Por: Ing. Alexander Eslava Sarmiento
Consultor Portuario – Especialista en Logística Internacional
laeslavas@unal.edu.co
Los puertos desempeñan un papel vital en el comercio mundial, al manejar más del 80 % de la carga transferida en todo el mundo, hacer frente a demandas cada vez mayores de productividad y eficiencia operativa y, al mismo tiempo, contribuir al desarrollo sostenible de conformidad con la Agenda 2030 de las Naciones Unidas para el Desarrollo Sostenible.
La expansión de la digitalización portuaria puede ofrecer una solución viable a los desafíos que enfrenta la infraestructura y la logística portuaria, impactada por la gestión de mayores volúmenes de mercancías y mayores capacidades de carga. De hecho, la digitalización del sector portuario implica la evolución tecnológica mediante la automatización de procesos de negocio, operaciones y procesamiento de la información, y esto solo se logra mediante la incorporación de tecnologías disruptivas de la Industria 4.0 (I4.0) en los puertos marítimos del futuro: «Seaport 4.0».
«Seaport 4.0», incorpora tecnologías avanzadas, disruptivas y digitalización con el objeto de optimizar operaciones y servicios, lo que se traduce en mayor eficiencia y competitividad en la Cadena de Suministro Global (CSG), en la Logística de Distribución Global (LDG) y en la Cadena Global de Valor (CGV). En efecto, la eficiencia se ha convertido en un factor importante, no solo en la planificación de actividades y el desarrollo de estrategias para el futuro, sino también para demostrar el compromiso de un puerto con la sostenibilidad. Además de impulsar el crecimiento económico, «Seaport 4.0», contribuye al desarrollo sostenible al promover iniciativas ambientales, sociales y de gobernanza.
Ing. Alexander Eslava Sarmiento
De las tecnologías disruptivas de la I4.0, una de las más importantes para los puertos marítimos es el Internet de las Cosas (IoT). Se trata de un sistema avanzado que comprende dispositivos informáticos y digitales interrelacionados que permiten al dispositivo IoT recopilar, enviar, almacenar y analizar datos sin intervención humana. Para realizar estas funciones, el dispositivo IoT incorpora un sensor que recopila datos de su entorno, los cuales se transfieren automáticamente a través de la red a la base de datos en la Nube y a las plataformas informáticas para su almacenamiento y procesamiento.
Los “Puertos Inteligentes” del mundo aplican la tecnología IoT para ayudar a la autoridad portuaria a mejorar las operaciones de atraque y la satisfacción del cliente. Redes de sensores integrados en muelles de atraque, delfines, vías fluviales, carreteras y señales de tráfico recopilan datos meteorológicos del agua de mar: altura de la marea, corriente de marea, salinidad, velocidad y dirección del viento. Posteriormente, los datos se utilizan para predecir las condiciones del mar, y así apoyar la planificación y gestión de las operaciones de atraque y carga, lo que resulta en la reducción de los tiempos de espera y la optimización de las operaciones portuarias.
El Puerto Marítimo del Futuro «Seaport 4.0» aprovecha las ventajas de la tecnología IoT para automatizar y digitalizar sus operaciones, aplicándola a diversos elementos, como grúas, equipos de manipulación de contenedores, contenedores marítimos intermodales, camiones y puertas para comprender mejor la actividad portuaria; en equipos de manipulación en el patio de contenedores, máquinas en el almacén, el personal en la plataforma y los objetos en la puerta de la terminal; para automatizar el proceso operativo, lo que ha permitido reducir los costos laborales, optimizar el flujo de información y carga, mejorar el desempeño ambiental y apoyar a los actores del puerto en el desarrollo, la implementación y la validación de nuevos modelos de negocio. De esta forma, se gestiona eficientemente la llegada de buques a los muelles de atraque, camiones a las terminales y carga al patio, lo que permite aprovechar al máximo la capacidad de las instalaciones y la infraestructura portuaria.
Al funcionar como tecnología Web, el dispositivo IoT requiere la asignación de una dirección IP para conectar el sensor a otros dispositivos y gestionar datos masivos. Por ello, se utilizan el Aprendizaje Automático (AA) e Inteligencia Artificial (IA) para que los dispositivos IoT puedan analizar los datos y proporcionar información útil que respalde, en tiempo real, la toma de decisiones en el sector portuario.
El beneficio de IoT es la mejora operativa; sin embargo, también contribuye a mejorar la gestión y las políticas portuarias, ya que proporciona una visión del negocio y ofrece la mejor solución como respaldo a la toma de decisiones del administrador o del responsable de las políticas portuarias. De igual manera, el personal puede supervisar continuamente el proceso de las operaciones de los buques y la carga, y las posibles interrupciones en la continuidad operativa pueden gestionarse y mitigarse con flexibilidad mediante las medidas adecuadas, ya que el IoT proporciona actualizaciones de datos en tiempo real al administrador del puerto. Esto implica que la tecnología IoT permite al puerto marítimo desarrollar una política de gestión flexible, lo que se traduce en una mayor calidad del servicio y competitividad.
