Informe de Necesidades de la Industria

Informe de Necesidades de la Industria Report: 01-ES Traducción realizada por: Prof. Dr. María José Legaz-Almansa (UCA) Prof. Antonio Querol-Sahagún (UCA)

Grupo europeo para la innovación en el diseño de buquesbuques de apoyo a parques eólicos. (EBDIG-WFSV) INTRODUCCIÓN: Investigaciones recientes indican que los actuales buques de apoyo a parques eólicos (WFSV) no serán apropiados para acceder a los parques que se encuentren muy alejados de la costa. Con el fin de mejorar la operatividad de los WFSV para acceder a los parques, serán necesarios buques nodriza. Los principios del Diseño de Interiores aplicados a la habilitación ayudarán a reducir los efectos adversos de los turnos de trabajo, mediante la creación de un ambiente atractivo y con bajo nivel de stress. La integración del Factor Humano en el diseño de los puentes de gobierno reducirá la carga de trabajo cognitivo y por lo tanto el riesgo de que se produzca un error humano, principal causa de accidentes marítimos. DESCRIPCIÓN: Según la EWEA se espera hasta 2030 un crecimiento del empleo en la instalación, operación y mantenimiento de parques eólicos marinos, con unas necesidades de empleo cualificado de 851,400 así como de buques especializados.

Bajos, Suecia y Reino Unido, y del mercado potencial para los constructores de buques en Italia y Turquía. Personal mejor capacitado para la construcción naval, consciente de las técnicas y tecnologías emergentes, que lleven a esta industria a cualificaciones estandarizadas para los buques de apoyo a parques eólicos (diseño WFSV, diseño de buque nodriza WFSV, integración de factores humanos (HFI)). SOCIOS Dr Sean McCartan and Tim Thompson EBDIG-IRC, Coventry University, UK

Prof Dario Boote and Dr Tommaso Colaianni DITEN, Genoa University, IT

Matt Jupp BMT-Nigel Gee, UK

Christopher Anderberg and Henrik Pahlm Chalmers University, SE

Dr Hans-Joachim Wirsching and Heike Bernauer Human Solutions GMBH, DE

Sezai Işık and Serhan Sernikli Piri Reis University, Istanbul, TR

Dr Eleni Mangina University College Dublin, IE

Prof. Nikolaos P. Ventikos National Technical University of Athens, Athens, GR

Antonio de Querol Sahagún FINALIDAD: Proporcionar, mediante la transferencia de las prácticas integradas en el Diseño de Interiores y en la industria náutica deportiva (superyates), el desarrollo profesional, la innovación y los contactos entre los empleados de la industria naval (arquitectos navales, gestores de proyectos) ayudando al sector marítimo Europeo a entender y explotar las oportunidades crecientes de diseño en el sector de los buques de apoyo a parques eólicos, produciendo condiciones de trabajo más atractivas para este novedoso y pujante sector, ayudando a reclutar nuevo personal y reduciendo el riesgo de errores humanos.

Universidad de Cádiz, ES

MIEMBROS ASESORES DEL GRUPO Trevor Blakeley Chief Executive, RINA

Dr Trevor Dobbins Director, ST-Research, UK

Dr Kjetil Nordby Associate Professor, AHO, Oslo, NO

Julian Morgan Design Director, KPM-Marine, UK

Bob Mainprize Director, Mainprize Offshore, UK

Alex Meinardus Director, Marine Automation Propulsion, UK

OBJETIVOS: Utilizar una plataforma de formación online en www.ebdig.eu (videoconferencia, moodle, etc) desarrollada para transferir, mediante 3 cursos y un marco de trabajo en red, los principios de innovación y aplicación del diseño de interiores de la industria náutica deportiva al diseño de los buques de apoyo a parques eólicos (diseño WFSV; diseño del buque nodriza WFSV; integración de los factores humanos (HFI)) RESULTADOS: 1. Sondeo para comprender las necesidades y preocupaciones de los operadores industriales. 2. Cursos desarrollados en el diseño de buques de apoyo a parques eólicos (diseño marino, diseño del WFSV, factores humanos) 3. Pilotaje del material de formación industrial en línea. 4. Difusión de la metodología recomendada para el ciclo de diseño dentro de la industria de los buques comerciales. IMPACTO: Conseguir una mayor comprensión y conocimiento de las necesidades de la industria de los buques de los parques eólicos en Alemania, Países

Prof. J.J. Hopman 3ME, Technical University of Delft, NL

Dr F.E.H.M. Smulders IO, Technical University of Delft, NL

Stephen Govenlock Business Development Manager, Romica Engineering Ltd, UK

Andrew Duncan Business Development Manager, MPI Offshore, UK

Niels Agner Jensen Lead Maritime Specialist O&M Offshore Logistics DONG Energy Wind Power, DK

Marnix de Monchy & Bart Smit Industrial Designers, Damen, NL

Morten Holmager Development Manager, Offshoreenergy.dk, DK

Karsten Fach Chief Technical Officer, Abeking & Rasmussen, DE

Chris Greenbank Human Factors Consultant, BMT Reliability Consultants Ltd, UK Renuncia de responsabilidad Los autores agradecen su apoyo a la subvención recibida para llevar a cabo el trabajo presentado en este documento como parte integral del proyecto Leonardo TOI EBDIG-WFSV, financiado por el Programa de Aprendizaje Permanente de la UE, el número de concesión: UK / 13 / LLP-LdV / TOI-621. El contenido de esta publicación es responsabilidad exclusiva de los autores, la Comisión Europea no es responsable del uso que pueda hacerse de la información. Si bien la

información contenida en los documentos se cree que es exacta, los autores (s) o cualquier otro participante en el consorcio EBDIG-WFSV no hacen ninguna garantía de ningún tipo con respecto a este material, incluyendo, pero no limitado a las garantías implícitas de comerciabilidad y adecuación para un propósito particular. Ni el Consorcio EBDIG-WFSV ni ninguno de sus miembros, sus funcionarios, empleados o agentes serán responsables o responsables por negligencia o por cualquier otro concepto con respecto a cualquier inexactitud u omisión en el presente documento. Sin perjuicio de la generalidad de lo anterior ni el Consorcio EBDIGWFSV ni ninguno de sus miembros, sus funcionarios, empleados o agentes serán responsables por cualquier pérdida o daño directo o indirecto o consecuente causado por o que surjan de cualquier consejo información o inexactitud o omisión en el presente documento

ANÁLISIS AVANZADO DEL FACTOR HUMANO El Diseño Centrado en el Usuario (UCD) es un proceso de resolución de problemas secuenciado, que requiere de “Diseñadores Marinos” capaces de analizar y anticipar el comportamiento del usuario final que trabaja en un buque o sistema, y probar la validez de estas suposiciones a través del análisis etnográfico del usuario real. Debido al reto que presenta para los diseñadores marinos la comprensión intuitiva de las experiencias de un usuario (miembro de la tripulación), que utiliza por primera vez el buque el sistema diseñado por él, es necesario realizar un análisis etnográfico. El UCD responde a preguntas sobre los usuarios, sus tareas y objetivos, y a continuación, utiliza los resultados para informar al proceso de diseño con los contextos específicos de los usuarios. En artículo publicado recientemente por EBDIG-WFSV [1] se muestra el primer análisis etnográfico llevado a cabo a bordo de un WFSV, a fin de evaluar las prácticas actuales de navegación y otras actividades de mando y control específicas para el WFSV, incluida la transferencia de técnicos a los aerogeneradores. El análisis etnográfico muestra un análisis ergonómico realizado utilizando el software RAMSIS de Modelado Humano Digital (DHM), lo que ha permitido evaluar las pantallas del puente en un entorno virtual. El Análisis Jerárquico de Tareas (HTA) de la navegación del WFSV se realizó por investigadores en el campo de los factores humanos marinos (tripulación). Esto ofreció una perspectiva unificada de usuario y mostrando los objetivos del análisis antropométrico empleado en el diseño del puente, usando DHMS en RAMSIS, y del análisis de la legibilidad de las pantallas de visualización, utilizando la herramienta Cognitiva de RAMSIS. El objetivo de este proyecto en curso es participar en el enfoque multidisciplinario de Diseño Marino con el fin de optimizar el diseño de puentes y las pantallas de información de un WFSV, y reducir al mínimo los costes de desarrollo del diseño. Conseguido a través de la integración de las prácticas de navegación dinámica (DYNAV) para tomar parte de una arquitectura de información optimizada y un sistema de toma de decisiones, y la implementación de análisis DHM usando RAMSIS. El DHM es una innovación proveniente de la industria de la automoción, donde se ha demostrado que puede ayudar a una reducción en los costes de desarrollo de más del 50%, a

