El verano pasado, durante el ARC Industry Forum 2022, Michael Hotaling, de ExxonMobil, ofreció una magnífica ponencia sobre el mantenimiento de los gemelos digitales, desde el punto de vista de un operador propietario. Merece la pena escuchar esta ponencia de 20 minutos, ya que está repleta de conocimientos adquiridos a base de experiencia:
1:30 «Desde el punto de vista de la explotación y el mantenimiento, nos habíamos quedado un poco rezagados a la hora de ponernos al día»
Tal y como se destaca en nuestra publicación sobre «Overkill BIM», la mayoría de los operadores, especialmente en el sector de la arquitectura, la ingeniería y la construcción (AEC), creían que aplicar el mismo enfoque que las empresas de ingeniería, compras y construcción (EPC) también podría servir para los casos de uso de operación y mantenimiento. Eso simplemente no es posible, aunque solo sea por las diferentes escalas temporales: décadas de operaciones y la rotación de personal y organizaciones pasan factura.
2:20 «Hemos visto soluciones que buscan un problema»
En Samp somos un grupo de veteranos del sector, y nos enorgullece afirmar que el origen de nuestra empresa y nuestra solución se remonta a la voluntad de resolver, de forma escalable, un problema universal que afecta a nuestro sector: la brecha cada vez mayor entre los datos técnicos y el estado REAL de los activos industriales, con todas sus consecuencias, que pueden ser trágicas.
2:50 «Hay mucha información sobre el trabajo que se está llevando a cabo en torno a los proyectos de capital de nueva construcción»
Es cierto, y no es ninguna sorpresa: las empresas de ingeniería, adquisición y construcción (EPC) crean (y, en ocasiones, reutilizan) todos los datos de ingeniería, que luego pueden alimentar un gemelo digital. Como se ha mencionado anteriormente, un proyecto de nueva construcción durará unos pocos años como máximo, y parte del personal clave se mantendrá estable de principio a fin.
Todo esto es exactamente lo contrario de lo que ocurre en la explotación y mantenimiento (O&M): los datos de ingeniería son parciales o están desactualizados y la trayectoria profesional del personal es más corta que la vida útil de las instalaciones, que se remonta a décadas atrás.
3:10 «¿Cómo consiguen realmente los operadores que los activos digitales sigan avanzando?»
El enfoque principal de los equipos de O&M son las operaciones cotidianas, no la ingeniería ni las tecnologías de la información. Desde el primer día tras la entrega inicial de la planta, dado que los operadores rara vez disponen de información de calidad ni de formas eficaces de obtenerla, ¿cómo cabría esperar que mantuvieran un gemelo digital? Hasta ahora, era una misión imposible por razones comprensibles.
4:05 «Tenemos entre 80 y 90 casos de uso»
Un gemelo digital está diseñado para dar respuesta a casos de uso, y no al revés. Es una obviedad, pero los proveedores de soluciones no deben olvidarlo; de lo contrario, podríamos caer en la trampa de la «ley del instrumento», también conocida como «si la única herramienta de la que dispone es un martillo, resulta tentador tratar todo como si fuera un clavo».
4:15 «No he oído ni una sola palabra sobre los esfuerzos o la organización necesarios para mantenerlo»
Hasta ahora, no había llegado el momento adecuado para ello; nadie había logrado resolver este rompecabezas. Resultaba tan difícil establecer un gemelo digital estático que nadie pensaba en el siguiente paso: su mantenimiento. Sin embargo, algunos operadores propietarios están saliendo ahora del «valle de la desilusión», y algunos de nuestros clientes que se encuentran en la «pendiente de la iluminación» estarán encantados de compartir su experiencia (pista: los testimonios se encuentran en la página de inicio de nuestra web).
Es estupendo que hayan redactado colectivamente un libro blanco sobre el «mantenimiento de los modelos 3D»; ¿está disponible públicamente?
