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Grandes volúmenes de datos para grandes embarcaciones

Con Naval 4.0, los macrodatos zarparán a bordo de los grandes buques de la navegación comercial.

Aunque Industria 4.0 continúa adoptando formas específicas en la automatización de procesos, los primeros sistemas ciberfísicos y estructuras de red basadas en la nube, acabará optimizando las operaciones marítimas y aún le queda un largo camino por recorrer antes de llegar al transporte por mar. Los proveedores de equipamiento marítimo alemanes son los que más confianza tienen en que Naval 4.0 les reportará grandes beneficios en eficiencia de navegación comercial. ¿Es simplemente una perspectiva halagüeña de la industria alemana? Después de todo, lideran la lista global de proveedores según los datos de VDMA. ¿Qué ofrecen los macrodatos al sector marítimo, y qué nuevos desafíos plantean estos conjuntos de datos masivos?

La automatización extiende sus raíces a la navegación:

Funcionamiento eficiente desde el punto de vista energético mediante la conexión de subsistemas
Lectura de datos navales e intervención de control gracias al acceso remoto desde tierra
Reducción de costes asociada a la navegación no tripulada
Evaluación de datos climatológicos y ajuste de ruta para ahorrar combustible
Las ventajas de la reducción de costes, la protección medioambiental y la mejora de la eficiencia cohabitan con un riesgo elevado de uso ilegal de los datos y ciberdelincuencia.

Se dice que tanto en alta mar como en un juicio, estamos en manos de Dios. Este dicho ha perdido completamente su significado en el siglo XXI. En un juicio siempre hay cierta incertidumbre sobre cómo se resolverá la situación legal, y las mismas incertidumbres imperan en alta mar. Aunque las embarcaciones sigan rutas definidas, siguen estando expuestas a las fuerzas de la naturaleza, la fiabilidad de la tecnología e incluso a los piratas. Mientras algunos hablan de redundancias y fiabilidad, otros contemplan embarcaciones autónomas que podrían mitigar el riesgo de la piratería, ya que a los piratas les interesa más el rescate que puedan pedir por los rehenes que la misma carga. ¿Cambiarán los sistemas de transporte autónomos que ya se utilizan en logística en tierra la imagen de los mares?

Los expertos del sector están convenidos del enorme potencial de los macrodatos.

La presencia de buques de carga controlados a distancia en aguas internacionales es por ahora una mera quimera; sin embargo, la progresiva incorporación de automatismos en los diseños de las embarcaciones están acercándonos a esta realidad y haciendo posible lo que hace unos años parecía inconcebible. Algunos ejemplos de ello los encontramos en la conexión en red de los subsistemas, que permiten la optimización de los sistemas conectados y aumentan considerablemente la eficiencia; o el acceso remoto desde tierra para leer datos de la embarcación o controlar funciones específicas del barco. Independientemente de que siga habiendo personas a bordo, expertos en el sector como Hauke Schlegel, director del departamento «Equipamiento y sistemas marítimos» de la VDMA, están convencidos de que los macrodatos «ocultan un potencial inimaginable». El sector marítimo, con la economía marítima alemana a la cabeza, aboga por los beneficios de los macrodatos, un hecho que complace muchísimo a Schlegel.

Aunque parece que en un futuro no muy lejano, China, Japón y Corea tendrá que cerrar algunos astilleros a causa del exceso de capacidad, los ingenieros mecánicos y diseñadores de sistemas alemanes transitan por aguas más tranquilas. Y aún cuando su futuro pueda no ser muy halagüeño, parece estable. En 2016, se preveía que las ventas superaran los 12.000 millones de euros. Y ahora, ¿ofrece la revolución digital nuevas oportunidades? ¿Cómo pueden beneficiarse realmente las embarcaciones y la navegación de esta nueva tecnología? Analicemos más en profundidad la eficiencia, la protección medioambiental y la seguridad de la industria marítima.