través de una reducción en los plazos de los vehículos mediante un factor de 3 a 5. Con el fin de obtener una mejor comprensión de en qué consisten las operaciones en alta mar, y en particular las operaciones de servicio a parques eólicos, se realizó un análisis de tareas jerárquicas en la tripulación de un buque que tomaba parte de este tipo de operaciones, principalmente transportando técnicos y carga desde y hacia un parque eólico. Se empleó un análisis jerárquico de tareas ya que se espera que diese resultados instantáneos, y no interferiría con la operación. Existe una limitación intrínseca con este método: los procesos cognitivos y el nivel mental de carga de trabajo necesario en cada paso del proceso no son directamente parte del análisis. De este modo se puso énfasis en grabar estos de una manera diferente, pero vinculado al análisis de tareas jerárquicas. Se eligió un método HTA y se llevó a cabo de realizando los siguientes pasos: 1. Definición del propósito del análisis 2. Recopilación de datos mediante entrevistas y observaciones 3. Determinación de los principales objetivos del nivel 4. División de los objetivos de alto nivel en subobjetivos 5. Dividir los subobjetivos 6. Describir cómo se consiguen los objetivos con relación a los demás objetivos. El viaje de observaciones a bordo tuvio lugar en una embarcación CTV con 3 miembros de tripulación, transportando 11 técnicos a un parque eólico a 50 millas de la costa. El análisis jerárquico de tareas (HTA) fue el resultado de las observaciones, grabaciones y entrevistas durante sus operaciones en el parque eólico, ese día. La observación se realizó principalmente desde el puente del buque en cuestión, abarcando la navegación hasta el parque, diferentes aproximaciones a diferentes aerogeneradores / alojamiento y subestación, también se observó una operación de carga en una subestación. La aproximación al aerogenerador se muestra en la Figura 1, la posición de la cámara muestra la visual del capitán. Mediante confirmación visual se dirige la acción y el control de la posición de los buques en relación al punto de desembarco. Los aspectos importantes son altura de las olas y dirección, también es importante la fuerza y dirección de la corriente cuando se está evaluando la dirección de aproximación. La preparación para la transferencia del técnico se muestra en la Figura 2, donde un miembro de la tripulación ayuda con el cable seguridad. La transferencia del técnico se muestra en la Figura 3. La disposición de la consola delantera del puente (Figura 4) está siempre en la línea de visión del capitán cuando navega entre aerogeneradores. La Figura 5 muestra el capitán maniobrando el buque cerca del aerogenerador, con la mano izquierda opera la propulsión principal y con la derecha el timón, las hélices de proa rara vez se utilizan. En el nivel superior de tareas de la HTA se identifican cuatro tareas

principales a las que se dedica la tripulación en el puente, que son: 1. 2. 3. 4.

Navegación costera en aguas restringidas Navegación en aguas abiertas Navegación de aproximación a las instalaciones Maniobras cerca de objetos físicos

Los requisitos para esas cuatro tareas se deben cumplir sin comprometer la capacidad para poder realizar otra tarea. Sin una metodología estructurada como UCD esto no se puede considerar.

Figura 1: Aproximación al aerogenerador

Figura 2: Preparación para la transferencia del técnico

con condiciones marginales. Las limitaciones en el diseño podrían constreñir la interacción de la tripulación con los sistemas y controles, lo que podría afectar a la toma de decisiones. El sistema debería proporcionar una buena visión general, tanto a los operadores de forma individual como en grupo, así como dictar de lo que se está realizando mediante tareas. Debería ayudar a trabajar en equipo, al intercambio de información y la comunicación. Este planteamiento no afecta sólo al buque, sino también al aerogenerador, por lo que diseñar un sistema que ayude al usuario y a la realización de las diferentes tareas en alta mar resulta una tarea muy compleja. Por ejemplo, la mayoría de los puntos de desembarque en los pilotes de los aerogeneradores están diseñados para soportar las mayores alturas de olas posibles, sin embargo el factor principal que afecta a la aproximación de los buques es la corriente oceánica en realidad. Según manifestó en la entrevista el capitán, el diseño del puente en este buque es de gran ayuda en las tareas que se llevan a cabo en este tipo de operaciones. En general, es esencial que la Integración de los Sistemas Humanos (HSI) sea considerado como parte dentro del proceso de diseño WFSV. Ejemplos de este proceso HSI para HSC han sido descritos por Dobbins et al. [2] y fueron incorporados dentro de los procesos de diseño descritos en este informe. Se destacó como esencial para el éxito de la misión Dentro de la navegación HTA. Los errores de navegación anteriores durante las operaciones de los buques de apoyo a parques eólicos se han puesto de relieve en los informes de incidentes por parte del Departamento de Investigación de Accidentes Marítimos del Reino Unido (MAIB) [3]. La mejor práctica de navegación, conocida como Navegación Dinámica (DYNAV) para las operaciones HSC [4] ha sido adoptada por numerosas organizaciones en todo el mundo. Siendo una metodología sencilla que proporciona a la tripulación un sistema flexible para realizar traspaso de técnicos de modo efectivo y seguro. Las cuatro fases de la metodología; Planificar, Comunicar, Ejecutar y Controlar proporcionan un modelo mental compartido para la tripulación, y proporcionan la capacidad de interoperabilidad para las organizaciones encargadas de la tripulación de WFSVs. Las fases se muestran gráficamente en la Figura 6.

Figura 3: Transferencia del técnico Para poder operar el buque de una manera segura y eficiente, el buque y sus sistemas de apoyo deberían estar diseñados usando el enfoque del Diseño Centrado en el Usuario (UCD). Esta forma de diseño desempeña un papel muy importante para poder operar el buque

Figura 4: Disposición de la consola delantera del puente

automáticamente en el diseño. El método de predicción de la postura se basa en el conocimiento postural experimental y una descripción de la tarea definida por el usuario. Basados en maniquís antropométricos y en las dimensiones del diseño se calculan automáticamente las posturas de la tarea específica correspondiente (ver la Figura 7).

Figura 5: Maniobras del capitán

Figura 6: Las cuatro fases de la metodología de Navegación Dinámica (DYNAV) RAMSIS se basa en un DHM (Modelo humano Digital) de alta precisión que puede simular ocupantes con una gran variedad de dimensiones corporales procedentes de bases de datos globales de antropometría. Se desarrolló un modelo de predicción de la postura basada en la probabilidad a través de la investigación sobre las posturas y el confort al conducir. La evaluación del confort del conductor permite a los diseñadores optimizar las medidas en una etapa temprana del proceso de diseño. Las herramientas de análisis incluyen: alcance y visión; postura forzada y modelo de predicción del confort. La aplicación de un DHM para evaluar un diseño con respecto a los criterios ergonómicos consta en general de tres pasos. En primer lugar se define un ejemplo de verificación y en segundo lugar se predicen, en el diseño, posturas específicas de este ejemplo de verificación. Finalmente se analizan estas posturas teniendo en cuenta varios criterios ergonómicos. Con el fin de abordar una amplia gama de operadores, se especifica el correspondiente ejemplo de verificación. En general, se crean maniquíes de tamaño mediano y máximo a partir de las bases de datos antropométricos con especial atención a las dimensiones específicas del cuerpo. En muchas aplicaciones, la estatura es de gran interés y por lo tanto se utilizan un maniquí femenino de estatura percentil 5 y así como unos maniquíes varones de estatura de entre 50 y 95 percentiles. En el siguiente paso estos maniquíes se colocan

Figura 7: Posturas específicas de la tarea (ej. operando con ratón de bola y posiciones de la tripulación) En una etapa final estas posturas son analizadas con respecto a diferentes criterios ergonómicos como visión, fuerzas de accionamiento, comodidad, accesibilidad, perceptibilidad (ver Figura 8). El análisis ergonómico de los maniquíes permite la retroalimentación sobre la ergonomía del diseño y ayuda al ingeniero a modificar este con el fin de obtener mejores índices ergonómicos. En los apartados siguientes se muestra el análisis ergonómico con más detalle. Un primer análisis de las condiciones de visión para el operador se logra a través de la visión del maniquí (ver Figura 9). El diseñador mira el entorno a través de los ojos del operador simulado y puede comprobar fácilmente las obstrucciones visuales para los diferentes tamaños del operador (mujer pequeña, hombre alto). Además de este análisis cualitativo RAMSIS puede predecir diferentes áreas de visión como campos de percepción y de mirada. Esto se puede utilizar para agrupar las áreas de visualización para los dispositivos de información importantes y menos importantes (parte izquierda de la Figura 8)

Figura 8: Análisis ergonómico en posturas específicas de la tarea (ej. la vista, la fuerza en el trabajo)

Figura 10: Visión de isócronas para agrupar posiciones de tiempo crítico en pantalla (vista de la observación superior, visión del operador inferior)

Figura 9: Visión a través de los ojos del maniquí en la postura de operación (pantalla izquierda, central, derecha) Otro método de agrupamiento para áreas de visualización es utilizar la visión isócrona de tiempo de desplazamiento. Partiendo del punto de fijación actual del operador las isócronas proporciona regiones para los cambios de visión dentro del mismo tiempo requerido (ver Figura 10). Las pantallas de tiempo crítico se deben colocar dentro de isócronas más pequeños. En el diseño y la colocación de pantallas ópticas en las configuraciones del puente se deben tener en cuenta las propiedades de visualización ópticas para garantizar una percepción decente desde la posición del operador.

