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Gemelo Digital: Submarinos Españoles S-80 Plus

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La creciente complejidad de los submarinos y sus sistemas y conductos hacen imprescindible el uso de tecnologías CAD-CAM en 3D



Defensa.com, Modelo 3D del submarino español S-80 Plus. Creado con ArtStation, Ostap Y.


Captura de pantalla video promocional, pantallazo sistema gemelo digital control de plataforma S81 Isaac Peral.




Creado con ArtStation. Ostap Y. Disnaval n.v.

El GEMELO DIGITAL de los submarinos S-80 plus, y también de otros buques de la Armada Española (Fragatas F-110 y Cazaminas) es uno de los pluses que las nuevas tecnologías de Inteligencia Artificial (IA) aporta a la facilidad de manejo y mantenimiento de buques, disponiendo incluso de un sistema predictivo basado en inteligencia artificial que aporta modelos de necesidades de mantenimiento o sustitución de las piezas mas sujetas a desgaste antes de que se produzca su colapso.




Planta AIP S-80 plus, Infodefensa.
  
La prensa española especializada se ha referido al gemelo digital de buques como la “bola de cristal” digital que, por medio de sistemas de aprendizaje de maquina y sensores embarcados, así como comunicaciones de banda ancha en tiempo real, puede predecir cuando va a poder fallar un sistema del buque y adelantarse a realizar los cambios o reparaciones incluso en buques muy alejados de los puertos nacionales. 
 
En esencia el “Gemelo Digital” de un buque se trata de una copia virtual del buque que sustituye y conecta los sensores físicos y electrónicos de los que están dotadas estas naves por operaciones y algoritmos basado en Machine Learning (aprendizaje de maquina) que reproducen relación entre datos de entrada de los sensores y consecuencias posibles: averías, necesidades extraordinarias de labores de mantenimiento etc.  

[feature]Gemelo Digital: Submarinos Españoles S-80 Plus
Visión virtual con gafas 3D - Armada Española/Navantia 

El objeto es minimizar los tiempos muertos del buque en reparación y mantenimiento ordinario y las averías consecuentes. Convirtiendo a los modernos buques interconectados en una terminal inteligente de los sistemas de combate grupal.  

Gemelo Digital: Submarinos Españoles S-80 Plus
Navantia. 
 
El sistema obtiene patrones de comportamiento y condiciones de uso, ayudando en la toma de decisiones incluso a miles de millas de distancia, a la vez que potencia la capacidad de instrucción y adiestramiento de dotaciones. 
El objetivo final es que cada unidad tenga su propio gemelo digital. Con esta tecnologías, la Armada Española pretende mejorar el adiestramiento de dotaciones y el mantenimiento a distancia con realidad aumentada, además de hacer pruebas, test y modificaciones. Al final, la herramienta permitirá optimizar el proceso de toma de decisiones y aumentar la operatividad.   

Gemelo Digital: Submarinos Españoles S-80 Plus
Procesador de Bioetanol (Planta AIP S-80 plus) Captura video Navantia. 
 
La Inteligencia Artificial se ha utilizado desde el primer momento del diseño sustituyendo los antiguos sistemas de planos con perfiles, plantas y secciones por un documento digital basado en multicapas diseñado con la ayuda del software de diseño 3D especializado FORAN (Formas Analíticas), creado por la empresa española SENER y ahora adquirido por SIEMENS para incorporarlo a su “suit” informática llave en mano de diseño naval de altas prestaciones 
 
Pero la automatización de la predicción de averías no habría sido posible sin la digitalización completa del buque (plataforma) de la que el primer paso en le industria naval española fue… 

LA MAQUETA DIGITAL: 

Gemelo Digital: Submarinos Españoles S-80 Plus
DISNAVAL N.V. (OSTAP Y.)

Gemelo Digital: Submarinos Españoles S-80 Plus
Armada Española. Foran, captura de pantalla video promocional. 
Del perfil plano multicapa de usos didacticos al modelo 3D de los videos promocionales,  
 
La creciente complejidad de los submarinos y sus sistemas y conductos hacen imprescindible el uso de tecnologías CAD-CAM en 3D tanto en el diseño como en el mantenimiento y planificación de modificaciones. Hay que pensar que probablemente estemos hablando de unas de las técnicas de diseño y construcción naval con mas dificultades, sin parangón en otro tipo de industria si exceptuamos la carrera espacial. 
 El Gemelo Digital también puede proporcionar nuevas perspectivas sobre el diseño, la fabricación, la operación y los servicios asociados, permitiendo entrelazar el entorno físico del producto con el virtual mediante la aplicación de tecnologías como el Cloud Computing, Machine Learning o Internet de las Cosas (IoT). 
 
Navantia, Defensa.com 

La empresa pública de construcción naval española Navantia no solo apostó por un software de desarrollo nacional sino que colaboró en sus fases de I+D+i e incorporó el programa en la plataforma WINDCHILL habiendo obtenido resultados muy remarcables en un submarino ya operativo 8. El S-81 Iasaac Peral finalizando sus pruebas de mar) y buena prueba de ello es el interés de una multinacional del sector informático (Siemens) hasta llegar a negociar y llevar a buen puerto la adquisición del programa.  
Gemelo Digital: Submarinos Españoles S-80 Plus

Detección de anomalías en los flujos de trabajo, S-80 plus, Navantia 
Armada Española. Revista Ejércitos. 

