Premios QIA 2020. Ganador innovación Gran Empresa: TKS

Premios QIA 2020. Ganador innovación Gran Empresa: TKS

• Dic 03, 2020
• Centros CEX
• 0
• gran empresa, innovación, Premios QIA, tks

TSK es una empresa global especializada en la ejecución de proyectos EPC y en el suministro de soluciones tecnológicas para la industria, tales como infraestructuras eléctricas, plantas industriales, plantas de generación de energía (convencional o renovable), Oil&Gas, plantas de tratamiento de aguas o handling. Las ventas de TSK rondan los 1.000 millones de euros, con más de 1000 profesionales y proyectos ejecutados hasta en 50 países (www.grupotsk.com)

TÍTULO DE LA INNOVACIÓN

SIXPERIENCE: sistema basado en realidad virtual para la operación y el mantenimiento de plantas industriales

DESCRIPCIÓN CORTA DE LA INNOVACIÓN

SIXPERIENCE es un sistema basado en realidad virtual que permite, a través de un entorno virtual inmersivo, la consulta y actuación sobre todos los elementos de una planta industrial.

DESCRIPCIÓN DE LA INNOVACIÓN 

Esencia de la innovación. El proyecto “Sistema basado en realidad virtual para la operación y el mantenimiento de plantas industriales” (SIXPERIENCE), surge en un contexto de penetración y expansión del paradigma de Industria 4.0 y, más específicamente, el auge de las tecnologías de Realidad Virtual (VR). SIXPERIENCE se basa en la construcción de un entorno virtual sobre el que no solo se puede interaccionar de forma similar a la real, sino desde el que se puede acceder a mucha más información de la que se dispone en la propia planta. Gracias al uso de modos de interacción multimodal y comandos de voz, se consigue generar una experiencia inmersiva total.

Punto de partida. En la actualidad, la supervisión de las plantas industriales que TSK opera y mantiene se lleva a cabo a través de una herramienta propia para la monitorización de este tipo de plantas (SISREM). Esta solución es capaz de captar información relevante de planta mediante el uso de sensores, realizando una captación remota y posterior procesamiento de dichos datos con el fin de mostrárselos al usuario a través de una plataforma web. De esta forma, al inicio del proyecto SIXPERIENCE, TSK se encontraba en posesión de un sistema autónomo que permitía la adquisición, procesamiento, consolidación y la consulta de datos en tiempo real a través de una plataforma web específica.

Por otro lado, dentro del ciclo de vida de un proyecto industrial se genera una gran cantidad de información que queda almacenada en diferentes sistemas y soluciones independientes. Se trata de información de ingeniería, planos de diseño, hojas de características de los elementos seleccionados e incluso información que se genera durante el propio proceso de mantenimiento. En este último aspecto es relevante tanto los informes generados durante acciones periódicas, como las órdenes de trabajo que se registran en sistemas tipo GMAO. En el caso específico de algunas plantas (como por ejemplo plantas fotovoltaicas o termosolares), debe mencionarse, además, la existencia de informes termográficos cuyo acceso en planta es crucial para conocer el estado de cada elemento.

Pasos dados. Dentro del paradigma de la Industria 4.0 y dado el auge actual de la Realidad Virtual (VR), TSK identificó la oportunidad de llevar la supervisión remota de las plantas industriales que opera y mantiene a un siguiente paso. En este contexto, se ejecutó el proyecto “Sistema inteligente de supervisión y formación para plantas fotovoltaicas basado en Realidad” (SIXPERIENCE). La nueva solución SIXPERIENCE utiliza como interfaz la Realidad Virtual e incluye nuevos servicios complementarios a las funcionalidades ofrecidas por una herramienta tradicional de monitorización.

El sistema desarrollado se basa en la construcción de un entorno virtual desde el que se pueden consultar información acerca de todos los elementos físicos de la planta, así como los principales parámetros en tiempo real relativos a la producción (variables de medida, indicadores de rendimiento, alarmas…) y evolución temporal. Todo esto a través de una experiencia inmersiva en la planta generada mediante la construcción del modelo 3D de la misma. Con el objetivo de optimizar la experiencia de usuario, se ha trabajado en la utilización de comandos de voz para la realización de acciones o simplemente para moverse rápidamente por una escena.