6:40 «En lugar de pedirme que mantenga estos planos en 2D, disponemos de la misma información, o incluso mejor, en una imagen en 3D de esas actividades»
Esto es absolutamente cierto, y lo constatamos con información como las zonas ATEX o los puntos de muestreo de amianto. Nuestros clientes cumplen con la normativa y mantienen esta información en planos o en forma de tablas. Sin embargo, este tipo de registros es difícil de compartir y, más aún, de comprender para quienes no están ya familiarizados con la instalación. Proyectar esta información —desde su sistema de registro actual— en el entorno 3D supone un cambio radical y constituye un excelente material formativo para que las autoridades reguladoras acepten nuevas formas de trabajar.
7:20 «Intento por todos los medios evitar la expresión "gemelo digital"»
¡Cómo lo entendemos! Tantas promesas que no llegaron a materializarse… Tantos operadores se quedaron en el camino. El concepto ha ido adquiriendo un matiz cada vez más negativo en estos últimos años. Sin embargo, esto puede ir evolucionando progresivamente, ya que la mayoría ha aprendido la dura lección y se da cuenta de que es necesario un renacimiento del gemelo digital.
8:00 «No es más que una imagen sin sentido hasta que se entrelaza con datos»
Exactamente, y ese es precisamente el núcleo de lo que hacemos en Samp. Inyectamos la esencia de la inteligencia de diseño de las plantas de proceso —es decir, los diagramas de tuberías e instrumentación (P&ID)— en el 3D. Y hemos optado por basarnos en el 3D obtenido sobre el terreno mediante la captura de la realidad. Creamos el eslabón perdido entre el conjunto de datos técnicos (que puede incluir modelos CAD 3D teóricos) y la realidad sobre el terreno. Nuestra piedra angular es el número de identificación del equipo, obtenido de los P&IDs.
8:50 «Permitir una arquitectura abierta»
Creemos firmemente en este enfoque de arquitectura abierta. ¿Por qué? Como no podemos hacerlo todo bien, nos centramos en nuestras capacidades principales y, a continuación, nos aseguramos de que Samp pueda formar parte de una arquitectura más amplia, ya existente y en constante evolución. Sin migraciones complejas: potenciar los sistemas de registro existentes; ese es el camino a seguir.
9:00 «Separar el hardware del software»
¡Al cien por cien! Debemos ser agnósticos respecto al dispositivo de captura de la realidad. Escáneres láser terrestres, escáneres láser móviles, LiDAR, fotogrametría o videogrametría desde teléfonos inteligentes, tabletas, dispositivos wearables, drones que vuelan o se desplazan a pie… ¡Da igual cómo! En lo que nos centramos es en infundir inteligencia de ingeniería de procesos en los datos de campo en 3D.
9:05 «Separar el software de los datos»
Una vez más, en Samp hemos tomado nuestras decisiones y solo utilizamos formatos de datos estándar como entrada. Esto puede resultar molesto en ocasiones para algunos clientes que siguen atrapados en la dependencia de un único proveedor. Esta situación irá evolucionando, y nos complace animar a los clientes a avanzar un poco más en esta dirección.
10:00 «Los casos de uso sostenibles del gemelo digital son, en su mayoría, puntuales»
La repetibilidad de las implementaciones y el uso simultáneo del gemelo digital son fundamentales. En Samp hemos apostado por un enfoque de «tiempo hasta la experiencia» breve, en el que los primeros resultados están disponibles en cuestión de días, los usuarios finales perciben el valor en su trabajo diario en diversas organizaciones y mejoran la calidad de los datos día tras día.
Ya se trate de personal fijo o de contratistas, el gemelo digital no puede limitarse a los especialistas para aportar valor a gran escala.
11:20 «Quiero disponer de datos en tiempo real»
Tan pronto como se concilian los datos de captura de la realidad y de ingeniería de procesos (es decir, números de etiqueta e identificadores de línea), resulta sencillo conectarse a fuentes de datos en tiempo real, como historiales de datos, hipervisión o simulación en línea. En combinación con una representación exacta de los sistemas tal y como son sobre el terreno, proporcionan un contexto inigualable para una toma de decisiones sólida.
11:50 «Obtenga información interactuando con ella»
Otra decisión importante que tomamos en Samp fue capacitar a los usuarios de campo para que actualizaran ellos mismos el gemelo digital, sin la carga que supone una larga cadena de mando, que es la causa de la brecha cada vez mayor entre el as-built y el documentado.
