación del diseño desde el concepto de buque: nuevos escenarios geopolíticos, normativos y amenazas emergentes.
  • Empleo de nuevas tecnologías y desarrollos innovadores.
  • Definición de nuevas necesidades operativas para el desarrollo de las funcionalidades de los Gemelos Digitales.
  • Desarrollo de requisitos para su integración en el nuevo ecosistema: sistemas de apoyo en las bases y en la mar. integración de vehículos UxV.
  • Identificación los niveles de autonomía requeridos según los conceptos de buque. Orientación hacia su incremento progresivo y el buque completamente autónomo.

El Centro de Excelencia tendrá como cometido la creación de un amplio abanico de nuevos diseños para dar respuesta a las necesidades de los futuros usuarios: buques litorales, oceánicos, de superficie y submarinos.

Los primeros desarrollos, ya iniciados, se centran en el diseño de un buque de combate de superficie en el entorno de las 4.000 toneladas de desplazamiento.

2.5. Centro de Excelencia en Fabricación Aditivade Navantia (CEFAN)

La misión del Centro de Excelencia en Fabricación Aditiva (CEFAN) es contribuir al refuerzo de la propuesta de valor de Navantia hacia sus clientes, centralizando el conocimiento y competencias de Navantia en fabricación aditiva e integrando estas tecnologías en sus productos y servicios.

El centro dotará a la plataforma del futuro de una rápida capacidad de respuesta para la fabricación y sustitución de piezas y repuestos, tanto para ofrecer soluciones para la fabricación de piezas para el apoyo al ciclo de vida de buques y artefactos, como para acometer reparaciones de los medios productivos y equipos del astillero, con el fin de contribuir a reducir la merma de operatividad que supondría una parada prolongada.

Las líneas principales de trabajo del CEFAN son las siguientes:

  • Desarrollo de nuevos materiales.
  • Optimización de diseños para fabricación aditiva.
  • Fabricación de piezas y prototipos de pequeño y gran formato.
  • Técnicas de Post procesado.
  • Certificaciones por Sociedad de Clasificación.
  • Integración de las tecnologías en el apoyo al ciclo de vida.

Navantia viene desarrollando esta línea de investigación en fabricación aditiva desde el año 2015, habiendo alcanzado el hito de la incorporación de piezas fabricadas aditivamente durante la fase constructiva de sus buques. Algunos de los casos de éxito desarrollados en el CEFAN son: rejillas de ventilación instalada en un SUEZMAX, modelos a escala, aseo modular, repuestos para buque (interruptores, tomas de enchufe, volante de válvula, obturador de válvulas, sello válvulas, carcasa de motor eléctrico, tapa ventilador motor eléctrico…), entre otros.

2.6. Centro de Excelencia en Operaciones en Motores (CEOM)

El Centro de Excelencia en Operaciones en Motores (CEOM) tiene la misión transformar por completo las operaciones de la fábrica Motores de Navantia y convertirla en un centro de referencia (Smart Factory) para el grupo, logrando en el proceso 3 objetivos principales:

  • Mejorar la competitividad en la fabricación de motores, transformando por completo las operaciones en la fábrica de Motores para ser el faro de la Excelencia Operativa en Navantia.
  • Garantizar la replicabilidad de la metodología, herramientas y lecciones aprendidas en otros centros productivos del grupo, codificando el nuevo sistema de gestión de Navantia: Navantia Production System (NPS).
  • Desarrollar las capacidades y habilidades necesarias para desplegar la Excelencia Operativa al resto de fábricas del grupo, creando un grupo de agentes del cambio encargados de liderar el futuro despliegue e implementar en todos los centros productivos el Navantia Production System.

El desarrollo del centro tiene especial impacto en los proyectos actualmente en curso y, por supuesto, en los futuros, que se beneficiarán del continuo desarrollo de estas herramientas enfocadas a la excelencia en operaciones de Navantia.

2.7. Centro de Excelencia en Smart Serevices de Navantia (CESIN)

El Centro de Excelencia en Smart Services (CESIN) se orienta a la creación de Servicios Inteligentes en todo el ciclo de vida de los productos de Navantia, especializándose en el Apoyo Logístico Integrado, la gestión de activos, su sostenimiento y rendimiento mediante el análisis predictivo de datos, así como en la creación de soluciones de movilidad y soporte a los distintos usuarios de los productos. Sus objetivos principales son:

  • Desarrollar las herramientas adecuadas que mejoren la eficiencia de los distintos modelos de negocio de servicios de Navantia.
  • Dar soporte a las unidades de negocio de Navantia en sus programas de servicios mediante el análisis de datos de sostenimiento.

