ANÁLISIS DE RIESGOS MISIÓN GRASS (European Rover Challenge)

MÁSTER UNIVERSITARIO EN INGENIERÍA AERONÁUTICA (MUEA)

Alumno/a: Clara Escrivà Sendra

ANÁLISIS DE RIESGOS MISIÓN GRASS (European Rover Challenge)

Director del TFM: Daniel Garcia Almiñana

Codirectora del TFM: Silvia Rodriguez-Donaire

Convocatoria de entrega: 22 de junio de 2021

En colaboración con UPC Space Program

1

ÍNDICE 1 Objetivo 5

2 Alcance 6

3 Especificaciones 7

4 Justificación 8

5 Estado del arte 10

5.1 Partes del European Rover Challenge 2021 11

5.1.1 Detalles 11

5.1.2 Operaciones 11

5.2 Especificación de las tareas 12

5.2.1 Tarea científica 12

5.2.2 Tarea de mantenimiento 13

5.2.3 Tarea de sondeo 14

5.2.4 Tarea de navegación 15

5.3 Gestión de riesgos 15

5.3.1 Atributos 16

5.3.2 Modelización del sistema 17

5.3.3 Representación del sistema 18

5.3.4 Criterio de aceptación 19

5.3.5 Planificación, ejecución y uso del análisis de fiabilidad 19

6 Métodos de análisis 21

6.1 Análisis cualitativo 21

6.1.1 Matriz de riesgos 21

6.2 Análisis cuantitativo 22

6.2.1 Distribuciones de probabilidad 22

6.2.2 Multi-attribute decision making (MADM) 23

7 Desarrollo del análisis de riesgos para el European Rover Challenge 26

7.1 Representación del sistema 26

7.1.1 Desglose de la estructura 26

7.1.2 Definición de requerimientos técnicos 27

7.1.3 Definición de la misión 32

7.1.4 Metodología aplicada a la misión 33

7.1.5 Identificación atributos 35

2

7.1.6 Factor de riesgo 37

7.2 Identificación de riesgos 39

7.2.1 Riesgos de gestión 40

7.2.2 Riesgos económicos 40

7.2.3 Riesgos de organización del calendario 40

7.2.4 Construcción 40

7.2.5 Riesgos de la misión 41

7.2.6 Riesgos técnicos 41

7.2.7 41

7.2.8 Riesgos de control 42

8 Metodología aplicada al sistema 43

8.1 Suposiciones del proyecto 43

8.1.1 Alcance 44

8.1.2 Costes 44

8.1.3 Organización del calendario 44

8.1.4 Recursos 44

8.1.5 Gestión del equipo 44

8.1.6 Diseño y construcción 45

8.1.7 Distribución de tareas 46

8.2 Valoración riesgos 46

8.3 Análisis riesgos por áreas 51

8.3.1 Riesgos de gestión 51

8.3.2 Riesgos económicos 52

8.3.3 Gestión del tiempo 53

8.3.4 Riesgos misión (Tarea de sondeo) 54

8.3.5 Riesgos misión (Tarea científica) 54

8.3.6 Riesgos de construcción 55

8.3.7 Riesgos técnicos 57

8.3.8 Riesgos de control 58

9 Conclusiones 60

10 Desarrollo futuro del proyecto 64

11 Bibliografía 65

3

TABLAS

Tabla 1 Matriz de riesgos .................................................................................................................. 22

Tabla 2 Identificación de los elementos del sistema ........................................................................ 27

Tabla 3 Elementos técnicos del sistema............................................................................................ 32

Tabla 4 Descripción atributos generales. .......................................................................................... 35

Tabla 5 Ponderación atributos. ......................................................................................................... 35

Tabla 6 Impacto Gestión de riesgo. ................................................................................................... 36

Tabla 7 Impacto Calidad/Alcance. ..................................................................................................... 36

Tabla 8 Impacto Coste. ...................................................................................................................... 37

Tabla 9 Impacto Cumplimiento tareas misión. ................................................................................. 37

Tabla 10 Rangos Probabilidades ....................................................................................................... 37

Tabla 11 Rangos factor de riesgos y acciones necesarias. ................................................................ 38

Tabla 12 Riesgos de gestión. ............................................................................................................. 40

Tabla 13 Riesgos económicos. ........................................................................................................... 40

Tabla 14 Riesgos de organización de calendario ............................................................................... 40

Tabla 15 Riesgos asociados al proceso de construcción. .................................................................. 41

Tabla 16 Riesgos asociados a la tarea científica. ............................................................................... 41

Tabla 17 Riesgos asociados a la tarea de sondeo. ............................................................................ 41

Tabla 18 Riesgos técnicos. ................................................................................................................. 41

Tabla 19 Riesgos de control. ............................................................................................................. 42

Tabla 20 Plantilla usada en la metodología desarrollada para proceso de evaluación de riesgos. .. 43

Tabla 21 Cálculo factor de riesgo. Ponderación probabilidad e impacto por cada riesgo. ............... 48

Tabla 22 Riesgos cuyo factor de riesgo se encuentra por encima de la media. ............................... 50

Tabla 23 Agrupación en áreas de los riesgos situados por encima de la media. .............................. 51

Tabla 24 Clasificación general riesgos según nivel de factor de riesgo. ........................................... 59

Tabla 25 Tests recomendados. .......................................................................................................... 62

Tabla 26 Niveles de riesgos. .............................................................................................................. 63

FIGURAS

Figura 1 Representación teórica del sistema. ................................................................................... 18

Figura 3 Ejemplos de distribuciones de probabilidad (densidad de probabilidad) (Part II:

Quantitative Risk Analysis) ................................................................................................................ 23

Figura 6 Desglose del Sistema. .......................................................................................................... 26

Figura 4 Marcaje localización de investigación en mapa Marte. ...................................................... 33

Figura 5 Punto de interés para la realización de la extracción en mapa Marte. .............................. 33

GRÁFICAS

Gráfica 1 Factor de riesgo. ................................................................................................................ 49

Gráfica 2 Riesgos de gestión (Factor de riesgo). ............................................................................... 51

Gráfica 3 Riesgos económicos (Factor de riesgo). ............................................................................. 52

Gráfica 4 Riesgos gestión del tiempo (Factor de riesgo). .................................................................. 53

Gráfica 5 Riesgos misión sondeo (Factor de riesgo). ........................................................................ 54

4

Gráfica 6 Riesgos tarea científica (Factor de riesgo). ........................................................................ 54

Gráfica 7 Riesgos constructivos (Factor de riesgo). .......................................................................... 55

Gráfica 8 Riesgos técnicos (Factor de riesgo). ................................................................................... 57

Gráfica 9 Riesgos de control (Factor de riesgo). ............................................................................... 58

ECUACIONES

Ecuación 1 Función de utilidad. ........................................................................................................ 24

Ecuación 2 Función de utilidad en su forma aditiva. ........................................................................ 24

Ecuación 3 Definición variable peso. ................................................................................................. 24

Ecuación 4 Función de utilidad en su forma de agregación mínima. ............................................... 25

Ecuación 5 Función de utilidad en su forma de agregación mutliplicativa. ...................................... 25

Ecuación 6 Función utilidad Keeney y Raiffa (1976). ........................................................................ 25

Ecuación 7 Cálculo factor de riesgo. ................................................................................................. 38

Ecuación 8 Cálculo impacto. .............................................................................................................. 38

5

1 Objetivo El objetivo de esto proyecto es realizar un análisis exhaustivo sobre los riesgos asociados a la misión

GRASS desarrollada por el UPC Space Program. Es necesario el desarrollo de este estudio para poder

dividir los riesgos menores aceptables de los riesgos significativos y así poder proveer información

para las etapas de evaluación y tratamiento del riesgo. Se debe también considerar las fuentes del

riesgo, sus consecuencias y la probabilidad de que estas ocurran. El análisis será una combinación

entre cualitativo y cuantitativo según la información del riesgo y la disponibilidad de datos.

6

2 Alcance El alcance de este proyecto contempla la realización de un análisis que englobe las operaciones y

procesos relacionados con el desarrollo de la misión. Para la realización de este análisis se tendrán

en cuenta, principalmente, todos aquellos requerimientos necesarios para cumplimentar cada una

de las tres partes que componen el desarrollo del concurso. Estas son: Science/Probing task,

maintenance task y navigation task. La correcta ejecución de cada una de estas partes es esencial

para alcanzar un buen resultado. Adicionalmente, se considerará también las etapas de diseño y

construcción del rover y la gestión global del proyecto. A continuación, se identifican los diferentes

puntos a tratar:

• Se enumerarán cada uno de los riesgos asociados a cada etapa del proyecto.

• Se considerarán los procesos organizativos de la asociación como también factores externos

que puedan influenciar en el objetivo final.

• Los riesgos serán segmentados según el impacto que puedan tener en el resultado.

• Se estudiarán minuciosamente los requerimientos del concurso para incluir los posibles

riesgos asociados a cada una de las tareas.

• Se estudiarán diversas metodologías de análisis para evaluar aquella que mejor se adapte.

• Se evaluarán tanto diferentes métodos de análisis y técnicas como teorías matemáticos y

estadísticas.

• Se desarrollará una metodología para posteriormente ser aplicada al caso de estudio.

• Se generará una representación detallada del sistema para su evaluación.

• Se dividirá el sistema en subsistemas para reducir la complejidad del estudio.

• Se establecerán los aspectos técnicos y operacionales del sistema. Además de los factores

técnicos que puedan conllevar al fallo.

• A partir de los resultados obtenidos se recomendarán una serie de acciones para mitigar los

riesgos con mayor impacto en el sistema.

7

3 Especificaciones Para la realización de este trabajo se requiere tener conocimientos previos en análisis de riesgos. En

estos se incluyen el entendimiento de las metodologías más utilizadas y la aplicación de estas a casos

prácticos.

Por otra parte, es necesario tener nociones básicas sobre los sistemas rover y todos sus subsistemas

(eléctricos, electrónicos, mécanicos etc.) para que pueda desarrollarse una representación realista

de este y de esta forma definir los modos de fallo críticos.

Finalmente, el conocimiento sobre las características atmosféricas y del terreno de Marte son de

gran ayuda.

El ámbito de aplicación de este estudio ha sido la Escola Superior d’Enginyeries Industrial,

Aeroespacial i Audiovisual de Terrassa (ESEIAAT) de la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC)

BarcelonaTECH.

8

4 Justificación El ERC Space and Robotics es un programa integrado que trabaja para el desarrollo tecnológico,

especialmente en entornos sin GPS, con la exploración y utilización del espacio como tema principal.

Se trata de una misión a nivel internacional en la que participan estudiantes de todas las

universidades europeas. El objetivo final del ERC es convertirse en un prueba estandarizada y punto

de referencia para las actividades robóticas planetarias, junto con una sólida plataforma de

desarrollo profesional. Consiste en un proyecto de ingeniería en el que los equipos universitarios

construyen robots para competir en un escenario de inspiración extraterrestre realizando tareas

basadas en hojas de ruta internacionales para la robótica espacial. Esto significa que las tareas de la

competición presentan el mismo nivel de problemas que los de la industria de la robótica espacial

ideados para las próximas décadas.

Como es sabido, los exploradores que operan en Marte requieren cada vez más funciones

autónomas para cumplir los exigentes requisitos de su misión. Sin embargo, las limitaciones

inherentes a los sistemas espaciales hacen que la implementación de algoritmos complejos sea una

tarea cara y difícil. Estos algoritmos permiten que el rover detecte y evite los peligros y realice

travesías significativamente más largas planificadas por los operadores en tierra.

Para tener una idea del nivel de complejidad de la misión, el Perseverance (rover) se construyó en

11 años y la NASA invirtió alrededor de $2,2 billones de dólares para su desarrollo y construcción

del hardware. Con estos datos se pueden extrapolar los riesgos más comunes en la construcción de

este tipo de vehículos:

• Limitación de fondos

• Tiempo limitado

• Ejecución compleja

• Requisitos exigentes

• Atmósfera de Marte en la que se incluye el polvo es suspensión y el regolito.

• Terreno de Marte el cual incluye características a gran escala como montañas, colinas, valles

y cañones, así como características a menor escala como cráteres, dunas y barrancos.

• Movilidad en el regolito marciano. Los peligros potenciales asociados al regolito incluyen el

movimiento inestable o la incapacidad de moverse de manera oportuna a través de la

superficie marciana.

• Fallos mecánicos. El regolito marciano puede provocar fallos mecánicos, no sólo por la

colisión catastrófica o el vuelco en caso de rotura de piezas mecánicas, sino también por la

abrasión o el desgarro de las superficies que entran en contacto con el regolito.

• Necesidad de mediciones previas a la misión. Es necesario conocer las propiedades físicas

del regolito marciano que interactuará con el vehículo. Además de la necesidad de

caracterizar la morfología y las propiedades mecánicas del terreno en el lugar de aterrizaje.

• Conocimiento de datos históricos/empíricos

En este caso se suma también la falta de experiencia en el equipo para el desarrollo de proyectos

de este tipo.

Una de las partes más importantes en la realización de cualquier actividad es el análisis de

consecuencias que aparecen a partir de la realización de esta. El correcto estudio sobre los

9

resultados permitirá al usuario ser capaz de generar un plan de acción que minimice los riesgos

asociados al desarrollo de la tarea designada.

• La toma de decisiones para evaluar y gestionar los riesgos debe considerarse en relación con la

ocurrencia estos. Esto se debe a que las posibles alternativas cambian a lo largo del marco

temporal correspondiente. Antes de que se produzca un peligro, el problema es optimizar las

medidas preventivas. En el caso de que este se produzca, se trata de limitar las consecuencias.

La cuestión es limitar las consecuencias conteniendo los daños y mediante acciones de rescate.

Es cierto que no existe una única metodología de riesgos. La forma ideal de realizar la gestión es

seleccionar y combinar las mejores técnicas según el tipo de negocio o de proyecto. Por eso a la

hora de escoger, hay que tener en cuenta que algunas de estas herramientas son más idóneas para

evaluar las causas de un problema, mientras que otras son más adecuadas para valorar las

consecuencias.

Ser capaz de determinar los riesgos, las respuestas y los efectos de esos planes de acción es clave

para desarrollar cualquier proyecto de forma sistemática y proactiva, lo que puede resultar clave

elemental en el proceso de decisión y análisis de las etapas de diseño y operación de cualquier

emprendimiento. En concreto, en un entorno desconocido como este, donde existen pocos o ningún

dato empírico y la mayoría de las decisiones se basan en modelos, el éxito o fracaso del proyecto

descansa, en parte, en un Plan de Gestión de Riesgos operativo y actualizado.

10

5 Estado del arte El European Rover Challenge (ERC) es un programa integrado que trabaja para desarrollo

tecnológico, específicamente en entornos sin GPS, con la exploración y utilización del espacio como

tema principal. El objetivo final del ERC es convertirse en una prueba estandarizada y punto de

referencia para las actividades robóticas planetarias, junto con una sólida plataforma de desarrollo

profesional.

El ERC-Student consiste en un proyecto de ingeniería en el que los equipos universitarios construyen

robots para competir en un escenario de inspiración extraterrestre realizando tareas basadas en

hojas de ruta internacionales para la robótica espacial. Esto significa que las tareas de la competición

presentan el mismo nivel de problemas que los de la industria de la robótica espacial ideados para

las próximas décadas. Y lo que es más importante, con el trasfondo de una competición, ERC-

Student es un esfuerzo continuo que pretende educar a la próxima generación de ingenieros

multidisciplinares, impulsar la innovación en la investigación y la empresa, y popularizar los avances

STEM (Ciencia, Tecnología, Ingeniería y Matemáticas), todo ello basado en la futura exploración

espacial.

El ERC se ha organizado como competición presencial desde sus inicios. A partir de 2020, se puso en

marcha una fórmula completamente nueva de competición a distancia, la cual se introdujo como

resultado de la COVID-19. Basándose en la información recogida durante la pasada edición, la

organización decidió que el ERC-Student 2021 se organizara en ambas fórmulas (es decir, in situ y a

distancia).

El programa del ERC está previsto para un número limitado de equipos. Se consideran hasta 15

equipos por fórmula, pero este número puede cambiar hasta que se anuncien las listas de

clasificación definitivas. En colaboración con el jurado del desafío, la organización elegirá cuáles de

los equipos inscritos serán invitados a competir en la competición. La elección se hará en base a los

Informes Preliminares que los equipos deben enviar en el plazo indicado en el calendario del

programa.

El 75% del equipo debe estar compuesto por estudiantes de educación superior y recién licenciados.

Se recomienda que los equipos cooperen con especialistas de diferentes instituciones, pero son los

estudiantes los que deben preparar y firmar ellos mismos toda la documentación requerida.

El objetivo principal del concurso es la construcción de un rover extraterrestre que sea capaz de

realizar las tareas descritas. Para entrar en detalle, la Nasa ha contado con rovers estudiando la

superficie marciana desde el 4 de julio de 1997. Los rovers, también llamados astromóviles son

vehículos no tripulados de exploración espacial diseñados para moverse sobre la superficie de otro

planeta. Su función principal es ayudar a los científicos en su búsqueda para entender de que están

hechas las diferentes partes del planeta.