Los usuarios sobre el terreno confiarán en el gemelo digital porque lo actualiza el propio terreno, para el terreno (¡y más allá!), utilizando sus dispositivos actuales, sean cuales sean. ¡Los operadores sobre el terreno se convierten en los «wazers» del gemelo digital: lo utilizan y lo actualizan!
12:50 «Seguir el rastro de las líneas rojas y negras de los P&IDs es una batalla constante a la hora de asegurarnos de que seguimos conectados»
¡Cuánto tiempo han dedicado a ello nuestros héroes de las Industrias! Decidimos poner fin a esto. Optamos por confiar en los P&ID inteligentes y abiertos de DEXPI para aliviar el sufrimiento de nuestros héroes. DEXPI tiene la ventaja de ser independiente del proveedor. Es fácil de manejar para las personas, les permite seguir fácilmente una línea a través de los folios y comprobar las secuencias de aislamiento de los equipos con total facilidad.
¡DEXPI también resulta útil para las máquinas, ya que es legible por estas! Esto abre la puerta a la simulación de sistemas a partir del P&ID y a nuestra IA patentada de reconocimiento de equipos, que ayuda a completar la captura de la realidad en 3D con las etiquetas de los equipos procedentes del P&ID. ¡Estupendo!
Más allá de eso, y aprovechando DEXPI, tenemos grandes ambiciones de realizar ingeniería inversa para crear un gemelo totalmente simulable a partir de la mera captura 3D en un futuro no muy lejano.
13:00 «Encontraremos la manera de utilizar una visualización en 3D de un activo para mejorar ese proceso»
Sí, sin duda, y esto es precisamente lo que impulsó la creación de Samp: el encuentro entre Laurent, que sufrió en primera persona las dificultades de nuestro sector durante dos décadas (y, lamentablemente, fue testigo de un trágico accidente industrial causado por un documento de ingeniería obsoleto), y Shivani, una experta en aprendizaje automático que deseaba resolver un problema social a gran escala.
El resultado: una solución web en la que la captura de la realidad se une a la ingeniería de procesos y actúa como puerta de entrada a la limpieza y actualización continuas de los datos, al tiempo que da un nuevo impulso a los sistemas de registros.
13:50 «La fidelidad del modelo o la frecuencia de las actualizaciones es importante»
Muchas, muchísimas personas perdieron la fe en los gemelos digitales porque eran demasiado teóricos y NUNCA estaban sincronizados con la realidad del terreno. Por eso Samp decidió dar prioridad al 3D de campo —«el 3D de campo está desplazando a los modelos 3D de CAD»— y desarrollar una capacidad de actualización continua, en la que los usuarios finales puedan subir sus propios escaneos o fotografías/vídeos del trabajo que acaban de completar, con el fin de lograr un ciclo de actualización extremadamente corto. «Del terreno, para el terreno» (¡y más allá!)
14:00 «Quiero conocer las especificaciones de par de apriete de un perno»
La captura de la realidad actual llega hasta el nivel de cada perno. Al consultar visualmente los sistemas de registro existentes con el número de etiqueta del equipo principal a través de Samp, el operador obtendrá cualquier información procedente del ERP, EAM, CMMS, APM o cualquier otro sistema con un solo clic. Acceder visualmente a una ubicación es la piedra de Rosetta que da acceso a todos los demás sistemas. A la inversa, cualquier especialista que utilice un sistema de registro puede acceder al contexto visual de un equipo, una soldadura o un punto de inspección específicos en Samp.
14:30 «El reto al que nos enfrentamos es ser capaces de escalar»
Por eso, en Samp hemos diseñado desde el primer día un enfoque escalable, que puede parecer muy limitado, pero que está orientado precisamente a permitir la escalabilidad. Nos centramos únicamente en cerrar la brecha entre el gemelo digital y la realidad sobre el terreno, ¡y en mantenerla cerrada día tras día! Hemos eliminado los intermediarios innecesarios y capacitamos a los usuarios finales para que publiquen información directamente desde el terreno.
15:00 «Muchas gracias por los proyectos de inversión; nos haremos cargo de ellos y los llevaremos adelante»
Sin duda, el gemelo digital del operador es demasiado crítico como para dejarlo en manos de un tercero. Sin embargo, hasta ahora resultaba tan complejo que muy pocos operadores se atrevían o lograban hacerse cargo de él y mantenerlo. Quienes lo intentaron aprendieron la lección por las malas y ahora saben exactamente lo que quieren y lo que no quieren.