SIXPERIENCE permite:

1. Visitar virtualmente una planta industrial, al disponer de un nuevo entorno inmersivo, similar al real, por el que el usuario puede caminar, interaccionar con los elementos y ver el estado de cada uno de ellos. Esta visita se realiza en tiempo real, pero permite la consulta de datos pasados de la planta permitiendo el análisis de cualquier situación que haya podido tener lugar en la misma.

2. Consultar toda la información generada durante el diseño y la ejecución de la planta industrial, pudiendo acceder, entre otros, a hojas de características de elementos, planos, parámetros de diseño y/o informes de construcción.

3. Intercomunicación con sistemas externos, como pueden ser los sistemas existentes de videovigilancia y/o videooperación, herramientas de tipo GMAO o sistemas avanzados de supervisión, operación y mantenimiento como sistemas de análisis termográfico (SISDRON)

4. Capacitación de operarios acerca del funcionamiento de la planta a través de la creación de simulaciones, donde el operario podrá realizar cambios de elementos, accionar válvulas o generar órdenes de trabajo que se integren con sistemas ya existentes.

El sistema ha sido validado en parte de las plantas industriales que TSK opera y mantiene y se ha demostrado su utilidad tanto con fines de supervisión como con fines de formación.

Recursos empleados. La empresa TSK ha sido la responsable de llevar a cabo el proyecto SIXPERIENCE, iniciado en el año 2019 desde el área de Innovación Digital. En su amplia trayectoria como empresa encargada de la construcción, operación y mantenimiento de plantas industriales, TSK identificó una nueva oportunidad para llevar la prestación del citado servicio al siguiente nivel. Para ello, partiendo de su propio sistema autónomo de monitorización de plantas industriales (SISREM) -desarrollado anteriormente por el mismo equipo de profesionales- se decidió apostar por las tecnologías de Realidad Virtual, actualmente en gran auge, como elemento innovador en la supervisión remota de plantas industriales, así como para la formación de operarios en la operación de las mismas.

Para desarrollar la solución se ha trabajado con varias herramientas y tecnologías. La principal herramienta utilizada es Unity3D, un motor de aplicaciones gráficas líder en el mundo que tiene gran compatibilidad con todo tipo de dispositivos de VR. Para el modelado 3D de algunos de los elementos visibles en la aplicación se han utilizado las herramientas Blender y SketchUp. La principal tecnología con la que se ha trabajado en la aplicación es la Realidad Virtual, para ello el dispositivo seleccionado fue VIVE COSMOS. Este dispositivo ofrece una mayor resolución que su competencia y ofrece al usuario mayor libertad de movimiento sin sensores de posicionamiento externos. Las otras tecnologías empleadas son: Servicios REST (para poder mostrar datos en tiempo real) y el Reconocimiento de Voz (que ayuda al usuario a realizar acciones rápidamente dentro de la aplicación).

El proyecto de investigación que dio vida a SIXPERIENCE se inició en 2019 y fue ejecutado con recursos propios de TSK. A nivel económico, el proyecto ha contado con un presupuesto de aproximadamente 100.000€. A su finalización, ha supuesto la contratación de un nuevo profesional (ingeniero informático) especialista en las tecnologías que dan soporte a la solución.

Resultados a nivel económico y medioambiental. Tras haber realizado el pilotaje de la solución planteada en algunas de las plantas industriales que TSK posee en la actualidad, la validez y usabilidad de la solución ha quedado constatada gracias a los buenos resultados que se han obtenido durante la implantación. El éxito obtenido en los primeros pilotajes ha motivado la continuación de los trabajos de mejora y desarrollo de nuevas funcionalidades en el sistema. Partiendo de los primeros prototipos realizados en plantas fotovoltaicas, se está procediendo a realizar su adaptación en plantas termosolares, ciclos combinados y máquinas de manejo de materiales. De esta forma, se está produciendo progresivamente la incorporación de la solución a las herramientas, también desarrolladas por TSK, que la compañía ya venía utilizando para la monitorización, operación y mantenimiento de plantas industriales.

Los beneficios de esta integración se están haciendo patentes desde el inicio, al estar registrándose una mejora en la productividad de los operarios en el desempeño de las tareas de operación y mantenimiento. Esta ventaja se traduce en una mejora directa de la eficiencia de la planta, al reducirse los periodos de indisponibilidad, lo que supone un importante beneficio a nivel no sólo económico sino también medioambiental.

