1. Educación

DESARROLLO DE UN MODELO DE MADUREZ EN REDES INTELIGENTES
Juan Manuel Gers, PH.D
Gerente General, GERS S.A.
Email: [email protected]
2853 Executive Park Drive, Suite 104
Weston, Florida 33331
José Enar Muñoz Narváez, I.E.
Gerente Comercial, GERS S.A.
Email: [email protected]
Cali - Colombia
Calle 3aA # 65 - 118
Actualmente las compañías suministradoras son conscientes de la necesidad de
implementar programas de automatización de la distribución y redes inteligentes
(Smart Grids). Es común observar diversos esfuerzos individuales realizados, dado
el número de aplicaciones existentes. Sin embargo, hay una falta de procedimientos
definidos y prácticas recomendadas para ayudar a las organizaciones de servicios
públicos a establecer un orden de prioridad en su implementación y desarrollo de
estas tecnologías.
El desarrollo de un modelo de madurez es importante para la gestión moderna de
la red y para la selección de la mejor forma de crear un camino sostenible hacia la
integración. Se trata de tener una estrategia común y una visión, que no sólo ayude
en el desarrollo de un plan de trabajo organizado, sino que también permita la
implementación de proyectos tan rentables como sea necesario.
Los Modelos de Madurez, son muy comunes en las organizaciones de tecnologías
de información (TI) e industria del software, ayudan a una organización a evaluar
sus métodos y procedimientos de acuerdo con criterios de gestión. La clave para
lograr un modelo de madurez es una buena estrategia y una buena visión en el
contexto de redes inteligentes. El modelo de madurez abarca tres elementos
principales: comunicaciones, TI y los componentes eléctricos.
Los ejemplos más conocidos de Modelos de Madurez son los desarrollados por el
Instituto de Ingeniería de Software (SEI) de la Universidad Carnegie Mellon e IBM,
en los cuales se basa este documento y el caso de ejemplo que se presenta al final.
1. Definición del Modelo de Madurez en Smart Grid (SGMM)
El SGMM es una herramienta que proporciona la línea base para ayudar a guiar,
evaluar y mejorar los esfuerzos de una compañía en la selección de las mejores
aplicaciones de red inteligente para lograr una transformación y modernización
adecuada.
2. Ventajas del uso del SGMM
Los Modelos de Madurez dan la posibilidad de desarrollar mejores prácticas de
planificación, ingeniería y de gobierno para garantizar mayores niveles de calidad
en los procesos y en los resultados.
El uso de los Modelos de Madurez en compañías eléctricas, permite determinar el
nivel de desarrollo de las redes y visualizar la brecha entre la situación actual y
futura. A partir de este se pueden proponer mejores soluciones.
Los Modelos de Madurez deben combinarse con toda la metodología de trabajo
para identificar las normas y las soluciones técnicas que serán considerados en el
desarrollo de la hoja de ruta de la red inteligente. Los Modelos de Madurez también
apoyan la implementación de aplicaciones.
Mediante la realización de una evaluación de madurez contra un modelo estándar
de la industria, una organización podrá verificar lo que ha logrado, sus fortalezas y
debilidades, y luego identificar un plan de acción priorizado para llevar a la compañía
a un mejor nivel de capacidad.
3. Proceso de desarrollo de un SGMM
El proceso de desarrollo modelo de madurez puede llevarse a cabo con los
siguientes pasos:




Recolección de información en los ocho dominios de la organización: En esta
etapa, el ingeniero consultor, (se recomienda un navegador del SGMM,
certificado por el SEI) debe explorar todas las características de la
organización desde un punto de vista estratégico.
Conciencia de los conceptos red inteligente y SGMM: El navegador debe
estar familiarizado con la organización; Así mismo, la propia organización
debe comprender los aspectos a evaluar.
Aplicación del SGMM: En esta etapa, el navegador investiga las preguntas
incluidas en el Modelo de Madurez.
Resultados finales: Los resultados ayudan a identificar los vacíos que deben
ser llenados con el fin de alcanzar el estado deseado. El costo y el tiempo
requerido deben ser analizados cuidadosamente para asegurar la viabilidad
del proyecto.
5. niveles y dominios de un SGMM
Las características y capacidades de una organización se pueden determinar con
la ayuda de la Matriz de Definición de SGMM como se propone en el documento
titulado " SGMM Compass Assessment Survey” Versión 1.2 de septiembre de 2011
del Instituto de Ingeniería de Software (SEI). La matriz de Definición de SGMM se
compone de seis niveles en ocho dominios de madurez.
5.1 Niveles de Madurez de SGMM
El SGMM tiene seis niveles de madurez que representan estados bien definidos:
Nivel 0 – Por defecto, es el nivel más bajo, representa la posición por defecto de
la organización al iniciar el estudio.
Nivel 1 - Iniciando, muestra que la organización está en el proceso de arranque y
la exploración de las tecnologías de redes inteligentes. En este nivel, la organización
tiene una visión, pero no tiene una estrategia clara. En este nivel, la organización
es capaz de comunicar su visión a la comunidad y la industria.
Nivel 2 - Habilitando, muestra que la organización tiene una estrategia definida y
que ya se está invirtiendo para alcanzar la modernización de la red eléctrica. En
este nivel se realizan pruebas con modelos de negocio ya ejecutados, para evaluar
los cambios en la organización.
Nivel 3- Integrando, aquí la organización integra su programa Smart Grid con los
departamentos operativos. Los procedimientos deben ser repetibles y la información
debe ser compartida en toda la organización.
Nivel 4 - Optimizando, en este nivel se poder evaluar la funcionalidad y las ventajas
de la red inteligente. La organización lleva a cabo el análisis y hace correcciones en
tiempo real.
Nivel 5- Liderando, aquí la organización está en un estado de permanente
innovación, desarrolla las normas y procedimientos de mejora. La organización se
convierte en un líder de la industria. La visión y las estrategias cumplen con los
intereses nacionales, regionales y locales.
5.2 Dominios de SGMM
SGMM tiene ocho dominios cuya descripción se presenta a continuación:
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




La Estrategia, Gestión, y Regulación (SMR): establece los
procedimientos internos de funcionamiento y gobierno de la
organización y fomenta las relaciones de apoyo con los grupos
responsables de implementar la visión y la estrategia.
La Organización y Estructura (OS): representa las capacidades y
características que permiten a una organización para planificar y
operar con el fin de lograr una red inteligente en su lugar.
Operaciones de la red (GO): representa las prácticas funcionales que
apoyan las operaciones de la red eléctrica fiable, segura y eficiente.
Gestión Activos y Trabajo (WAM): representa las capacidades de la
organización en la gestión de activos y personal.
Tecnología (TECH): se centra en la utilización de tecnologías de la
información (TI) que sirve como base para el desarrollo y apoyo a los
servicios que pueden abrir nuevos mercados.
Consumidores (CUST): representa las capacidades de la organización
y las características que permiten la participación del cliente hacia el
logro de los beneficios de la transformación de redes inteligentes. La
participación pasiva puede ser pasiva o activa


La Integración de Cadena de Valor (VCI): exhibe la utilidad del
potencial para avanzar en la consecución de los objetivos fijados para
aprovechar con éxito las iniciativas de red inteligente mediante la
integración de los diferentes departamentos con la producción y la
entrega de la demanda de energía.
Sociedad y Medio Ambiente (SE): representa las capacidades de la
organización y las características que contribuyen a alcanzar las
metas sociales asociadas con la confiabilidad y la seguridad de la
infraestructura de la red eléctrica, el tipo de fuentes de energía
empleada, y el impacto del medio ambiente y calidad de vida.
6. Resultados y Análisis obtenido por SGMM
Una vez que se obtienen los resultados del Modelo de Madurez (el estado actual y
el futuro deseado), es necesario un análisis de las deficiencias para determinar las
acciones a tomar. La Figura 1 ayuda a ilustrar un ejemplo de los resultados
obtenidos mediante la aplicación de la SGMM.
Current Maturity Level
Figura 1 Ejemplo de Resultados obtenidos del SGMM
Es importante mencionar que el establecimiento de un futuro nivel alto no es
excluido por una baja calificación actual. Por otro lado, si se obtiene un nivel 5 en
un dominio particular, no significa que la organización deba dejar de centrar
esfuerzos en tecnologías Smart Grid. Es posible que el modelo de negocio no
involucre todos los aspectos del dominio o que la organización no considere rentable
mejorar su nivel en un dominio particular.
7. Caso de ejemplo:
La metodología presentada se aplicó a la evaluación de una compañía eléctrica real
que tiene alrededor de 500.000 usuarios. La compañía tiene una integración vertical,
ya que se encarga de la generación, transmisión, distribución y comercialización de
energía. Los resultados presentados se basan en las respuestas dadas por la
compañía en el dominio de Operaciones de la red (SO).
Las preguntas de la encuesta van incrementando el nivel de dificultad a medida que
se avanza en los niveles. Al final, el puntaje obtenido es el indicador del nivel de
madurez de la organización. La línea roja indica el nivel requerido para satisfacer
los requerimientos de cada nivel. Para el caso del ejemplo los valores son
establecidos por la certificación de una institución que usó estándares particulares.
Figure 2
Example of Results in Grid Operation (GO) Domain
Se supone que el criterio de la institución de certificación para pasar los tres
primeros niveles, establece un puntaje mínimo de 0.6 para cada uno. Después del
tercer nivel, se requiere una mayor puntuación para aprobar (Nivel 4 requiere
específicamente que al menos 0,7 y el nivel 5 al menos 0.8).
Una vez que la puntuación se pone debajo de uno de los límites definidos en cada
nivel, se calcula entonces el total, con la suma de las puntuaciones obtenidas hasta
ese nivel, incluyendo la puntuación de la última.
El dominio GO para esta organización indica una madurez alrededor de 1,4 lo que
indica que la organización maneja altos niveles de automatización de operaciones
y procesos de optimización de la red. El ejemplo muestra que la condición actual
(barras azules) sólo alcanza la línea roja en el primer nivel con una puntuación de
0,85 (mínimo es de 0,6), y en el segundo nivel sólo se alcanza 0,55. Los demás
niveles 2, 3, 4 y 5 no aprueban el objetivo. De acuerdo a los resultados mostrados
en la Figura 3 para el dominio GO esta organización puede alcanzar como máximo,
el tercer nivel en cinco años, eso podría ser aceptable para esa empresa. Para ese
caso, la puntuación total sería de 3,1 calculada a partir de los resultados de la Figura
2 (0,98 puntos para el primer nivel, 0,85 para el segundo nivel, 0,75 para el tercer
nivel y 0,5 para el cuarto nivel). La organización tiene como objetivo mejorar su
condición actual en 1,7 puntos en un plazo de 5 años para un total de 3.1.
Esto demuestra que la organización actualmente ha implementado iniciativas de
redes inteligentes, tecnologías y equipos para pruebas piloto, algunas de los cuales
han concluido, y otras están en proceso, como por ejemplo, la automatización de la
distribución y el sistema de datos interoperable con herramientas modeladas con
CIM (Common Information Model).
Una vez que se han obtenido los resultados del estado actual y futuro, se realiza un
análisis para evaluar los esfuerzos que se deben hacer para llegar a tal condición.
Para el ejemplo particular, se concluyó que los esfuerzos para alcanzar el nivel
deseado deben centrarse en:

La organización debe implementar mejoras en la gestión de los recursos de
personal y de activos con el fin de incrementar la productividad del personal y
una mayor predicción de los eventos.

En el área de gestión de activos la organización debería haber finalizado la
evaluación del uso de la supervisión remota, que no se limite solamente al
control básico usando SCADA. Esto implica canales de comunicación en tiempo
real de doble vía para obtener información detallada que compare con reportes
de desempeño previos que brinden el soporte para planear y ejecutar acciones
correctivas.

La organización debería invertir en Tecnologias que soporte el monitoreo del
desempeño de los activos y las cuadrillas en campo.

La organización debería tener datos de desempeño, datos de tendencias y
eventos de control para mínimo un 25% de los componentes individuales tales
como sistemas SCADA, RTU, interruptores, transformadores, medidores que
soportan la generación, transmisión y distribución.
La Tabla 1 resume el nivel de madurez en cada dominio y la figura 3 muestra una
representación gráfica de estos puntajes. Basado en los resultados obtenidos
identificaremos las brechas a ser mejoradas.
DOMINIO
SMR
OS
GO
WAM
TECH
CUST
VCI
Nivel de Madurez
Actual
2.2
2.6
1.4
1.3
1.5
2.2
1.6
Nivel de Madurez
Futuro
4.7
3.6
3.1
2.7
3.5
3.2
2.5
SE
Nivel medio de
madurez
Tabla 1
1,5
3,5
1.80
3.36
Ejemplo de resultados aplicando el SGMM
SMR
5,0
SE
4,0
OS
3,0
2,0
1,0
VCI
GO
0,0
CUST
WAM
TECH
Figura 3
FUTURE MATURITY LEVEL (5 YEARS)
CURRENT MATURITY LEVEL
Ejemplo de resultados en un gráfico radar
BIBLIOGRAFÍA
GERS, J.M., “Distribution System Analysis and Automation, Published by The Institution of
Engineering and Technology-IET, London, United Kingdom, 2013.
SOFTWARE ENGINEERING INSITUTE: “SGMM Compass Assessment Survey”, Version
1.2. CERT® Program Research, Technology, and System Solutions Program Software
Engineering Process Management Program Carnegie Mellon University.. 2011.
SOFTWARE ENGINEERING INSITUTE: “SGMM Model Definition. A framework for smart
grid transformation”, Version 1.2. Technical Report CMU/SEI-2011-TR-025, ESC-TR-2011025. CERT® Program Research, Technology, and System Solutions Program Software
Engineering Process Management Program Carnegie Mellon University. September, 2011.