IoT desempeña un papel fundamental en el «Seaport 4.0». Su capacidad está en crear un entorno altamente conectado y rico en datos, aumentar la conectividad y la comunicación, recopilar e intercambiar datos y conocimiento, optimizar la eficiencia aumentando la eficiencia operativa, reduciendo errores y desperdicios, mejorar la toma de decisiones, mejorar la calidad de los servicios, ajustar la seguridad y protección, optimizar el uso de recursos, reducir desechos en la industria portuaria, mejorar la visibilidad de la cadena de suministro, rastreando el movimiento de bienes y objetos, garantizando el control de calidad y reduciendo demoras; ayuda a agilizar la logística portuaria y reduce el riesgo de interrupciones en la transferencia de carga. Esto se traduce en una mayor eficiencia y en un aumento de la productividad en el sector portuario.
BIG-DATA En el sector portuario se producen grandes volúmenes de datos, comúnmente conocidos como “Big Data” (BD), a partir de un conjunto muy extenso de fuentes relevantes que ayudan a tomar decisiones comerciales informadas. La tecnología disruptiva de la I4.0, de BD permite comprender las conexiones y los patrones ocultos en un vasto conjunto de datos; mejora del desempeño, la innovación en productos del modelo de negocio, así como al servicio y al apoyo a la toma de decisiones logístico-portuarias. BD ofrece: servicios y aplicaciones inteligentes; tecnologías que respaldan el centro de datos y la comunicación (puertos inteligentes 5G); infraestructuras de concentrador para la colaboración con diferentes puertos. BD permite un mejor uso de los datos, desde tomar decisiones esenciales (identificar la ruta más rápida y los puertos preferidos) hasta generar estadísticas detalladas a un ritmo más rápido que los seres humanos. Esto ayuda a mejorar la competitividad y la productividad de los buques y los puertos. Acceder a diferentes tipos de datos en tiempo real, incluidos el tráfico, el clima y las corrientes, de diferentes partes interesadas (armadores y autoridad portuaria) ayudan a visualizar información (movimientos de buques y contenedores) y tomar decisiones óptimas, predecir la disponibilidad de recursos (contenedores) y optimizar las operaciones de estiba y del terminal, los viajes y la coordinación de los arribos de buques, en tiempo real, a los puertos.
De hecho, BD proviene de varias fuentes en el puerto marítimo. Una fuente de datos principal es el Sistema Operativo del Terminal (SOT). El SOT gestiona todos los procesos, desde la documentación hasta la planificación y ejecución en el puerto. Además, los datos pueden provenir del campo, como sensores de IoT, operaciones de vehículos de guiado automático (VGA), Controladores Lógicos Programables (CLP) de equipos de manipulación de carga, datos de sistemas de seguimiento de posición y análisis de imágenes espaciales como del Sistema de Identificación Automática (SIA) y del Sistema de Identificación de Larga Distancia y Seguimiento de Alcance de Buques (SILDSAB). Además, fuentes de datos externas, como datos meteorológicos o de tráfico urbano, pueden combinarse con las mencionadas para obtener información valiosa y respaldar los procesos de toma de decisiones portuarias con el apoyo de BD.
Entre las principales aplicaciones de BD en el «Seaport 4.0», se tiene: a) desbloquear grandes volúmenes de datos de las operaciones portuarias que facilitan la optimización del uso de los recursos y la infraestructura; b) la recopilación de datos operativos de sensores colocados en el interior de las máquinas portuarias permite predecir cuándo puede fallar una pieza, lo que allana el camino para un programa de mantenimiento más eficaz en lugar de seguir el programa de mantenimiento recomendado por el fabricante; c) desvela datos hasta ahora no visibles y consolida información de diversas fuentes, como buques, maquinaria y software operativo de puertos marítimos. En consecuencia, descubre patrones operativos relevantes, genera información procesable que permite a los responsables de la toma de decisiones no solo optimizar las operaciones, sino también anticipar los eventos; d) ayuda a los operadores portuarios a diseñar un modelo predictivo para cada tipo de máquina, maximizar la eficiencia de los equipos portuarios y, por consiguiente, ahorrar costos; e) predecir la demanda y la oferta de infraestructura portuaria y, por tanto, sugerir nuevos modelos de negocio.
