lunes, 18 de octubre de 2010
La mañana siguiente para la cápsula Fénix, ¿qué es un diseño?
2 comentarios Publicado por Unknown en 9:08
La mañana siguiente siempre es temida. Con justa razón debe ser temida la mañana siguiente, pues ya sin la euforia intoxicante de la celebración ni el velo complaciente de la noche, se aprecia la cruda realidad con todos los detalles minuciosamente expuestos a pleno sol.
Para la cápsula Fénix como artefacto tecnológico la mañana siguiente presentó una gran interrogante, ¿quién la diseñó?
"La cápsula fue diseñada por ASMAR y los planos fueron desarrollados con la gente de CODELCO", dijo el director de ASMAR, el contraalmirante don Andrés Fonzo M., según consta en el artículo del diario Las Últimas Noticias del 15 de octubre del presente.
Pero, por el otro lado, la gente de la NASA indicó en el artículo To Design Miners' Escape Pod, NASA Thought Small lo siguiente:
Cragg returned to his office at NASA's Langley Research Center in Virginia and assembled about 20 NASA engineers to come up with a design. Using the same practices used in designing spacecraft, the group took three days to compile a list of 75 elements.
Más aún, en un artículo del portal de la NASA sobre el esfuerzo de diseño se indica lo siguiente:
Entonces, ¿de qué estamos hablando?"I put together a team of engineers from almost every center around the agency," said Cragg. "Over the course of three days we hammered out a 12 to 13 page list of requirements for the capsule and sent that to the Chilean Minister of Health."
Cragg said the team offered about 75 suggested design features. One was that the capsule be built so a single miner could get himself easily in and secured. Another was that the cage be equipped with an oxygen tank. Another was that the capsule design include technology to cut down on friction it might encounter as it was being hauled up and down.
En mi experiencia personal, cuando estamos ante una situación de este estilo, es que nos enfrentamos a dos cosmovisiones distintas, centradas en diferentes interpretaciones de la palabra diseño. En Chile, tradicionalmente, se entiende el diseño como la actividad de generar los planos y esquemáticos del artefacto a construir y al diseñador como el personaje que realiza la actividad de generar los mentados planos y esquemáticos. Dentro de esta visión del mundo el ingeniero es aquél que genera el diseño óptimo dado un conjunto específico de requerimientos.
Pero, en los países desarrollados existe una disciplina llamada Ingeniería o Arquitectura de Sistemas cuyo dominio principal es el de ayudar a la definición de los requerimientos, especialmente cuando estamos frente a situaciones nuevas o desafíos nunca antes enfrentados, como justamente fue el caso del rescate de los 33 mineros. En el prefacio del libro The Art of Systems Architecting, Third Edition (Systems Engineering)
, de Mark W. Maier y Eberhardt Rechtin, explican que "The architect engages in a joint exploration of requirements and design, in contrast to the classic engineering approach of seeking an optimal design solution to a clearly defined set of objectives". Dicho de otra manera, la ingeniería o arquitectura de sistemas implica una dialéctica entre el problema y la solución cuando la definición del problema o del sistema están poco estructuradas o definidas, como bien se explica en el prefacio del mismo libro; "An "ill-structured" problem is a problem where the statement of the problem depends on the statement of the solution".
, de Mark W. Maier y Eberhardt Rechtin, explican que "The architect engages in a joint exploration of requirements and design, in contrast to the classic engineering approach of seeking an optimal design solution to a clearly defined set of objectives". Dicho de otra manera, la ingeniería o arquitectura de sistemas implica una dialéctica entre el problema y la solución cuando la definición del problema o del sistema están poco estructuradas o definidas, como bien se explica en el prefacio del mismo libro; "An "ill-structured" problem is a problem where the statement of the problem depends on the statement of the solution".