Parte de la mejora en la productividad de los operarios se puede explicar por una mejor calidad en la formación facilitada gracias a la herramienta, con un aumento del nivel de capacitación de la plantilla, todo ello sin necesidad de incurrir en grandes costes adicionales de formación tradicional. Otro aspecto importante a destacar es que se ha detectado una incipiente mejora en la percepción de las condiciones de trabajo de los operarios, habiéndose producido un buen nivel de aceptación de dicha tecnología entre los mismos.

Por último, los cambios introducidos por SIXPERIENCE en las rutinas de operación y mantenimiento de una instalación industrial suponen un importante ahorro al reducirse de forma significativo el número de desplazamientos de operarios a planta, con todos los recursos y gastos que dicha acción implica.

SIXPERIENCE, por tanto, reduce los costes de mantenimiento de planta al mismo tiempo que mejora su eficiencia y disponibilidad, maximizando así la producción de la misma.

Para poder conocer en mayor profundidad las capacidades de SIXPERIENCE, se recomienda la visualización del video de presentación cuyo enlace se indica en el Anexo II de la candidatura.

INNOVACIÓN

La solución desarrollada se basa en la construcción de un entorno virtual sobre el que no solo se puede interaccionar de forma similar a la real, sino desde el que se puede acceder a mucha más información de la que se dispone en la propia planta. Partiendo de mecanismos de interacción natural, SIXPERIENCE permite otras formas de visualización y movimiento como la posibilidad de consultar el estado concreto de un elemento o sobrevolar la planta para ver el estado general del proceso. Gracias al uso de modos de interacción multimodal y comandos de voz, se consigue generar una experiencia inmersiva total.

En los últimos años, han aparecido en el mercado un importante número de empresas tecnológicas ofertando servicios de creación a medida, orientados a cualquiera de los campos del sector industrial que el cliente pueda solicitar. En la práctica, la mayor parte de estas empresas se corresponden con un perfil de creación de contenidos gráficos, con actividad en materias como la fotografía, creación de contenidos CGI, animaciones 3D y el diseño gráfico de interfaces de usuario. La experiencia acumulada por dichas empresas ha permitido realizar sistemas de VR que ofrecen experiencias de uso significativamente atractivas e inmersivas, pero muy cercanas al mundo del videojuego y sin conexión real con sistemas industriales y la información que existe y se genera en este entorno.

SIXPERIENCE ha sido diseñado específicamente atendiendo a las necesidades de operarios de planta y técnicos de mantenimiento industrial, creando un instrumento de asistencia a las tareas de supervisión, operación y mantenimiento. Su principal característica innovadora es la interconexión con sistemas e información industrial existente: uso de modelos 3D y planos generados durante el proceso de ingeniería, conexión con sistemas de monitorización existentes y/o SCADAS, integración con sistemas de videooperación, comunicación con herramientas de monitorización como GMAOs o sistemas de mantenimiento basados en drones.

AUTOEVALUACIÓN DE LA UTILIDAD

SIXPERIENCE pretende satisfacer las necesidades de sus clientes de una forma eficiente, apoyándose en las ventajas de las tecnologías habilitadoras de la Industria 4.0. En este punto, cabe destacar que los principales clientes de esta solución son los operarios y técnicos del centro de control de plantas industriales, cuya rutina de trabajo constituye el objeto de mejora mediante la utilización de SIXPERIENCE. Estas necesidades de mejora se consiguen mediante la introducción de tres utilidades claves innovadoras:

1. Visita virtual a una planta industrial. Mediante un nuevo entorno inmersivo, similar al real, se puede caminar, interaccionar con los elementos y ver el estado de cada uno de ellos (tanto en tiempo real como de forma histórica). Mediante la interacción con la herramienta de monitorización SISREM, se representa tanto la información que se adquiere en tiempo real del proceso como todo el conjunto de indicadores (KPIs) y analítica inteligente asociada.

2. Consultar toda la información generada durante el diseño, la ejecución y la operación de la planta industrial. Desde el nuevo entorno virtual se puede acceder, entre otros, a hojas de características de elementos, planos, parámetros de diseño y/o informes de mantenimiento. Toda la información existente y generada durante el ciclo de vida de la planta, puede ser revisada y consultada desde el nuevo entorno virtual.