15:20 «Pretendemos ser agnósticos en cuanto a la forma en que se obtienen las imágenes»
Este es nuestro caso en Samp: nos centramos únicamente en las nubes de puntos 3D, independientemente de cómo se hayan capturado o generado: mediante un LiDAR o una cámara integrada en un smartphone, una tableta, un dron volador, rodante o que se desplaza a pie, etc.
Por supuesto, también podemos alojar datos 3D procedentes de sistemas CAD como «nubes de puntos virtuales» para aquellos clientes que no deseen partir de cero o que necesiten visualizar zonas no escaneables, como redes subterráneas. En tales casos, resulta interesante observar cómo los modelos de ingeniería son progresivamente «canibalizados» por las nubes de puntos procedentes del terreno, que sustituyen gradualmente al 3D teórico o ausente.
16:30 «Hoy en día, en nuestras plantas contamos con personas que son auténticos superhombres con una radio»
Nos encantan estos superhumanos del mundo real, y no subestimemos cómo pueden impulsar los gemelos digitales desde el terreno. Solo hay que aprovechar sus increíbles habilidades. Por eso, en primer lugar, también creamos nuestra solución pensando en ellos. Para que se conviertan en la parte de confianza que realiza un seguimiento de la evolución de las instalaciones como nadie más puede hacerlo: desde el terreno, para el terreno.
16:50 «¿Por qué no se puede representar todo eso en un modelo 3D para ofrecer información precisa y actualizada?»
Se puede. Esa es la clave: ¡precisión + actualidad!
Sin embargo, para llegar hasta ahí fue necesario pensar de forma poco convencional.
17:00 «Es posible que llegue un momento en el que lo único que necesite para realizar un escaneo sea su teléfono».
Por supuesto. Más allá de eso, incluso para quienes no dispongan de un LiDAR en su tableta o smartphone de campo (el cumplimiento de la normativa ATEX no ayuda), bastará con que la cámara de un smartphone tome unas cuantas fotos o grabe un breve vídeo de la zona de interés tras una modificación para regenerar una nube de puntos local que actualice la escena global.
17:20 «Se trata de reducir los costes empresariales; no es tecnología por la tecnología en sí misma»
Nuestra filosofía respecto a nuestra solución web no consiste en añadir otra plataforma más a las ya existentes, ni en forzar la sustitución del software actual por uno nuevo. No se trata de crear otro conjunto de datos personalizados. Se trata de establecer el eslabón perdido entre los sistemas de registros existentes, los equipos actuales y la realidad sobre el terreno. Esto permite extraer todo el valor de las inversiones humanas y técnicas ya realizadas.
17:40 «Cuando se empieza a permitir la reutilización de imágenes en un almacenamiento centralizado, se está integrando con los datos»
Ciertamente, qué desperdicio es disponer de tanta captura de la realidad de un solo uso que queda sin utilizar en los servidores tras un proyecto concreto, en lugar de enriquecerla con datos y semántica para poder compartirla con todos los equipos. Algunos llegaron incluso a comparar la información espacial de un solo uso con los plásticos de un solo uso: no es el mejor uso que se le puede dar a un producto de tan alto valor añadido.
17:50 «La integración de datos con activos es una actividad muy, muy costosa»
Resulta muy costoso porque, hasta ahora, se trataba principalmente de una actividad de servicios: cuantos más datos hay que asociar, más servicios se necesitan. No solo inicialmente, sino también de forma continua, para mantener la asociación actualizada.
Sin embargo, con un enfoque basado en software, lo que antes resultaba muy costoso se vuelve escalable, con ciclos cortos. Al menos en el caso de los equipos y sistemas de procesos clave, que representan los activos más sensibles desde el punto de vista de la seguridad y los ingresos. El objeto semántico fundamental en el que nos basamos en Samp es el número de identificación del equipo o el identificador de línea, extraído del P&ID. Sin duda, puede diferir del identificador utilizado en otros sistemas; en tal caso, nos basaremos en un registro maestro de etiquetas (externo) ya existente para poder consultar cualquier sistema de registro desde Samp, sin alojar datos duplicados en Samp.