Entonces tenemos que "architecting is characterized by dealing with ill-structured situations, situations where neither goals nor means are known with much certainty", como ciertamente fue el caso de los 33 mineros atrapados. Ahora, esta no es una dicotomía entre la arquitectura de sistemas y la ingeniería clásica, sino representa una espacio continuo de pares problemas/soluciones. La siguiente tabla del mismo libro presenta el continuum de roles entre el arquitecto de sistemas y el ingeniero clásico:
presenta el continuum de roles entre el arquitecto de sistemas y el ingeniero clásico:
Ahora queda más clara cual fue la contribución de la NASA en general y del ingeniero Clinton Cragg en particular, especialmente cuando escuchamos el siguiente video a partir del instante 10:10;
Al recordar la frase de que "Using the same practices used in designing spacecraft, the group took three days to compile a list of 75 elements", apreciamos que la NASA usó la metodología de la arquitectura de sistemas y tuvo como resultado los 75 elementos de diseño, siendo estos últimos el entregable del proceso. El International Council on Systems Engineering (INCOSE) define a un sistema como;
A system is a combination of interacting elements organized to achieve one or more stated purposes.
Esta definición está mejor descrita en el diagrama siguiente, en UML, del libro Architecture and Principles of Systems Engineering
de C.E. Dickerson y D.N. Mavris;
de C.E. Dickerson y D.N. Mavris;
En resumen, la NASA realizó el trabajo de ingeniería de sistemas y ASMAR el de ingeniería de detalle, construcción, pruebas y refinamiento del sistema llamado cápsula Fénix, el cual cumplió brillantemente con su propósito primario de rescatar a los mineros. Así se escribe la historia y se diseñan artefactos innovadores.
martes, 12 de octubre de 2010
Hoy martes 12 de octubre del 2010 se suele recordar el Día de la Raza, conmemorando aquel portentoso día de 1492 cuando tres carabelas finalizaban una larga y azarosa travesía. Originalmente la ley Nº 3.810 de 1922 instituyó dicho día para reafirmar la identidad hispanoamericana frente a los Estados Unidos en general y la Doctrina Monroe en particular. En 2000 por la Ley Nº 19.668, recibió el nombre de Día del Descubrimiento de Dos Mundos, pero dicho nombre nunca se usa.
Sin embargo para todos los chilenos este martes de hoy, 12 de octubre del 2010, será recordado por otra larga y azarosa travesía de unos 33 mineros de la Mina San José quienes por 69 días surcaron las tinieblas de la tierra antes de iniciar su renacimiento de las tibias profundidades de la Pachamama, nuestra morena Madre Tierra, a una nueva vida bajo el sol, Inti. Este día de tantas emociones será recordado por mucho tiempo con gran felicidad. Sin lugar a dudas, este es un gran día para los mineros, sus familias y Chile.
Tres carabelas en 1492, tres cápsulas Fénix en 2010, son las naves de las travesías. En su momento, las carabelas representaron un importante avance en la arquitectura y tecnología naval, sobre el cual los portugueses y los españoles construyeron sendos imperios. La cápsula Fénix también representa un avance importante en la tecnología y es por lo tanto uno de los logros de la ingeniería chilena, el cual también debe ser celebrado en este día, por lo que dediqué buena parte del día a seguir las noticias, a pesar del show farandulesco en los medios con tintes de reality.
Desde un punto de vista técnico el desafío fue inmenso. Nunca antes se había intentado el rescate de un grupo de mineros desde tan profundo, aproximadamente unos 700 metros, en roca tan dura ni éstos habían estado tanto tiempo, unos 69 días, atrapados bajo tierra. Definitivamente todo un récord mundial.
La estrella de la jornada fue claramente la cápsula Fénix, llamada así por el pájaro de fuego que renace de sus cenizas de la mitología greco-romana. Son tres las cápsulas, la Fénix 1 que fue usada como prototipo y para las pruebas, y las mejoradas Fénix 2 y 3, las cuales sirvieron para ingresar a los socorristas a la mina en una primera instancia y para devolver a la superficie del desierto tanto a los mineros como a los mismo socorristas.
Como tecnólogo impenitente las características de este artefacto me interesan, pero lo más interesante de todo es el proceso mismo de diseño del artefacto tecnológico y la generación del valor de esta innovación. Investigué un poco el tema, y según lo que pude encontrar en fuentes públicas, la historia de la génesis de este artefacto tecnológico sería la que describo en este Blog. Cualquier comentario y/o corrección será obviamente más que bien recibido.