Uno de los rovers más transcendentes en la exploración marciana ha sido el Persevarance este ha

sido la punta de la lanza de una de las misiones más completas de la NASA en los últimos años, la

Mars 2020. Su objetivo es la búsqueda de indicios de vida en el suelo marciano, recabar datos del

pasado geológico e incluso registrar sonidos de la superficie del planeta rojo.

11

Como se ha mencionado anteriormente, el objetivo de este proyecto es la realización de un análisis

de fiabilidad que permita al UPC Space Program evaluar los riesgos asociados a la misión.

5.1 Partes del European Rover Challenge 2021 La finalidad de la tarea es preparar y ejecutar el plan de exploración en el ERC Mars Yard. La tarea

científica se realizará al mismo tiempo que las tareas de navegación y sondeo, lo que significa que

los equipos deben planificar la ruta del rover y ejecutar los objetivos de todas las tareas en una sola

travesía. Los equipos serán premiados por las diferentes tareas por separado, pero se supone que

deben planificar el recorrido de la forma más equilibrada.

5.1.1 Detalles

• Cada tarea puede realizarse tanto en el interior como en el exterior. Los elementos al aire

libre pueden colocarse bajo carpas. Los equipos pueden contar con el típico mobiliario

interior, edificios, instalaciones industriales (tuberías metálicas, etc.) y objetos naturales (p.

ej. árboles, arbustos) en las inmediaciones de la zona del desafío.

• Para las tareas al aire libre, los equipos y sus sistemas deben estar preparados para una serie

de condiciones meteorológicas. Temperaturas entre 10 y 30 grados centígrados, ráfagas de

viento, lloviznas ligeras, niveles fuertes o débiles de luz solar. En caso de que las condiciones

sean desfavorables para el diseño en particular, el equipo puede solicitar que se cambie de

horario.

• El organizador pondrá a disposición de cada equipo un espacio de trabajo equipado con

mesas, sillas y una toma de corriente de 230V, 50Hz ("tipo E", compatible con el "tipo F

alemán").

• El lugar de la prueba está separado de la zona del equipo para evitar interferencias de

radiofrecuencia, pero no se puede garantizar que no se requieran precauciones adicionales

para evitar la interrupción de los intentos de impugnación.

• El terreno del desafío será artificialmente ajardinado específicamente para el evento. Suelo

arenoso y no cohesivo, así como duro y seco, todo ello con diversos ángulos de inclinación.

5.1.2 Operaciones a. El objetivo es demostrar y evaluar el rendimiento y la robustez de las soluciones propuestas.

• Por las razones expuestas anteriormente, los equipos pueden esperar elementos dinámicos

en cada una de las tareas, es decir, elementos que se definirán por separado para cada

intento (por ejemplo, cambio de la posición de salida, diferentes posiciones de los

elementos de la tarea, etc.).

• Los equipos controlarán sus rovers desde las ubicaciones independientes. Los puestos de

control serán establecidos por el organizador para que los miembros del equipo no vean su

rover durante las tareas.

• Cada equipo dispone de unos 30-60 minutos (si la descripción de la tarea no indica lo

contrario) para completar una tarea.

• Cada equipo deberá designar a dos observadores que podrán seguir al vehículo a una

distancia segura para garantizar la seguridad de la máquina. Los observadores están

autorizados a comunicarse con el equipo desde la zona de control sólo a través de un juez,

12

y únicamente para coordinar acciones no relacionadas con detalles de la tarea, como el

reinicio de la tarea o el aborto.

• Durante las tareas, sólo los jueces y los observadores pueden acceder al campo. No se

permite la intervención manual, excepto durante las pruebas en las que las reglas indiquen

lo contrario.

• El equipo puede utilizar sistemas de vídeo para teleoperar el rover si los requisitos de la

tarea no indican lo contrario.

• El equipo no debe utilizar ninguna comunicación de voz/visual con la tripulación en el

campo. Sólo el juez puede comunicarse entre el campo de la tarea y la estación de control.

• El operador del rover tiene el derecho de abortar la tarea en cualquier momento notificando

al juez.

• A lo largo de todo el evento, ningún rover puede interferir con los sistemas de otros Equipos.

• Cualquier comportamiento errático del rover o de los miembros del equipo que cause daños

a la infraestructura de la tarea puede resultar en la terminación inmediata del intento de

tarea y la anulación de todos los puntos obtenidos.

5.2 Especificación de las tareas

5.2.1 Tarea científica El objetivo de la tarea científica es preparar y ejecutar un plan de exploración simple. La tarea

científica se realizará al mismo tiempo que la tarea de navegación y sondeo.

Se dividirá en dos partes:

• La primera parte "Planificación de la ciencia", se presentará antes del European Rover

Challenge. El objetivo de la parte de planificación científica es analizar el "lugar de

aterrizaje" y diseñar una misión científica en esta zona.

Esta debe incluir:

• Mapa geológico de la zona de Marte que incluya una interpretación geológica coherente

del “lugar de aterrizaje".

o Esquema de todos los rasgos geológicos visibles, cómo se formaron y cuál es su edad

relativa.

• Una breve descripción de la histología geológica de la zona.

o Una descripción en relación con el supuesto mecanismo de formación de los rasgos

más característicos del terreno de Marte y como ha ido evolucionando con el paso

de los años.

• Una hipótesis falsable y su justificación. Hipótesis relacionada con la geología de Marte que

pueda ser probada mediante la toma de fotografías en un lugar específico del patio de

Marte.

o 1ª frase: en la que se indique el tema que se va a estudiar.

o 2ª frase: explicar el porqué de este análisis, para que puede servir la búsqueda de

esta información, que es lo que nos puede aportar.

13

o Predicciones que pondrán a prueba la hipótesis; lo que se espera ver en el terreno,

y cómo ayudará al equipo a sostener o refutar la hipótesis.

o La ubicación debe estar claramente marcada en el mapa geológico.

o Referencias científicas pertinentes.

• La segunda parte "Exploración Científica" se presentará hasta 2 horas después del paseo por

el terreno de Marte.

5.2.1.1 Objetivos

• Recopilar datos para el Informe científico.

• Realizar la tarea de navegación.

• Realizar la tarea de sondeo.

• Presentar el informe científico planificado y el informe científico no planificado antes de la

fecha límite

• Verificar la hipótesis planteada y realizar documentación científica y sus correspondientes

mediciones.

Durante el evento, los equipos atravesarán el terreno de Marte y estarán obligados a realizar

conjuntamente las tareas científicas y de navegación. Por eso es importante diseñar una travesía de

forma que se dirija directamente a la ubicación seleccionada en la fase de planificación. Durante la

travesía, los equipos también deben prestar atención a los objetos científicamente interesantes que

se colocarán alrededor.

5.2.2 Tarea de mantenimiento La tarea tiene por objeto demostrar la capacidad del rover en manejar diversos elementos

montados en un panel. Los participantes tienen que utilizar el dispositivo manipulador del rover

para poner los interruptores en posiciones requeridas, medir parámetros eléctricos, ajustar otros

controles del panel y observar la respuesta de los indicadores.

5.2.2.1 Prioridades tecnológicas

• Automatización de tareas

o Detección automática de elementos

o Aproximación automática

o Manipulación automática

• Interfaz

o Retroalimentación dinámica del operador (por ejemplo, presentación de medidas

de retroalimentación, retroalimentación de fuerza/interfaces de control, etc.).

o Conocimiento de la situación del operador (por ejemplo, visión, presentación de

parámetros ergonomía de la pantalla, etc.).

o Ergonomía de la interfaz de control del operador.

• Rendimiento del efector final

o Importancia de la herramienta para un escenario específico.

o Sistemas de herramientas múltiples (interfaces, intercambio) o diseño de

herramientas universales.

o Solidez de la operación (flexibilidad, etc.).

o Precisión y calidad de la operación para un escenario específico.

14

• Rendimiento del manipulador

o Robustez de la operación.

o Precisión y calidad de la operación para un escenario específico.

5.2.2.2 Requerimientos generales

• El rover debe estar equipado con un dispositivo de manipulación que permita la interacción

con el panel de control diseñado para un operador humano.

• Los interruptores y otros controles deben ser elementos de tipo industrial o doméstico

• Los interruptores pueden ser de tipo palanca o rotativo

• El puesto de trabajo constará de tres paneles, designados como "B1", "A" y "B2”.

• Todos los interruptores deben ser manipulados uno a uno.

• La medición de la tensión debe realizarse en una toma de corriente estándar "tipo alemán

F"/"tipo francés E”.

• La tensión que debe medirse está comprendida entre 1,0 VCC y 24,0 VCC y debe notificarse

con una precisión de 0,5V.

• Algunos de los elementos del panel pueden ser sensibles a fuerzas y pares que superen

límites operativos. Estos elementos no deben ser "dañados" durante las operaciones.

5.2.3 Tarea de sondeo Esta tarea pretende demostrar la capacidad del sistema para colocar y recoger sondas del rover en

los lugares seleccionados en la tarea científica. El equipo tiene que llegar a los lugares marcados en

el mapa, recoger las sondas del contenedor de a bordo del rover y colocarlas en los lugares

especificados.

5.2.3.1 Prioridades tecnológicas

• Automatización de tareas

o Detección y localización automática de elementos

o Aproximación automática

o Recogida automática del contenedor

o Colocación automática en el lugar elegido

• Rendimiento del efector final

o Pertinencia de la herramienta para un escenario específico

o Solidez de la operación

o Precisión, repetibilidad y calidad de la operación para un escenario específico

• Diseño del contenedor

o Diseño del contenedor/mecanismo que permite la recogida de las sondas definidas

con un manipulador de precisión limitada, siendo el requisito clave un alto grado de

protección de la sonda.

• Rendimiento del manipulador

o Robustez de funcionamiento

o Precisión, repetibilidad y calidad de la operación para un escenario específico

5.2.3.2 Requisitos generales

• El vehículo móvil estará equipado con un dispositivo de manipulación capaz de recoger las

sondas del contenedor de a bordo y colocarlas en lugares seleccionados del terreno.

15

• El rover estará equipado con un contenedor que permita el transporte estable de sondas en

terrenos difíciles.

• El contenedor mantendrá las sondas en una posición y orientación seleccionadas para

impedir cualquier movimiento.

• En el contenedor de a bordo del rover habrá al menos 4 ranuras para sondas

• El peso máximo de la sonda es de 300g y su posición CoG es desconocida.

• La parte fina de la sonda (20mm de diámetro) se protegerá durante el transporte en el

terreno de Marte para evitar cualquier daño al sensor.

5.2.4 Tarea de navegación Esta tarea tiene por objetivo demostrar la capacidad del sistema para desplazarse de forma

semiautónoma a totalmente autónoma. El equipo tiene que desarrollar un proyecto que evolucione

gradualmente hasta convertirse en un sistema totalmente autónomo, atravesando y recogiendo

datos importantes en su camino. En una primera fase, el sistema puede ser desacoplado, pero toda

la planificación y la estimación de parámetros debe ser obtenida por el propio sistema informático.

Esto limita al operador a navegar el rover a ciegas, es decir sin acceso a la información visual o a

cualquier otra información espacial, sin embargo, cualquier tipo de datos puede ser procesado a

bordo, proporcionando al operador información de apoyo sobre la localización y el estado del

sistema. Una estrategia de navegación inteligente, la fusión de sensores y el procesamiento de datos

de imagen son esenciales en esta tarea.

• El sistema de movilidad del rover debe ser capaz de conducir sobre el terreno rocoso de

Marte.

• Se utilizará una aplicación de procesamiento de datos a bordo para la localización del rover

basada en las características naturales del terreno, aunque se colocarán puntos de

referencia para la navegación.

• El sistema del rover puede utilizar un mapa del escenario proporcionado por los

organizadores.

• No se permite el uso de receptores GNSS. Cualquier otro tipo de sensor (por ejemplo,

cámara,

• LIDAR, IMU, cuentakilómetros, sonar, etc.) puede utilizarse para el procesamiento de datos

abordo.

• En cualquier momento durante el intento de tarea, los únicos datos que se pueden

transmitir desde el rover a la estación de control son la posición ([x, y, z]) y la orientación

(ángulos de Euler o cuaternión).

5.3 Gestión de riesgos Según el Join Committe on Structural Safety (JCSS, 2008) la evaluación de riesgos se define como un

proceso de toma de decisiones basadas en los posibles peligros dentro de un proyecto. La directriz

desarrollada por este comité presenta (en lo que ellos consideran) la mejor práctica para la toma de

decisiones basada en el riesgo, siendo esta tratada en el ámbito de la ingeniería.

Esta guía se dirige a los responsables de la toma de decisiones. El propósito es esbozar las premisas

básicas para la utilización del análisis de riesgos. Se pretende con esto establecer decisiones

16

racionales en beneficio y en coherencia con las preferencias de la sociedad y otras partes

interesadas.

Desde un punto de vista amplio, los procesos de decisión se refieren a todos los aspectos desde la

gestión y realización de la planificación, investigación, diseño, fabricación, operaciones,

mantenimiento, como la infraestructura de tráfico, la vivienda, la generación de energía, los

sistemas de distribución de energía y/o sistemas de distribución de agua etc. El principal objetivo de

estas actividades desde el punto de vista social es mejorar la calidad de vida de los individuos tanto

para las generaciones actuales como para las generaciones futuras. Desde la perspectiva de los

proyectos individuales, el objetivo puede ser simplemente obtener un rendimiento económico

máximo de las inversiones o en nuestro caso obtener resultados satisfactorios en un concurso a

nivel europeo.

La toma de decisiones para evaluar y gestionar los riesgos debe considerarse en relación con la

ocurrencia estos. Esto se debe a que las posibles alternativas cambian a lo largo del marco temporal

correspondiente. Antes de que se produzca un peligro, el problema es optimizar las medidas

preventivas. En el caso de que este se produzca, se trata de limitar las consecuencias. La cuestión es

limitar las consecuencias conteniendo los daños y mediante acciones de rescate. Después de un

evento de peligro, la situación es hasta cierto punto comparable a la situación antes del suceso, sin

embargo, la cuestión es decidir sobre la rehabilitación de las pérdidas y funcionalidades y

reconsiderar las estrategias de las medidas de prevención.

5.3.1 Atributos Existen esencialmente tres tipos de atributos: naturales, construidos y por aproximación. Los

atributos naturales son los que tienen una interpretación común para todos (coste en dólares,

número de víctimas mortales y otras cantidades medibles). Para muchos otros objetivos (e.j.

aumentar el prestigio internacional) es difícil o imposible conseguir atributos naturales. Para ello se

pueden utilizar atributos construidos. Ejemplos de atributos construidos que se convierten en

atributos naturales con el tiempo y el uso son el producto nacional bruto PNB, la media industrial

Dow Jones, etc. Por último, hay casos en los que es difícil identificar cualquiera de los dos tipos de

atributos para un objetivo determinado. En estos casos pueden utilizarse mediciones indirectas. Los

atributos utilizados se denominan atributos proxy. Cuando un atributo se utiliza como atributo

proxy para un objetivo, los niveles de ese atributo se valoran únicamente por su relación percibida

con el objetivo final.

Una vez determinado el conjunto de atributos, los objetivos deben cuantificarse con un modelo de

valor/utilidad. Esto se hace mediante la conversión de los valores de los atributos a una escala de

valores mediante un juicio de valor relativo. La escala de valores suele denominarse función de

utilidad. En algunos casos, puede parecer obvio cómo transferir directamente diferentes valores de

atributos a una escala de valor común, pero en muchos otros no. Para superar este problema, es

posible considerar problemas de decisión multiatributo. La solución a un problema multiatributo

implica una ponderación de los diferentes atributos entre sí para una mayor transparencia en el

proceso de decisión. El problema de valor multiatributo es un problema de compensación de

valores. Estas compensaciones pueden estructurarse sistemáticamente en funciones de utilidad. Se

17

trata de funciones de valor escalar definidas en el espacio de consecuencias, que sirven para

comparar varios niveles de los diferentes atributos.

La utilidad esperada se utiliza como medida relativa, lo que permite elegir entre varias acciones. La

acción con la mayor utilidad esperada se elegirá de entre todas las demás opciones. Por lo tanto, no

hay un criterio absoluto.

5.3.2 Modelización del sistema La toma de decisiones puede considerarse como el equivalente a participar en un juego en el que

las decisiones (movimientos) del individuo encargado tienen como objetivo optimizar la utilidad en

relación con las preferencias de este. El principal oponente en el juego es la naturaleza, pero

también los individuos de la sociedad que por desconocimiento o por accidente pueden imponer

daños al sistema. Dentro de cada generación, hay que tomar decisiones que no sólo afectarán a la

generación en cuestión sino a todas las generaciones posteriores. Hay que destacar que la definición

del sistema debe incluir un inventario completo de todas las consecuencias que puedan producirse,

así como todos los posibles escenarios de eventos que podrían llevar a estas consecuencias.

