Proyecto 3.23 Convocatoria Pre-Comerciales 2022

Financiación pública recibida por el Fondo “Puertos 4.0” de Puertos del Estado.

Ejecución: Ingeniería y Soluciones Informáticas del Sur S.L. (ISOIN)

OBJETIVO PRINCIPAL

El objetivo principal de este proyecto es optimizar las operaciones logístico-portuarias asociadas a la movilización de personas y vehículos a través la integración de algoritmos de IA con la simulación de procesos.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

• Diseñar y desarrollar una plataforma en la nube sobre la que desplegar los procesos de simulación y algoritmos IA.
• Definir y desarrollar los procesos de extracción, transformación y carga de los datos asociados al tráfico portuario RO-PAX.
• Aplicar algoritmos de IA para la predicción de flujos de personas, vehículos y ferrys en el puerto.
• Desarrollar el simulador de procesos logístico-portuarios.
• Integrar e hibridar el simulador con algoritmos de IA para la prescripción inteligente de escenarios de operación portuaria.
• Validar el proyecto en un entorno portuario real y evaluar sus resultados a nivel operativo, táctico y estratégico.

PROBLEMÁTICA A RESOLVER

El sector portuario no es ajeno a la implantación de herramientas de simulación de sus procesos, de herramientas de optimización o a la aplicación de algoritmos de machine learning para integrar la inteligencia a la gestión de procesos. Sin embargo, tales tecnologías no se están abordando de una manera integrada o interrelacionada, sino desacoplada entre sí, a través de implantaciones orientadas a subprocesos concretos con unas u otras tecnologías, salvo algunas excepciones enmarcadas en niveles bajos de madurez tecnológica.

Esta situación resulta más patente en la gestión de la operativa de tráficos de carga rodada y de personas, donde la mayor parte de los recursos son dispuestos por los puertos, que con carácter general no cuentan con un suficiente nivel de digitalización para abordar la mejora de su operativa, reduciendo sus posibilidades a la gestión en base a la experiencia en periodos estacionales sensibles.

Esta aplicación baja y desacoplada de tecnologías para la gestión de procesos logístico-portuarios provoca que:

• Los resultados no ayuden a identificar qué cambio de los inputs producen la/s mejora/s más relevantes en los resultados.
• Exista un efecto de “caja negra” en los modelos de simulación por el cual se conocen sus resultados, pero no los pasos o forma de cálculo, lo que provoca que el modelado de un proceso sea difícilmente adaptable a otro similar en un entorno portuario distinto.
• La mera modelización de un proceso sólo recrea el comportamiento, pero no indaga por mejorías en términos de recursos, restricciones y funciones objetivo, lo que limita el apoyo a las decisiones de los/as agentes portuarios/as.
• La IA se orienta a la predicción de determinados datos en base a la identificación de patrones, pero no alimenta ni es alimentada por conjuntos de datos procedentes de la simulación de procesos.
• Cuando no hay un conjunto suficientemente amplio de datos disponibles, o estos son escasos, no se pueden ejecutar algoritmos de IA, y si se ejecutan, sus resultados no son confiables para la toma de decisiones. Precisamente la simulación permite complementar ese universo de datos necesarios para alimentar los algoritmos de IA y mostrar resultados fiables.

La hibridación de la simulación con la IA es una técnica cuya aplicación en puertos se encuentra en un estado de madurez tecnológica incipiente, pero tiene un gran potencial para la mejora del desempeño logístico. Esto tiene una aplicación directa en terminales dedicadas a la movilización de tráficos RO-PAX, donde se cuenta con recursos y espacios en muchos casos compartidos, especialmente en la convergencia de flujos entrantes y salientes, pero también incluso con otros tipos de carga, y donde la gestión desacoplada de unos y otros se aleja del lado de la optimización y la eficiencia.

