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La madurez tecnológica, la llave para una innovación segura

Jorge Cordero

Jorge Cordero

AERTEC / Aerospace & Defence Systems

El ciclo de vida de la tecnología pasa por diferentes etapas; investigación básica o fundamental, investigación aplicada, desarrollo experimental e innovación tecnológica. Pero ¿cómo saber en qué etapa se encuentra una tecnología? y, sobre todo, ¿qué nivel de madurez tiene esa tecnología como para ser aprovechada o explotada?

La última pregunta cobra una especial relevancia cuando la tecnología en desarrollo forma parte de un proceso de fabricación o método de prueba cualificado o bien de una tecnología habilitadora para un producto crítico para la seguridad. Esto es algo común en tecnologías de aplicación al sector aeroespacial y de defensa. Es por ello por lo que en los años 70 la NASA (National Aeronautics and Space Administration) estableció un método sistemático de medida de los niveles de madurez tecnológica a través de una escala denominada escala de TRLs (Technology Readiness Levels).

El camino desde la investigación hasta la industrialización es muy largo, por lo que es necesaria una evaluación sistemática de la madurez tecnológica, donde el uso de la escala de TRLs es un estándar internacional.

Desde entonces, grandes empresas, centros tecnológicos e incluso agencias gubernamentales han adoptado este método para evaluar las tecnologías que desarrollan. Como ejemplo, es actualmente el método considerado en los programas de investigación e innovación de la Unión Europea como Horizonte Europa, Clean Aviation o SESAR (Single European Sky ATM Research).

La escala de TRLs abarca el ciclo de vida completo de una tecnología, desde la investigación básica a la realización de pruebas en vuelo en entorno operacional de misión, si hablamos de una tecnología embarcada en una aeronave. Se definen nueve niveles de madurez:

  • TRL 1: observación de los principios básicos de la tecnología.
  • TRL 2: formulación del concepto de la tecnología.
  • TRL 3: prueba de concepto experimental de la tecnología.

Estos tres primeros se corresponden con niveles asociados a la fase de investigación básica partiendo de una idea (TRL 0). Cabría considerar aquí, por ejemplo, la investigación en las propiedades de nuevos materiales, nuevas arquitecturas de software y algoritmos, y la publicación de artículos de investigación asociados en los que se trata de proponer alguna aplicación de interés.

En el nivel más avanzado, ya se comienza a analizar la viabilidad en base a estudios analíticos y de laboratorio. Es la fase que da paso de la idea al prototipado.

  • TRL 4: validación en laboratorio de la tecnología.
  • TRL 5: validación en entorno relevante de la tecnología.

Los dos siguientes niveles se corresponden con la investigación aplicada de la tecnología a través de pruebas en laboratorio y en un entorno relevante empleando prototipos a nivel de componente.

  • TRL 6: demostración en entorno relevante de la tecnología.
  • TRL 7: demostración de un prototipo de sistema en entorno operacional.
  • TRL 8: sistema completo y cualificado.

Estos niveles se corresponden con la fase de desarrollo experimental e inicio del despliegue, abarcando el prototipado a pequeña y gran escala con un mayor nivel de integración y la demostración a través de un piloto industrial. La fase de desarrollo culmina con la demostración a través de una primera implementación completa del sistema para iniciar la fase de comercialización.

  • TRL 9: sistema real probado en entorno operacional.

Alcanzar el TRL9 supone disponer de una primera unidad que ha demostrado su funcionalidad completa en entorno de operación y está lista para ser comercializada.

A lo largo de la escala hay dos aspectos relacionados con la tecnología que avanzan de forma paralela, uno es el nivel de integración de la tecnología, y el otro es el entorno. Ambos son clave para garantizar el éxito en la implantación y despliegue de la tecnología en cuestión. En el primero es importante tener en cuenta las interfaces de la tecnología, así como la compatibilidad de las entradas y salidas de esta con los componentes, subsistemas y sistemas adyacentes. Para el segundo aspecto es primordial conocer los factores externos a los que la tecnología estará expuesta en operación, con el objetivo de verificar a priori su compatibilidad con el entorno.

La metodología de evaluación de la madurez basada en la escala de TRLs es una metodología que se basa en el método científico y se asienta en la generación de evidencias. Estas evidencias evolucionan según el nivel en el que se encuentre la tecnología. Pueden ser:

  • Estudios basados en métodos analíticos o numéricos que empleen simulaciones.
  • Resultados de pruebas en laboratorio.
  • Resultados de pruebas en un entorno controlado (en campo o entorno relevante).
  • Resultados de pruebas en entorno de operaciones.

Sistematizar la evaluación de la madurez tecnológica conlleva la generación de evidencias, por lo general documentales, y el posterior análisis de estas para concluir el nivel de madurez alcanzado, con el objetivo de garantizar que la futura implantación de la tecnología sea exitosa (y segura). Para ello no sólo es necesario analizar aspectos estrictamente propios de la tecnología en sí, sino también aquellos relativos a su industrialización y puesta en servicio, aspectos económicos, etc.

Este proceso requiere, por tanto, de la involucración de distintas organizaciones, y no sólo de los departamentos de ingeniería, cuyos expertos técnicos son clave para identificar y mitigar riesgos tecnológicos. Es necesario involucrar a todos los interesados para la realización de una evaluación con carácter técnico, pero que abarca ámbitos de conocimiento diversos: fiabilidad, disponibilidad, mantenibilidad, seguridad (tanto safety como security), viabilidad económica, cadena de suministro, etc.

En el ámbito aeronáutico, cuando la tecnología es de producto, el cliente interno suele ser el Programa, y es la organización correspondiente la responsable de valorar dicha tecnología y de fijar un precio por ella que el cliente final esté dispuesto a pagar. Pero una vez puesta en servicio, será la organización correspondiente la responsable de mantener dicha tecnología operativa, de reemplazar o de reparar componentes de esta en caso de fallo.

El camino a través de la escala de TRLs no es un camino sencillo, más bien se trata de un camino lleno de obstáculos en el que hay que cruzar el “río del diablo”, atravesar el “valle de la muerte” y navegar en el “mar de Darwin”. Es precisamente así como se denominan, por su designación en inglés “devil’s river”, “valley of death” y “Darwinian sea”, las principales barreras en el camino hacia la implantación, comercialización e industrialización exitosa de una tecnología.

El río del diablo, es el obstáculo que se da cuando se trata de pasar de la investigación al desarrollo experimental. El más conocido valle de la muerte es el que en muchas ocasiones se encuentran las empresas cuando desarrollan una tecnología, pero no son capaces de comercializarla tras su maduración. Y esto no necesariamente se da por falta de capacidad comercial, en ocasiones es el entorno (regulación, infraestructura, etc.) el que lo imposibilita.

Por último, el mar de Darwin representa las dificultades que una empresa se encontraría tras haber desarrollado una tecnología y haber encontrado el nicho de mercado y cliente adecuado, pero no cuenta con todas las herramientas o recursos necesarios para su industrialización.

Ante todos estos problemas la evaluación sistemática de la madurez tecnológica del catálogo de tecnologías en desarrollo se convierte en la única vía para mitigar los riesgos asociados a los distintos obstáculos que se encuentran en el camino desde la investigación a la industrialización.

 

Innovación tecnológica

 

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