18:00 «Este no es un lugar en el que pueda permitirme tener 25 variaciones diferentes de modelos 3D»
Cuántos problemas acarrean las variaciones de los modelos 3D, los niveles de detalle (LoD), los estándares y los visores. En Samp tomamos una decisión tajante: basarnos exclusivamente en estándares de captura de la realidad en 3D ampliamente disponibles (e57 georreferenciados) como entrada, que constituirán la única fuente de datos 3D para nuestra solución web.
Los archivos 3D originales pueden permanecer en los sistemas de registro de nuestros clientes; nosotros simplemente los procesaremos automáticamente para garantizar que nuestra IA pueda transmitirlos y procesarlos. Esto no impide consultar representaciones CAD en 3D del mismo objeto procedentes del sistema de ingeniería a efectos comparativos; sin embargo, en la práctica, la mayoría de nuestros clientes no disponen de ningún tipo de datos 3D.
18:20 «Hoy en día, las imágenes 3D, en lo que respecta a las operaciones y la sostenibilidad, suponen un coste adicional»
Y esta es la razón por la que no funciona y no funcionará con la forma de pensar actual. La razón misma por la que redactamos nuestro artículo inicial «Overkill BIM» es que queríamos compartir nuestra opinión tras numerosas entrevistas con operadores y empresas de servicios que, sin excepción, intentaron sin éxito mantener modelos 3D en las operaciones.
18:40 «Pensaba que pagaba a personas para que mantuvieran los P&IDs y las inspecciones ISO; ahora solo tiene que pagar a alguien más para que mantenga su modelo 3D».
Mi asistencia a la feria «BIM World 2022» de este año no ha hecho más que confirmar al 100 % esta conclusión. Nadie estará dispuesto a seguir pagando durante mucho tiempo por un equipo adicional dedicado al mantenimiento manual de un modelo 3D, y menos aún cuando esto ralentiza el ciclo de actualización entre el modelo y la realidad.
18:50 «Eso tendrá una vida corta, a menos que podamos encontrar una forma de utilizar una capacidad de escaneo de bajo coste para integrarla con eso».
Creemos que en Samp hemos dado con el enfoque adecuado, centrándonos en primer lugar en los equipos y sistemas para la industria de procesos. Lo que necesitamos ahora son cada vez más datos, la mejora continua de nuestros algoritmos y un arduo trabajo para escalar progresivamente y poder gestionar los activos más grandes y densos del sector, a un coste marginal muy aceptable.
19:00 «Llegará un momento en el que dejaré de mantener los isométricos de inspección y los P&IDs; me encantaría descubrir cómo hacerlo».
De acuerdo, permítanos compartir un secreto. Lo que nuestra IA crea al analizar una nube de puntos para comprender la tipología de sus equipos y sistemas es un diagrama cuasiisométrico. Cada línea de tubería se sustituye por su línea generadora, y cada equipo se sustituye por el símbolo de su clase. ¿Le suena? Sí, se parece mucho a un dibujo isométrico, a partir del cual se puede (re)generar un P&ID. Por supuesto, podemos ayudar a asociar los números de etiqueta a partir de las listas de equipos existentes. Así pues, al final, podemos ayudar a realizar ingeniería inversa y a generar isométricos y P&IDs básicos a partir de nubes de puntos 3D.
19:10 «en una arquitectura abierta»
Antes de que se creara Samp, muchos de nosotros contábamos con una amplia experiencia en arquitecturas propietarias ad hoc estrechamente integradas. Comprendemos los límites y las consecuencias de este tipo de arquitecturas. Por eso decidimos desarrollar nuestra solución web íntegramente sobre estándares abiertos y con interoperabilidad de servicios web abiertos, para evitar la migración de datos y una integración compleja.
20:00 «No voy a cambiar en toda la empresa todos los lugares donde tengo mis P&IDs»
Entendemos que nuestros clientes tienen cosas más importantes que hacer que modificar todos sus P&ID. Restauramos de forma transparente la información de los P&ID basándonos en el estándar abierto DEXPI, de modo que todos los usuarios finales se beneficien del valor añadido de estos planos.