La ergonomía de las pantallas se ve afectada por la nitidez de los caracteres de la pantalla y los símbolos. Esto depende de las capacidades visuales del operador, del tamaño de los caracteres y símbolos y de la distancia entre el operador y la pantalla. La situación completa se puede analizar con RAMSIS a través de la simulación de la mirada en una posición específica del carácter de la pantalla, y la generación de correspondientes caracteres de verificación para los diferentes niveles de reconocimiento (mínimo, óptimo, recomendado). Estos tamaños de verificación se contrastarán con los tamaños actuales de caracteres de visualización (Figura 11). Basándose en el modelo de investigación orientado al campo del diseño [5] el enfoque del Diseño Marino utiliza el Estudio de Diseño Virtual (VDS), una plataforma basada en la web para compartir archivos y VOIP para minimizar el coste de la colaboración. Aquí el enfoque es desarrollar una arquitectura de información optimizada y un sistema de decisión, mediante el uso de sistemas de CAD en 3D y RAMSIS, informados por un diálogo entre los investigadores y los interesados principales, basados en la integración de las prácticas de navegación dinámica (DYNAV). Las propuestas de diseño resultantes son evaluadas entonces en un simulador de puente. El equipo multidisciplinar de investigadores e interesados incluye: consultoría marina HF y de navegación HSC (ST-Investigación); investigadores expertos en marina HF y navegación HSC (Universidad Chalmers); operador de buque

(Mainprize Marino); diseño y producción del interior del buque y del movimiento del asiento (KPM-Marine); desarrollador del sistema de visualización del buque (Marine Automation Propulsión).

equipos y estructuras organizativas. Algunos sistemas socio-técnicos consideran las organizaciones (en este caso un buque) como un conjunto de interacciones complejas entre el personal y la tecnología. Esta perspectiva puede abarcar también un contexto más amplio para incluir infraestructuras sociales y comportamientos generales, así como aspectos de la organización basados en la gestión en tierra. Estos aspectos están vinculados mediante procesos funcionales (que son esenciales para la transformación de las entradas en salidas) y los procesos sociales informales, pero que pueden servir para facilitar o para dificultar los procesos funcionales (McDonald, [6]) En la perspectiva del sistema de las Cinco M (Harris y Harris, [7]) la Navegación WFSV y la transferencia de la tripulación no trata sólo de la integración de la tripulación (seres humanos) y el buque (máquina) que lleva a cabo un viaje en particular (o misión) dentro de las limitaciones impuestas por el entorno físico (Medio). También se trata del ambiente social / cultural, (un aspecto más del medio). En el transporte marítimo, el papel de la gestión es crucial. El aspecto Humano de la perspectiva de las cinco M abarca cuestiones tales como el tamaño, la personalidad, las capacidades y la formación del usuario, o en este caso, de los miembros de la tripulación del buque. Tomando un enfoque de diseño centrado en el usuario, la tripulación es la función principal del diseño, ya que los equipos y procedimientos que se diseñen en el buque tienen que estar dentro de las capacidades básicas de las personas involucradas. El hombre y los componentes de la máquina (el buque) se unen para realizar una misión encargada por la dirección. Sin embargo, las soluciones de diseño no sólo deben trabajar dentro de los parámetros (factores humanos) impuestas por la tripulación, la tecnología del buque y el entorno, y los reglamentos que rigen el diseño, construcción y operación del buque y las normas de la sociedad en general. Sino que la gestión del propietario debe también trabajar dentro de estas reglas. Este prescribe normas de funcionamiento mediante la selección y formación de la tripulación o el funcionamiento técnico solicitado al buque. La gestión es el enlace clave entre el Hombre, Máquina, Misión y Medio. Desempeña el papel integrador que garantiza el cumplimiento de los reglamentos y promueve operaciones seguras y eficientes. Las interrelaciones entre las cinco M se muestran en la Figura 12.

Figura 11: Simulación de la vista de los caracteres en la pantalla (superior) y comparación con los tamaños de los caracteres y símbolos actuales y recomendados (inferior) El funcionamiento del buque de apoyo a parques eólicos es un sistema socio-técnico compuesto por personas,

A finales de la década de los 90 comenzó a aparecer la disciplina de los Integración de Sistemas Humanos (HSI), inicialmente en programas de adquisiciones militares, y posteriormente en las industrias del petróleo y gas. HSI ofrece un marco integrador con el potencial tanto para mejorar la seguridad como para incrementar el rendimiento, a la vez que reduce los costes lo largo de la vida. HSI originalmente abarcaba seis dominios [8]. Estos fueron: Plantilla (cuántas personas se necesitan para operar y mantener el sistema); Personal (cuáles son las aptitudes, experiencia y otras características humanas necesarias para operar el

sistema); Formación (cómo se pueden desarrollar y mantener los conocimientos, destrezas y habilidades con los que se opera y mantiene el sistema); Ingeniería de los Factores Humanos (cómo se pueden integrar las características humanas en el diseño del sistema para optimizar el funcionamiento del sistema hombre / máquina); Peligros para la Salud (cuáles son los riesgos a corto y largo plazo para la salud resultantes del funcionamiento normal del sistema) y Seguridad del Sistema (cómo se pueden identificar y eliminar, atrapar o gestionar los riesgos para la seguridad que los humanos podrían causar al operar o mantener el sistema).

Figura 12: Modelo de las cinco ‘M’ [7] Posteriormente se añadió un séptimo dominio, el dominio organizativo y social, que abarca temas como la cultura, la gestión de la seguridad, el intercambio de información y la interoperabilidad. Adoptar un enfoque de todo el sistema significa que los factores humanos pueden ahora "añadir valor". Ejemplos de esto están ya apareciendo en el entorno militar (Centro Tecnológico de la Defensa en Integración de Factores Humanos, [9]). Por ejemplo, tomando una perspectiva de sistema de extremo a extremo, un buen diseño del equipo simplifica los requisitos operativos (y por lo tanto, la formación), haciendo el entrenamiento más rápido y más barato (se gasta menos tiempo en trabajo improductivo – que no produce ingresos). La formación está mejor orientada a las necesidades del operador y es más eficiente. Al mismo tiempo, un diseño mejorado de los equipos (por ejemplo, el diseño de interfaces o diseño para mantenimiento) y una formación específica mejorada produce un mejor funcionamiento con menos errores (más seguro). Cuidadosos procesos de selección de la tripulación pueden ser más costosos al principio, pero posteriormente reducen la proporción de abandono y fallo durante la formación (también caro). El análisis y modificación de las prácticas de la tripulación por turnos pueden producir turnos en los que la utilización de la tripulación sea más eficiente, reducir la fatiga, aumentar el bienestar y al mismo tiempo mejorar la seguridad. Tales esfuerzos también pueden reducir el estrés y disminuir los cambios de turno del personal. Al mismo tiempo una buena consideración del aspecto del

Factor Humano dentro del sistema de gestión de la seguridad de una empresa hace que sea más barato ejecutar y producir la información necesaria para promover operaciones seguras. Hay un gran potencial para la implementación de aplicaciones de entornos virtuales dentro de la industria del transporte marítimo sirviendo de ayuda a los expertos en la materia con el fin de poder evaluar virtualmente los diseños de los buques antes de la su construcción. Prototipos basados en la simulación tienen el potencial de atraer la atención hacia los factores humanos y los aspectos ergonómicos, destacando la importancia de la integración de estas cuestiones del diseño en el departamento de máquinas. Ofreciendo también la oportunidad de tener en consideración desarrollos tecnológicos y cambios en los procesos de trabajo. Considerando los factores humanos, mediante un prototipo de simulación, en una etapa temprana del proceso de diseño se puede llevar a cabo también una retroalimentación constructiva entre los miembros de la tripulación y otras partes interesadas con el fin de asegurar que el diseño del buque satisface y sirve de soporte a las necesidades de los buques modernos y de su tripulación. Se pueden aprovechar las características de la tecnología virtual para incluir los factores humanos en los procesos de diseño y facilitar el diseño preliminar de la cámara de máquinas y su evaluación. Tales características incluyen: visualización precisa, personalización, flexibilidad, facilidad de uso, la interacción realista y una sencilla plataforma de comunicación (Figura 13). [10]

Figura 13: Características de la tecnología en entorno virtual [10] Las perspectivas que tienen en cuenta los Factores Humanos pueden reducir significativamente los costes de diseño a lo largo de la vida del buque y de los sistemas. El diseño del buque se centra todavía en soluciones técnicas, dejando de lado los aspectos humanos asociados con la tripulación y los procedimientos hasta una fase muy posterior en el proceso de diseño / ingeniería. Las cuestiones referentes a la dotación son generalmente consideradas como la responsabilidad del usuario final por lo general en relación con la habilitación y otros recursos asociados. En la industria marítima, los incidentes y accidentes en la compañía naviera Maersk