La ejecución del análisis incluye está sujeto a diversas áreas:

• Conocimiento de los aspectos técnicos y operacionales del sistema. Además de los factores

técnicos y operaciones que pueden conllevar a sus correspondientes fallos.

• Conocimiento de los métodos de análisis y técnicas, y de la teoría matemática y estadística.

• En muchos casos se necesita también conocimiento del comportamiento de las disciplinas

y la organización, especialmente de las personas que trabajan bajo presión.

• Cálculos económicos son frecuentemente incluidos en el análisis para estimar el coste

relativo de varios eventos indeseados

• Para evaluar la fiabilidad del sistema, información relevante sobre este debe estar

disponible.

• Cuando el análisis es costoso, en un sistema complicado, muchas veces el trabajo debe ser

realizado por ordenadores especializados.

En estos análisis los modelos de sistemas son utilizados. Estos modelos pueden ser gráficos o

matemáticos. Cuando se desarrollan es importante obtener un balance entre estas dos

propiedades:

• Simplicidad: El modelo debe ser lo suficientemente simple para ser utilizado como base de

estudio de un modelo matemático/estadístico.

• Precisión: El modelo debe ser una representación precisa del sistema.

Se debe tener en cuenta que se trabaja con un modelo idealizado y simplificado del sistema, y que

los resultados obtenidos solo son válidos en el modelo y, que estos serán correctos en la medida

que el modelo sea realista. La tarea de modelización puede ser divida en cuatro puntos:

• Identificación del sistema que va a ser analizado. Identificación de los factores que deben

tenerse en cuenta.

• Identificación de las medidas del sistema que van a ser usadas.

18

• Establecer un enfoque para evaluar estas medidas de rendimiento.

• Realizar una evaluación de las medidas establecidas.

5.3.3 Representación del sistema La evaluación del riesgo de un sistema se facilita con la representación genérica ilustrada en la

siguiente imagen. Una de las principales cuestiones de la representación de los sistemas es facilitar

y mejorar la identificación de eventos que inducen a daños y fallos.

Figura 1 Representación teórica del sistema.

La exposición al sistema se representa como diferentes eventos que actúan sobre los componentes

del sistema. Los componentes son la primera defensa frente a las exposiciones. Los daños del

sistema causados por fallos de este se asocian a las consecuencias directas.

Las consecuencias directas se definen, por tanto, como todas las consecuencias marginales (sin

tener en cuenta la pérdida de funcionalidad del sistema) asociadas a los daños o fallos de los

componentes del sistema.

Las consecuencias indirectas pueden ser causadas, por ejemplo, por la pérdida de funcionalidad del

sistema causada por el efecto de uno o más fallos constitutivos. Pueden definirse como cualquier

consecuencia asociada a la pérdida de las funcionalidades del sistema.

Las consecuencias indirectas en la evaluación del riesgo de los sistemas desempeñan un papel

importante, y la modelización de estas en la evaluación del riesgo de los sistemas, debe ser objeto

de gran atención. Hay que tener en cuenta que cualquier componente de un sistema puede ser

modelado como un sistema en sí mismo.

Por tanto, los objetivos del análisis de riesgos son los siguientes:

• Proporcionar una base para priorizar entre las diferentes soluciones alternativas y acciones.

• Proporcionar una base para decidir si el riesgo es aceptable.

• Proporcionar una base para evaluar los beneficios del proyecto.

Exposición a eventos

Acontecimientos

constitutivos del fallo

y consecuencias

directas

Seguimiento de las

consecuencias

19

• Proporcionar una base para el desarrollo seguro y efectivo de proceses para las operaciones

y monitorización del proceso o del equipo.

• Emprender una descripción sistemática de los eventos indeseados y sus consecuencias.

• Adquirir un sistema mejorado de información como resultado de un análisis de conexión e

interacción entre los componentes del sistema.

• Desarrollar competencias y motivaciones para el seguimiento sistemático de la seguridad.

En resumen, el objetivo principal del análisis de riesgos es proporcionar una base para la toma de

decisiones en relación a la elección de las soluciones y acciones. El beneficio dependerá como de

bien se hayan planeado y monitoreado.

5.3.4 Criterio de aceptación Uno de los parámetros que se debe tener en cuenta en un análisis de riesgos es el criterio de

aceptación. Se trata de un criterio verbal o de cantidad numérica que expresa el nivel deseado de

un riesgo.

El nivel de riesgo aceptado en la banda de incertidumbre depende de la imposibilidad de hacer

nuevas mejoras en el sistema. Esto aparece reflejado en el principio de ALARP el cual se corresponde

a: “As low as reasonably practicable”. Este criterio indica el nivel en el cual el riesgo puede estar

controlado. Posiblemente no exista la posibilidad de eliminarlos al 100% ya que los riesgos son parte

de nuestra vida, pero si debemos saber cómo controlarlos.

5.3.5 Planificación, ejecución y uso del análisis de fiabilidad Cada uno de los pasos de planificación, ejecución y uso del análisis de fiabilidad está compuesto por

subpasos. En las dos primeras etapas pueden darse ocasiones en que ambas transcurran en paralelo.

Un análisis de riesgos completo incluirá las tres etapas.

• Planificación

o Objetivos

▪ Predecir la fiabilidad del sistema

▪ Comparar con soluciones alternativas

▪ Identificar eventos/componentes críticos

Una vez los objetivos hayan sido formulados, cualquiera de las limitaciones del alcance del proyecto

debe tenerse en cuenta, tanto la falta de recursos, limitaciones de tiempo o falta de información.

Esto es necesario para balancear la complejidad del sistema y el tamaño del problema.

o Definición del sistema

▪ El sistema debe ser definido y las limitaciones de este identificadas. Las

limitaciones se entienden como los limites o puntos de contacto con las

áreas de alrededor.

▪ Las condiciones operativas deben ser incluidas en el análisis, así como las

condiciones de mantenimiento, situaciones de emergencia, estado normal

de funcionamiento etc.

o Planificación temporal

20

▪ Establecer una buena planificación de tiempo es primordial para garantizar

la ejecución correcta del proyecto y asegurar la calidad de este. El análisis

debe comenzar con el tiempo suficiente para garantizar que se puedan

tomar todas las decisiones adecuadas antes de su realización.

o Organización del trabajo

▪ El grupo de trabajo debe ser establecido. Este grupo debe tener el

conocimiento sobre la fiabilidad del análisis y del sistema.

• Ejecución

o Descripción del sistema

▪ La descripción del sistema debe de estar al alcance de todos los

componentes del grupo. Esta descripción debe incluir aspectos técnicos,

ambientales, organizativos y humanos que sean relevantes para el análisis.

▪ El alcance y el detalle requeridos para la descripción del sistema depende

de los objetivos del análisis, la fase para la cual el análisis este hecho y las

restricciones impuestas por la metodología utilizada.

o Definición de fallo del sistema

▪ A partir de los objetivos del análisis y de la definición del sistema se puede

identificar que sucede cuando el sistema falla.

o Suposiciones

▪ Es importante que todas las suposiciones y simplificaciones estén

conectadas con el análisis documentado. Cuando la documentación es

incompleta puede derivar a un mal uso de los resultados del análisis.

o Causa del análisis

▪ La causa del análisis identifica los eventos que llevan a un fallo del sistema.

Esta causa es completada con la cantidad de detalle apropiada teniendo en

cuenta:

• Objetivo del análisis y de las decisiones que se deben realizar.

• Las limitaciones realizadas en las etapas iniciales del análisis.

• La disponibilidad de documentación relevante.

• Probabilidad de fallo.

▪ La definición del sistema suele revelar una serie de eventos simples que

puedan llevar al fallo del sistema.

o Recogida de datos y análisis

o Presentación de los resultados

• Uso

o Evaluación de la fiabilidad

▪ Si los resultados del análisis proporcionan una base para la toma de

decisiones teniendo en cuenta alternativas de diseño, modificaciones del

sistema etc. Entonces, hay una necesidad para la realización de una

evaluación de la fiabilidad. Esta evaluación realiza una comparación entre

los resultados del análisis con el criterio de aceptación o otros criterios que

pueden afectar a las decisiones a tomar o una comparación entre las

soluciones alternativas en un proceso de optimización económica.

o Decisiones

21

6 Métodos de análisis

El primer paso en la realización de un análisis de riesgos es identificar la metodología a aplicar que

mejor se adapte al proyecto.

Un método válido debe ofrecer una forma sistemática y objetiva de estimar el riesgo asociado a un

proceso. Para ello, esta aproximación tradicional considera tres elementos fundamentales: en

primer lugar, se debe identificar qué situaciones pueden provocar que el sistema se desvíe del

resultado previsto pudiendo causar potencialmente daño o mala puntuación.

En segundo lugar, se debe estimar la magnitud de este posible daño y en tercer lugar se deben

determinar las frecuencias de ocurrencia de los peligros identificados, y, con toda esta información

obtener, mediante medios cualitativos, semicuantitativos o cuantitativos, una estimación del riesgo

asociado a cada peligro, y a la actividad en su conjunto.

6.1 Análisis cualitativo El propósito del análisis de riesgos cualitativo es mejorar la comprensión de los riesgos del

proyecto. Una mejor comprensión del riesgo ayuda a diseñar estrategias de respuesta más eficaces.

6.1.1 Matriz de riesgos El método de la matriz de riesgos permite una caracterización visual y rápida de los riesgos mediante

dos métricas: probabilidad e impacto. En este análisis se pueden determinar diferentes rangos

numéricos o cualitativos para la diferenciación de cada uno de los riesgos. Puede realizarse en

diferentes escalas, determinando varios rangos para cada uno de los parámetros, por ejemplo, de 1

a 5, o utilizando definiciones más cualitativas como "muy probable" o "casi imposible que ocurra”.

La matriz de riesgos corresponde a un análisis cualitativo de los posibles eventos no deseados que

tienen una mínima posibilidad de ocurrir durante el transcurso del proyecto y que pueden afectar

al funcionamiento del sistema. No se utilizan métodos numéricos para la cuantificación del riesgo

por lo que es un proceso de segmentación de riesgos subjetivo. Visualmente resulta muy atractivo

ya que es muy simple de analizar. Pero, por otra parte, dificulta el análisis de riesgos abstractos y

puede conllevar a conclusiones erróneas debido a la falta de información.

22

Pro

ba

bili

da

d

5

Mu

y al

to

4 A

lto

3

Me

dio

2

Baj

o

1

Mu

y b

ajo

Muy bajo Bajo Medio Alto Muy alto

1 2 3 4 5

Impacto

Tabla 1 Matriz de riesgos

6.2 Análisis cuantitativo En términos matemáticos, las incertidumbres se representan como variables aleatorias. Se trata de

variables cuyo valor no puede predecirse de forma inequívoca. Las variables aleatorias sólo se

caracterizan en términos de las probabilidades que toman sus diferentes valores. Las variables

aleatorias se caracterizan por la llamada "distribución de probabilidad". Esta especifica la

probabilidad de ocurrencia para cada valor que la variable puede tomar. En el caso de las variables

aleatorias continuas, la correspondiente distribución de probabilidad se convierte en una función

continua y suele denominarse "densidad de probabilidad".

6.2.1 Distribuciones de probabilidad La primera diferencia entre las distribuciones de probabilidad y las matrices de riesgo es el hecho

de que en esta últimas se pueden describir múltiples consecuencias por cada riesgo. De hecho, el

método requiere que, después de que todos los riesgos se enumeren, se redacte una descripción

de todas las posibles áreas de impacto de cada uno. Para estos, se hace una distribución de la

probabilidad de que se produzcan (obviamente, la suma de todas las estas probabilidades por cada

riesgo debe ser igual a 1).

En este caso se consideran tres ejemplos típicos. La distribución de Poisson la cual se refiere al

número de eventos por período de tiempo que se observan en un llamado proceso de Poisson. Los

procesos de Poisson se utilizan como un modelo preciso para muchos problemas prácticos, por

ejemplo, para describir el número de interrupciones en un proceso industrial o el número de coches

que llegan a un cruce en un intervalo dado.

La distribución de Poisson es un ejemplo de una distribución de probabilidad discreta, es decir la

variable aleatoria sólo puede asumir valores discretos. Sin embargo, a menudo se trabaja variables

aleatorias continuas que pueden asumir cualquier valor en un intervalo determinado. Las

propiedades de estas variables aleatorias se describen mediante una "función de densidad de

probabilidad", como se muestra en los ejemplos. La distribución exponencial se utiliza a menudo

23

para modelar las características aleatorias de la duración de las interrupciones o del tiempo hasta

el fallo de los componentes del sistema. La densidad de probabilidad más conocida es la normal (o

gaussiana) la cual representa con precisión la incertidumbre observada en muchos sistemas

biológicos y técnicos.

Figura 2 Ejemplos de distribuciones de probabilidad (densidad de probabilidad) (Part II: Quantitative Risk Analysis)

El objetivo principal de una cuantificación de riesgos es obtener una base sólida para la toma de

decisiones. Como hemos visto, toda la información disponible sobre una variable aleatoria está

contenida en su propia distribución de probabilidad (o densidad de probabilidad). Sin embargo, una

distribución de probabilidad no es una forma práctica de información para el responsable en la toma

de decisiones, por lo tanto, es necesario contar con medidas de riesgo concisas (preferiblemente

"de un solo número").

Los resultados en este caso son mejores, pero para que sean precisos se requiere tanto de una lista

de consecuencias como de sus respectivas probabilidades, por lo que es necesario disponer de datos

empíricos y/o históricos.

Las ventajas de la utilización de este método son claras, permite el estudio de múltiples

probabilidades por riesgo y la evaluación de riesgos agregados. En comparación con la matriz,

mencionada anteriormente, los resultados tienen mayor resolución. En contraposición, los datos

utilizados deben ser precisos (históricos o empíricos). Adicionalmente, la lectura de los resultados

puede resultar compleja, así como, dificulta la comparación de riesgos con métricas diferentes.

6.2.2 Multi-attribute decision making (MADM) Tanto el método de la "matriz de riesgos" como el de la "distribución de probabilidad" tienen el

mismo inconveniente, la dificultad de comparar riesgos con diferentes métricas. En estos casos,

los métodos multiatributo son útiles.

La teoría de la utilidad multiatributo (MAUT) combina una clase de modelos de medición psicológica

y procedimientos de escalado que pueden aplicarse a la evaluación de alternativas con múltiples

24

atributos de valor relevantes. Por ejemplo, MAUT puede utilizarse para analizar las preferencias

entre coches descritos por los atributos coste, comodidad, prestigio y rendimiento. También puede

aplicarse como tecnología para descomponer una tarea de evaluación compleja en un conjunto de

subtareas más sencillas. Por ejemplo, se puede pedir al responsable de la toma de decisiones que

evalúe la utilidad de cada alternativa con respecto a cada atributo y que asigne pesos de importancia

a cada uno de ellos. Posteriormente, se debe utilizar una regla de combinación adecuada para

agregar la utilidad entre los atributos.

La idea básica de la teoría es que el proceso de selección de alternativas pueda ser desglosado en

atributos alternativos. Basándose en las compensaciones del usuario para cada uno de los atributos,

se cuantifican los pesos de importancia y se miden las utilidades de un solo atributo. Por último, las

utilidades de un solo atributo se combinan para desarrollar un único índice de utilidad agregado

para cada alternativa. La principal consideración es cómo estructurar y evaluar la función de utilidad

agregada.

𝑢(𝑥1, 𝑥2, . . , 𝑥𝑛) = 𝑓[𝑢1(𝑥1), 𝑢2(𝑥2), . . , 𝑢𝑛(𝑥𝑛)]

Ecuación 1 Función de utilidad.

Donde 𝑢𝑖 designa una función de utilidad sobre un único atributo 𝑥𝑖.

Se han desarrollado dos grandes enfoques teóricos para evaluación de esta teoría. Ambos

proporcionan una justificación axiomática de la existencia de una función de utilidad sobre

alternativas multiatribuidas que se descompone en funciones de utilidad de un solo atributo. Los

enfoques de las representaciones, sin embargo, difieren sustancialmente. La teoría de la medición

conjunta (Krantz, 1964; Luce y Tukey, 1964; Krantz, Luce, Suppes y Tversky, 1971) construye

simultáneamente las funciones de utilidad global y de atributo único. En su forma aditiva la

representación de la medición conjunta viene dada por:

𝑈(𝑥1, 𝑥2, . . , 𝑥𝑖, … , 𝑥𝑛) = ∑ 𝑤𝑖𝑢𝑖(𝑥𝑖)

𝑛

𝑖 = 1

Ecuación 2 Función de utilidad en su forma aditiva.

En la que 𝑤𝑖:

∑ 𝑤𝑖

𝑛

𝑖 = 1

= 1

Ecuación 3 Definición variable peso.