Con dicho software los diferentes equipos de diseño del submarino han podido compartir la situación real de los cambios en cada fase del diseño y construcción con técnicas CAD-CAM en 3D en lo que constituye una autentica “Maqueta Virtual” en TIEMPO REAL, aprovechando todo el potencial de la inteligencia artificial en materia de diseño naval de altas prestaciones. 

La experiencia de los astilleros españoles con el programa de Sener empezó ya con la construcción de los Scorpène por parte de la industria naval nacional, que en el caso de los submarinos, radica en Cartagena, y hoy en día se encuentra entre los países punteros en la construcción naval de submarinos convencionales avanzados. Hay que indicar que el mismo programa también se ha, y aún se está, utilizado en el desarrollo de los submarinos de propulsión nuclear de la clase Dreadnought de la Royal Navy. 

La Universidad Politécnica de Cartagena por otra parte se ha superespecializado en la formación de Ingenieros Técnicos Superiores destinados a la construcción naval y, específicamente, a los submarinos. Y el proceso de construcción de los cuatro S-80 plus encargados hasta ahora mas la anterior experiencia con los Scorpène ha determinado la existencia en Cartagena de un ecosistema laboral de técnicos medios y operarios altamente cualificados y que son capaces de interactuar con los sistemas digitales de “planos” en 3D igual o mejor que antes con los planos en papel.  

Por otra parte una derivada del Gemelo Digital es el desarrollo de software para simuladores (emuladores) con características cada vez mas similares al entorno real con los que poder adiestrar a técnicos y tripulantes submarinistas:  

Sistema de adiestramiento NAVANTIS: 

Como parte de su apuesta por impulsar las tecnologías para servicios de formación,  
La industria nacional española ha desarrollado la familia de simuladores NAVANTIS (Navantia Training Integrated System). 

Detección de anomalías en los flujos de trabajo, S-80 plus, Navantia

Detección de anomalías en los flujos de trabajo, S-80 plus, Navantia

Detección de anomalías en los flujos de trabajo, S-80 plus, Navantia
 
Simulador control de plataforma y sistema de combate S-80 PLUS, Escuela de Submarinos, Armada Española. 

Se trata de una herramienta de altas prestaciones que optimiza y da un paso más en la formación integrada de la dotación de manera que toda la tripulación puede ir directamente a bordo desde el Centro de Adiestramiento y navegar de forma segura. NAVANTIS está ya instalado y operativo en el Navantia Training Centre (NTC), el centro de formación de última generación ubicado en San Fernando (Cádiz) con el que la empresa amplía su oferta de servicios.  

En FEINDEF, Navantia contará con varios simuladores de la familia, entre ellos el Avatar ‘inmersion tool’ del Avante3000, el simulador de maniobras de arriado de embarcación auxiliar o el simulador de navegación y SICP del LHD y la lancha LCM. En los demostradores, los asistentes podrán ponerse a los mandos de diferentes buques simulando procedimientos operativos reales. 
 
Autor: Juan Oliver Lorente 
Especialista en sistemas de reconocimiento e identificación naval de imágenes (IMINT) en entorno civil y militar. Experiencia militar en Armada Española. Formación y especialización en España y latinoamérica. 15 años oficial de información en agencia en Bruselas. Actual actividad en el sector privado. Más artículos del autor aqui. 

  BIBLIOGRAFÍA: 

  • SISTEMA FORAN/GEMELO DIGITAL: DEFENSA.COM 04/02/2021. https://www.defensa.com/defensa-naval/sistema-foransener-para-s-80-plus 
  • DEFENSA.COM 20/11/2020: “El Foran Eléctrico de Sener en el Submarino S-80 Plus para la Armada Española” https://www.defensa.com/programa-submarino-s-80/foran-electrico-senersubmarino-s-80-plus-para-armada-espanola 
  • DEFENSA.COM “Las Comunicaciones Tácticas del Submarino S-80 Plus” 25/09/2020. 
  • DEFENSA.COM “El Sistema AIP del submarino S-80 de la Armada Española” 16/05/2020. https://www.defensa.com/videos/sistema-aip-del-submarino-s-80 
  • INFODEFENSA.COM Carrasco, Benjamin“LA ARMADA DOTARÁ CON GEMELOS DIGITALES A LOS SUBMARINOS S80. Las Fragatas F-110 y los Cazaminas” 06/04/2023 
  • SIMULADORES NAVANTIS: CARTAGENA PLAZA (MURCIA PLAZA): 26/10/2021. “Los Submarinos S-80 plus, la apuesta tecnológica más compleja de Navantia, en la Feria Internacional de Defensa y Seguridad”. https://murciaplaza.com/los-submarinos-s-80-la-apuesta-tecnologica-mascompleja-de-navantia-en-la-feria-internacional-de-defensa-y-seguridad 

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