Reducción de costes asociada a la navegación no tripulada

En general, los servicios de carga sufren a diario grandes y progresivas presiones sobre los costes. El motivo de su sencillez es que hay demasiado tonelaje naval disponible en tránsito en los océanos como resultado de la especulación que se vivió entre 2004 y 2009. El resultado final es evidente: exceso de capacidad y erosión de los precios actuales. La reducción de costes parece ser por tanto la alternativa que les queda a los servicios de transporte para mantener la viabilidad económica. Y en cualquier conversación sobre reducción de costes, siempre salen a la palestra los costes de mano de obra, incluso en las empresas navieras que se ven abocadas específicamente a elegir entre cantidad o calidad. Las empresas pueden reducir el número de tripulantes a bordo, o contar con una tripulación con menos conocimientos electrotécnicos y por ende, salarios más bajos.

La automatización puede ser la solución en ambos escenarios. Los automatismos pueden encargarse de numerosas tareas a largo plazo que anteriormente realizaban los humanos. También pueden utilizarse a distancia, lo que permite a los expertos leer los datos de la embarcación desde tierra y guiar al personal de mantenimiento a bordo. La reducción total de la tripulación a bordo ofrecería beneficios rentables: el control autónomo de la nave acabaría con la necesidad de utilizar pequeños subsistemas como, los sistemas de tratamiento de aguas residuales, control climático y desalinización. Los servicios de transporte podrían ahorrar aproximadamente un 10 % de combustible eliminando simplemente los servicios necesarios para dar de comer, alojar y entretener a la tripulación.

Asignación de costes en función de su origen

Con o sin tripulación, en un barco, hay muchas aplicaciones que podrían realizarse de forma más eficiente, aparte de las instalaciones de la tripulación. Midiendo, evaluando y formulando soluciones, Naval 4.0 genera grandes expectativas en estas áreas específicas. Considere la gestión de edificios por un momento: A través del registro de datos y las funciones de red, los consumos y costes se pueden optimizar al nivel de una estancia individual. Estas mediciones no pueden trasladarse a un buque portacontenedores. Sin embargo, los diferentes contenedores contribuyen a diferentes niveles de costes de transporte. ya que, a pesar de las dimensiones normalizadas de los contenedores, todas las cargas no son iguales, algo que queda de sobra demostrado cuando hablamos de «contenedores frigoríficos».

Contenedor frigorífico es el término empleado para definir a los contenedores refrigerados a través del sistema de refrigeración de la carga del buque o sistemas de refrigeración propios, que, a su vez, consumen energía de la red de a bordo. En ambos casos, la refrigeración afecta directamente al consumo de combustible del barco, porque los generadores tienen que proporcionar electricidad y elevan por tanto, la carga del motor principal. Es evidente que los contenedores refrigerados originan más gastos que otros contenedores. En la práctica diaria, sin embargo, los costes de infraestructura se reparten uniformemente entre todos los contenedores cargados en un buque. Si la tecnología de red integrativa pudiera determinar la demanda real de energía de un contenedor frigorífico, podríamos asignar los costes en función de su origen y calcularlos individualmente. En función de la ruta, se podrían aplicar tarifas distintas, porque la electricidad necesaria para refrigerar el contenedor al transitar por el ecuador es mayor que en las regiones más frías. Desde el punto de vista tecnológico, ya contamos con la tecnología para realizar sin problemas estas tareas. El controlador PFC200 de WAGO ofrece, por ejemplo, el almacenamiento suficiente para supervisar los datos fuera de la nube en paralelo con el rendimiento de su propio procesador. Además, esta supervisión es indispensable para documentar la continuidad de la cadena de frío y por tanto, para la seguridad operativa del refrigerador.

Planificación de la ruta en lugar de surcar el océano a toda máquina

Otro ejemplo de las ventajas que ofrece la conexión en red de los datos reside en el control del consumo de combustible. Si por ejemplo, se trazan rutas alrededor de zonas donde la presión es baja, se ahorra combustible. A partir de aquí, el análisis de las previsiones climatológicas puede reportar beneficios adicionales, y no solo en materia de seguridad. El tratamiento adicional de los datos de puerto sigue una senda similar. El catedrático Holger Watter, Dr.-Ing y el presidente de la Universidad Técnica de Flensburgo, se preguntaba recientemente: «¿Qué sentido tiene viajar a toda velocidad hasta el puerto si después hay que esperar a que nos asignen un lugar donde amarrar?» A la hora de considerar el consumo de combustible, es considerablemente más eficiente ajustar la velocidad de marcha para que el carguero o buque portacontenedores lleguen puntualmente a un puerto que esté preparado desde el punto de vista logístico para recepcionar la carga.