Dónde 𝑥𝑖 denota el valor del resultado 𝑥 = (𝑥1, 𝑥2, … , 𝑥𝑖, … , 𝑥𝑛) en el i-enésimo atributo. Por otro

lado 𝑢𝑖 es la función de utilidad sobre los estados del i-enésimo atributo y U es la función total de

utilidad. El elemento de la función 𝑤𝑖 denota el peso correspondiente a cada uno de los atributos.

Este modelo sólo puede utilizarse si los atributos que se comparan son aditivos independientes, lo

que significa que, entre todos los resultados posibles de cada atributo, no hay preferencia de

resultados. Si hay dos características que se analizan, cada una con dos posibilidades, entonces, si

25

cualquier combinación de los cuatro resultados no tiene preferencia sobre las otras opciones. En

este caso los dos atributos estudiados pueden considerarse aditivos independientes.

Para la agregación mínima, el valor agregado, se calcula como el mínimo de los valores, 𝑥𝑖, de los

subobjetivos:

𝑈𝑚𝑖𝑛(𝑥1, … , 𝑥𝑛) = min(𝑥1, . . 𝑥𝑛)

Ecuación 4 Función de utilidad en su forma de agregación mínima.

El método de agregación mínima indica una actitud pesimista que puede incluso albergar el

potencial de un sesgo de pesimismo, ya que el valor agregado sólo refleja el peor subobjetivo y no

tiene en cuenta la mejora de un subobjetivo de incrementar su rendimiento.

El modelo de agregación multiplicativa se basa en la siguiente ecuación. En este caso el resultado

total se obtiene como el producto de todos los atributos 𝑢𝑖(𝑥𝑖).

𝑈(𝑥1, 𝑥2, . . , 𝑥𝑖, … , 𝑥𝑛) = ∏ 𝑢𝑖(𝑥𝑖)

𝑛

𝑖=1

Ecuación 5 Función de utilidad en su forma de agregación mutliplicativa.

Keeney y Raiffa (1976) desarrollaron una forma general que considera diferentes interacciones

entre los atributos. Si los atributos son mutuamente independientes, entonces su función de

utilidad agregada puede expresarse como

𝑈(𝑥1, 𝑥2, . . , 𝑥𝑖 , … , 𝑥𝑛)

= ∑ 𝑤𝑖𝑢𝑖(𝑥𝑖)

𝑛

𝑖 = 1

+ ∑ 𝑘 𝑤𝑖𝑤𝑗𝑢𝑖(𝑥𝑖)𝑢𝑗(𝑥𝑗)

𝑛

𝑖 < 𝑗

+ ∑ 𝑘2 𝑤𝑖𝑤𝑗𝑤𝑚𝑢𝑖(𝑥𝑖)𝑢𝑗(𝑥𝑗)𝑢𝑚(𝑥𝑚) + ⋯ +

𝑛

𝑖 < 𝑗 < 𝑚

𝑘𝑛−1 ∏ 𝑢𝑖(𝑥𝑖)

𝑛

𝑖=1

Ecuación 6 Función utilidad Keeney y Raiffa (1976).

En la ecuación anterior, la utilidad de cada atributo 𝑢𝑖, 𝑢𝑗,𝑢𝑚 se multiplica por su peso 𝑤𝑖, 𝑤𝑗, 𝑤𝑚,

así como por un parámetro de interacción adicional (k) o por su potencia. Todas las interacciones

de atributos en el modelo se basan en k. Este se interpreta como un parámetro que determina la

forma en que las utilidades de un solo atributo interactúan entre sí.

Como muestra la Ecuación 6, la potencia del parámetro de interacción k aumenta a medida que

aumenta el número de términos que interactúan (Winterfeldt, 1986). Cuando no hay interacciones

entre los atributos, el factor de interacción k se reduce a cero, y la relación de agregación de utilidad

resulta ser una relación aditiva. Este caso muestra una variación del modelo de agregación aditiva,

con la diferencia que en vez de contar los pesos individuales de cada uno de los atributos las

dependencias entre los valores también son consideradas con el elemento

26

7 Desarrollo del análisis de riesgos para el European Rover

Challenge

Una vez evaluadas las metodologías a aplicar, en este siguiente apartado se desarrollará el análisis

de riesgos para la misión.

7.1 Representación del sistema

7.1.1 Desglose de la estructura La representación del sistema forma parte del proceso del análisis de fiabilidad del proyecto. En este

apartado se especifican las partes más importantes del sistema (rover) así como los elementos que

las conforman. En este desglose se consideran cada una de las áreas de interés en las que se deberán

establecer una serie de tareas a realizar por los miembros del equipo. Esquematizando el sistema

se obtiene la siguiente estructura:

Figura 3 Desglose del Sistema.

En la tabla siguiente, se incluyen los elementos correspondientes a cada una de las áreas

mencionadas en el esquema anterior:

GRASS

Control

Software

Comunicaciones

Estación tierra

Diseño electrónico

Especificaciones electrónicas

Potencia

Electrónica

Diseño mécanico

Modelado

Montaje

Fabricación

Verificaciones

Testeo de sistemas

27

Área general Área específica Elementos

Control

Software Arduino

Gazebo

Comunicaciones Módulo WIFI

Video Antena

Estación tierra Panel de control

Diseño electrónico

Especificaciones electrónicas

Especificaciones:

• Motores

• Servos

• Sensores

Diagrama

Potencia Baterías

Reguladores de voltaje

Electrónica

Arduino / Raspberry Pi

DC Motors / Drivers

Servos

Sensores

Cámaras

Botón de emergencia

Diseño mecánico

Modelado SolidWords

Montaje Robot construido

Fabricación 3D impreso / CNC

Partes previamente adquiridas

Partes

Brazo robótico

Módulo de comunicaciones

Módulo de control

Módulo de muestras científicas

Verificaciones Testeo de sistemas Testeo comunicaciones y de control

Tabla 2 Identificación de los elementos del sistema

7.1.2 Definición de requerimientos técnicos En la tabla representada a continuación se identifican los aspectos técnicos más relevantes del

sistema. Se pueden distinguir varios subgrupos:

• Comunicaciones

• Movilidad del rover

• Estructuras

• ELK

• Autonomía

• Elementos robóticos

• Sensores

28

ID ID Des. Descripción Metodología

test Suposiciones

COM-CRIT-010

Rango

El enlace de comunicación entre el rover y la estación de tierra debe tener un alcance de más de 250m como mínimo.

Testeo

El enlace de radio será vía wifi, utilizando routers y antenas de venta al público.

COM-CRIT-020

Colocación de la antena

Las antenas deben colocarse adecuadamente para que la señal pueda ser recibida y devuelta correctamente.

Revisión del diseño

El rover tendrá un mástil sobre el que se colocarán las antenas para asegurar una recepción adecuada.

COM-CRIT-020

Fiabilidad

El canal de comunicación no debe ser perturbado por influencias externas.

Testeo

La red inalámbrica entre la estación terrestre y el vehículo será segura y estará protegida por una contraseña.

MOV-CRIT-010

Velocidad máxima

La velocidad lineal máxima del rover debe ser de 1 m/s.

Testeo

El control de la velocidad será regulado por el software del robot.

ELK-CRIT-010

Indicador de actividad

Un indicador luminoso se activará siempre que el vehículo esté a punto de iniciar una acción.

Inspección

Se implementará una luz rotativa LED industrial estandarizada para advertir de la actividad inminente.

ELK-CRIT-020

ESS

El sistema de parada de emergencia debe ser un circuito diseñado para aislar las baterías del sistema con sólo pulsar un botón.

Testeo

Se colocará un botón rojo industrial en el exterior del vehículo para garantizar una parada de emergencia clara y sencilla.

ELK-CRIT-030

Reserva de batería

El paquete de baterías debería durar lo suficiente para realizar la tarea más larga sin problemas de batería.

Análisis

El paquete de baterías estará formado por baterías LiPo de mercado.

ELK-CRIT-031

Batería

El voltaje de las baterías debe ser suficiente para suministrar energía a todo el rover.

Análisis

El número y el modelo de baterías se determinarán calculando la potencia máxima necesaria y

29

aplicando después un factor de seguridad.

STR-CRIT-010

Integridad estructural

La estructura debe ser capaz de soportar el peso del rover en cualquier situación.

Análisis

La estructura se producirá con fabricación aditiva y utilizando refuerzos de aluminio.

STR-REQ-010

Espacio del controlador

El rover debe incluir todos los microcontroladores y CPUs.


El rover incluirá un módulo electrónico donde se ubicarán todos los controladores, conductores y CPUs.

STR-REQ-020

Espacio para brazo robótico

El rover debe asignar al brazo robótico el espacio y la holgura suficientes.


El brazo robótico estará situado en la parte delantera del rover, y ningún módulo llegará más alto que el punto más bajo del brazo para evitar colisiones durante su funcionamiento.

SF-REQ-010

Modos autónomo

El modo autónomo del rover debe tener diferentes comandos y estados que deben ser enviados desde el centro de control.


El software de control estará en una placa RaspBerry, utilizando las librerías ROS con entradas a través de una Ground Station. En este software de control se implementarán los diferentes modos.

RA-REQ-010

Brazo robótico

El brazo robótico será capaz de realizar las acciones necesarias para las diferentes tareas.


El brazo robótico tiene un total de 5 grados de libertad, y contará con piezas intercambiables para hacer frente a las múltiples tareas.

RA-REQ-011

Integridad estructural

El brazo robótico debe ser capaz de soportar todas las tareas y operaciones

Análisis

La estructura se producirá con fabricación aditiva. Antes de la producción, se realizará un análisis estructural.

RA-REQ-012

Mobilidad del brazo

El brazo robótico debe ser capaz de girar cada

Testeo Los servos de las articulaciones se

30

una de sus articulaciones de forma independiente.

elegirán teniendo en cuenta el par máximo requerido.

RA-REQ-013

Rango brazo robótico

El brazo debe ser capaz de alcanzar tanto el contenedor de la sonda como el suelo suficiente para permitir la colocación de la sonda

Testeo

El brazo tendrá múltiples segmentos para permitir operaciones de largo y corto alcance.

RA-REQ-020

Monitorización del brazo robótico

El brazo debe estar bien vigilado durante el funcionamiento.


El brazo robótico incluirá una cámara integrada para permitir un control y vigilancia precisos de las operaciones del brazo.

RA-REQ-021

Campo de visión del brazo

La cámara del brazo debe tener suficiente espacio para ver hacia dónde apunta el brazo.


La cámara se montará en el lado del último segmento del brazo, suficientemente separado.

STR-REQ-010

Inclusión de sondas

La estructura debe incluir las sondas para la tarea de sondeo.


En la parte superior de la estructura se colocará un contenedor de muestras al que podrá acceder el brazo robótico.

STR-REQ-011

Marcado posición de la

sonda

Las posiciones de las sondas en su contenedor deben estar suficientemente marcadas para poder sacar las sondas o volver a colocarlas.


Cada espacio asignado a cada sonda estará marcado con un signo único.

STR-REQ-012

Número de sondas

Debe haber un número suficiente de posiciones de sondas en el rover.


El rover dispondrá de un total de 4 asignaciones de sondas para permitir una sonda adicional para colocar y recoger, aparte de las 3 sondas obligatorias.

STR-REQ-013

Distancia entre sondas

Las sondas deben distribuirse de forma que no se dañen entre


Las sondas se distribuirán con una distancia mínima entre ellas para evitar que el

31

ellas al ser recogidas/recolocadas.

brazo interfiera con las otras sondas al operar sobre una de ellas.

MOV-REQ-010

Localización del motor

El rover debe tener un medio de desplazamiento.


La tracción será proporcionada por 6 ruedas impulsadas cada una por su propio motor.

MOV-REQ-020

Maniobrabilidad del Rover

El rover debe ser capaz de maniobrar a través del patio de Marte.

Testeo

El rover girará moviendo las ruedas de cada lado a diferentes velocidades. La diferencia de movimiento en cada lado hará girar el rover sobre su propio eje.

MOV-REQ-021

Tracción de las ruedas

Las ruedas del rover deben tener suficiente tracción para permitir el movimiento.

Testeo

Las ruedas se imprimirán en 3D mediante fabricación aditiva con materiales flexibles. Las ruedas tendrán características superficiales para mejorar la tracción.

MOV-REQ-022

Capacidad para girar

El rover debe ser capaz de girar correctamente.

Testeo

El rover será lo suficientemente ancho como para que los motores hagan suficiente palanca para girar sobre su eje.

SEN-REQ-010

Reconocimiento del terreno

El rover debe ser capaz de reconocer el terreno que le rodea.


El rover incluirá múltiples cámaras que permitirán al operador ver su entorno.

SEN-REQ-011

Cámara de peligro

El rover debe tener una forma de reconocer si hay peligros en su camino.


El rover incluirá 2 cámaras de peligro, una en la parte delantera y otra en la trasera.

SEN-REQ-012

Cámara del mástil

El rover debe tener la capacidad de reconocer los puntos de destino por los que debe transitar.


El rover incluirá una cámara en el mástil con antenas.

SEN-REQ-020

Sensores de seguridad

Para realizar las tareas de forma más segura, el rover debería incluir sensores para


Se colocarán sensores de ultrasonidos alrededor de la estructura para avisar

32

garantizar que no hay nadie cerca de la zona de actuación.

debidamente al usuario de control de los obstáculos que se acerquen peligrosamente.

Tabla 3 Elementos técnicos del sistema

7.1.3 Definición de la misión La definición del sistema no estaría completa sin incluir el plan de exploración desarrollado por los

miembros del equipo, el cual establece los objetivos técnicos de la misión. A continuación, se

exponen los pasos a seguir.

En primer lugar y con el objetivo de buscar una zona amplia y con una pendiente adecuada para

poder realizar un aterrizaje seguro, el lugar más idóneo y que cumple con los requisitos de seguridad

considerados está en torno a las siguientes coordenadas: 27.455º N, 142.315º E.

La región elegida tiene variaciones de elevación considerablemente pequeñas y una zona despejada

sin abundantes formaciones rocosas de gran tamaño ni grandes bolsas de regolito arenoso. La elipse

objetivo tiene un tamaño de 6x7,5 km, similar a la del Perseverance, partiendo de la base de que

esta misión rover utiliza la misma tecnología que la última misión a Marte de la NASA.

Este objetivo de aterrizaje se encuentra dentro de una zona que se espera que sea resultado

geológico de las interacciones lava-hielo. Más concretamente, se trataría de un canal de

desbordamiento resultante de la fusión del hielo de arriba abajo debido a un flujo de lava. Cuando

la lava funde la capa superior de hielo, el agua queda confinada por el hielo que aún no se ha fundido

hasta que el punto de ruptura del hielo confinante forma flujos masivos de agua que marcan el suelo

por debajo de ellos. Estas formaciones podrían poseer información relevante sobre la actividad

volcánica y fluvial de Marte, ampliando la comprensión del pasado del entorno marciano. La elipse

objetivo se ha colocado en el punto de encuentro de múltiples flujos, tanto para asegurar el éxito

del aterrizaje como para estudiar posiblemente diferentes iteraciones de este fenómeno geológico.

Así, la misión principal del rover sería analizar los rasgos característicos de estas formaciones, con

el fin de determinar si la presencia de hielo superficial en el pasado ha interferido en la actividad

volcánica. El análisis consistiría en examinar el basalto volcánico para estimar la tasa de enfriamiento

y comprobar la hipótesis anterior.

A pesar de la apreciable profundidad de este surco, cuenta con puntos de acceso adecuados al oeste

del lugar de aterrizaje con una pendiente más adecuada que el rover podría escalar para explorar el

terreno circundante y otros rasgos más allá de la salida. Un ejemplo de estos rasgos puede

encontrarse aproximadamente a 27,4º N, 136º E, que es una región de terreno con rejillas plateadas

y surcos lineales. Se cree que estas regiones se forman por la fusión del hielo bajo un flujo de lava

con una corteza enfriada que se fractura y se hunde, interrumpiendo y deformando la superficie del

flujo de lava. Con el acceso a la zona, las teorías podrían comprobarse explorando el terreno y

estudiando su composición geológica.

33

Figura 4 Marcaje localización de investigación en mapa Marte.

Figura 5 Punto de interés para la realización de la extracción en mapa Marte.

7.1.4 Metodología aplicada a la misión Una vez han sido detallados los procedimientos generales para el estudio de fiabilidad y definido el

sistema, es necesario identificar la metodología que mejor se adapte a la misión. Para poner en

práctica lo mencionado en las secciones anteriores es necesario definir el método de evaluación de

riesgos, así como también especificar el modo en el que se va a cuantificar la probabilidad y el

impacto. A partir de este punto, se deberá generar un listado con todos los riesgos que puedan

poner en peligro la resolución del proyecto y posteriormente, aplicar el procedimiento previamente

definido.