Blockchain, tecnología disruptiva de la I4.0, es un tipo de protocolo de Internet que resuelve el problema de la confianza en los datos, proporciona soporte técnico para el establecimiento de un sistema de trazabilidad interorganizacional. La trazabilidad de blockchain permite a expedidores, aduanas, transportistas y compañías de seguros rastrear evidencia electrónica fiable, definir claramente las responsabilidades de todas las partes y mejorar la eficiencia del procesamiento de pagos, entregas y reclamaciones. De igual manera, la inmutabilidad y el almacenamiento distribuido de la TB facilitan la construcción de una red compartida de cadenas de suministro de transporte marítimo altamente seguras y transparentes. Cada participante ve el flujo logístico (la LDG) y la CGV de las mercancías en la CGS según su nivel de autoridad, y sabe adónde se dirige el contenedor marítimo que las transporta. Todos los participantes en la gestión de la cadena de suministro pueden intercambiar información de envío en tiempo real, de forma segura y fluida.
La TB presenta numerosas ventajas en el sector portuario cada vez más digital, «Seaport 4.0»: aplica en el sistema de despacho portuario; integra grandes volúmenes de datos entre diversos socios en una ventanilla única; desarrolla e implementa un modelo de gestión de riesgos entre las autoridades reguladoras y las empresas; extiende la conectividad y cubre a los compradores y vendedores finales bajo un mismo techo, incluyendo puertos, aduanas, instituciones financieras y sus clientes. Se prevé que blockchain se utilice cada vez más en la industria portuaria, especialmente en países con una alta tasa de corrupción, ya que les permite escapar de las trampas de intermediarios externos poco fiables. Esto indica que ya no será necesario que un 3PL-4PL-5PL, transitarios y agentes de aduanas, organicen las transacciones entre comerciantes. Blockchain aumenta la visibilidad y la seguridad en la CGS, en la LDG y en la CGV, facilita la gestión del flujo de trabajo documental (organizar de forma segura y eficiente el procedimiento de liberación que siguen los distintos actores de la cadena de transporte), facilita los procesos financieros y la conectividad de dispositivos; permite el seguimiento y rastreo de contenedores (aumenta la seguridad y eficiencia del manejo), y el intercambio de información, en tiempo real, entre diferentes organizaciones (garantiza la confiabilidad, reduce los costos potenciales y acorta el tiempo de transacción).
«Seaport 4.0», adopta la TB para optimizar las actividades portuarias, aumentar la transparencia y promover la colaboración, automatizar procesos, mejorar la visibilidad de la CGS, la CGV, reducir costos de transacción, garantizar la integridad de los datos, optimizar procesos de intercambio de documentos y fortalecer la seguridad, la transparencia y la trazabilidad entre las partes interesadas (la manipulación de la carga se beneficia de la trazabilidad; reduce las disputas y mejora la rendición de cuentas). Los transportistas envían detalles de la carga a los transportadores (conductores) a través de la plataforma, con datos protegidos y secuenciados en el tiempo. Los envíos aprobados se procesan y emiten como facturas electrónicas, que posteriormente se envían a los organismos gubernamentales para su control preaduanero. Gracias a la naturaleza descentralizada de blockchain, los usuarios pueden realizar transacciones en línea a un menor costo que los intermediarios convencionales y con el uso de datos anónimos, direcciones alfanuméricas en lugar de datos personales sensibles. Conocimientos de embarque electrónicos (eB/L) basados en TB mejoran la seguridad y la eficiencia para transferencias seguras e instantáneas, almacenamiento descentralizado y a prueba de manipulaciones, y transparencia respecto a los titulares de los documentos. Estas características agilizan las transacciones en toda la CSG, en la LDG y en la CGV, apoyando a actores clave como instituciones financieras y transportistas, e integrando los flujos de comercio, información, finanzas y documentos.
La adopción de blockchain en «Seaport 4.0» optimiza los procesos marítimos, así como el movimiento físico de mercancías. Permite compartir datos que no se pueden falsificar en tiempo real, agilizar y optimizar el despacho aduanero al crear un sistema de registro fiable e irreversible que ayuda a proteger los datos de la manipulación fraudulenta. Establece la comunicación entre las autoridades portuarias, las compañías navieras, los transportistas y las aduanas, minimizando el trabajo manual y el papeleo. El uso de contratos inteligentes basados en la TB ayuda a automatizar los procesos logísticos y los contratos autoejecutables, mejorando así la eficiencia y eliminando retrasos.