disminuyeron en un tercio (de un accidente grave por cada 30 buques en el año 1992, a uno por cada 90 buques en el año1996) después de la introducción de la formación en Gestión de los Recursos del Puente (BRM). Además, en 1998 las primas de seguros se redujeron en un 15%. Esta reducción se atribuyó directamente a los efectos de mejora del BRM y a la formación en el simulador. [11] MÉTODOS Y TÉCNICAS DEL DISEÑO MARINO El Diseño Marino es un proceso de diseño integral centrado en los usuarios finales, así como en las partes interesadas en el proceso de diseño, basado en los principios del Diseño Industrial. A diferencia del Diseño Industrial, la Arquitectura Naval tiene que hacer frente a una especificación de diseño. La parte más importante del proceso de Diseño Marino (Diseño Industrial) es lograr a una especificación de con suficiente información. Un Diseño Marino Efectivo requiere un equipo de diseño multidisciplinar de arquitectos navales, diseñadores industriales, especialistas en factores humanos, psicólogos ambientales y diseñadores de interiores. El inicio del proceso de diseño marino es la comprensión de las personas y las necesidades del usuario final. El objetivo del Diseño Marino es mejorar la estética, los factores humanos y la funcionalidad de un buque o sistema, y su comerciabilidad. El papel de un Diseñador Marino es crear y ejecutar soluciones de diseño para problemas de forma, usabilidad, ergonomía, comercialización, desarrollo de marca y ventas. Sobre la base de los principios del Diseño Industrial, cuyo objetivo es estudiar tanto la función y como la forma, y la conexión entre el producto (buque o sistema), el usuario y el medio. [12] Aunque el proceso de diseño se puede considerar "creativo", también tienen lugar muchos de los procesos de análisis. De hecho, muchos diseñadores industriales suelen utilizar diversas metodologías de diseño en su proceso creativo. Algunos de los procesos que se utilizan comúnmente son la investigación del usuario, la evaluación comparativa, croquis, la evaluación de los factores humanos y la visualización en CAD. El Diseño Marino también se puede centrar en conceptos técnicos, productos y procesos. También puede abarcar la ingeniería de objetos, utilidad, así como la facilidad de uso, posicionamiento en el mercado, y otros aspectos, como el atractivo, la psicología, el deseo y el apego emocional del usuario al objeto. [12]. El Diseño Centrado en el Usuario (UCD) es un proceso en el que a las necesidades, requisitos y capacidades de los miembros de la tripulación como los usuarios finales del buque o sistema, se les da una amplia consideración en cada fase del proceso de diseño. Herramientas y métodos del UCD se caracterizan por dos aspectos, las actividades de diseño a las que sirven de soporte, y el papel de los usuarios finales en estas actividades. En los métodos "tradicionales" de UCD en los que las funciones de los diseñadores y los usuarios son bastante diferentes; los diseñadores generan

soluciones para los usuarios basados en un conocimiento explícito. Este conocimiento puede ser obtenido a través de la investigación etnográfica como entrevistas o encuestas con el usuario, o mediante la observación de los usuarios durante el uso del producto. Los usuarios son los objetos de estudio y, durante las pruebas de usabilidad, los que prueban las soluciones. Estas técnicas son actualmente de uso común en la industria de diseño de productos. Análisis, actividades de diseño y evaluación como parte de estos métodos se llevaron a cabo en su mayoría por profesionales para o junto con usuarios. Hay, sin embargo varios retos en el desarrollo de productos que no se pueden abordados por estos métodos tradicionales de UCD: • La recopilación perspectivas valiosos de los usuarios • Adquisición de conocimientos expertos • Validación temprana de necesidades de los usuarios • Obtención de una visión con múltiples perspectivas Para hacer frente a estos desafíos se han desarrollado métodos de participación activa del usuario y métodos de diseño participativos. El Diseño participativo inicialmente se había utilizado para el diseño de software y estructuras de organización con el objetivo de representar los intereses de los trabajadores en el proceso de diseño. Recientemente se ha aplicado a la participación ciudadana, sanidad y arquitectura. [13] Los métodos de participación activa de los usuarios ayudan a que los usuarios finales expresen y analicen el comportamiento de interacción del usuario actual con los productos y el contexto, lo que les permite conceptualizar y reflexionar sobre futuros escenarios de uso. Se requiere una comunicación efectiva para que los usuarios finales puedan compartir su conocimiento tácito y práctico con un equipo de diseño de manera eficaz y eficiente. Sin embargo, la comunicación entre los usuarios y un equipo de diseño multidisciplinar es un reto para ambas partes. Mientras que diseñadores e ingenieros están capacitados para comunicarse en un entorno multidisciplinar, los usuarios no lo están. Por lo tanto, es difícil para los miembros del equipo de diseño identificar las preguntas adecuadas para los usuarios potenciales y elaborarlas de modo que las respuestas revelen ideas útiles para el diseño, ya que los usuarios finales no suelen ser capaces de traducir sus hábitos y rutinas actuales en los requerimientos de usuario. Por tanto, es necesario emplear una serie de herramientas y técnicas para facilitar la comunicación entre los usuarios finales y el equipo de diseño. Ellos están a menudo orientados a la práctica y a la acción, animando a los participantes a describir y explicar sus acciones. Los diseñadores pueden utilizar posteriormente esta información para mejorar el producto. Maquetas físicas o prototipos virtuales se utilizan a menudo para reducir el umbral para que los usuarios se relacionen con las herramientas. Grupos genéricos de técnicas incluyen: análisis de tareas; escenarios; realidad virtual. [13] Luras y Nordby [5] trataron el uso en el ámbito de la investigación del proceso de diseño multidisciplinar de un puente de un buque de servicio oceánico. La UBC (el

Concepto de Puente de Ulstein) fue un proyecto de investigación de diseño que buscaba redefinir los puentes de buques actuales en los buques de servicio oceánicos, incluyendo disposición de la cubierta, el diseño del puesto de trabajo y las interfaces de usuario. El proyecto fue llevado a cabo por un equipo multidisciplinario de investigadores y diseñadores en los ámbitos de la interacción, industrial, sonido y diseño gráfico, así como expertos en factores humanos y la ingeniería. Informado por sus experiencias en estos ámbitos de estudio de los procesos de diseño, introdujeron el modelo de investigación en el ámbito del diseño guiado. El modelo tiene tres pilares de estudios en el campo del diseño: el mapeo de datos; experimentos directos en el mar; la reflexión sobre el diseño in situ. El campo de investigación de Diseño guiado enfatiza la necesidad de que los diseñadores experimenten por sí mismos el ambiente a bordo cuando están diseñando dominios marinos complejos como los puentes de los buques. También alienta al diseñador para participar en la reflexión del diseño en el sitio, con el fin de acelerar el proceso de interpretación de situaciones de uso, agilizando así la creación de diseños apropiados.

productos sino “significados de diseño”. Las personas usan las cosas tanto por razones emocionales, psicológicas y socio-culturales profundas, como por razones puramente utilitarias. Los analistas han demostrado que todos los productos y servicios poseen un “significado de diseño” tanto para los clientes como para los diferentes mercados industriales. Los “diseñadores marinos” deben por tanto mirar más allá de las características, funciones y rendimientos y entender el significado real que los usuarios dan a los diseños de los buques.

ESTÉTICA Y DISEÑO EMOCIONAL Al considerar la relación entre la forma exterior de los buques comerciales y el lenguaje estético de su diseño emocional, es útil considerar primero a la industria del automóvil, donde esta relación está establecida con firmeza. La primera característica que llama la atención de un potencial comprador de un coche

Figura 14: La innovación basada en diseño como objeto de investigación [15]

La primera característica de un coche que llama la atención de un cliente potencial, con la participación de su percepción emocional, es la apariencia estética de su diseño exterior [6]. El “lenguaje de formas” de la Automoción se lleva aplicando en la industria de superyates desde hace algún tiempo y en los últimos años está empezando a ser implementado también en la industria de buques comerciales cuando las características de estilo de la marca tienden a diferenciar unos buques del resto de competidores, tal y como ocurre en la industria de automóviles. Tanto desde el punto de vista de los clientes como de la sociedad en general, el estilo y la apariencia de un coche es toda una declaración sobre quién es su propietario. Para la mayoría de los clientes, el mensaje enviado por el estilo de su coche es tan importante como el rendimiento de éste, o incluso más importante. Ulstein, Damen, Royal IHC, y Vard poseen buques con mensajes distintivos pero diferentes entre sí. El estilo exterior es responsable de la respuesta visceral “amor a primera vista!”. [14]

Figura 15: La estrategia de la Innovación basada en diseño como un cambio radical del concepto de diseño [15]

INOVACIÓN BASADA EN DISEÑO Para facilitar la innovación en sus diseños, los diseñadores marinos deben considerar el implementar una estrategia de Innovación basada en el Diseño (Design-Driven Innovation) tal y como habitualmente ocurre en el diseño de productos. La gente no compra

El proceso de Innovación basado en el diseño, debe considerarse como un proyecto de investigación exploratoria que tiene como objetivo crear, para un determinado producto, un sector de mercado completamente nuevo, mediante el cambio del significado del diseño que los usuarios tienen del producto. Esto ocurre antes del desarrollo del producto, tal y como se muestra en la Figura 14, y no se trata de las sesiones creativas de tormentas de ideas típicas de la generación conceptual, sino de un análisis del diseño similar a las investigaciones tecnológicas [13] En esencia, se trata del desarrollo de un escenario de diseño a través de la participación de una gama de intérpretes en la tecnología y la producción cultural. El conocimiento se genera a partir de la inmersión en la

definición del diseño hecha por los intérpretes de los diferentes grupos involucrados. El proceso puede ser estructurado o no estructurado, y depende de la naturaleza de la relación del cliente con los intérpretes. La interacción entre la innovación aplicada al significado del diseño y la innovación tecnológica puede conseguir la transformación del mercado dentro de una determinada industria, o incluso la creación de nuevos sectores de mercados. La interacción exitosa entre la innovación basada en el diseño y la basada en la tecnología se denomina “epifanía tecnológica”, mostrada en la Figura 15, y es capaz de crear un líder de mercado o incluso en algunas ocasiones, un sector de mercado completamente nuevo. Esta ha sido la base del éxito de productos como el iPod de Apple [15] OPTIMIZACIÓN PRELIMINAR

DEL

PROCESO

DE

las consecuencias de los compromisos. Identificar los fundamentos puede servir para suministrar o incrementar la calidad del conocimiento usado en el proceso de diseño de un buque.