La gestión portuaria de tráficos RO-PAX necesita contar con un mecanismo o herramienta de índole tecnológica que permita fortalecer los procesos de toma de decisiones: por un lado, de cara al corto plazo y a la operativa diaria del puerto, se precisa de un método que optimice de forma más confiable y certera el esquema de asignación de recursos disponibles en el puerto para garantizar una mayor eficiencia en las operaciones portuarias que toman lugar en la terminal. Por otro lado, y desde un enfoque de horizonte temporal más extenso, se hace necesario un sistema de apoyo que, a través de evaluaciones integradas con definición de posibles escenarios y pruebas dentro de los mismos, conduzcan a un proceso de planificación de capacidades, espacios y recursos portuarios más acorde con las necesidades cambiantes del mercado.

FUNCIONAMIENTO DE LA PLATAFORMA SiMU-PORT

El funcionamiento de la solución del proyecto SiMU-PORT será el siguiente:

Inicialmente se implementa un proceso de extracción, transformación y carga (ETL) de información desde los sistemas de información de los agentes presentes en el ecosistema portuario. Tomando datos de los activos y servicios disponibles en el puerto (oferta de servicios y recursos, condiciones climatológicas) así como del tráfico portuario (demanda de tráfico RO-PAX), tales procesos ETL constituirán un almacén de datos procesados y procesables asociados a la movilización de personas y vehículos en el puerto, el warehouse portuario.

Este almacén de información alimenta, por una parte, al algoritmo de IA de la capa de inteligencia predictiva, con el objetivo de establecer predicciones de movilización de personas y vehículos, así como de mejorar la predicción de las ETAs de los ferrys de las líneas regulares en base al manejo de las condiciones climatológicas y del mar.

Y por otra parte, el warehouse portuario habilita la composición del modelo digital de la operativa de los tráficos RO-PAX incidentes en la terminal correspondiente.

Posteriormente, al modelo digital compuesto se le aplican técnicas de simulación de eventos discretos, componiendo de este modo el simulador de operaciones para tráficos RO-PAX. Dicho simulador podrá ser alimentado tanto por flujos reales como predichos (desde la componente predictiva), generando una serie de resultados asociados a la configuración de recursos simulada: tiempos de cada subproceso, tiempos totales, longitudes de colas, esperas, cuellos de botella, costes e impactos.

Las salidas del simulador serán a su vez la entrada del algoritmo de inteligencia prescriptiva. Dicho algoritmo habrá sido entrenado con un conjunto suficientemente representativo de escenarios de entrada y salida del simulador, para ofrecer como salida un conjunto de acciones, fundamentalmente de asignación de cantidad y tiempo de recursos portuarios, que reduzcan los tiempos totales de la operativa portuaria para la movilización de tráficos RO-PAX contemplados.

RESULTADOS DEL PROYECTO

El proyecto SiMU-PORT va a ofrecer a los/as gestores portuarios/as de terminales RO-PAX una completa herramienta de asistencia a la toma de decisiones tanto a nivel operativo como táctico y estratégico asociadas a la realización, programación y planificación de operaciones logístico-portuarias y sus recursos asociados. Los resultados serán los siguientes:

• Predicciones de movilización de personas y mercancías.
• Predicciones mejoradas de escalas de ferrys.
• Cuantificación de impactos de procesos logístico-portuarios (tiempos, colas, cuellos de botella, costes, emisiones contaminantes, etc.) asociados a los escenarios generados y/o definidos
• Propuestas de asignación temporal de recursos portuarios ante predicciones/planificación de escalas y de movilización de personas y vehículos.
• Propuestas de ordenación de espacios y recursos compartidos ante escenarios de convergencia de flujos entrantes y salientes.
• Simulación de escenarios tácticos y estratégicos asociados a la potencial incorporación de nuevos recursos portuarios o a la obtención de capacidades máximas de flujos en virtud de los recursos disponibles.

PLAN DE TRABAJO

La ejecución del proyecto SiMU-PORT se extiende a lo largo de 26 meses, desde enero de 2024 hasta febrero de 2026.

Actualmente el proyecto se encuentra iniciando su segunda anualidad y en paralelo cerrando el primer hito de certificación.