Los Gemelos Digitales (GD) han evolucionado como uno de los principales impulsores de la transformación digital en los principales puertos marítimos y se considera tecnología clave de las aplicaciones de la Industria 4.0 en los puertos marítimos «Seaport 4.0». La razón es que se pueden implementar en varias formas y admiten muchos usos, permiten la automatización, mejoran la productividad, la eficiencia, la resiliencia y sostenibilidad de estos. Un GD, puede describirse como una representación virtual de un sistema físico (y su entorno y procesos asociados) que se actualiza a través del intercambio de información entre el sistema físico y el virtual. Además, pueden considerarse una herramienta para aplicar diversos métodos que facilitan la toma de decisiones basada en datos, como el uso de simulaciones, Aprendizaje Automático (AA) o algoritmos de optimización avanzados que aprovechan la cantidad de datos recopilados en un GD. Si bien las aplicaciones presentan similitudes en cuanto al uso de las tecnologías de la información, difieren en el uso de datos para análisis avanzados y apoyo a la toma de decisiones. En el ámbito portuario, que va desde la gestión de infraestructura hasta el manejo de carga, también se utilizan para supervisar y gestionar la infraestructura portuaria, mejorar la eficiencia operativa, predecir el mantenimiento y mejorar la huella ecológica; para la identificación de fuentes de contaminación, principalmente causadas por buques en los puertos o en los tramos fluviales entre ellos. Los resultados brindan apoyo a la toma de decisiones de la autoridad portuaria y contribuyen a la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI).
La tecnología de GD proporciona solución eficaz en la mejora de la gestión de las operaciones portuarias: planificación digital de atraques, optimización de la capacidad de transporte marítimo, atraque de buques autónomos, pronóstico de la hora de arribo y zarpe de los buques; navegación de atraque, asistencia en el despacho de vehículos, programación de operaciones de terminales, programación de grúas apiladoras, monitoreo de equipos portuarios, sistema de monitoreo de amarres, monitoreo de infraestructura portuaria, gestión del mantenimiento de grúas, sistema digital de abastecimiento de combustible (bunkering), seguimiento y monitoreo de movimiento de contenedores, panel hidrometeorológico en tiempo real, red de contenedores inteligente, seguridad del transporte marítimo, monitoreo de vías navegables interiores, red de drones autónomos, detección de movimientos anómalos de buques, sistema de vigilancia inteligente, red privada de intercambio de datos 5G, monitoreo de contenedores de mercancías peligrosas, control de productos químicos peligrosos, alerta temprana de colisiones, panel de intercambio de datos, medición del aumento del nivel del mar a nivel local, comunicación en la IoT marina, sistema de evaluación de riesgos, capacitación en grúas de buque, sistema de entrenamiento de Realidad Virtual (RV), entrenamiento de Chatbots, planificador de rutas digitales, rutas de buques ecológicos, programación de amarres verdes, gestión del tráfico portuario, sistema de citas para camiones, planificador de rutas ecológicas de vehículos autónomos guiados, programación de grúas apiladoras verdes, monitoreo del consumo de energía en tiempo real, seguimiento digital de energía, sistema de control multiagente, modelado energético de edificios, monitoreo de contenedores refrigerados, panel de control de vigilancia ambiental, evaluación de la huella del carbono.
Los GD tienen un enorme potencial para impulsar los objetivos sociales en los puertos marítimos. Facilitan la transferencia de conocimientos y apoyan las iniciativas de capacitación de los trabajadores, mejorando las capacidades y la experiencia de la fuerza laboral. Además, los GD promueven una comunicación eficaz, colaboración y coordinación entre las partes interesadas, lo que genera una mayor transparencia y confianza, y contribuyen a la gestión de la seguridad mediante el monitoreo de datos de diversas fuentes e identificación de posibles peligros y amenazas a la seguridad. Los DT utilizan datos en tiempo real de sensores y dispositivos IoT para proporcionar alertas tempranas y predicciones sobre condiciones climáticas adversas, fallos de equipos y otros eventos críticos para la seguridad. Esto permite tomar medidas proactivas, permite a las partes interesadas identificar peligros potenciales, evaluar riesgos y desarrollar estrategias adecuadas para mitigar el riesgo de accidentes o lesiones en los puertos marítimos.
La tecnología de GD facilita la capacitación y la transferencia de conocimientos mediante simulaciones realistas e inmersivas. Las sesiones de capacitación virtual en los DT replican escenarios reales, lo que permite a los trabajadores adquirir experiencia valiosa y mejorar sus conocimientos y habilidades en seguridad. Este enfoque proactivo ayuda a reducir los accidentes y los errores humanos al mejorar la conciencia de la situación, la capacidad de toma de decisiones y la competencia general en seguridad. De igual manera, la tecnología de GD utiliza datos históricos y en tiempo real para desarrollar modelos predictivos que pronostican la demanda energética y los patrones de consumo; identifican oportunidades de ahorro energético, equilibrio de carga y respuesta a la demanda.
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