Los requerimientos de diseño para la cápsula Fénix habrían sido especificados por el equipo técnico liderado por el ingeniero André Sougarret L. El gobierno chileno pidió ayuda urbi et orbi, recibiendo gran cantidad de apoyo en general pero muy en particular un equipo de la NASA, quienes están interesados en cómo mantener a un grupo de personas en espacios reducidos por varios meses, dentro de sus aspiraciones para una misión al planeta Marte. Dicho equipo de la NASA estaba compuesto por un psicólogo, dos médicos y un ingeniero. El curriculum vitae del ingeniero Clinton Cragg, es bastante impresionante pues es ingeniero de sistemas e ingeniero nuclear de la United States Navy, llegando a comandar el submarino nuclear USS Ohio. Después de su retiro, se integró al Engineering and Safety Center (NESC) de la NASA.
No es de extrañarse entonces que Clinton Cragg se entendiera con el equipo la Armada de Chile, Grupo de Tarea Naval 33 (GTN33), liderado por el Capitán de Navío Renato Navarro G., quien fuera también comandante del flamante submarino SS-22 Carrera. Usando los requerimientos de diseño del equipo técnico de André Sougarret L., Clinton Cragg volvió a su oficina en Langley Research Center, juntó un equipo de unos veinte ingenieros, y en tres días diseñaron la primera versión de la cápsula Fénix. En forma clásica para los ingenieros de la NASA nombraron la cápsula como el Escape Vehicle. Como bien dijo Clinton Cragg; "NASA is in the business of building unique, one-of-a-kind vehicles, so I thought we could help".
La Armada de Chile, mediante sus astilleros llamados ASMAR, tomó el diseño, construyó una maqueta en acero, realizó algunas mejoras menores al diseño, y construyó el primer prototipo que denominó la Rescue Capsule, siguiendo la sempiterna costumbre de los ingenieros de todo el orbe de poner nombres absolutamente aburridos. En algún momento, alguien con un poco más de imaginación y sentido mediático, probablemente el Ministro de Minería Laurence Golborne R., le cambió el nombre a Fénix 1. La cápsula Fénix 1 fue entonces enviada a la Mina San José en donde fue probada en un segmento de encamisado preparado especialmente. Tras las pruebas se realizaron algunos cambios menores más al diseño, en particular a la puerta, y ASMAR construyó dos cápsulas más, la Fénix 2 y 3, las cuales son más ligeras. La cápsula Fénix 2 fue bajada varias veces vacía hasta unos 610 metros para asegurar el correcto funcionamiento de todo el sistema.
Una cápsula Fénix 1 pesa 460 kilogramos mientras que las 2 y 3 pesan casi 400 kilogramos. Todas tienen un ancho aproximado de 53 centímetros de diámetro, un sistema de ruedas exteriores amortiguadas, 395 centímetros de largo, con una estructura capaz de sostener más de 200 kilogramos de carga. Además tienen una malla metálica para asegurar la ventilación, una WebCam amarrada a la malla y enfocada hacia el pasajero, una máscara de oxígeno, con cuatro botellas de oxígeno, un micrófono y parlantes para mantener la comunicación y un arnés especial para sujetar al minero en caso de que sea necesario realizar un escape de emergencia.
Ningún artefacto tecnológico nace del vacío pues todos tienen una historia de desarrollos más o menos incrementales y la cápsula Fénix no es la excepción. El ancestro más claro que encontré es la patente 4,254,994, intitulada Method of an Apparatus for Gaining Access to an Underground Chamber, del inventor don Donald J. McBride, a su vez inspirada en una antigua patente para el rescate de submarinistas en un submarino hundido. En julio 2002, nueve mineros estuvieron atrapados por 78 horas a 73 metros de profundidad, en la mina Quecreek de Somerset County, Pennsylvania, siendo rescatados mediante el uso de una cápsula amarilla de un diseño similar, aunque bastante más primitivo, al del Fénix.
La cápsula Fénix es un avance incremental sin duda alguna, ante la necesidad de modificar el diseño anterior frente a requerimientos un orden de magnitud más difíciles. La ingeniería chilena demostró su gran fortaleza en el área del gestión de procesos siguiendo un protocolo de pruebas meticuloso. Chile se mostró como lo que es; un país ordenado en donde los procedimientos funcionan. Todo un éxito ante los ojos del mundo. Bien para los mineros y bien para Chile.
Sin embargo, para mi fallamos.
