Gemelos digitales, Edge Computing y 5G para incrementar la eficiencia y la seguridad en los puertos

El concepto de Gemelo Digital se empezó a utilizar durante los primeros años de la carrera espacial. Los elevados costes de las misiones junto con la necesidad de garantizar la seguridad de los astronautas, hizo necesario disponer de maquetas y modelos que permitiesen testear y comprobar la eficacia de todos los sistemas antes de enviarlos al espacio. La tripulación del Apolo XIII (recordemos la famosa frase “Houston, tenemos un problema”) regresó a casa sana y salva gracias a que la NASA disponía de una réplica de la nave (un gemelo) con la que pudo ensayar todas las posibles soluciones y encontrar la óptima.

En los últimos años, el desarrollo de las técnicas avanzadas de computación, la inteligencia artificial, la redes de sensores y las comunicaciones inalámbricas de última generación están contribuyendo con un enorme impulso a este campo de la tecnología, allanando el camino para llegar a disponer de gemelos digitales de cualquier sistema.

En el ámbito portuario el objetivo es disponer de un gemelo digital de todas las instalaciones portuarias, lo que permite optimizar las operaciones logísticas del día a día, mejorar la toma de decisiones y, en definitiva, incrementar notablemente la eficiencia y la seguridad.

Recientemente, el puerto de Valencia ha llevado a cabo el primer caso de uso en ese ámbito, el proyecto PORTWIN, centrado en la implementación de un sistema de asistencia a las operaciones de atraque de los barcos.

Radares UWB: modelando digitalmente un barco

El proceso de atraque de un barco es una maniobra que requiere de una elevada precisión. La información de los barcos se recoge en tiempo real gracias a la utilización de radares civiles basados en tecnología UWB (Ultra Wide Band). Esta información es transmitida a través de la red privada en tecnología 5G desplegada en el puerto y llega al sistema de computación local (Edge Computing), donde se ejecutan en tiempo real complejos algoritmos matemáticos de procesado de las señales recibidas. El resultado final facilita a los responsables del puerto una óptima toma de decisiones, garantizando la máxima seguridad durante las maniobras de atraque.

5G y Edge Computing: aliados de los gemelos digitales

La red 5G instalada en el Puerto de Valencia es de tipo SA (Stand Alone) lo que permite utilizar todas las ventajas de la quinta generación de comunicaciones móviles. En particular, la disponibilidad de comunicaciones ultra confiables y de baja latencia, que aportan seguridad, consistencia y funcionamiento en tiempo real.  Así mismo, la conectividad masiva entre dispositivos asegura disponer en todo momento de información actualizada de los sensores.

El despliegue de esta red 5G privada se ha realizado en las frecuencias que van de 2.370 MHz a 2.390 MHz (banda n40). Esta banda de frecuencia ha sido recientemente asignada y reservada por el organismo regulador del espectro para su uso en España para el despliegue de redes móviles para uso empresarial e industrial. En un futuro cercano se espera que los reguladores del espectro habiliten nuevas bandas de frecuencia para redes privadas y usos industriales, lo que redundará en una mejora significativa de los gemelos digitales.

Finalmente, los complejos algoritmos de procesado y tratamiento de los datos se llevan a cabo en las propias instalaciones portuarias, lo que se conoce como computación en el extremo de la red (Edge Computing). Esto permite garantizar una baja latencia en la transmisión de los datos, una alta seguridad en la información que se gestiona y la garantía de que los procesos se llevarán a cabo en tiempo real.

PORTWIN: un consorcio ganador

Esta combinación de tecnologías de última generación permite mejorar significativamente la eficiencia y la seguridad de las operaciones y de las maniobras de atraque de los barcos. Adicionalmente, contribuye directamente a la mejora de toda la cadena logística, a la reducción de la huella de carbono y a un uso más eficiente de las materias primas. Así mismo, define un marco de trabajo para el desarrollo del IoT industrial en general y de las instalaciones logísticas y portuarias en particular.

El proyecto PORTWIN está liderado por Fivecomm y cuenta con la participación de Cellnex, Fundación Valenciaport, Universitat Politècnica de València, A4Radar y la Autoridad Portuaria de Valencia, y ha sido co-financiado por la Agència Valenciana de la Innovació (INNCAD/2021/14).

Manuel Cañete

Product Strategy Manager