En un proyecto de estas características, lo preferible es segmentar los riesgos en diferentes

categorías. Estas son:

34

• Riegos derivados de la gestión del proyecto. La existencia de riesgos es inherente a

cualquier actividad humana en tanto que absolutamente todo lo que realizamos en la vida

está sometido a un determinado grado de incertidumbre. A la hora de ejecutar un proyecto,

por muy buena que sea la planificación realizada, el conocimiento del ámbito y el contexto

en el que se desarrolla el proyecto y las previsiones sobre el futuro, también siempre existe

un cierto margen para el error, que tiene su representación en los riesgos. En este grupo se

incluyen los riesgos derivados a la mala organización, la falta de definición de roles dentro

del equipo o las discrepancias en la toma de decisiones.

• Riesgos técnicos. Amenazan la calidad y planificación temporal del sistema. Identifican

posibles problemas de diseño, implementación, interfaz, verificación y mantenimiento.

• Riesgos de la misión. A parte de los riesgos técnicos asociados al rover como sistema se

deben incluir los riesgos directamente relacionados con el desarrollo de la misión. Estos

deben abarcar las condiciones atmosféricas, el seguimiento de las instrucciones para evitar

penalizaciones, el procesamiento de datos abordo, etc. todos estos elementos pueden

fuentes de fallo.

Se puede hacer otra categorización de los riesgos en función de su facilidad de detección.

• Riesgos conocidos. Aquellos que se pueden predecir después de una evaluación del plan de

proyecto, del entorno técnico y de otras fuentes de información fiables.

• Riesgos predecibles. Se extrapolan a la experiencia de proyectos anteriores.

• Riesgos impredecibles. Pueden ocurrir, pero es difícil identificarlos por adelantado.

La función de evaluación consiste en ayudar a alcanzar consenso en torno a los objetivos del

proyecto y asegurar el nivel mínimo de precisión que permita desarrollar los indicadores

operacionales a partir de los cuales medir y evaluar. Los resultados obtenidos van a permitir aplicar

algún tratamiento de riesgos el cual identificará las opciones existentes para tratarlos, evaluaros y

preparar planes de mitigación y, posteriormente, ejecutarlos.

Habiendo expuesto las diferentes metodologías comúnmente utilizadas en este tipo de análisis y

haciendo referencia a lo mencionado en las secciones anteriores hay dos características esenciales

en un modelo de valoración de riegos, estas son la precisión y la simplicidad. Se debe generar un

modelo lo suficientemente simple para que pueda ser interpretado de forma correcta, pero a la vez

debe responder a una representación precisa del sistema.

La mejor opción es optar por un modelo más preciso que simple. Se debe ser preciso para poder

identificar con mayor certeza las amenazas del proyecto. En este caso, los métodos cuantitativos

son los que más se adecuan. En estos se asignan valores de ocurrencia a los diferentes riesgos, es

decir, se calcula el nivel de riesgo del proyecto. En muchas ocasiones para evitar confusiones se

intenta operar con datos históricos y empíricos en la medida de lo posible, solo si hay información

suficiente. Es por ello, que el modelo multiatibuto es el que mejor se adapta a las necesidades del

proyecto.

Es necesario mencionar, que al estar comparando riesgos de diferentes áreas se debe aplicar un

proceso de unificación entre estos, es decir, un proceso de normalización.

35

7.1.5 Identificación atributos Definida ya la metodología que se utilizará para llevar a cabo el estudio, el primer paso es identificar

los atributos que generan mayor impacto en el proyecto. Teniendo en cuenta el tipo de proyecto

son diferentes los atributos que pueden ser sometidos a estudio. Estos llegan a ser infinitos, pero se

necesitaría más información histórica y podría resultar ineficiente. Los atributos considerados son

los siguientes:

Gestión del tiempo

Comprende las actividades necesarias para asegurar que el proyecto se ejecute en el plazo estimado y que los resultados estén a disposición de la organización dentro de la programación establecida. El plan de gestión es una herramienta de planificación que describe como el equipo definirá el alcance del proyecto, desarrollará el enunciado de este y definirá y desarrollará la estructura de desglose del trabajo. La gestión del tiempo en este proyecto genera un impacto importante en el resultado final ya que existen fechas límites que deben cumplirse para obtener los objetivos deseados. Una planificación correcta garantizará que la calidad del trabajo entregado sea mucho mayor.

Calidad/Alcance

Se engloban las actividades orientadas a garantizar el cumplimiento de las tareas necesarias para lograr los objetivos del proyecto. Este atributo intenta asegurar que las actividades que se lleven a cabo satisfacen los requisitos bajo los cuales deben generarse los resultados.

Coste

El impacto del coste en el proyecto asegura que las tareas que se lleven a cabo estén dentro de los rangos económicos previamente impuestos. Tanto sea el presupuesto del proyecto o los recursos asignados para la actividad correspondiente. En este supuesto en concreto, el cumplimiento de presupuesto debe ser un cometido primordial por parte de los componentes de la asociación ya que este es fijo y limitado, obtenido a través de las instituciones financiadoras.

Cumplimiento tareas misión

Este atributo hace referencia al impacto sobre el cumplimiento de los requerimientos impuestos por la organización para la correcta resolución de la misión. Estudiará como diversos aspectos influencian en el resultado final de las tareas designadas.

Tabla 4 Descripción atributos generales.

Los riesgos evaluados deben ser cuantificados en función de la probabilidad y el impacto que tienen

en el proyecto. Se deben ponderar las diferentes áreas de impacto dependiendo su importancia

sobre el sistema. La siguiente tabla valora cada uno de los atributos con un su correspondiente peso:

Gestión del tiempo 25%

Calidad/Alcance 35%

Coste 15%

Tareas misión 30%

Tabla 5 Ponderación atributos.

Los atributos deben adquirir un valor para cada uno de los riesgos, estos valores deben ser

normalizados para cada consecuencia y de esta forma poder ser comparados. En el modelo en

36

cuestión se establecerá un rango entre 1 y 5 según el impacto en el sistema, siendo 5 un impacto

“muy alto” y 1 “muy bajo”.

La valoración de los pesos de cada uno de los atributos no se ha definido de manera aleatoria. Se

han tomado consideraciones de los miembros de la asociación, así como también evaluado los datos

de proyectos de las mismas características ya realizados con anterioridad. En todos ellos se da mayor

importancia a la calidad del resultado obtenido y al éxito en cada una de las tareas de la misión. En

menor medida está la gestión del tiempo el cual es un elemento que puede tener consecuencias

negativas ya que existen fechas límite para la resolución de algunas tareas, siendo estas establecidas

previamente por la organización encargada del concurso. Por último, el coste es el atributo al cual

se le da menor peso a la hora de evaluar el resultado final, ya que, por motivos históricos las

instituciones encargadas de proveer financiación a los estudiantes han cumplido siempre con su

cometido.

A continuación, se presenta la estructura y definición de las puntuaciones para cada uno de los

atributos.

7.1.5.1 Gestión del tiempo

El cronograma puede modificarse de forma negativa debido al impacto de los riesgos sobre este,

por lo que es interesante analizar cómo se verá afectado en estos casos. De esta forma, se clasifica

en:

Impacto Descripción Puntuación

Muy alto El calendario aumenta varios meses. 5

Alto El calendario aumenta unos pocos meses. 4

Medio El calendario aumenta unas semanas. 3

Bajo El calendario aumenta unas pocas semanas. 2

Muy bajo No hay cambios significantes en el calendario. 1 Tabla 6 Impacto Gestión de riesgo.

7.1.5.2 Calidad/alcance

La calidad/alcance puede evaluarse por el impacto que cada uno de los riesgos tienen en la calidad

global del proyecto en las diferentes áreas que conforman el sistema:

Impacto Descripción Puntuación

Muy alto Proyecto final efectivamente inútil para presentar a concurso. 5

Alto Proyecto final presentable, pero sistema básico con altas posibilidades de error.

4

Medio Reducción de la calidad a gran escala. 3

Bajo La calidad del proyecto se ve afectada moderadamente. 2

Muy bajo Degradación apenas perceptible del alcance/calidad. 1 Tabla 7 Impacto Calidad/Alcance.

7.1.5.3 Coste

El coste se traduce como la valoración económica de todas las actividades que conforman el

proyecto. El impacto sobre este se evalúa de la siguiente forma:

37

Impacto Description Puntuación

Muy alto El coste se incrementa varias veces y el impacto en el proyecto es importante.

5

Alto El coste se incrementa y el impacto en el proyecto es alto. 4

Medio El coste se incrementa y el impacto en el proyecto es moderado. 3

Bajo El coste se incrementa poco y el impacto en el proyecto es mínimo.

2

Muy bajo Cambio insignificante en el coste que no tiene un impacto significativo en el proyecto.

1

Tabla 8 Impacto Coste.

7.1.5.4 Cumplimiento tareas misión

Este atributo está relacionado con el cumplimiento de los requerimientos impuestos por la

organización en la realización de las tareas indicadas, y dependiendo de cómo afecte a este,

podemos clasificar el impacto en:

Impacto Description Puntuación

Muy alto Se producen fallos catastróficos que imposibilitan el cumplimiento total de la misión.

5

Alto Se realizan el número mínimo de tareas para la finalización de la misión.

4

Medio Se realizan la mayoría de las tareas incluidas en la misión. 3

Bajo Las tareas son realizadas satisfactoriamente. 2

Muy bajo Las tareas son realizadas de manera autónoma satisfactoriamente.

1

Tabla 9 Impacto Cumplimiento tareas misión.

Estas valoraciones sobre los atributos pueden ser modificadas para analizar la sensibilidad y

comprobar la solidez del método empleado.

7.1.6 Factor de riesgo Una vez estimado el peso de cada uno de los atributos sobre el sistema es necesario obtener la

probabilidad de que suceda el riesgo.

La probabilidad es la posibilidad de que un riesgo ocurra, en este caso se evaluará mediante

puntuaciones tal y como se incluye en la tabla siguiente:

Probabilidad que se produzca un riesgo

Descripción Puntuación de probabilidad

Muy alta El riesgo es muy probable que se produzca (81-100%). 5

Alta Es probable que el riesgo se produzca (61-80%). 4

Media Es posible que el riesgo se produzca (41-60%). 3

Baja Lo más probable es que el riesgo se produzca (21-40%). 2

Muy baja El riesgo es muy poco probable que ocurra (0-20%). 1 Tabla 10 Rangos Probabilidades

38

El factor de riesgo para cada riesgo se computa de la siguiente forma:

𝑅𝑖 = 𝑃𝑖 · 𝐼𝑖

Ecuación 7 Cálculo factor de riesgo.

Siendo:

• 𝑅𝑖: Factor de riesgo directamente relacionado con la definición de la probabilidad del riesgo.

Normalizando el valor se sitúa entre 0 y 1.

• 𝑃𝑖: Se define como el parámetro de probabilidad del riesgo.

• 𝐼𝑖: El impacto de un riesgo viene dado por:

𝐼𝑅 = ∑ 𝑣𝑗𝑅𝑖

𝑡

𝑗=1

· 𝑤𝑗𝑅𝑖

Ecuación 8 Cálculo impacto.

Siendo:

o 𝑣𝑗𝑅𝑖: Valor del atributo.

o 𝑤𝑗𝑅𝑖: Peso correspondiente a cada atributo.

o 𝑡: Total de atributos por cada uno de los riesgos.

o 𝑅𝑖: Factor de riesgo asociado al riesgo evaluado.

Al igual que en el cálculo del factor de riesgo, en este caso, el valor del impacto por riesgo estará

definido entre los mismos márgenes que la probabilidad de este.

Una vez obtenido el factor de riesgo se clasificarán según este para poder decidir qué acciones

necesarias se deben tomar. Esto facilitará al usuario en la toma de decisiones, ya que podrá

descartar aquellos riesgos cuyo factor de riesgo sea inferior a 0.1.

Nivel (Factor riesgo) Categoría Rango de valores Acciones necesarias

Alto 4 0.45 ≤ R < 1 Mitigación/evitación

Medio 3 0.25 ≤ R < 0.45 Seguimiento del riesgo o plan de acción. Mitigación y Aceptación Bajo 2 0.1 ≤ R < 0.25

Muy bajo 1 0 < R < 0.1 No es necesario un plan de acción.

Aceptación Tabla 11 Rangos factor de riesgos y acciones necesarias.

Se identifican de esta forma los riesgos que no requieren de ninguna acción debido a que su impacto

en el sistema es prácticamente imperceptible. En el caso de que el factor de riesgo se encuentre en

el intervalo entre 0.1 y 0.45, se deberá analizar la situación individualmente para determinar si se

necesita un plan de seguimiento o un plan de acción. Este análisis considera tanto la probabilidad

de ocurrencia de estos como el impacto en el sistema. De este modo, los riesgos con probabilidad

alta, pero con un impacto bajo en el proyecto podrán ser aceptados. En cambio, aquellos que tengan

una probabilidad baja pero un impacto mayor será adecuado la realización de un plan de acción.

39

Consecuentemente, se tendrán que estudiar los atributos por separado para identificar la acción a

tomar y sobre qué aspectos del sistema global debe enfocarse. En ambos casos, y para evitar

problemas a futuro, es conveniente el desarrollo de un plan de seguimiento.

Finalmente, cuando el factor se encuentre en niveles altos, el riesgo deberá ser evitado generando

acciones previas al desarrollo del proyecto que mitiguen por completo la existencia de este.

7.2 Identificación de riesgos El siguiente paso, una vez definido el modelo de análisis que se va a utilizar y la representación del

sistema en cuestión, es identificar los riesgos asociados a la misión. Enfrentarse a un sistema con un

número elevado de componentes puede ser complejo, con esta subdivisión lo que se intenta es

diferenciar aquellos elementos más sensibles al resultado final para que puedan ser estudiados

exhaustivamente.

• Riesgos de gestión (G)

• Riesgos del sistema

o Técnicos (TD)

▪ COTS

▪ Electrónico

• Motores

• Servos

• Sensores

• Baterías

• Reguladores de voltaje

• Motores DC

• Cámaras

• Botón de emergencia

▪ Mecánico

• Impresión 3D/CNC

• Módulo de comunicaciones

• Módulo de muestras científicas

o Construcción (TC)

o Control (TCL)

▪ Arduino

▪ Gazebo

▪ Módulo WIFI

▪ Video antena

▪ Panel de control

• Riesgos económicos (C)

• Riesgos de organización del calendario (T)

• Riesgos asociados a la misión

o Científica (MT)

o Sondeo (MS)

40

7.2.1 Riesgos de gestión ID Riesgo

G.R1 Incorrecta reconstrucción de canales de comunicación debido al Covid19.

G.R2 Falta de preparación en la asociación para adaptarse al cambio debido a la situación actual.

G.R3 Objetivos poco claros, contradictorios o cambiantes durante la ejecución del proyecto.

G.R4 Falta de planificación general en la gestión del proyecto.

G.R5 Indisponibilidad de los miembros clave de la organización.

G.R6 Falta de apoyo y compromiso de los miembros clave de la asociación.

G.R7 Falta de seguimiento, control y actualización del estado del proyecto en cada etapa de este.

G.R8 Falta de coordinación de los diferentes responsables en las distintas áreas.

G.R9 Fallos en los procesos y flujos de comunicación.

G.R10 Dificultades de comunicación con la organización encargada de la competición.

G.R11 Priorización inadecuada de las tareas. Tabla 12 Riesgos de gestión.

7.2.2 Riesgos económicos ID Riesgo

C.R1 Falta de control presupuestario.

C.R2 Retardos por parte de las instituciones correspondientes en proporcionar financiación.

C.R3 Financiación insuficiente para cubrir los gastos personales de los miembros de la organización.

C.R4 Cambios al alza del coste ROM durante el transcurso del concurso. Tabla 13 Riesgos económicos.

7.2.3 Riesgos de organización del calendario ID Riesgo

T.R1 Aplazamiento de la competición debido al Covid19.

T.R2 Testeos insuficientes por falta de tiempo.

T.R3 Mala planificación o estimaciones poco realistas. Tabla 14 Riesgos de organización de calendario

7.2.4 Construcción ID Riesgo

TC.R1 Discrepancias en las medidas de los elementos clave del sistema durante el proceso de construcción.

TC.R2 Falta de personal en el departamento de estructuras.

TC.R3 Retraso en la toma de decisiones en el proceso de construcción.

TC.R4 Discrepancias de diseño entre los miembros de la asociación.

TC.R5 Construcción incorrecta de la punta del brazo robótico con capacidad de perforación.

TC.R6 Retraso en el contacto con posibles proveedores (en concreto para la construcción de la base).

TC.R7 Retraso en la entrega de componentes.

TC.R8 Retraso en el proceso de construcción debido a la demora en la adquisición de materiales.

TC.R9 El uso de elementos modulares puede conllevar a posibles discrepancias en el diseño final.

TC.R10 Incorrecto análisis estructural que implique fallos en la base del rover.

TC.R11 Fallos en el montaje del mástil en el cual van posicionadas la cámara y las antenas del sistema.

TC.R12 Interferencias entre el brazo robótico y el mástil.

TC.R13 Fallos en la construcción del brazo robótico que impida llevar a cabo correctamente la tarea de sondeo.