Los expertos han determinado que los ingresos que podría reportar la optimización del consumo de combustible y de las interrupciones son tan levados que la UE ha presentando el proyecto «Sea Traffic Management» (Gestión del Tráfico Marítimo). Esta iniciativa tiene por objetivo sincronizar con precisión las operaciones marítimas utilizando la comunicación, las funciones de red y los macrodatos. La premisa básica del proyecto consiste en elevar los datos de la embarcación, que pueden coordinarse entre ellos, a la nube y ponerlos a disposición del resto de barcos. En consecuencia esta opción abre el camino a transmitir rutas marítimas de forma segura y a llegar puntualmente a puerto. Esta sincronización también beneficiaría a los operadores de puerto, porque podrían preparar mejor la llegada de los barcos, lo que a su vez, reduciría considerablemente el espacio logístico necesario para el almacenamiento intermedio y el transporte de mercancías. Los semirremolques y trenes no tendrían que seguir haciendo grandes colas a la espera de buques concretos. Acuerdos como estos resultarían realmente rentables desde el punto de vista tanto económico como medioambiental. «A pesar de ello, sigue siendo poco habitual en la navegación», opina el catedrático Watter, que aclara que, en este contexto, la interpretación correcta de los distintos escenarios cobra más importancia si cabe para los operadores de buques. Watter quiere que la tripulación del buque «sea capaz de leer los datos correctamente y determinar las medidas oportunas», para lo que, en su opinión, es indispensable que los sistemas de automatización cuenten con las interfaces humano-máquina adecuadas.

Naval 4.0 exige mayor seguridad de IT

En este contexto, los puentes de mando han actuado desde siempre como centros de control de la automatización en los que la información confluye: esto incluye datos de navegación, comunicación y carga, además de datos administrativos como documentos de registro y declaraciones de carga. Con los mapas electrónicos y los sistemas de identificación automatizados (AIS), solo hay que ver el puente de mando para saber que la digitalización está aumentando en alta mar. La tendencia habla por sí misma y el potencial descrito lo confirma: ¿macrodatos en las grandes embarcaciones? ¡No cabe duda de que valdría la pena!

Sin embargo, las reducciones de costes, la protección medioambiental y el aumento de la eficiencia también tienen un precio: exigencias considerablemente mayores en ciberseguridad. La digitalización, las funciones de red y la creciente comunicación tierra-barco incrementa el riesgo de abuso de datos y ciberdelincuencia. En toda discusión sobre Naval 4.0, siempre sale a la palestra el tema de la ciberseguridad, y no se trata solamente de proteger un buque de ciberataques, sino de la seguridad operativa de cada embarcación. La protección de barcos, tripulación y medioambiente con tecnologías adecuadas pasa ineludiblemente por el cifrado fiable de los datos transmitidos entre tierra y mar. Un ejemplo de ello lo tenemos en la regulación de los puntos y horas de acceso, o en el uso de controladores que incluyen «seguridad de IT por diseño» y que, a su vez, pueden utilizarse como almacenamiento intermedio si se corta la comunicación entre tierra y mar por algún motivo.

Seguridad de IT: una competición en curso

En vista de las graves consecuencias de los accidentes marítimos, llama la atención que, en este contexto, la versión vigente de la Ley de seguridad de IT no incluya las operaciones marítimas entre sus infraestructuras críticas, algo que contrasta llamativamente con el suministro de energía y agua en tierra. La realidad es que hay que considerar la ciberseguridad como una «competición» entre productores, «hackers» y operadores. Para poder reaccionar con flexibilidad a las nuevas amenazas, debemos partir de un sistema operativo abierto, porque los productos de código abierto no dependen de un solo fabricante. En lugar de ello, los sistemas abiertos son utilizados simultáneamente por numerosos programadores que localizan los fallos de seguridad con mayor rapidez y colaboran en las mejoras. Por este motivo, la familia de PFC de WAGO se basa en Linux^® con expansión en tiempo real, porque incorpora de serie funciones comunes de ciberseguridad, independientes del fabricante, y futuras posibilidades de expansión.

Texto: Thorsten Sienk, Norman Südekum y Eva Banholzer | WAGO

Fotografía: Thorsten Sienk | WAGO

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