La curva “conocimiento-coste-libertad” que se muestra en la Figura 16 nos ilustra sobre el beneficio de incrementar el conocimiento durante las fases más tempranas del diseño. Tal y como el conocimiento se vuelve más accesible al principio del proceso de diseño, la libertad de diseño se incrementa, los costes comprometidos pueden posponerse para un momento posterior en el ciclo de diseño y el tiempo total de éste en general se puede reducir. Esto es especialmente importante en los buques complejos durante los períodos de reducción de la reinversión de capital.

DISEÑO

Las decisiones tomadas en la fase del diseño conceptual de un buque son críticas, ya que el 90 % de los principales aspectos del diseño se deciden y sin embargo solo se ha empleado un 10% de todo el esfuerzo de diseño. Estas decisiones tienen una influencia directa en la calidad del diseño resultante. Si se toman decisiones incorrectas o inadecuadas, el diseño resultante puede ser pobre, o en el peor caso, inviable. Aunque la razón fundamental del diseño se perfila en múltiples áreas del diseño conceptual, sería particularmente valiosa durante el diseño de la configuración de buques complejos. La distribución de espacios en un buque complejo representa una mezcla única de experiencia, juicio y tradición. Por otro lado, el conocimiento requerido para identificar y justificar en el diseño las relaciones o interacciones entre objetos es a menudo un asunto tácito, cualitativo y poco explícito. Por ejemplo, factores como habitabilidad, operatividad y conveniencia son aspectos difícilmente cuantificables, sin embargo sin una consideración específica de estos aspectos, puede suponer una dificultad para la funcionalidad del buque y su tripulación. Para una colección de objetos dentro de un diseño, existen dos categorías fundamentales de lógicas aplicables a la hora de configurarse: interacciones y compromisos. Las razones fundamentales o lógicas basadas en la interacción describen las proximidades espaciales entre diferentes objetos en el diseño y las razones que justifican las relaciones entre ellas. La lógica del compromiso se emplea para determinar prioridades entre interacciones que compiten o presentan conflictos entre sí. [16] La identificación de los principios fundamentales de interacción en un buque es importante para poder realizar un análisis del diseño basado en el compromiso y la compensación. Sin el conocimiento de las interacciones que existen en el diseño es difícil entender

Figura 16: Distribución del coste, conocimiento y libertad durante las fases tempranas del diseño [16] La metodología para capturar los principios fundamentales en el diseño de un buque complejo [16] usa la Captura Conocimiento Reactivo para hacer funcionar la expresión de la Lógica de Diseño. Esta configuración también captura las dependencias estructurales en el diseño entre los objetos y sus relaciones. Se emplea un mecanismo dedicado de feedback para expandir la base del conocimiento (fundamentos). Esta metodología identifica primero los vacíos presentes en la base de datos fundamentales. Seguidamente, usa estos huecos para instruir la fase de generación de diseños de manera que sean capaces de orientar a los Diseñadores Marítimos en la dirección que sea marcada por los principios fundamentales. Al mismo tiempo, los principios fundamentales expresados por los usuarios son también incorporados a los diseños. Se ha desarrollado una novedosa, sencilla y rápida descripción paramétrica de un buque, basada en la compartimentación matemática de problemas [17]. Se describe la configuración del buque en tres “rodajas” transversales, lo que permite reducir el esfuerzo computacional por un factor de tres a siete. La Figura 17 nos muestra tres ejemplos de diseños desarrollados con esta aproximación “empaquetada”.

complejidad, dejan muy poco espacio para hacer desarrollos que sean más innovadores. Se propone una estrategia de diseño alternativa basada en casos de estudios que deja más tiempo para la innovación, centrándose en las complejas interacciones existentes entre los diferentes niveles de ensamblaje de la compleja estructura de un barco. Figura 17: Tres ejemplos de buques factibles diseñados mediante la aproximación por paquetes en 2.5D y 3D: Una fragata (izquierda), un dragaminas (arriba) y un buque perforador de aguas profundas (derecha). [17] Se propuso un enfoque de exploración de diseño interactivo orientado a la fase inicial de diseño de un buque [18], lo cual permite al Diseñador Marino llevar a cabo mejores soluciones de los requerimientos. Este enfoque propuesto suministra los medios necesarios para explorar y evaluar una amplia gama de opciones de diseño, que están integrados en soluciones de diseño coherentes, cubriendo así una amplia zona del espacio de diseño. Este conocimiento se utiliza entonces dentro del enfoque para dirigir y controlar el proceso de exploración del diseño a través de un mecanismo de retroalimentación (Figura 18). Esto permite al diseñador no sólo identificar, sino también actuar sobre las relaciones emergentes entre los requisitos y el diseño, que puede entonces o bien ser evitado en el enfoque interactivo o comunicada a las partes interesadas en conseguir un mejor proceso de definición de los requerimientos.

(initial) Design criteria

Generate set of designs Iterate Explore set of designs Insights Adjust\expand criteria?

yes

no Select best design(s)

Figura 18: Diagrama de flujos usado en el enfoque del Diseño Interactivo propuesto por Duchateau et al. [18] Al examinar las estrategias de ingeniería y el desarrollo inicial de diseños de buques complejos, situados entre innovaciones incrementales y radicales, se encontró que la mayoría de la industria naval europea se concentra en el desarrollo de buques complejos y a medida, destinados a la industria offshore. Para controlar la complejidad de estos buques la industria utiliza grandes y extensas bases de conocimiento que apoyan las actividades de diseño, ingeniería y fabricación. Como las estrategias actuales están dirigidas a controlar la

Innovación Abierta (Open innovation OI) Con el fin de facilitar la transferencia de tecnología dentro del sector marítimo, EBDIG propone el uso de una Innovación Abierta (OI), como un nuevo paradigma o modelo de gestión de la innovación. IO se define como "el uso de las entradas intencionales y salidas de conocimiento orientadas a acelerar la innovación interna, y a ampliar los mercados para el uso externo de la innovación, respectivamente. Por lo tanto, comprende tanto movimientos de tecnologías e ideas de afuera adentro como de adentro hacia afuera, también conocida como 'exploración de tecnología "y" explotación de la tecnología'. Como resultado de esto, un número cada vez mayor de empresas multinacionales se están moviendo hacía un modelo de OI en el que se emplean ambas vías internas y externas para explotar las tecnologías y, al mismo tiempo se adquieren conocimientos de fuentes externas. Para un mejor aprovechamiento del conocimiento interno, las empresas pueden participar en tres actividades relacionadas con la explotación de la tecnología: aventurarse, liberar al exterior su propiedad intelectual (IP), e involucrar en el desarrollo en las iniciativas de innovación a trabajadores que no se dedican habitualmente a la investigación y el desarrollo. Aventurarse puede entenderse como una puesta en marcha de nuevas organizaciones que hacen uso del conocimiento interno, mediante procesos de spin-out spin-off. La tercera manera de beneficiarse del conocimiento interno es mediante la capitalización de las iniciativas y el conocimiento de los empleados actuales, incluidos los que no están empleados en el departamento propio de I + D. En varios casos de estudios se ha constatado que los lazos informales de empleados propios con empleados de otras organizaciones son cruciales para entender cómo los nuevos productos son creados y comercializados. Muchos profesionales y científicos, incluso de fuera del campo de la OI, respaldan la opinión de que la innovación realizada por empleados individuales es un medio para fomentar el éxito de la organización. El trabajo se ha vuelto menos rígido y más basado en el conocimiento. En este contexto, los trabajadores pueden involucrarse en los procesos de innovación de muchas maneras diferentes, como por ejemplo tomando en cuenta sus sugerencias, permitiéndoles que tomen iniciativas más allá de sus límites organizativos , o

mediante la introducción de sistemas tales como buzones de sugerencias o competiciones internas (van de Vrandea et al., [19])

TENDENCIAS Y PREDICCIONES DE LAS OPERACIONES Y MANTENIMIENTOS DE LA INDUSTRIA EÓLICA OFFSHORE.

Sin embargo, la innovación en las PYME´s se ve obstaculizada por la falta de recursos financieros, escasas oportunidades para reclutar trabajadores especializados, y bajos programas de fondos dedicados destinadas a la innovación, por lo que los riesgos asociados a ésta no se pueden transmitir. Las PYME´s necesitan beneficiarse en gran medida de sus redes de contacto para poder localizar recursos destinados a innovación que permanecen ocultos. La creación de redes externas encaminadas a adquirir conocimientos nuevos o incompletos es por tanto de vital importancia para conseguir que las PYME´s del sector Marítimo Europeo continúen siendo competitivos. La Innovación Abierta (OI) se hace altamente importante tanto para organizaciones de servicio como manufactureras y su modelo de colaboración puede describirse según la Figura 19.