41

TC.R14 Imposibilidad de construcción de ciertas piezas del sistema utilizando los métodos elegidos siendo estos la impresión 3D y el sistema de control numérico CNC.

TC.R15 Fallos debido a la expansión/contracción térmica. Los estados térmicos extremos junto con el elevado número de ciclos provocan continuas fases de expansión/contracción en los materiales produciendo de esta forma el fallo estructural del rover.

TC.R16 Enredo de cables/alambres.

TC.R17 Fallo estructural en los mecanismos debido a la construcción de estos y al transporte hasta el lugar de la misión.

Tabla 15 Riesgos asociados al proceso de construcción.

7.2.5 Riesgos de la misión

7.2.5.1 Tarea científica

ID Riesgo

MC.R1 Definición de una tarea insuficientemente valiosa (hipótesis probable).

MC.R2 No realizar la documentación y las medidas científicas correctas para demostrar la hipótesis.

MC.R3 Gestión del tiempo en la realización del informe científico planificado/no planificado (2h).

MC.R4 Error en los datos de procesamiento a bordo.

MC.R5 Aparición de un error técnico en el terreno.

MC.R6 Imposibilidad de realizar las tareas en una sola instancia.

MC.R7 Sobre pasamiento del límite de velocidad durante la travesía. Tabla 16 Riesgos asociados a la tarea científica.

7.2.5.2 Tarea de sondeo

ID Riesgo

MS.R1 Insuficiente conocimiento de las muestras obtenidas.

MS.R2 Fallos en el sistema de recogida de la sonda.

MS.R3 Falta de innovación en la extracción de la muestra.

MS.R4 Emplazamiento incorrecto de las muestras en el rover.

MS.R5 Marcaje incorrecto del sistema de recolección de sondas que impida su diferenciación. Tabla 17 Riesgos asociados a la tarea de sondeo.

7.2.6 Riesgos técnicos ID Riesgo

TD.R1 Poca fiabilidad de los componentes hardware debido al uso de piezas COTS.

TD.R2 Fallos en el funcionamiento de las baterías.

TD.R3 Voltaje insuficiente para proporcionar potencia al rover.

TD.R4 Movilidad insuficiente del brazo robótico.

TD.R5 Fallos de la cámara de identificación que no permita distinguir si hay obstáculos a su alrededor.

TD.R6 Temperatura alta en el regulador de voltaje lo cual conlleva a enviar suficiente o demasiado voltaje a la batería.

TD.R7 Contaminación del módulo electrónico (en el cual se incluyen todos los elementos electrónicos) debido a elementos nocivos en el terreno.

TD.R8 Bus en cortocircuito. El daño progresivo que produce un cortocircuito provoca la pérdida de energía eléctrica en todos los subsistemas y, por tanto, el fracaso de la misión.

TD.R9 Explosión del pack de baterías.

TD.R10 Sobrecalentamiento de la batería. Tabla 18 Riesgos técnicos.

7.2.7

42

7.2.8 Riesgos de control ID Riesgo

TCL.R1 Insuficiente fiabilidad en el módulo de comunicaciones creando interferencias que no permitan la correcta transmisión de información.

TCL.R2 Incorrecto funcionamiento del botón de emergencia dejando desprotegido el circuito de baterías y provocando el fallo general del rover.

TCL.R3 Errores en los sensores de seguridad, los cuáles deben identificar si hay elementos alrededor.

TCL.R4 Fallos en los microcontroladores Raspberry PI and Arduino, encargados de la comunicación con el rover/procesamiento de los datos de la cámara y el control de motores y servos respectivamente.

TCL.R5 Error en el software de control en el marco ROS.

TCL.R6 Insuficiente conocimiento de la metodología ROS para implementar el sistema software.

TCL.R7 Fallos en la programación de los estados autónomos del rover.

TCL.R8 Fallos en la implementación de sensores y actuadores via Arduino y I2C.

TCL.R9 Fallos en la monitorización del brazo robótico durante la tarea de sondeo. Tabla 19 Riesgos de control.

43

8 Metodología aplicada al sistema

Una vez identificados los riesgos y definida la metodología de análisis, el siguiente paso es realizar

el estudio basado en el sistema descrito en las secciones anteriores. Para ello se deberán identificar:

• Los parámetros de entrada, aquellos que deben ser introducidos por el usuario.

• Los parámetros de salida, el resultado obtenido al utilizar la metodología desarrollada.

Los parámetros de entrada incluyen toda aquella información necesaria para la obtención de

resultados precisos y claros que ayuden al usuario a tomar las acciones más apropiadas para el

sistema.

En estos se incluyen:

• Riesgos identificados en la sección anterior.

• Probabilidad, describe la probabilidad de que se produzca el incidente descrito por el

riesgo. Este elemento toma valores entre 1 y 5. Siendo 1 una probabilidad baja y 5

probabilidad alta.

• Impacto, su cálculo depende de los valores de cada atributo y de la función de utilidad

descrita en los apartados anteriores.

Riesgo Probabilidad

Impacto

Calidad/Alcance (%) Gestión del tiempo (h) Coste (€) Cumplimiento

tareas mision (%)

Tabla 20 Plantilla usada en la metodología desarrollada para proceso de evaluación de riesgos.

Introducida toda la información del sistema y realizando los cálculos correspondientes se obtiene el

factor de riesgo (parámetro de salida). Este se relaciona con las consecuencias individuales de cada

uno de los riesgos. Este análisis determinará cuáles son los factores de riesgo que potencialmente

tendrían un mayor efecto sobre el proyecto y, por lo tanto, deben ser gestionados por el usuario

con especial atención.

Para comprobar que los pasos establecidos en el análisis de riesgos funcionan correctamente, el

método de evaluación será aplicado al sistema identificado anteriormente.

El proyecto analizado engloba todos los pasos, de principio a fin, que deben ser realizados para la

participación en el European Rover Challenge. En este caso, se trata de un proyecto real, el cual se

llevará a cabo por la asociación UPC Space Program, es por ello por lo que se tendrán en cuenta

cada de las etapas necesarias para completar la participación en el concurso.

8.1 Suposiciones del proyecto Las suposiciones del proyecto son una parte importante del análisis de riesgos debido a que

establecen los resultados que se pretenden conseguir y por consiguiente se identifican cuáles son

las áreas que pueden debilitar el cumplimiento de los requerimientos.

Estas se han dividido entre diferentes categorías:

44

8.1.1 Alcance

• El alcance del proyecto no deberá ser modificado una vez se entregue el informe preliminar.

8.1.2 Costes

• El coste ROM del proyecto no aumentará durante la duración del concurso.

• La financiación será proporcionada a tiempo por las instituciones correspondientes.

• El presupuesto se controlará estrechamente durante el proyecto.

• El presupuesto cubrirá los gastos personales de los miembros.

8.1.3 Organización del calendario

• La duración de las tareas individuales y del proyecto no aumentará.

• Se contactará con los socios, los expertos y las instituciones locales con tiempo suficiente

para que puedan ayudar en cualquier aspecto necesario del proyecto.

• Todas las piezas estarán terminadas con tiempo suficiente para probar adecuadamente

cada una de ellas y luego probar el conjunto completo.

• Las estimaciones de tiempo de las tareas individuales y los calendarios del proyecto son

realistas y permiten la entrega a tiempo de todos los documentos requeridos.

• Los componentes se entregarán a tiempo.

8.1.4 Recursos

• Todos los miembros tendrán acceso a las herramientas necesarias para realizar las tareas

asignadas.

• Los talleres y salas de la asociación estarán disponibles en cualquier momento del proyecto

para permitir las reuniones y sesiones de trabajo.

• Cada departamento tendrá suficientes miembros para ocuparse adecuadamente de las

tareas asignadas.

8.1.5 Gestión del equipo

• El plan general del proyecto se seguirá correctamente durante su duración.

• Los objetivos del proyecto serán inalterables y estarán claramente definidos y comunicados

adecuadamente al resto del equipo.

• Todos los miembros clave del equipo del proyecto estarán disponibles cuando se les

necesite.

• Los miembros clave del equipo del proyecto proporcionarán un amplio apoyo y

compromiso.

• Comunicación clara entre los miembros del equipo y los coordinadores del departamento y

del equipo.

• El proceso de toma de decisiones durante la fase de construcción se hará con la suficiente

claridad y a tiempo para evitar retrocesos y desperdicio de recursos.

• Cada paso del proyecto será supervisado, controlado y actualizado.

• Cada departamento se coordinará con el resto de los departamentos de forma adecuada

con la suficiente comunicación entre los responsables.

• Se priorizarán adecuadamente las tareas críticas.

45

• La actual situación de pandemia no permitirá reuniones de todo el equipo en espacios

cerrados, por lo que se fomentará el trabajo desde casa en todo momento durante el

proyecto.

8.1.6 Diseño y construcción

• El diseño se definirá adecuadamente

• Las pruebas se llevarán a cabo con tiempo suficiente para corregir los fallos identificados en

el diseño.

• Cada parte del diseño será modular con una interfaz común a la estructura base.

• La estructura base albergará únicamente los motores dentro de las patas del rover.

• Cada parte modular se probará antes de ser ensamblada en la estructura base.

• La estructura se diseñará con Solidworks.

• Para decidir el mejor método de producción de la estructura base, se realizará un análisis

estructural con ANSYS para asegurar la suficiente integridad estructural.

• Todos los módulos se diseñarán con Soldiworks y se imprimirán en 3D utilizando PLA

• El par de los motores eléctricos se aplicará directamente a las ruedas del vehículo.

• Las ruedas del rover se subcontratarán a uno de nuestros socios especializado en la

fabricación aditiva con materiales elásticos.

• Las patas del rover tienen una configuración de balancín-bogie para permitir un movimiento

estable en terrenos inestables.

• La electrónica del rover se colocará dentro de un módulo adosado a la estructura de la base

y se cubrirá para evitar la contaminación de los peligros exteriores.

• Los principales microcontroladores serán Raspberry Pi para comunicarse con el rover y

procesar los datos de la cámara, y arduino para controlar los motores y servos.

• Las baterías para el rover se fijarán debajo de la estructura base dentro de un módulo de

baterías que permitirá un fácil acceso y el cambio/recarga de estas.

• El sistema de seguridad se colocará en una posición central para permitir un fácil acceso

desde cualquier lugar cercano al rover.

• El rover incluirá un mástil sobre el que se montará una cámara y las antenas. Este mástil se

colocará frente al brazo robótico para evitar el bloqueo de la vista o las interferencias.

• El rover tendrá cámaras debajo de la estructura de la base para permitir la identificación de

peligros mientras se opera el rover.

• El módulo de sonda asignará todas las sondas necesarias para la tarea de sondeo y se

colocará cerca del brazo robótico.

• El brazo robótico tendrá la capacidad de recoger y colocar las sondas desde el módulo hasta

el suelo y viceversa.

• El brazo robótico incluirá una cámara cerca de su extremo para permitir una operación

precisa.

• El extremo del brazo robótico será modular para permitir el intercambio de bits entre

tareas.

• El brazo robótico se diseñará con SolidWorks y se imprimirá en 3D utilizando PLA

• El software del rover estará en Python en torno al framework ROS para los sistemas de

control.

• La interfaz entre los sensores y los actuadores será a través de Arduino e I2C.

46

8.1.7 Distribución de tareas

• La tarea científica y la de sondeo se realizarán en una sola instancia.

• La tarea científica proporcionará una visión satisfactoria de la historia geológica de la región

de Marte simulada.

• El rover atravesará un terreno adecuado a sus capacidades y a la configuración de agarre de

las ruedas y de los balancines.

• El rover no se moverá más rápido que el límite de velocidad según las normas, y será capaz

de recorrer la distancia requerida para completar satisfactoriamente la tarea de travesía.

• El rover explorará la zona indicada, centrándose en los lugares de interés geológico en torno

al Patio de Marte para la tarea científica.

• La exploración se realizará principalmente con imágenes de las características geológicas.

• El caché del rover podrá almacenar hasta 4 sondas.

• Las sondas se introducirán en el suelo en posición vertical en los lugares deseados.

• Estos lugares de sondeo deseados se definirán antes del inicio de la tarea de

desplazamiento, ciencia y sondeo.

• El brazo robótico tendrá la precisión suficiente para realizar las manipulaciones necesarias

del panel de control en la tarea de mantenimiento.

• Una broca especial tanto para la activación de los interruptores, como para la colocación de

puentes en las clavijas y el enchufe en las tomas de corriente.

• Los interruptores necesarios se pondrán en la posición deseada durante la tarea de

mantenimiento.

• El rover incluirá cámaras y sensores para reconocer y situarse en el mapa del terreno, e

informará de las coordenadas y la orientación del rover.

• El rover incluirá un software para reconocer las señales de referencia colocadas en el patio

de Marte.

• Se elaborará una presentación en PowerPoint para la tarea de presentación.

• Todos los miembros del equipo estarán presentes durante la presentación. Sin embargo, un

número reducido de miembros serán los que presenten.

8.2 Valoración riesgos Uno de los problemas en el análisis de riesgos cuantitativo es la necesidad de tener información

precisa de la probabilidad en cada uno de los riesgos. Esta puede estar basada en datos históricos o

bien en proyectos similares. La metodología está diseñada para funcionar a partir de mediciones

precisas de la probabilidad del riesgo y de la gravedad de los impactos que tiene sobre los cuatro

atributos estudiados. En este caso no es posible definir con precisión los valores de probabilidad e

impacto para todos los riesgos con la exactitud que se desea. Por ello, se realizará un análisis

cualitativo, esto se debe a que no existen suficientes datos para la realización de un análisis

cuantitativo lo que supone pérdida de precisión y de perspectiva en el resultado final.

En el análisis cualitativo existe la necesidad de definir rangos los cuáles impiden discernir las

diferencias en el proceso de normalización, lo que hace que los factores de riesgos pierdan precisión.

Pese a que no se haya podido realizar un análisis cuantitativo debido a la falta de datos, se han

utilizado anteriores trabajos similares para la valoración del impacto y de la probabilidad.

47

La siguiente tabla muestra el ID del riesgo junto con la puntación de probabilidad y de impacto sobre

el proyecto:

ID Probabilidad Impacto

Alcance/calidad Gestión del

tiempo Coste

Tareas Misión

Puntuación

G.R1 3 3 3 1 1 2,1

G.R2 2 3 2 1 1 1,85

G.R3 3 4 3 3 2 3

G.R4 4 4 3 3 2 3

G.R5 4 3 4 2 1 2,5

G.R6 2 4 2 2 1 2,3

G.R7 4 4 4 4 1 3,1

G.R8 4 3 3 2 2 2,55

G.R9 4 4 3 3 1 2,7

G.R10 4 3 4 1 1 2,35

G.R11 3 4 4 2 2 3,1

C.R1 4 2 1 4 1 1,75

C.R2 4 2 5 4 1 2,75

C.R3 3 4 1 1 1 1,9

C.R4 2 2 1 4 1 1,75

T.R1 4 1 5 2 1 2,15

T.R2 4 5 1 1 4 3,1

T.R3 3 3 5 3 1 2,9

TC.R1 2 5 4 4 1 3,4

TC.R2 4 4 4 1 1 2,65

TC.R3 3 4 4 3 1 2,95

TC.R4 2 4 4 2 1 2,8

TC.R5 4 5 1 3 4 3,4

TC.R6 5 3 5 4 1 3,05

TC.R7 4 3 4 2 1 2,5

TC.R8 4 3 5 2 1 2,75

TC.R9 3 4 4 2 3 3,4

TC.R10 2 4 4 4 3 3,7

TC.R11 2 5 2 1 3 3,05

TC.R12 3 5 2 1 3 3,05

TC.R13 4 4 4 2 3 3,4

TC.R14 2 3 5 5 2 3,5

TC.R15 3 4 2 2 5 3,5

TC.R16 3 4 1 1 5 3,1

TC.R17 4 5 1 3 5 3,7

MC.R1 3 4 1 1 4 2,8

MC.R2 2 4 1 1 4 2,8

48

MC.R3 3 4 1 1 4 2,8

MC.R4 4 4 1 1 5 3,1

MC.R5 2 5 1 1 5 3,4

MC.R6 4 4 1 1 5 3,1

MC.R7 3 4 1 1 5 3,1

MS.R1 3 4 1 1 3 2,5

MS.R2 4 4 1 1 4 2,8

MS.R3 2 4 1 1 4 2,8

MS.R4 3 3 1 1 3 2,2

MS.R5 2 3 1 1 3 2,2

TD.R1 3 4 1 1 5 3,1

TD.R2 2 3 1 1 5 2,8

TD.R3 2 4 1 1 3 2,5

TD.R4 2 3 1 1 3 2,2

TD.R5 2 4 1 1 3 2,5

TD.R6 3 5 1 1 5 3,4

TD.R7 3 5 1 1 5 3,4

TD.R8 4 5 1 1 5 3,4

TD.R9 2 5 1 1 5 3,4

TD.R10 2 5 1 1 5 3,4

TCL.R1 3 4 1 1 4 2,8

TCL.R2 2 5 1 1 5 3,4

TCL.R3 3 4 1 1 3 2,5

TCL.R4 2 4 1 1 5 3,1

TCL.R5 4 5 1 1 4 3,1

TCL.R6 4 5 1 1 3 2,8

TCL.R7 4 4 1 1 3 2,5

TCL.R8 3 4 1 1 4 2,8

TCL.R9 4 4 1 1 4 2,8 Tabla 21 Cálculo factor de riesgo. Ponderación probabilidad e impacto por cada riesgo.