Es una lástima que solo los ingenieros se beneficien de los P&ID inteligentes en sus soluciones CAD propietarias, mientras que el 90 % del personal y los contratistas de operaciones tienen que conformarse con archivos PDF básicos.
20:05 «Espero poder integrarlo en un sistema de operador abierto».
Es cierto que la interoperabilidad es la clave, y garantizar que una solución específica pueda integrarse en un ecosistema existente sin alterarlo es lo mínimo que cabe esperar. Más allá de eso, dicha nueva solución web podría incluso mejorar los sistemas de registros existentes, haciendo que parte de su contenido sea más fácilmente accesible para todos.
Incluso hemos tenido varios casos en los que nuestra solución facilitó la actualización de los sistemas de registro de nuestros clientes con una solución más moderna, ayudándoles a garantizar que la nueva solución se ajustara perfectamente a la realidad sobre el terreno.
20:20 «Las personas que han entregado modelos 3D, todo está hecho a medida»
Dado que ofrecemos nuestros servicios en la nube, utilizamos un único código para todos los clientes. Se trata de una garantía fundamental que nos permite decir «no» incluso cuando un cliente solicita una personalización.
Lo cual no significa que no escuchemos a los clientes. Contamos con un grupo de trabajo con nuestros clientes, en el que nos reunimos trimestralmente para debatir un caso de uso específico y analizar si existe un terreno común para implementar nuevas funcionalidades que resulten valiosas para todo el mercado, y no solo para un cliente concreto.
20:40 «La falta de estándares (o tantos que nadie sigue ninguno de ellos)».
Esto es cierto. Hemos optado por abordar un problema concreto, aunque de alcance universal, y aprovechar al máximo los estándares existentes en torno a él para 3D, 2D y 1D:
- e57 para nubes de puntos en 3D, idealmente con geolocalización EPSG: muy consolidado
- DEXPI/Proteus para P&ID, relacionado a su vez con la norma ISO 15926: está ganando popularidad poco a poco, aunque no redunda en interés de los proveedores de CAD consolidados
- la norma ISO 81346 como RDS para la jerarquía de equipos: hasta ahora solo se utiliza en los sectores nuclear y aeroespacial, pero es una buena dirección a seguir. Por el momento, simplemente utilizamos lo que se pueda extraer de los sistemas CMMS/EAM, o regeneramos la lista de equipos a partir de los P&IDs.
21:10 «De todos los proyectos en los que actualmente dispongo de modelos de ingeniería en 3D y en los que estoy realizando la captura de la realidad, partiendo de una base normativa, los datos no se presentan en el mismo formato»
Esta es la razón por la que, en nuestro ámbito específico, nos ceñimos al estándar de formato de archivo de captura de la realidad (e57) y no imponemos superposiciones de mallas propietarias, que, en cualquier caso, son geometría obsoleta y crean una representación más de la realidad. WYSIWYC: Lo que ve es lo que ha capturado, y punto. El personal sobre el terreno confía en ello
las nubes de puntos en color pronto tendrán un aspecto tan bueno como los modelos de malla artificial texturizados. Para las redes subterráneas, aprovechamos las nubes de puntos procedentes de estudios de radar o magnéticos, y también podemos crear «nubes de puntos virtuales» (¡también en formato e57!), mediante la «conversión en puntos» de modelos CAD 3D existentes, o tuberías virtuales a partir de planos 2D o GeoJSON de SIG.
21:30 «Partiendo de la visión de contar con una forma de trabajar visual, se necesitará a todo el sector para llegar hasta allí; se necesitará a otros operadores propietarios, y, francamente, sí, a todos nuestros proveedores para que sean socios clave en este viaje».
«Se necesita un pueblo para criar a un niño», y el «niño» Digital Twin ha sido muy esperado, ¡con una infancia llena de acontecimientos!
Samp aportará su granito de arena, y estamos deseando colaborar con más clientes para garantizar que aportamos una pieza del rompecabezas extremadamente ágil y escalable, con el fin de asegurar que la integridad física vaya de la mano de la integridad de la información. Un sistema abierto y operativo, que separe los datos del software, es el camino a seguir.