La industria offshore contribuye a la competitividad y el liderazgo de Europa en energía eólica, ofrece empleo en la UE, reduce la dependencia de las importaciones de Europa y refuerza la seguridad del suministro. Puntos clave:  Inversión anual de 4.2 a 5.9 mil millones de €.  75,000 empleados fijos y temporales (2014)  178,000 empleados fijos y temporales para 2030 (75% del empleo de eólica)

Ya que el sector marítimo está muy poblado por PYME´s, el uso de este modelo de innovación, destinado a transferir eficientemente el conocimiento mientras se refuerza la confianza en relaciones de beneficio mutuo, es considerado a la vez novedoso e ideal.

Figura 19: Posibles modelos de Innovación Abierta en PYME´s La Innovación Abierta permite a un modelo de negocio abierto donde las empresas puedan "co-innovar" con sus socios, proveedores y clientes con el fin de acelerar los beneficios de la innovación. Por ejemplo, una empresa pequeña o mediana desarrolla una nueva idea que cambia el juego y trabaja con una empresa más grande para llevar el producto al mercado. Permite a las empresas a aprovechar las nuevas ideas y productos, y realizar experimentos en los niveles de menor riesgo. Para la industria marítima esto sería beneficioso ya que facilitaría la colaboración con las empresas más pequeñas dentro y fuera de la industria y el desarrollo rápido de nuevos conceptos e ideas.

Los avances tecnológicos de la industria eólica y la madurez que está alcanzando, harán de ella una inversión cada vez más atractiva. La turbinas más grandes con tecnología de vanguardia aumentarán los rendimientos y reducirán los costes hasta en un 17% en 2020, e incluso para 2023 podría alcanzarse una reducción de costes 39% dentro de un mercado óptimo regulatorio y competitivo. Proyectos financiados por la UE, como LEANWIND, consistentes en la unión de 31 miembros de la industria y el mundo académico, permiten trabajar juntos para reducir los costes en el ciclo de vida offshore. [20] La iniciativa OWA (Offshore Wind Accelerator) es el buque insignia del programa colaborativo de I+D llevado a cabo por Carbon Trust. La OWA es un proyecto industrial conjunto cuyo objetivo es reducir el costo de la energía eólica marina en un 10% en el tiempo para ahorrar los costes de la tercera fase de parques eólicos del Reino Unido (UK Round 3). La reducción de coste se logra a través de la innovación. En 2011 el OWA puso en marcha el concurso de innovación para diseñar un sistema de acceso al parque eólico, buques de transferencia de personal (crew transfer vessel CTV), sistemas de acceso y soluciones nodriza. De particular interés fueron el diseño de Umoe Mandal basado en un CTV de efecto de superficie, los sistemas de transferencia de personal TAS Holder instalados en el BMT XSS CTV, y el sistema LARS con barco nodriza CTV y su sistema de lanzamiento / recuperación. [21] Los costes de operación y mantenimiento (O&M) constituyen el 20-25% de los costes totales de toda la vida de un parque eólico marino. En el Reino Unido se espera que el mercado de servicios de O&M eólicos marinos crezca a 1.2 mil millones de £ / año en 2020 y casi 2 mil millones de £ en 2025. Esto representa un aumento del 500% en el mercado actual. A finales de la década se llegará hasta 4.000 turbinas eólicas y 50 subestaciones en alta mar que requerirán de O&M en el Reino Unido. Los servicios de O&M requeridos son contratados por tres actores principales: los dueños del proyecto, fabricantes de equipos originales para aerogeneradores (OEM) y los propietarios de las empresas de transmisión en alta mar (OFTOs). Estos protagonistas están impulsando una amplia gama de enfoques contractuales y estratégicos para las tareas

de operación y mantenimiento de la energía eólica marina, lo que subraya la necesidad de dotar a los contratistas de mayor flexibilidad comercial dentro de este mercado en evolución y relativamente fragmentado. Los propietarios del proyecto están tomando una serie de enfoques diferentes para la contratación de servicios de operación y mantenimiento, tanto durante el período de garantía como más allá. Estos enfoques varían desde un enfoque “manual”, teniendo la responsabilidad directa de una amplia gama de actividades, hasta un enfoque de "manos libres", basándose en unos pocos contratistas clave para cuidar el proyecto. Esto se debió principalmente a los intereses estratégicos y de política social del titular, donde se ven a sí mismos agregando valor mediante la reducción de costes. La necesidad de reducir los costes de operación animará a los dueños del proyecto a tener una participación más directa, ya sea directamente o indirectamente. Dong ha llevado a cabo la construcción y operación de parques eólicos desde hace más de 20 años, y siempre utilizando un enfoque “manual”, siendo propietario y operador de diferentes activos marinos como barcos, y proporcionando los técnicos y demás personal para trabajar bajo la dirección de los fabricantes de turbinas eólicas en el mantenimiento de turbinas offshore. [22] Los amplios enfoques estratégicos para la logística en alta mar son los siguientes: mediante embarcaciones que operan desde un puerto base hasta 12 millas; barcos con apoyo de helicópteros entre 12 y 40 millas; a partir de 40 millas la estrategia pasa por una base con alojamiento fijo o flotante en alta mar. Se hace fundamental la capacidad para lograr la transferencia de los técnicos en oleajes de altura significativa de más de 2.5 m para conseguir un nivel aceptable de accesibilidad de la turbinas [22]. Los catamaranes normalmente logran la transferencia de la tripulación en olas de hasta 1.5 metros, pero mediante la innovación en sistemas de acceso disponible en los siguientes diseños se logra la transferencia de la tripulación en un máximo de hasta 2,5 metros: catamarán hidrofoil; semi-SWATH; SWATH; embarcaciones de efecto de superficie (SSV). Las formas tipo SWATH tienen una excelente estabilidad y comportamiento en la mar, pero es menos capaz para realizar transferencia de cargas pesadas, además de un mayor consumo de combustible que la plataforma catamarán. La empresa BMT ha desarrollado un semiSWATH (XSS) que ofrece un comportamiento en la mar con nivel mejorado respecto a los diseños existentes, y sin la penalización en el rendimiento y el coste que tendría una embarcación equivalente tipo SWATH. La embarcación de transferencia CTV “Wave Craft” desarrollada por Umoe Mandal y basada en la tecnología militar de los Buques de Efecto de Superficie (SES), está siendo fletada por DONG Energy desde marzo de 2015 para la operación de O&M en el parque eólico “Borkum Riffgrund 1”, situado en el mar del Norte. Utilizando la tecnología de colchón de aire de la embarcación, con su velocidad máxima por encima de los 40 nudos, ofrece una velocidad significativamente mayor que los diseños de la competencia, y una reducción significativa de los movimientos que causan

mareo al pasaje. Además el cojín de aire amortigua los movimientos cuando se accede a las turbinas, lo que facilita la transferencia de técnico con olas de 2,5 metros de altura significativa. [23] Las actividades de operación y mantenimiento (O&M) son, según TPWind [24], un tema de investigación clave para el desarrollo de la tecnología eólica marina. Las cuestiones clave son investigar en el desarrollo de sistemas versátiles de flotas de servicio y acceso seguro, mejorar la fiabilidad y la disponibilidad y la investigación sobre los modelos completos de costes de ciclo para la optimización de la gestión de los parques. Con el fin de mejorar la implantación en el mercado de la energía eólica, uno de los temas identificados por TPWind son los recursos humanos. En este contexto se aprecia la necesidad de cuantificar el nivel de formación requerida para las operaciones de O&M, tanto en la EU como en los países candidatos a la adhesión a nivel nacional, así como las soluciones encaminadas a evitar la "formación y fuga de recursos" hacia otros sectores de salario mayor, como el petróleo y el gas, y por la revisión de los actuales programas de Master en energía eólica y el fomento y creación de nuevos programas. La implicación de esto es que los buques destinados a la instalación, operación y mantenimiento pueden impulsar a la generación digital hacia este nuevo sector, en el que deberán competir con otros sectores tanto offshore como terrestres. La mayoría de las embarcaciones CTV han sido diseñadas y construidas para trabajar en el sector, teniendo como prioridad específica la comodidad de los pasajeros a bordo, ya que es importante que los técnicos de mantenimiento llegue en buenas condiciones antes de acceder a las turbinas. Los buques tienen asientos con suspensiones individuales diseñados para minimizar la fatiga durante el viaje y el estrés causado por los impactos y movimientos del buque. Entre otras instalaciones a bordo se incluyen normalmente una pequeña cocina, televisión y zona de entretenimiento. Mientras que los ingenieros navales están entrenados en el diseño del casco y estructuras del buque, las habilidades necesarias para el diseño de producción, diseño de interiores, análisis de la ergonomía y de los factores humanos son especialidades completamente independientes y que debido a los tradicionales modelos de negocio no están disponibles en la mayoría de las oficinas de ingeniería naval o departamentos de ingeniería de los astilleros. Por lo tanto, para lograr una ventaja estratégica se debe utilizar la filosofía de diseño holístico multidisciplinario que contempla el “Diseño Marino”. Antes de que pueda comenzar el diseño o manufacturación de cualquier producto es necesario que haya un proceso sólido encaminado a determinar la especificación de este. La industria eólica marina es un buen ejemplo de cómo las especificaciones han cambiado a lo largo de un período de tiempo muy corto, con un aumento en la cantidad de intereses mostrados por los actores implicados, hasta el punto de que los buques de menos de 6 años de edad

son técnicamente abandonados.