Me tildarán de aguafiestas, quizás con cierta razón, pero es cuando todo va perfecto que se siembran las semillas de la derrota. Argumentaré mi percepción. ¿Quién es el dueño del diseño? ¿Quién tiene la PI (i.e. Propiedad Intelectual) de la cápsula Fénix? ¿Quién inició el proceso para tener la patente de invención? Busqué en la base de datos de patentes, y simplemente nadie todavía ha iniciado ese proceso. Sin leer los acuerdos y contratos entre el Gobierno de Chile, vía Codelco, ASMAR o quien sea, y la NASA no es posible saber si quedó especificado en algún acápite. Sospecho que el objetivo siendo el de rescatar a los mineros con vida, cualquier objetivo subsidiario de desarrollar el cluster minero quedó, una vez más, en el último de los cajones.
Por el otro lado, ¿qué universidad chilena participó del proceso de diseño? Hasta donde yo sé, ninguna. Ninguna. Me cuesta mucho trabajo el creer que los departamentos de ingeniería mecánica de la Universidad de Chile, de la UTFSM, de la PUC, la Universidad de Concepción, sólo para nombrar algunas, no sean capaces de tomar los requerimientos y basándose en las soluciones similares, como las descritas en la patente 4,254,994, no puedan diseñar, construir, probar, validar, patentar y generar valor mediante una solución similar a las cápsulas Fénix, para cuyo diseño tuvimos que llamar nada menos que a la NASA.
¿Por qué? ¿Qué pasó? ¿Acaso nuestros políticos y dirigentes no confían en los diseños nacionales? Si ese es el caso, entonces el fantasma del Transantiago aún ronda y estamos condenados al subdesarrollo perenne. ¿Acaso somos excelentes ingenieros de procesos productivos, pero a la hora de diseñar algo nuevo, no sabemos por dónde empezar? Es posible, y será por eso entonces que se necesitó de un ingeniero de sistemas extranjero para enfrentar un problema nuevo y no estructurado claramente. Hablo de sistemas en general, de esos sistemas de la Teoría General de Sistemas (TGS) y no sólo de los compuestos por bitios.
En Chile la especialidad de ingeniería de sistemas no se dicta en las universidades locales, cuando justamente esa es la especialidad requerida para enfrentar problemas nuevos y, sobretodo, no estructurados, o sea, incompletamente especificados. "Aprovechemos este accidente para dar un salto adelante" dijo el Presidente Sebastían Piñera hoy. Aprovechemos entonces.
Post Data (15/Oct/2010):
- Cuando escribí este artículo sólo habían sido rescatados 8 mineros. Ahora todos los 33 mineros y los 6 socorristas han vuelto a la superficie sin incidentes. Se cumplió la misión primaria de rescatar a todos con vida. ¡Felicitaciones!
- En el recuento histórico de antecedentes no mencioné a la Bomba de Dalbusch, Dahlbuschbombe, inventada por el ingeniero alemán Eberhard Au en 1955, y usada con éxito en al menos dos accidentes mineros en Alemania.
- La cápsula Fénix funcionó de manera casi perfecta, siendo sólo usada la Fénix 2, dejando así a la Fénix 3 y 1 de reserva. El único incidente fue un problema con la puerta al quedar esta mal cerrada en el primer viaje de pruebas vacía, debido a una mala operación.
- Algunos detalles más del diseño de la cápsula Fénix han salido a la luz, específicamente sobre las dos cámaras instaladas en el artefacto, una para monitorear el pasajero y otra sobre el techo para observar la salida. Además, el arnés usado por los mineros rescatados, era del tipo biomédico para así poder monitorear los signos vitales durante el rescate.
- Por último, aprovecho de dejar algunas fotos más del rescate.
domingo, 10 de octubre de 2010
Hoy es el 10 de octubre del 2010, o sea, el 10.10.10, el cual es el día que nos convoca a todos por hoy. Esta fecha tiene por principal particularidad el escribirse usando sólo las cifras 0 y 1, como los números digitales suelen hacerlo. Por eso, para mi, esta es una fecha de celebración, pues cada cierto tiempo es importante darse un momento para parar, mirar hacia atrás y celebrar el camino recorrido, siendo el día de hoy un buen día para hacerlo, por varias razones.
Primero, hoy es un día domingo, lo cual asegura cierto tiempo para la reflexión y meditación. Segundo, hoy es el 10.10.10, o sea, el día de los números digitales por antonomasia. Tercero, y quizás la más importante de todas las razones, el número 101010 en binario es el número 42 en decimal, siendo el 42, como bien saben todos los geeks de esta galaxia, The Answer to the Ultimate Question of Life, the Universe, and Everything, es decir, la respuesta a la pregunta, ¿cuál es el sentido de la vida?