Las líneas principales de trabajo del CESIN se centran en:

  • Desarrollo del Gemelo de Sostenimiento (GDS) de nuestros productos que responda a las necesidades de los programas de Apoyo al Ciclo de Vida. Este gemelo de sostenimiento pretende proporcionar los servicios digitales necesarios durante la fase de operación y mantenimiento de los productos, y debe ser entendido como parte integrada del gemelo digital.
  • Desarrollo de servicios alrededor del GDS para mejorar la fiabilidad y eficiencia e integración de las actividades de Integrated Logistic Support (ILS): gestión inteligente de activos, predictivo, RA/RV para formación, asistencia remota, movilidad…etc.
Figura 4. Líneas de trabajo principales del CESIN.

La figura anterior muestra cronológicamente las líneas principales del Centro de La figura anterior muestra cronológicamente las líneas principales del Centro de Excelencia CESIN, donde se materializan y se enseñan resultados a. Se puede observar cómo las primeras iniciativas como son las “Capacidades predictivas del Gemelo Digital de Sostenimiento”, “Teleasistenecia” y “Mantenimiento zero” se han comenzado antes de la creación del CESIN, y serán los primeros resultados que puedan mostrarse a los “stakeholders” y clientes de Navantia en el centro cuando se ponga en marcha en el 2021.

Capacidades predictivas GDS

Desarrollo de las capacidades de monitorización de prestaciones y mantenimiento predictivo “Asset Performance Monitoring” (APM) del GDS, integrado en el GD y cumpliendo requisitos de la Plataforma Digital de Referencia de Navantia.

Figura 5. Capacidades predictivas GDS.

Teleasistencia

Desarrollo de aplicación de asistencia remota que permita dentro de un entorno seguro proveer de servicio de asistencia técnica a distancia al cliente o a un técnico desde tierra.

Figura 6. Teleasistencia.

Mantenimiento zero

Eliminación / reducción de las tareas de mantenimiento de nivel dotación, para que puedan centrarse en tareas de operación.

Figura 7. Mantenimiento Zero.

Capacidades gestión activos GDS

Desarrollo de las capacidades de gestión de activos inteligentes “Enterprise Asset Management” (EAM) que permita maximizar el rendimiento de los activos del cliente optimizando la gestión del sostenimiento.

Figura 8. Capacidades gestión activos GDS.

RA / RV Training y soporte tareas

Herramientas de formación y de ayuda a la realización de tareas de inspección y mantenimiento utilizando tecnologías de Realidad Aumentada y Realidad Virtual.

Figura 9. RA / RV Training y soporte tareas.

3. MATERIALES Y MÉTODOS

Identificadas las actividades a desarrollar, áreas de interés, capacidades, socios potenciales y roles principales de los CoE, en especial del Centro de Servicios Inteligentes “Smart Services”, se continúa avanzando en la consolidación de los mismos, para lo que se ha elaborado una hoja de ruta que define la arquitectura, equipamiento y recursos humanos necesarios, así como el plan de contacto con cada uno de los socios previamente identificados.


La hoja de ruta del CESIN tiene como objetivo desarrollar y mostrar los resultados del Gemelo Digital de Sostenimiento y los servicios que pueden ofrecerse alrededor del mismo.

4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN

El mercado está impulsando la necesidad de innovación en un mundo competitivo. Los clientes están deseando más personalización que nunca y esto requiere de procesos flexibles y eficientes.

El prototipado o realización de pequeños proyectos rápidos “Quick Wins”, permite disponer de una capacidad dinámica y adaptativa para demostrar las tecnologías, concienciar al cliente de su necesidad, y obtener un grado alto de garantía de su integración en las plataformas del futuro.

Los CoE de Navantia permitirán acelerar de la implantación de las soluciones tecnologías para satisfacer las necesidades de los clientes, impulsar las sinergias y el intercambio de conocimiento en un ecosistema de innovación y reducir riesgos en la industrialización de las nuevas soluciones digitales. Entre ellos, el CESIN tiene previsto mostrar servicios inteligentes que den valor añadido al apoyo al ciclo de vida alrededor del GDS.

5. CONCLUSIONES

Los autores de este trabajo en particular y nuestra organización de manera estratégica, apostamos por la innovación, y por tanto por los Centros de Excelencia como elemento tractor necesario para obtener las plataformas digitales del futuro.

Con estos elementos conseguiremos analizar el mercado tecnológico en evolución constante, generar lagos de conocimiento, formar y concienciar, a cada uno de nuestros “stakeholders”, establecer herramientas y estándares que nos permiten abordar tecnológicamente implantaciones tan complejas como las que se requieren en un plan de transformación digital, que como hemos venido comentado abarca no sólo los productos y servicios sino también de los procesos. Entre los servicios, son aquellos relacionados con el apoyo al ciclo de vida los de mayor valor estratégico y por lo tanto donde se centran los mayores esfuerzos de desarrollo.

6. AGRADECIMIENTOS

El equipo de personas que trabajan en esta línea de vanguardia agradece las contribuciones y colaboraciones en el trascurso de este trabajo de investigación,
Jornadas de mantenimiento en el sector del transporte y logística AEM 2020
desarrollo y exploración tecnológica, así como el impulso y la confianza de clientes que como el ministerio de defensa han emprendido el camino de la transformación digital.

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