redundante

y

están

siendo

En la base de los modelos estratégicos de buques las compañías fletadoras encuentran ventajas en una Propuesta de Diseño de Valor (DVP). Las previsiones tecnoeconómicas suponen una ventaja estratégica ya que permiten especificar el tipo de embarcación y su posición dentro del mercado actual y futuro. No obstante, esa ventaja competitiva tiene que ser determinada más adelante. Una vez que el tipo y tamaño de los buques se ha determinado desde el punto de vista estratégico, el propietario o el diseñador tienen que tener en cuenta la capacidad de adaptación de los estos y cómo puede ampliarse su vida de funcionamiento, y ofrecer una recuperación de la inversión más óptima. Este cambio en el modelo de negocio de las empresas de energía, que han pasado a informar a las compañías charter de qué especificaciones deben cumplir las embarcaciones que desean alquilar, es una oportunidad para que el Diseño Marino intervenga en el trato directo que tienen la empresa de charter con los astilleros y los proveedores de equipos de habilitación. En una embarcación de transferencia CTV se ha realizado un Diseño Marino modular de interiores [25], orientado a conseguir desarrollar un sistema modular que facilite la flexibilidad de las embarcaciones, mediante la innovación tecnológica del Diseño para la Fabricación (DFM). Los retos futuros, tanto del mercado eólico marino como del petróleo y gas, indican ciertas sensibilidades de mercado que van a requerir mayores estándares técnicos y mayor flexibilidad de plataforma. Las cuestiones clave posan por la necesidad que tiene la energía eólica marina de contratar técnicos con base en tierra, y el hecho de que el sector del petróleo y gas va a sustituir a un alto porcentaje de su fuerza de trabajo en los próximos 10 años. La generación de “nativos digitales” tiene una necesidad de conectividad para conseguir ser atraídos a un ambiente de trabajo. El interior mostrado en la Figura 20, donde la primera fila de asientos amortiguadores de movimiento, tiene mesas y enchufes, ha sido diseñado un como un espacio de trabajo ergonómico orientado al uso de ordenadores portátiles. Este tipo de diseño de interiores de espacio de trabajo informales se define como el "cuarto espacio ', y es percibido como un valor significativo de mejora de la productividad y creatividad de los empleados. El uso del lenguaje de diseño empleado en el diseño de interiores de yates de lujo y de pequeños apartamentos de lujo, arrastra al usuario hacía un diseño emocional, creando un ambiente positivo, de bajo estrés que mejora su bienestar físico y mental. El escenario de diseño DDI identifica la necesidad de una mayor flexibilidad de las embarcaciones cuando se trata de obtener financiación y de evitar la propagación

de riesgos en el plan de negocios, dada la incertidumbre del mercado de la industria eólica marina y la oportunidad potencial de la industria de petróleo y gas. La innovación tecnológica consiste en la puesta en práctica del proceso de DFM con tecnología digital, lo que puede reducir los costos de producción hasta en un 30%, así como facilitar la flexibilidad de las embarcaciones, tanto para los sectores offshore tanto de petróleo y gas como eólicos. Por la adopción de estos nuevos métodos de control de producción, diseño y coste, la industria dedicada a la construcción de barcos del Reino Unido será capaz de competir en el mercado global, que estará bajo una mayor presión de costes y precios.

Figura 20: Vista trasera ¾ de interiores renderizados de WFSV

Dado que lo proyectos de energía eólica marina en toda Europa aumentan en tamaño y complejidad, existe una demanda de embarcaciones más versátiles con mayor capacidad tanto para equipos como personal. En respuesta, el Estado alemán ha adoptado recientemente una circular nacional para permitir que los buques puedan operan en aguas nacionales con más de 12 técnicos de mantenimiento industrial a bordo. En respuesta a esta oportunidad de Servicios, Seacat han lanzado recientemente la “Seacat Courageous”, modelo diseñado para acomodar a bordo hasta 24 técnicos eólicos. El catamarán de 26 m, posee un interior modular, que permite al cliente especificar el número requerido de asientos con suspensión entre 0 y 24, en función de las necesidades operativas particulares de su proyecto [26] Los requisitos que debe poseer el personal técnico incluyen: transporte o acomodación a bordo para realizar las actividades industriales en alta mar; estándar médico equivalente al SCTW; la formación básica apropiada de seguridad en alta mar; familiarización con el buque; PPE apropiado. [27] El reacondicionamiento de buques existentes mediante un interior modular podría apoyar su longevidad y por lo tanto mejorar la rentabilidad de la inversión financiera. El desafío del diseño de los espacios interiores, como la ducha / vestuarios, con el potencial aumento futuro en el número de asientos, podría abordarse mediante el uso de unidades habitacionales en camarotes modulares ligeros, instalados en cubierta de proa o popa, aumentando así el volumen interior disponible para los técnicos y sus equipos. KPM-Marine recientemente ha

lanzado la unidad “2 CUBED CABIN” con la aprobación de carga del DNV. Estas cabinas modulares ligeras ofrecen al operador del buque ahorros significativos de combustible por encima de las cabinas tradicionales basadas en estructuras TEU. El crecimiento del tamaño de los buques está restringido por las regulaciones sobre la carga máxima de empuje de las defensas de proa. Esto puede orientar el desarrollo de diseños de defensas innovadoras para reducir la carga de empuje a los molinos, con el empleo de sistemas 'inteligentes' y 'compensados'. Ha habido un cambio al pasar de usar las habituales defensas verticales tipo D, a nuevas defensas de construcciones compuestas, con variaciones en profundidad y rebajes / salientes, que pueden ser reinstalada en diferentes sitios. [27] La mayoría de los parques eólicos en el Reino Unido están dentro de los 60 millas de la costa, así que la casi todas las embarcaciones de transferencia CTV son clasificadas en la Categoría 2 de la Administración Británica (MCA). La puesta en práctica de embarcaciones nodrizas que actúen como "refugio seguro" podría permitir que embarcaciones con categoría 2 MCA operen en los parques eólicos “UK Round 3” a más distancia de costa y dentro de las 60 millas de distancia máxima hasta el barco nodriza. El buque de 90 m “Atlantic Enterprise”, compatible con el código SPS y DP2, es una nueva clase de nave nodriza en alta mar o buque de servicio offshore (SOV), diseñado para apoyar los desarrollos del Round UK 3, suministrando alojamiento para los técnicos del parque en hasta 100 camarotes individuales con aseo propio. Todo esto, en combinación con embarcaciones “hijas”, sistema de compensación de movimientos y helipuerto, facilitan una amplia gama de estrategias flexibles de O&M. Las embarcaciones “hijas” están formadas por 2 barcos de transferencia CTV´s, 2 embarcaciones pesadas de trabajo, 2 embarcaciones de alta velocidad y 1 embarcación de rescate FRC. Los CTV son estibados en un hangar cerrado situado en popa. Actualmente este buque está siendo charteado en Gode Wind 1 para asistir a la construcción de un parque eólico de 330 MW y muy posiblemente trabajará en 2016 en la UK Round 3. Por lo tanto el OSV puede ser usado tanto en las operaciones de construcción como en O&M y con capacidad de adaptación a flotel para el mercado del petróleo y gas. [28] Siemens ya ha puesto en práctica una de su flota de SOV para realizar funciones de operación y mantenimiento de la planta de Dong en Westermost Rough, el noreste de Inglaterra. Cuatro de sus nuevos buques entrarán en servicio a finales del próximo año. Las naves nodrizas de 90 m reducirán el coste de operación de los parques eólicos marinos a la máxima potencia, con la esperanza de reducir el tiempo de inactividad relacionado con las condiciones meteorológicas desde los actuales 40 a 45% hasta un 10-15%. La integración efectiva de diagnóstico remoto dentro de una estrategia de mantenimiento planificado con el apoyo de embarcaciones hijas de los OSV que transfieren a los técnicos a las turbinas de forma