Considerando que he dedicado mi vida al oficio de las Tecnologías de la Información (i.e. TI), me pareció una pregunta pertinente, siendo hoy 10 de octubre de 2010 la respuesta. Claro está que 10 en binario, 02 en octal, es el carácter usado para representar al LF, Line Feed, en todas las versiones del Five Unit Code, usualmente el International Telegraph Alphabet No 1 (ITA1), más conocido como el Código Baudot, de amplio y extendido uso en todos los teletipos electromecánicos desde fines de los 1800s. El Código Baudot fue patentado en 1874 por el ingeniero autodidacta francés don Émile Baudot creando así la primera codificación de caracteres en números de amplio uso mundial, siendo el ancestro de la codificación ASCII y EBCDIC, mediante los ubicuos y eternos teletipos, conectados con el famoso Twenty Milliampere Loop de los tiempos del telégrafo.
En realidad no es que sea tan viejo como para haber usado un telégrafo con el Código Baudot, pero si tengo el perfecto recuerdo de haber usado terminales tontos ASCII conectados a unos increíbles 300 baudios, nombrados así obviamente en honor a don Émile Baudot. Un terminal ADM-3A, de la compañía Lear Siegler, era lo máximo en aquellos años. Después fueron llamados terminales tontos porque no tenían una CPU y todo el procesamiento de la pantalla lo realizaba el computador central. Además se comunicaban, con suerte, a unos fantásticos 300 baudios de velocidad. En aquellos tiempos se podían ver los caracteres a medida que se tipeaban y era menester tomarse un tiempo para no atorar el buffer serial del pobre terminal. Aunque hoy pueda parecer imposible, con dichos terminales tontos escribíamos miles de líneas de código, FORTRAN o C por lo general, y creábamos grandes sistemas.
El gran salto siguiente fueron los terminales inteligentes, con lo cual los anteriores pasaron a denominarse tontos, representados por los eternos DEC VT-100 e IBM 3278, los cuales incorporaban un microprocesador para el manejo local de las funciones del terminal, liberando así la cara CPU central. Amaba a esos terminales, por su velocidad, multitud de funciones y, sobretodo, por la capacidad de las 3278 mod. 2 de resistir mis golpes cada vez que un programa no me funcionaba.
El salto siguiente fue tremendo, cuando pasamos a las estaciones de trabajo, worksations, Unix, en particular las Sun-3/60, con procesador Motorola 6820. Básicamente, en mi escritorio tenía un computador multiproceso y multiusuario para mi solo. El sueño de todo geek de la época. De allí pasé a la SPARCstation 1, y así sucesivamente generación tras generación de estaciones de trabajo. Llegó la Internet, la Web, Java, XML, SOA y el resto de la sopa de letras, mientras yo seguía tras una estación de trabajo cada generación más poderosa y versátil que la anterior.
Hoy voy a hacer clases con un tablet PC, con pantalla táctil. Me comunico con un teléfono celular con procesador multicore con más MIPS y RAM que el primer mainframe que jamás usé y un sistema operativo llamado Android, que cada vez que lo miro más me recuerda Unix, pues hasta he llegado a la ventana de Shell. Desde cualquier lugar me comunico inalámbricamente con la Internet y busco en Google, googleo, lo que necesito saber en ese instante. Con cada búsqueda en Google toco alrededor de 400 servidores quien sabe donde en el mundo, haciendo que miles de pequeños motores muevan cabezales de discos en cientos de computadoras, buscando en toneladas de óxido de fierro rotativo la respuesta a mi consulta, la cual se me manda movilizando incontables electrones y fotones en varios continentes. Y todo eso lo hago sin siquiera pensar, ni estar consciente del poder de la tecnología que hemos ido construyendo en todos estos años. Cada vez que miro una página Web me estoy paseando por cientos de computadoras y asistiendo a una respuesta orquestada de docenas de servidores en distintos continentes sólo para llenar cada uno de los distintos Widgets de este Blog, por ejemplo.
Sin embargo, en días como este me acuerdo de mi humilde primer terminal tonto ASCII a 300 baudios y trato de no perder la capacidad de asombro y de celebrar lo que se ha construido.
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