3. Formar a operarios acerca del funcionamiento de la planta a través de la creación de simulaciones. En este nuevo entorno virtual, el operario podrá realizar cambios de elementos, accionar válvulas o generar órdenes de trabajo que se integren con sistemas ya existentes. El entorno virtual simula el comportamiento real ante cada una de estas acciones y constituirá un lugar de aprendizaje seguro y accesible desde cualquier lugar.
El sistema propuesto ya ha sido validado en parte de las instalaciones que TSK opera y mantiene en la actualidad. Actualmente se está trabajando en su implementación en todas las plantas que TSK opera y mantiene y se ofrece a los clientes de la compañía dentro de su catálogo de productos.

APRENDIZAJE

Las innovaciones que presenta SIXPERIENCE se basan en el uso de tecnologías (realidad virtual) que, si bien no constituyen ideas nuevas en sí mismas, su aplicación al caso de uso que ocupa al presente proyecto sí presenta un alto grado de innovación. SIXPERIENCE va más allá de la obtención de una experiencia satisfactoria de carácter lúdico y se alinea con la creación de soluciones ligadas a procesos de operación, mantenimiento y de gestión, en los que el usuario espera alcanzar una optimización y mejora de la eficiencia.

SIXPERIENCE ha supuesto la creación de un instrumento de trabajo consolidado, capaz de interactuar con el resto de sistemas y herramientas reales que el cliente utiliza en sus sistemas productivos. Para alcanzar una herramienta de estas características es necesario que el equipo técnico encargado de su desarrollo goce de una amplia experiencia en el sector al que se dirige, una característica que TSK cumple ampliamente y gracias a la cual ha podido desarrollar mediante un proceso de desarrollo sistemático (partiendo de otras soluciones base preexistentes y ampliando sus funcionalidades progresivamente) la herramienta que aquí se presenta.

Por último, SIXPERIENCE se acerca al novedoso concepto de “gemelo digital” ofreciendo los datos en directo de las plantas, tal y como si el usuario estuviera en ellas. De hecho, la propia existencia de una aplicación de monitorización y formación es algo singular en el ámbito de aplicaciones VR industriales. Estos dos aspectos constituyen un importante valor añadido del sistema frente a otras soluciones existentes en la actualidad.

CALIDAD. ORIENTACIÓN AL CLIENTE

La innovación de SIXPERIENCE radica de las necesidades de los clientes gracias a que la solución está dotada de dos conceptos tecnológicos claves para facilitar la adopción de la misma con las máximas garantías de integración en sus rutinas de trabajo habituales.

• Interoperabilidad. SIXPERIENCE ha sido concebido para establecer las conexiones necesarias con tipologías avanzadas de arquitecturas sobre las que se sustenta una herramienta de monitorización o control mediante la utilizando de estándares de comunicación (tanto del mundo industrial como del mundo TIC).

• Usabilidad. El sistema desarrollado ha sido diseñado centrándose en las necesidades del usuario en contraposición a un posible diseño centrado en la tecnología o incluso en la única idea de creatividad y originalidad. Dentro de este contexto, se han implementado técnicas de interacción multimodal y/o comandos de voz.

CALIDAD. EFECTIVIDAD

Tras haber realizado el pilotaje de la solución planteada en algunas de las plantas industriales que TSK posee en la actualidad, la validez y usabilidad de la solución ha quedado constatada gracias a los buenos resultados que se han obtenido durante la implantación. El éxito obtenido en los primeros pilotajes ha motivado la continuación de los trabajos de mejora y desarrollo de nuevas funcionalidades en el sistema.

SIXPERIENCE ya ha sido presentado a varios clientes potenciales y actualmente forma parte del catálogo de productos y servicios de TSK. Para ello, se sigue trabajando en la inclusión de nuevas funcionalidades de interés que optimizan la operación y el mantenimiento industrial en los diferentes tipos de plantas. Además de la mejora en la propia eficiencia de la planta, la optimización de recursos que supone el uso de esta solución junto con la facilitación del desarrollo de formación suponen una mejora en la responsabilidad ecológica y social, respectivamente.