Normalizados los parámetros de probabilidad y de impacto obtenemos la siguiente gráfica, en la

que es más visual distinguir aquellos riesgos con mayores consecuencias sobre el proyecto.

49

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

G.R

1

G.R

2

G.R

3

G.R

4

G.R

5

G.R

6

G.R

7G

.R8

G.R

9G

.R1

0

G.R

11

C.R

1

C.R

2

C.R

3C

.R4

T.R

1T.

R2

T.R

3TC

.R1

TC.R

2TC

.R3

TC.R

4

TC.R

5TC

.R6

TC.R

7TC

.R8

TC.R

9TC

.R1

0TC

.R1

1TC

.R1

2

TC.R

13

TC.R

14

TC.R

15

TC.R

16

TC.R

17

MC

.R1

MC

.R2

MC

.R3

MC

.R4

MC

.R5

MC

.R6

MC

.R7

MS.

R1

MS.

R2

MS.

R3

MS.

R4

MS.

R5

TD.R

1TD

.R2

TD.R

3TD

.R4

TD.R

5TD

.R6

TD.R

7

TD.R

8TD

.R9

TD.R

10

TCL.

R1

TCL.

R2

TCL.

R3

TCL.

R4

TCL.

R5

TCL.

R6

TCL.

R7

TCL.

R8

TCL.

R9

Factor de riesgo

Gráfica 1 Factor de riesgo.

50

La media del factor de riesgo se sitúa en 0,2421, analizando el gráfico anterior identificamos los

siguientes riesgos con valores superiores a la media:

ID Factor de riesgo

G.R3 0,25

G.R4 0,375

G.R5 0,28125

G.R7 0,39375

G.R8 0,290625

G.R9 0,31875

G.R10 0,253125

G.R11 0,2625

C.R2 0,328125

T.R2 0,39375

TC.R2 0,309375

TC.R3 0,24375

TC.R5 0,45

TC.R6 0,5125

TC.R7 0,28125

TC.R8 0,328125

TC.R9 0,3

TC.R12 0,25625

TC.R13 0,45

TC.R15 0,3125

TC.R16 0,2625

TC.R17 0,50625

MC.R4 0,39375

MC.R6 0,39375

MC.R7 0,2625

MS.R2 0,3375

TD.R1 0,2625

TD.R6 0,3

TD.R7 0,3

TD.R8 0,45

TCL.R5 0,39375

TCL.R6 0,3375

TCL.R7 0,28125

TCL.R9 0,3375 Tabla 22 Riesgos cuyo factor de riesgo se encuentra por encima de la media.

Estos deberán ser analizados minuciosamente para minimizar los efectos que puedan tener sobre

el proyecto.

51

Siguiendo con la división en las diferentes áreas de riesgo identificamos:

Área de riesgo Nº riesgos por encima de la media

Gestión (G) 8

Técnicos (TD) 4

Construcción (TC) 12

Económicos (C) 1

Gestión temporal (T) 1

Misión científica (MC) 3

Misión de sonde (MS) 1 Tabla 23 Agrupación en áreas de los riesgos situados por encima de la media.

Como se anticipó en las secciones anteriores, el mayor número de riesgos críticos se encuentra en

el área de construcción del sistema que afecta directamente a la calidad de este y al cumplimiento

de las tareas de la misión.

8.3 Análisis riesgos por áreas En este apartado se trata de analizar los riesgos en las distintas subdivisiones.

8.3.1 Riesgos de gestión Los riesgos de gestión son aquellos que engloban todas las tareas que tengan relación con la

correcta ejecución del proyecto. En estos se incluyen las tareas de gestión, la planificación global del

proyecto y el cometido de cada uno de los miembros de la asociación en cada una de las acciones a

realizar.

0,138

0,253 0,263

0,053

0,25

0,375

0,281

0,081

0,394

0,2910,319

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0,3

0,35

0,4

0,45

G.R1 G.R10 G.R11 G.R2 G.R3 G.R4 G.R5 G.R6 G.R7 G.R8 G.R9

Riesgo ID

Riesgos de gestión

Gráfica 2 Riesgos de gestión (Factor de riesgo).

52

Se puede percibir que las variables G.R4 y G.R7 sobresalen en relación con las demás. Estas hacen

referencia a la planificación general del proyecto y al riesgo asociado al seguimiento y actualización

de este.

La definición de la gestión global del proyecto es primordial en asegurar un correcto desarrollo de

este. Definir un proyecto desde cero es complejo y más, si no se ha tenido experiencia previa en

este ámbito. Es necesario para designar los roles dentro del equipo y para saber quién es el

encargado de realizar cada una de las tareas. Adicionalmente, con esta definición se trata de

establecer un plan de acción que incluya el tiempo estimado en cada acción y el coste asociado a

esta.

Por otro lado, resulta complicado actualizar el estado del proyecto en cada uno de los pasos

ejecutados debido a la división de tareas. Esto conlleva que el flujo de comunicación entre los

diferentes departamentos sea defectuoso y que haya situaciones en las que los miembros del

equipo no estén enterados de la situación del proyecto actual. Este hecho tiene un impacto negativo

tanto en los costes, como en la gestión del tiempo y la calidad del sistema final.

8.3.2 Riesgos económicos Los riesgos económicos se asocian a las variaciones de costes durante el transcurso del proyecto y

a los procesos de financiación por parte de las instituciones correspondientes.

El riesgo más sensible y el que tendrá un mayor impacto en el resultado final es el de conseguir

financiación sin ningún retardo por parte de las instituciones encargadas. Este hecho conllevaría

consecuencias importantes en el tiempo de ejecución y en el coste total del proyecto. El impacto

perjudicaría la calidad final del sistema debido ya que debería modificarse el plan inicial y ejecutarse

en menor tiempo.

0,141

0,328

0,113

0,047

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0,3

0,35

C.R1 C.R2 C.R3 C.R4Riesgo ID

Riesgos económicos

Gráfica 3 Riesgos económicos (Factor de riesgo).

53

8.3.3 Gestión del tiempo La gestión del tiempo es otra de las partes importantes en el análisis de riesgos de cualquier

proyecto. Influye a gran escala en la realización de este. Una planificación temporal del proyecto en

general asegura la mejora de la calidad de este.

Las dos variables que más influencia tienen y que sobresalen por encima de la media establecida

anteriormente son, por un lado, la falta de tiempo en la realización de testeos para asegurar que el

sistema cumple con los requerimientos, y por otro, la mala planificación o las estimaciones poco

realistas. Ambas tienen relación entre ellas, al final, una buena planificación inicial dejará el tiempo

suficiente para la realización de todo tipo de testeos en el sistema. Adicionalmente, es necesario

que se establezca una división de tareas efectiva y que se cumplan las fechas de entrega finales para

que así todos los departamentos trabajen paralelamente.

Definidos los riesgos generales del proyecto, a partir de este punto se evaluarán los riesgos

asociados al sistema en sí y a la misión. Como se ha explicado en los apartados anteriores, la misión

consta de tres partes, tarea de sondeo, tarea científica y tarea de mantenimiento. En este análisis

se incluyen tanto la tarea de sondeo como la tarea científica ya que la de mantenimiento no tiene

riesgos asociados.

0,216

0,394

0,238

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0,3

0,35

0,4

0,45

T.R1 T.R2 T.R3

Riesgo ID

Gestión del tiempo

Gráfica 4 Riesgos gestión del tiempo (Factor de riesgo).

54

8.3.4 Riesgos misión (Tarea de sondeo)

Observamos que el fallo en el sistema de recogida es el riesgo más crítico. La recogida de la muestra

supone una de las etapas más importantes durante la ejecución de la misión de sondeo. El objetivo

del concurso se basa en la recogida de muestras para que estas puedan ser analizadas

posteriormente, si este elemento falla, la misión falla. En este caso, se deben realizar correctos

testeos en terrenos semejantes para evaluar que el rover sea capaz de recoger cualquier tipo de

muestra. Los concursantes no tienen constancia exacta del terreno al que se enfrentarán durante la

misión, por ello es importante que el sistema esté preparado para cualquier imprevisto.

8.3.5 Riesgos misión (Tarea científica) La tarea científica se desarrolla en paralelo con la tarea de sondeo. En este caso se trata de preparar

y ejecutar un plan de exploración simple.

0,225

0,113

0,225

0,394

0,15

0,394

0,263

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0,3

0,35

0,4

0,45

MC.R1 MC.R2 MC.R3 MC.R4 MC.R5 MC.R6 MC.R7

Riesgo ID

Riesgos misión (Tarea científica)

0,188

0,338

0,113

0,15

0,075

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0,3

0,35

0,4

MS.R1 MS.R2 MS.R3 MS.R4 MS.R5

Riesgo ID

Riesgos misión (Tarea de sondeo)

Gráfica 5 Riesgos misión sondeo (Factor de riesgo).

Gráfica 6 Riesgos tarea científica (Factor de riesgo).

55

Analizando la gráfica, identificamos que los elementos más críticos son la imposibilidad de realizar

las tareas especificadas en una sola instancia y los errores en el procesamiento de datos a bordo

durante el momento de la misión.

La realización de la tarea en una sola instancia es uno de los requerimientos del concurso. El rover

deberá estar en pleno funcionamiento para recorrer cada uno de los puntos establecidos en el plan

de navegación recogiendo todos aquellos elementos interesantes que se encuentre durante la

travesía, sin errores ni paradas injustificadas. Para llevar a cabo la exploración científica, el rover

debe atravesar el terreno de Marte, seguir la travesía generada por los participantes y dirigirse

directamente a la ubicación seleccionada para analizar las muestras de terreno situadas en la zona.

Por ello es importante que durante la travesía se procese correctamente toda la información que

recopilen tanto los sensores, la cámara etc. El centro de control, el lugar donde están situados los

concursantes durante la misión, no tiene visibilidad directa con el terreno de Marte es por ello por

lo que para que estos puedan comprobar los movimientos del vehículo, los sistemas de

procesamiento de datos abordo tienen que funcionar perfectamente, así como los sensores o

cualquier elemento encargado de transmitir información.

La clasificación de riesgos presentada en los siguientes puntos abarca todos aquellos aspectos

relacionados con el sistema en sí. Desde el diseño de este, su construcción y los elementos de

control que se incluyen para cumplir la misión satisfactoriamente.

8.3.6 Riesgos de construcción El proceso de construcción del vehículo es uno de los puntos críticos del proyecto. Es donde más

variables sensibles se pueden encontrar las cuales vayan a tener un impacto negativo sobre el

resultado final de la misión.

La gráfica muestra un número alto de riesgos que superan la media indicada en el análisis general.

Gráfica 7 Riesgos constructivos (Factor de riesgo).

0,15 0,1690,128

0,256

0,45

0,156

0,3130,263

0,506

0,309

0,244

0,113

0,45

0,513

0,2810,328

0,3

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

Riesgo ID

Riesgos constructivos

56

Uno de los elementos que más preocupan en la construcción del rover son los retrasos en el flujo

de comunicación con proveedores para la construcción de la base y la adquisición de materiales en

general. Este es un problema con el que se enfrentan diferentes asociaciones universitarias. Los

proveedores debido a que la fabricación no es a gran escala retrasan el proceso por falta de interés.

Por otro lado, afecta el presupuesto limitado que hace que muchos de ellos denieguen la oferta.

Este hecho tiene un impacto importante tanto en el calendario como en el coste total del proyecto,

ya que a medida que aumenta el retraso, el presupuesto se incrementa también.

El transporte del rover hasta el lugar de la competición resulta un proceso complejo y puede causar

daños estructurales. Por lo que se necesita, adicionalmente, la construcción de un sistema que

proteja al vehículo durante el trayecto.

En las reuniones previas a la realización de este análisis, uno de los asuntos que más preocupaba

era la construcción de un brazo robótico con la suficiente capacidad de perforación que permitiese

obtener correctamente las muestras del terreno para poder, posteriormente, realizar el análisis

científico. Así pues, los factores claves para tener en cuenta incluyen desde la potencia del brazo

robótico hasta la construcción de una punta lo suficientemente afilada que permita obtener las

muestras. También se debe garantizar el correcto funcionamiento de este durante la misión,

construyendo un brazo lo suficientemente resistente para poder perforar el terreno y no romperse

durante la realización de la tarea.

La falta de personal en el departamento de estructuras es un problema que puede tener efectos

negativos sobre el desarrollo final del proyecto. Durante la realización de este análisis el

departamento de estructuras contaba con menos recursos comparado con el resto de las áreas.

Esto implica reducir la calidad del resultado final y un aumento de tiempo en las estimaciones

realizadas.

Finalmente, la construcción del rover estará compuesta por elementos modulares hecho que pone

en riesgo la integridad estructural de este. Se debe tener en cuenta el riesgo que esto conlleva y

contar con el tiempo suficiente para realizar los correspondientes análisis estructurales.

57

8.3.7 Riesgos técnicos A continuación, se analiza el factor de riesgo asociado a los problemas técnicos que puedan surgir

durante desarrollo de la misión.

Gráfica 8 Riesgos técnicos (Factor de riesgo).

En primer lugar y más importante, existe el peligro que se produzca un bus en cortocircuito. Si esto

ocurre provocará la pérdida de energía en todos los subsistemas y el fallo total de la misión. Además,

la contaminación del módulo electrónico durante el desarrollo de las tareas también resulta un

peligro importante para el sistema. Considerando que no se conoce el terreno al que se va a

enfrentar el rover, la construcción de un elemento que proteja todos los sistemas electrónicos ante

cualquier amenaza puede ser complejo. La contaminación de este con algún elemento del terreno

de Marte conllevaría el fallo completo de la misión.

La temperatura del rover debe estar controlada durante la ejecución de la misión, de lo contrario

esta puede ser demasiado alta en el regulador de voltaje lo cual conllevaría a enviar o demasiado o

insuficiente voltaje a la batería provocando el fallo del sistema.

Finalmente, otro de los efectos de la atmósfera sobre el vehículo son los estados térmicos extremos

que junto con el elevado número de ciclos provocan continuas fases de expansión/contracción en

los materiales produciendo de esta forma el fallo estructural del rover.

0,263

0,150,113

0,0940,075

0,094

0,3 0,3

0,45

0,15

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0,3

0,35

0,4

0,45

0,5

TD.R1 TD.R10 TD.R2 TD.R3 TD.R4 TD.R5 TD.R6 TD.R7 TD.R8 TD.R9

Riesgos ID

Riesgos técnicos

58

8.3.8 Riesgos de control Durante el desarrollo de la misión se necesitan elementos de control sobre el rover que garanticen

el cumplimiento total de todos los requerimientos establecidos.

En la gráfica superior se identifican los riesgos que pueden perturbar la integridad de la misión, estos

son:

Error en el software de control en el marco ROS y fallos en el módulo autónomo del rover, ambos

riesgos se relacionan entre sí. Como se ha mencionado en los requerimientos del concurso, situados

en el Anexo 1, una de las partes que puede proporcionar más puntos a los concursantes es la

programación del modo autónomo del rover. El problema es que los conocimientos ROS para este

procedimiento deben ser altos y en este caso, junto con la falta de tiempo para estudiar las

metodologías relacionadas, imposibilita generar un buen software que de completa autonomía al

vehículo. Es por ello por lo que, al no ser obligatorio, si durante los testeos no funciona al 100%

probablemente la mejor opción será utilizar el módulo manual.

Finalmente, la monitorización del brazo robótico durante la tarea de sondeo es un elemento crítico

en el análisis de riesgos global. Las consecuencias también resultan negativas, ya que dejaría de

llevarse a cabo el objetivo más importante de la misión, obtener las muestras en el terreno para su

posterior análisis.

0,225

0,15

0,188

0,131

0,394

0,338

0,281

0,225

0,338

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0,3

0,35

0,4

0,45

TCL.R1 TCL.R2 TCL.R3 TCL.R4 TCL.R5 TCL.R6 TCL.R7 TCL.R8 TCL.R9

Riesgo ID

Riesgos de control

Gráfica 9 Riesgos de control (Factor de riesgo).

59

Una vez obtenido el factor de riesgo se clasifican los riesgos según este para poder decidir qué

acciones necesarias se deben tomar.

Nivel (Factor riesgo) Categoría Nº Total Acciones necesarias

Alto 4 5 Mitigación/evitación

Medio 3 28 Seguimiento del riesgo o plan de acción. Mitigación y Aceptación Bajo 2 26

Muy bajo 1 7 No es necesario un plan de acción. Aceptación

Tabla 24 Clasificación general riesgos según nivel de factor de riesgo.