individual para llevar a cabo las reparaciones de estas, se prevé que reducirá entre un 20 y 30 % las previsiones de costes de O&M para proyectos de parques eólicos situados a más de 70 km de la costa. El buque, con almacén de repuestos, talleres y alojamiento para 40 personas, será capaz de navegar a través de grandes olas y fuerza 6 de vientos, donde los técnicos son transferidos utilizando un sistema de “walk-to-work”. Ulstein ha construido dos barcos nuevos que serán charteados por Bernhard Schulte, y otro par más será suministrado por Deanmark´s Esvagt. El modelo Ulstein SX175 incorpora en su diseño de casco la nueva popa X-STERN así como la bien probada XBOW, lo que le hace capaz de operar contra viento, olas y corriente tanto de popa como de proa, aumentando así su ventana operativa. Será capaz de albergar a 60 personas en cabinas individuales, 40 de los cuáles para los técnicos. Los buques Esvagt serán buques de servicio a parques eólicos SOV, modelos Havyard 832, de 83.7m de eslora y alojamiento para 60 técnicos y tripulantes. El primer SOV operará en el parque eólico alemán Baltic 2 de 288 MW, con el segundo buque se operara en el cercano proyecto 288 MW Butendiek. Con los nuevos OSV, el personal será capaz de permanecer en alta mar durante cuatro semanas y la adición de tres horas de tiempo de trabajo productivo a cada turno de 12 horas. Mientras que antes, cinco horas se pierden en el tránsito hacia y desde el sitio. Vattenfall ha adquirido recientemente el concepto de servicio combinado de Siemens para sus proyectos alemanes del Mar del Norte Sandbank y DanTysk, donde un OSV operará entre los dos parques eólicos. Así mismo para Géminis, el mayor desarrollo de la energía eólica marina de los Países Bajos, está siendo considerado el uso de un OSV. [29] El 17 de febrero 2015 se otorgó la primera orden de consentimiento para la explotación de la energía eólica marina en el Dogger Bank en el Mar del Norte, convirtiéndose en el mayor desarrollo de la energía renovable que recibe consentimiento de planificación en el Reino Unido y el proyecto eólico marino más grande que recibe el consentimiento a nivel mundial. Será operado por el consorcio Forewind: RWE; SSE; Statkraft; Statoil. Dogger Bank Creyke Beck es parte de la Zona de Dogger Bank, la mayor de las zonas de UK Round 3, pero además una de las más superficial, con altas velocidades del viento y unas condiciones del fondo del mar ideales para el desarrollo de la energía eólica marina. Dogger Bank Creyke Beck, que tiene una capacidad total de generación de 2,4 GW, comprende dos parques eólicos marinos separados de 1,2 GW, cada uno con hasta 200 turbinas instaladas en un área de 500km2. Los parques eólicos se ubicarán 131 kilómetros de la costa del Reino Unido. [30] Dada la capacidad de generación significativa de Dogger Bank Creyke Beck y la distancia de la costa, se requerirá un número significativo de buques OSV para facilitar la construcción y la estrategia de operación y mantenimiento. Un reto importante va a ser cumplir con el objetivo de reclutamiento de técnicos, lo que requerirá enviar al mar

a técnicos que trabajan en tierra, y necesitará el uso de Psicología Ambiental para optimizar los espacios de trabajo, y permitir un mayor bienestar. El proyecto EBDIG-WFSV ha desarrollado dos casos de estudios de OSV en extremos opuestos del espectro de la filosofía de diseño OSV. La primera es una propuesta de una plataforma OSV adaptada con un enfoque de minimización de costes. La segunda propuesta consiste en una plataforma tipo SWATH diseñada con el objetivo de aumentar el bienestar de los técnicos. La próxima generación de buques nodrizas tendrá que hacer frente a las necesidades de los usuarios y las aspiraciones de una nueva generación de técnicos, que pueden no tener experiencia marinera anterior. La propuesta de diseño conceptual de un buque OSV nodriza [31], que se muestra en la Figura 21, desafía las percepciones del trabajo y condiciones de vida a bordo de buques comerciales a través de la implementación de una Innovación basada en el Diseño. En un análisis del mercado de la energía eólica marina se identificó un problema con la financiación de los buques en comparación con los empleados en el sector de petróleo y gas, y por tanto, como una oportunidad única para un buque plataforma que pudiera servir a ambas tecnologías. El concepto tiene un innovador sistema de lanzamiento y recuperación de embarcaciones de apoyo a parques eólicos (WFSV) permitiendo que una plataforma OSV convencional se pueda adaptar a un papel como buque nodriza. Dando como resultado una solución más rentable en términos de diseño y construcción que desarrollando nuevos buques especializados.

para las prácticas de mantenimiento de parque eólico marino, desarrollados a través de una implementación del modelo de red de la Psicología Ambiental. El modelo de red [33] abarca desde cómo y dónde se realiza el trabajo hasta como se favorecen soportan a los trabajadores, los procesos y los lugares. Se diferencia de los modelos de Psicología Ambiental anteriores, centrándose en el trabajo que se va a hacer y cómo puede hacerse de forma más eficaz. Este conocimiento se traslada a la especificación de mobiliario, las tecnologías, los equipos e infraestructuras de manera que permita a los trabajadores ser los mejores dondequiera que trabajen, desarrollar prácticas de trabajos eficaces, y seguir adaptándose. El proceso de diseño fue una transferencia de innovación de la arquitectura de interiores, donde la psicología ambiental permite establecer un enfoque que ayude a diseñar entornos de trabajo productivos y de bajo estrés. El potencial de este enfoque basado en factores humanos centrado en reducir el riesgo y aumentar la productividad de la tripulación podría reducir los costos operativos, tales como los niveles de dotación y las primas de seguros.

Figura 22: Plataforma de buque nodriza SWATH [31] REFERENCIAS 1.

Figura 21: Plataforma de buque nodriza OSV [30] El Sistema de Producción Toyota (TPS) es una filosofía de mejora continua y se convirtió en la base de la filosofía Lean Manufacturing y Six Sigma. Un elemento importante del TPS es “autonomation”, o "automatización con un toque humano". De la misma manera que las técnicas del Lean se han aplicado a la fabricación de automóviles, los principios de autonomation se pueden aplicar a las prácticas de mantenimiento de parques eólicos en alta mar para mejorar así la disponibilidad de las turbinas. El concepto nodriza SWATH [32], que se muestra en la Figura 22, fue diseñado para apoyar un enfoque de “autonomation”

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MCCARTAN, S., THOMPSON, T., ANDERBERG, C., and PAHLM, H., FORSMAN, F., DOBBINS, T., BERNAUER, H., and WIRSCHING, H.J., 'A Marine Design Approach to WFSV Bridge Layour Development and Crew Transfer', Design & Operation of Wind Farm Support Vessels, 28-29 January 2015, London, UK. Dobbins, T., Hill, J., McCartan, S., Thompson T.(2011) Enhancing Marine Ergonomic Design VIA Digital Human Modeling. RINA conference on Human Factors in Ship Design, 16 - 17 November, RINA HQ, London, UK MAIB Accident Report, Combined report on the investigation of the contact with a floating target by the windfarm passenger transfer catamaran Windcat 9 while transiting Donna Nook Air Weapons Range and the investigation of the contact of Island Panther with turbine I-6 in Sheringham Shoal Winf Farm. Report No. 23/2013

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EL ANÁLISIS DE LAS NECESIDADES DE LA INDUSTRIA DE BUQUES EN EUROPA Los socios EBDIG-WFSV desarrollaron un cuestionario detallado online para dilucidar las necesidades potenciales de los actores de la industria europea en el contexto de este proyecto y perfilar así sus respectivas actividades como actores dentro del sector de la industria marina. Las respuestas a las preguntas clave relacionadas con el impacto y el valor del proyecto EBDIG-WFSV se muestran a continuación. Como parte integral del cuestionario se delinearon conceptos claves para contextualizar las preguntas. Pregruntas: UK ES IT TR ¿Cuántos días al año sería capaz de participar en actividades de formación online del sistema de formación continua (CPD) de RINA? (días) 17 25 2.75 8.3 ¿Conoce a algún fabricante de buques comerciales europeos o consultorías de diseño que aplican los principios del Diseño Marino? (% Sí) 66 50 50 50 ¿Crees que el Diseño Marino podría ofrecer a su empresa un ventaja competitiva si los clientes valoraran el Diseño Marino? (% Sí)

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¿Cree usted que la transferencia de la innovación del Modelado Humano digital podría ser beneficioso para el desarrollo de puentes de navegación al tiempo que reduce los costes de diseño? (% Sí)

100

100

25

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¿Considera que hay una necesidad de la industria naval europea de desarrollar TOI (transferencia de Innovación) de otras industrias con el fin de mantener una ventaja competitiva en los desafíos de mercados internacionales sensibles al coste? (% Sí)

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¿Usted como empresa querría beneficiarse de un portal de innovación online y del material de CPD para apoyar la innovación abierta? (% Sí)

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¿Estaría usted interesado recibir formación online gratuita de RINA CPD para avanzar en su comprensión sobre el Diseño Marino? (% Sí) Sobre la base de la alta rentabilidad por encima de la inversión, para un pequeño coste de implementación, ¿crees que el sistema HSI beneficiaría a su empresa si sus clientes se dieron cuenta del valor añadido de reducción de sus costes operativos? (% Sí) ¿Estaría usted interesado en formación online gratuita acreditada por RINA CPD para avanzar en su comprensión de los sistemas de integración humanos (HSI)? (% Sí)

¿Cree que el mercado especializado WFSV podría ser una oportunidad para la diversificación de su empresa? (% Sí) 66 50 25 94 ¿Cree que el mercado especializado WFSV the buques nodrizas podría ser una oportunidad para la diversificación de negocios para su empresa? (% Sí)) 66 50 25 89 En resumen, el análisis de necesidades es compatible con las siguientes propuestas clave del proyecto EBDIG-WFSV: • El Diseño Marino podría ofrecer una ventaja competitiva si los clientes aceptan su "valor • La formación en Diseño Marino acreditado por RINA CPD sería de gran interés para el sector • DHM sería un TOI de gran interés para la industria • Innovación Abierta y una infraestructura de apoyo sería de gran interés para la industria • WFSV y buques nodrizas serían una oportunidad para la diversificación de los negocios en el Reino Unido, ES y TR.

Este cuestionario se repetirá en un formato más corto después del lanzamiento del materia de formación editado por EBDIG-WFSV, como forma de medir el impacto de dicho material y el portal de innovación abierta en el sitio web EBDIG (www.ebdig.eu). Por favor, únase al grupo EBDIG-WFSV en Linkedin para recibir actualizaciones periódicas.