La mayoría de los riesgos se encuentran en niveles de mitigación y aceptación, niveles intermedios

de peligro. Esto supone que el análisis está aportando datos coherentes ya que no existen

prácticamente riesgos extremos y que todos ellos pueden ser controlados mediante planes de

mitigación o de control.

60

9 Conclusiones

En los siguientes puntos se incluyen las conclusiones obtenidas a partir de la realización del trabajo.

• Uno de los puntos que más impacto tienen en el resultado final es la insuficiente experiencia

del equipo en la gestión global de un proyecto con semejantes características. En este punto

se incluyen tanto la construcción del rover como el diseño del software. Para ello es

necesario el conocimiento de técnicas específicas que muchos estudiantes desconocen.

Para el entendimiento de estas se necesita tiempo por eso, se deberá optar por

metodologías simples.

• La planificación inicial del proyecto es primordial para el correcto funcionamiento de este.

Establecer un plan de tareas así como un calendario realista en el cual se incluyan fechas

límites para la finalización de estas, será de gran ayuda para la organización de cada uno de

los miembros del equipo. Adicionalmente, estos planes deben ser actualizados a medida

que se vayan completando las estapas, esto ayudará a que todos los miembros de las

diferentes áreas estén informados de la situación actual. La comunicación entre

departamentos debe ser fluida para que los datos sean conocidos por todos, de esta forma

el proyecto transcurrirá de forma sencilla.

• Otro punto crítico, que afecta a todos los proyectos por igual, es la situación actual. La

pandemia ha provocado que los planes realizados con anterioridad hayan cambiado por

completo. Se han definido nuevos modos de proceder que pueden modificarse con el paso

del tiempo, hecho que influencia directamente a la planificación inicial realizada. Si el

concurso se pospone desmotivará a los participantes y creará un clima de confusión

negativo alrededor del proyecto.

• Conseguir financiación sin ningún retardo por parte de las instituciones encargadas es un

elemento sensible del proyecto. Este hecho tendría consecuencias importantes en el tiempo

de ejecución y en el coste total del proyecto. El impacto perjudicaría la calidad final del

sistema debido a que debería modificarse el plan inicial y realizarse en menos tiempo. Es

por ello por lo que se establecerán contactos directos con dichas instituciones para estar

siempre informados de la situación en la que se encuentra el presupuesto.

• Como se ha mencionado anteriormente, uno de los puntos críticos es el sistema de sondeo

del rover. Este será el encargado de realizar la tarea de sondeo, lo cual permitirá la

recolección de muestras para ser analizadas posteriormente. Se incluye en este apartado la

construcción de un brazo robótico con la suficiente potencia para perforar el terreno y con

la punta lo suficientemente resistente para poder procesar diferentes operaciones

similares. La monitorización de este durante el momento de la misión también debe estar

testeada antes de la competición.

• El procesamiento de datos en el rover y la comunicación con el centro de control deben

funcionar adecuadamente para la correcta transmisión de información entre el terreno de

Marte y el centro de control donde se hayan los miembros del equipo. Para ello la

comunicación se realizará vía wifi y las conexiones a través de direcciones IP para evitar

cualquier perturbación.

• En la etapa de construcción del sistema en sí, hay varios puntos cuyo incumplimiento

supondría un impacto negativo sobre el proyecto. En estos se incluye los problemas

61

relacionados con la adquisición de materiales, el transporte hasta el lugar de la competición,

la falta de personal con capacidades suficientes para el desarrollo de la tarea y la

construcción mediante elementos modulares que puede ocasionar problemas

estructurales. Todos estos tendrán que ser evaluados minuciosamente durante el

transcurso del proyecto para asegurar que se desarrollen de forma óptima. Se deberán

realizar pruebas de diseño que garanticen el buen funcionamiento de todos los elementos

mecánicos haciendo hincapié en el encaje entre los elementos de impresión 3D, así como

la movilidad entre las piezas móviles.

• Durante el análisis, se han identificado un número de riesgos técnicos relacionados con

componentes del rover que deben ser evaluados. Estos son, la contaminación del módulo

electrónico, temperaturas altas en el sistema y la respuesta de los materiales a los estados

térmicos de la atmósfera de Marte. Todos ellos se relacionan directamente con peligros

externos que afectan directamente al funcionamiento del vehículo. Estos dependen de la

respuesta del vehículo ante el terreno explorado. Asegurando la calidad de los componentes

garantizaremos un buen funcionamiento del sistema durante la misión. Además, se deberán

incluir sensores de temperatura conectados con el sistema eléctrico del rover que aseguren

el paro del circuito eléctrico en caso de superar el rango de temperaturas establecido.

Finalmente, en cuanto a los estados térmicos, el problema debería ser resuelto con un

análisis estructural mediante el software de cálculo de elementos finitos ANSYS. En estos

últimos días se ha publicado una noticia que indica como afecta la contaminación del

terreno de Marte sobre los rovers:

Los rovers de la NASA en Marte funcionan gracias a la energía solar que producen los

paneles solares que los recubren. Esto es ideal porque se aprovecha una energía presente e

"infinita" in situ. El problema llega cuando los paneles solares no captan la suficiente luz,

que es lo que le está ocurriendo ahora a InSight debido al polvo del árido Planeta Rojo.

Según ha anunciado la NASA, el rover InSight entrará en un modo hibernación durante el

invierno marciano. Con esto se busca ahorrar y conservar la energía del rover para hacer

frente al invierno. Los paneles solares del rover están actualmente cubiertos de polvo y no

hay suficiente viento para "limpiarlos". Por otro lado, Marte está en uno de sus puntos más

alejados del Sol en su órbita anual, por lo que la luz recibida también es menor. ("El rover

InSight de la NASA entra en "modo hibernación": hay tanto polvo que sus paneles solares

apenas producen energía", 2021)

En este caso, el rover no funciona con paneles solares, pero se puede extrapolar este

problema a la contaminación del módulo electrónico que afectaría al funcionamiento del

rover.

• Por definición el rover es un vehículo tripulado o no tripulado cuyo objetivo es desplazarse

por rodadura por la superficie ficticia de Marte. En este caso el vehículo no estará tripulado,

debido a esto los elementos de control deben funcionar al 100%. En este segmento el

elemento crucial es la programación del software y el correcto funcionamiento de todos los

sensores que componen el sistema de control. Esto último puede comprobarse mediante

testeos previos al concurso. Pero como se ha comentado durante la elaboración de este

proyecto, el tiempo de aprendizaje de los miembros del equipo en las técnicas necesarias

para la realización de un software que cumpla con los requisitos y controle autónomamente

todos los movimientos del rover sin paradas injustificadas, es limitado. Es por lo que, si el

https://mars.nasa.gov/news/8959/nasas-insight-mars-lander-gets-a-power-boost/?site=insight

62

modo autónomo no resulta completamente fiable en el momento de la misión, la mejor

opción será pasar a modo manual.

• Los testeos forman una parte esencial del proyecto para evitar posibles fallos en el

momento de ejecución de la misión. A continuación, se incluye una lista de los tests

recomendados:

ID Descripción

Prueba de revisión del diseño

Esta prueba se realiza para garantizar el buen funcionamiento de todos los requisitos mecánicos. Aquí se comprobará el encaje entre las piezas de impresión 3D, así como la movilidad entre las piezas móviles. Esta prueba también incluye la búsqueda de posibles bloqueos que impidan el movimiento como: impedir el movimiento del brazo robótico, bloquear la rotación de la antena o la propia rotación del rover. También es importante asegurarse de que las cámaras tienen una visión clara del entorno para reconocer correctamente los puntos de destino o los posibles peligros en el camino.

STR-CRIT-010 El modelo CAD del rover se someterá a un análisis estructural utilizando el software de modelado SolidWorks.

ELK-CRIT-030 ELK-CRIT-031

Se deben realizar los cálculos oportunos para asegurar que las baterías no se agoten en el transcurso de las diferentes tareas.

RA-REQ-011

El modelo CAD del brazo robótico se someterá a un análisis estructural mediante el software de cálculo de elementos finitos ANSYS. Además, los motores elegidos deberán soportar el peso del sistema de forma satisfactoria. Una vez construido, se llevarán a cabo pruebas de revisión del diseño.

COM-CRIT-020 La comunicación entre el rover y la estación de control será por WiFi. La conexión se realizará a través de direcciones IP evitará cualquier perturbación de personas ajenas al proyecto.

ELK-CRIT-020 Si hay algún problema con las baterías o hay que parar el rover se colocará un botón de emergencia que conectará las baterías con el circuito eléctrico, parando la corriente si es necesario.

MOV-CRIT-010 La velocidad del rover será monitorizada desde la estación de control. El software evitará que el robot supere el límite de velocidad.

STR-REQ-010 STR-REQ-011

Las sondas de las tareas científicas deben ser fácilmente accesibles para el brazo robótico. Para ello, el módulo de sondas será un contenedor abierto con agujeros para encajar las sondas dentro de cada una de ellas.

MOV-REQ-020 MOV-REQ-022

El movimiento del rover es crucial para tener éxito en el desarrollo de las tareas. Será clave que los motores y las ruedas puedan girar sin obstáculos.

Tabla 25 Tests recomendados.

• La metodología utilizada para evaluar los riegos debe basarse en un modelo de análisis

cuantitativo para evitar obtener falsas conclusiones. De esta forma, el método que más se

adecua a este modelo es la realización de un análisis multiatributo. El problema viene dado

cuando no se tiene suficiente información para evaluar cuantitativamente el impacto y las

probabilidades de los riesgos, es por ello, que estos deben ser analizados cualitativamente

basándose en proyectos anteriores.

63

• Los atributos más relevantes que deben computarse son el coste, la gestión del tiempo, la

calidad del sistema final y la resolución de las tareas requeridas en la misión. Estos atributos

han sido definidos en relación a proyectos anteriores.

• El análisis de los atributos debe utilizar un método de distribución de pesos, dado que cada

proyecto puede valorar los efectos en escalas diferentes. Esta característica de la

metodología, por tanto, da flexibilidad al modelo. Además, la metodología de análisis de

riesgos debe utilizar valores normalizados. Aunque esto sacrifica el significado individual, la

ventaja de comparar los valores de diferentes métricas es mucho más importante.

• Una vez obtenido el factor de riesgo, la mejor opción para evaluar las decisiones a tomar es

dividiendo estos en diferentes las áreas de interés. Estas han sido definidas a través del

desglose de la estructura del proyecto.

• A simple vista, podemos observar que la gestión del proyecto y la construcción del rover

son dos de los puntos más sensibles que deben ser tratados con especial interés. Ambos,

como hemos dicho anteriormente, impactan directamente con todos y cada uno de los

atributos identificados previamente.

• Una vez finalizado el análisis, los riesgos han sido clasificados en diferentes niveles siendo

estos:

4 Mitigación/evitación

3 Seguimiento del riesgo o plan de acción. Mitigación y Aceptación 2

1 No es necesario un plan de acción. Aceptación

Tabla 26 Niveles de riesgos.

• La mayoría de los riesgos se clasifican en las categorías intermedias, siendo estas 2 y 3. Esta

clasificación tiene sentido ya que la mayoría de las amenazas sobre el proyecto están

situadas en niveles intermedios. Esto quiere decir que no hay una gran cantidad de riesgos

que pongan en peligro la integridad del sistema. Para estudiarlos y facilitar la tarea de los

responsables en la toma de decisiones para la asignación de recursos que sirvan para la

mitigación de estos, se cree que la mejor manera es analizarlos como parte del subsistema

al que pertenecen en lugar de hacerlo desde un punto de vista global.

• El análisis de la relevancia de los atributos del caso práctico lleva a las siguientes

conclusiones:

o La calidad/alcance del proyecto se distribuye uniformemente entre todos los

riesgos y consecuencias, y su impacto en cada uno de ellos es equilibrado.

o La gestión del tiempo y el coste afectan mayoritariamente a aspectos relacionados

con la gestión del proyecto, pasos previos al momento de la competición.

o El cumplimiento de las tareas de la misión impacta en elementos de control y

técnicos.

• La metodología puede arrojar resultados procesables dada cualquier combinación de pesos

de atributos, lo que constituye una característica clave para desarrollar y mejorar el modelo,

ya que los responsables de la toma de decisiones pueden diferir en cuanto a la relevancia

de cada atributo.

64

10 Desarrollo futuro del proyecto

A continuación, se adjuntan una serie de mejoras que en el futuro podrían utilizar este proyecto

como base para ampliarlo con nueva e información más precisa.

• Inclusión de un mayor número de riesgos, sobre todo riesgos técnicos. Uno de los mayores

problemas de este análisis es la falta de datos históricos que proporcionen una visión global

de la construcción del rover o que ayuden a planificar cada una de las tareas a realizar. Es

por ello por lo que cuando se empezó con la identificación de riesgos prior al comienzo del

proyecto, muchos de estos eran suposiciones sin ningún fundamento real solo basados en

experiencias previas. Una vez empezado el proyecto, se identificaron muchos problemas

más que en un principio no se habían detectado.

• Se han analizado solo cuatro atributos, pero estos podrían ser más. Esto ayudaría a tener

una mejor visión de todos los riesgos que afectan al sistema.

• Con un mayor número de datos históricos se podría realizar un estudio cuantitativo mucho

más preciso y amplio.

• Desarrollar un plan de acción a tomar una vez detectados los riesgos con mayor impacto

resultaría interesante y ayudaría a ampliar la información sobre el proyecto.

• Finalmente, uno de los posibles puntos a analizar sería la creación de un plan de negocio

para introducir el rover en el mercado.

65

11 Bibliografía ¿Cuáles son los principales riesgos en gestión de proyectos? (s.f.). Obtenido de ITM Platform |

Projects, Programs & Portfolio: https://www.itmplatform.com/es/blog/cuales-son-los-

principales-riesgos-en-gestion-de-proyectos/

Aven, T. (s.f.). Reliability and Risk Analysis. Elsevier science publishers LTD.

Bigas Vidal, J. (2018). Development of a Risk Analysis method for Earth Observation missions in

Very Low Earth Orbit environment. Escola Superior d'Enginyeries Industrial, Aeroespacial i

Audiovisual de Terrassa.

Calle, J. (2021). 5 métodos de análisis de riesgos. Obtenido de Piranirisk:

https://www.piranirisk.com/es/blog/5-m%C3%A9todos-de-an%C3%A1lisis-de-riesgos

Celebramos 20 años de rovers en Marte con las mejores imágenes marcianas. (2021). Obtenido de

National Geographic: https://www.nationalgeographic.es/espacio/2017/07/celebramos-

20-anos-de-rovers-en-marte-con-las-mejores-imagenes-marcianas

Detlof, V., & Gregory, W. (2021). MULTI-ATTRIBUTE UTILITY THEOPY: MODELS AND ASSESSMENT

PROCEDURES. The University of Michigan.

El rover InSight de la NASA entra en "modo hibernación": hay tanto polvo que sus paneles solares

apenas producen energía. (2021). Obtenido de Xataka:

https://www.xataka.com/espacio/rover-insight-nasa-entra-modo-hibernacion-hay-polvo-

que-sus-paneles-solares-apenas-producen-energia

Elsayed Elmisalami, T. (2001). Developing a Multi-Attribute Utility Model (MAUM) for selecting

information technologies in the construction industry. Iowa State University.

Goldman, L. (2000). Risk Analysis and Mote Carlo Simulation. Decisioneering, Inc.

GUÍA PARA LA APLICACIÓN DE LA METODOLOGÍA DE MATRICES DE RIESGO EN RADIOTERAPIA

EXTERNA. (s.f.). Obtenido de CSN: https://www.csn.es/documents/10182/914809/COE-

05.02+Gu%C3%ADa+para+la+aplicaci%C3%B3n+de+la+metodolog%C3%ADa+de+matrices

+de+riesgo+en+radioterapia+externa

JCSS. (2008). Risk Assessment in Engineering. Principles, System Representation & Risk Criteria.

Joint Committee on Structural Safety.

Lavanya, N., & Malarvizhi, T. (2008). Risk analysis and management: a vital key to effective project

management. PMI® Global Congress 2008—Asia Pacific, Sydney, New South Wales,

Australia. Newtown Square. Project Management Institute.

Part II: Quantitative Risk Analysis. (s.f.). ABB Review.

Robotics and Mechatronics. (s.f.). Obtenido de SPACE ROBOTICS LABORATORY - Universidad de

Málaga: https://www.uma.es/robotics-and-mechatronics/info/107542/robotica-espacial/

Secretariat, E. (2008). Space Project Management - Risk Management. ECSS.

Unknown. (2002). Safe on Mars. Washington, D.C.: National Academies Press.

66

Xu, Z. (2015). Uncertain multi-attribute decision making. Springer.

ANÁLISIS DE RIESGOS MISIÓN GRASS (European Rover Challenge)

Documents

Transcript of ANÁLISIS DE RIESGOS MISIÓN GRASS (European Rover Challenge)