de producción en tiempo real

Transcripción

1 Inteligencia Bert Mijten de producción en tiempo real En las salas de juntas de empresas de todo el mundo se repiten insistentemente términos como mejora de la productividad y reducción de costes. Las metas son diversas, como es lógico, y un objetivo tal como duplicar el factor de productividad podría parecer algo exagerado, aunque existen estrategias para conseguirlo. La mayoría de las veces, sin embargo, estas ambiciosas estrategias exigen importantes cambios en la conducta de las organizaciones. Muchas metodologías, como TPM (Total Productive Maintenance) y Six Sigma, tienen por objeto mejorar la producción. Todas ellas se basan en una estrategia de medición continua de la situación real, análisis de la información y posterior acción en consecuencia. Real-Time Production Intelligence (Real-TPI) un programa específico para la medición y análisis del rendimiento de los equipos es la solución que Industrial IT de ABB ofrece como soporte de estos procesos. 39

2 1) Enterprise Resources Planning 2) Computerized Maintenance Management Systems Presentación intuitiva y configuración Todos los que intervienen en la fabricación, desde los operadores hasta la alta dirección, necesitan información específica sobre la producción y el rendiden a comprar al vendedor que ofrece el mejor precio o el mejor servicio al cliente. Para competir con éxito en el mercado, los fabricantes han de adaptarse rápidamente a las fluctuaciones de la demanda, a la disponibilidad o al precio de materias primas, y han de adoptar nuevas estrategias de mantenimiento e instalar nuevos equipos. Cambio constante es el mejor resumen de esta situación. Todo esto implica que las instalaciones pueden desaprovechar más del 40% de su capacidad de producción como consecuencia del tiempo improductivo de los equipos, de una capacidad más lenta de proceso, de problemas de calidad y de múltiples influencias internas y externas. Puesta a punto de la fábrica Para poner a punto exitosamente una fábrica se necesita una nueva solución, una solución que aumente el rendimiento, reduzca los cuellos de botella, acelere las cadenas de producción y reduzca las pérdidas y averías. Y es fundamental que la solución se base en datos exactos y en tiempo real. Para ello es ab- KPI y OEE Los indicadores básicos del rendimiento (KPI, Key Performance Indicators) se comparan con referencias fiables para obtener evaluaciones cuantitativas sobre las posibles mejoras. Utilizando esta información, los fabricantes pueden abordar los problemas potenciales con bastante antelación. Uno de esos indicadores KPI es la eficiencia global del equipo OEE, Overall Equipment Effectiveness (véase figura en esta página). Es un indicador de cómo funcionan las máquinas, cadenas de producción y procesos en términos de disponibilidad, ritmo de producción y calidad. OEE es el mejor patrón para conocer el rendimiento actual y localizar áreas de posible mejora en un entorno de fabricación. Los factores Disponibilidad (A), Rendimiento (P) y Calidad (Q) proporcionan una medida sencilla del funcionamiento global (véase figura). Esta figura muestra en qué medida se está utilizando bien un recurso, teniendo en cuenta el equipo, la mano de obra y la capacidad para satisfacer los requisitos de calidad. Las pérdidas de producción son, por definición, imprevistas. Además se han de considerar actividades previstas, como el mantenimiento programado, lo que se realiza a través del factor de planificación (Pf). Multiplicando este factor por el valor OEE se obtiene la productividad total de una planta o unidad de producción. Gross Operating Time (GOT) Net Operating Time (NOT) Valuable Operating Time (VOT) Theoretical Production Time (TPT) Planned Production Time (PPT) Quality losses Speed losses Unplanned downtime Planned downtime Equipment failure Set-up & adjustment Idling & minor stops Reduced speed Defects in process Start up losses Planning factor Pf=PPT/TPT Availability factor A=GOT/PPT Performance factor P=NOT/GOT Quality factor Q=VOT/NOT Todavía hoy en día, muchas empresas de fabricación reúnen manualmente la información sobre la producción y los tiempos muertos utilizando sistemas de recopilación basados en hojas electrónicas de cálculo o registros de datos en papel. Esta metodología no sólo es obsoleta y requiere un intenso trabajo, sino que, además, la inexactitud del registro implica que los datos no serán fiables. De qué les sirve a los directores de producción tener información que no sólo es incorrecta, sino que con frecuencia también es inconsistente con información proveniente de otras fuentes, como ERP 1) y CMMS 2)? Las demoras al transcribir y generar informes hacen que se pierda un tiempo valioso de producción, ya que la acción se emprende mucho después de sucedido el hecho. Para disponer de una sólida base de clientes en el mundo de hoy ya no se puede depender de la fidelidad a las marcas. Los consumidores, ahora, tiensolutamente esencial la medición correcta y objetiva de los rendimientos y pérdidas reales de la producción. Trabajando en estrecha colaboración con varias industrias, ABB ha desarrollado Real Time Production Intelligence (Real- TPI) como solución a este problema. Real-TPI es una solución de software especialmente diseñado para medir y analizar el rendimiento del equipo en tiempo real, ayudando a las empresas a mejorar el funcionamiento de las fábricas y lograr mayor rentabilidad de los activos (ROA) y del capital invertido (ROI). Un incremento OEE del 1% (véase cuadro informativo) puede aumentar drásticamente los beneficios, que pueden incrementarse en varios miles de euros por máquina y millones de euros por cada instalación o unidad de producción 3) posible. Overall Equipment Effectiveness= Total productivity= A X P X Q Pf X OEE 40

3 miento. Generalmente, un operador se interesará por su máquina y por las órdenes de trabajo durante su turno laboral, los supervisores necesitarán una visión de conjunto del equipo del que son responsables y el director de producción deseará comparar los objetivos con las cifras de producción reales. Las frecuencias de fallos, los historiales detallados de máquinas y los tiempos de espera después de las averías constituyen una inestimable información para el personal de mantenimiento y sus supervisores. Finalmente, los jefes de planta querrán evaluar indicadores KPI que les ayuden a tomar decisiones estratégicas de mejora. Uno de estos indicadores KPI, el OEE, se utiliza de diferentes formas en todos los niveles de la empresa de fabricación. Disponer de la información correcta es sólo un factor de mejora. También es esencial disponer de un equipo responsable de la mejora o de la fiabilidad, con instrucciones de iniciar el cambio. Este equipo ha de estudiar en detalle el rendimiento, presentar resultados a todos los niveles y áreas (producción y mantenimiento) de la organización y proponer mejoras, cualquiera que sea la metodología elegida por la empresa. Real-TPI reúne las informaciones sobre el tiempo de ejecución desde sistemas de control y equipos autónomos y recoge información de productos y pedidos Production Maintenance Operator, maintenance Decision impact Corporate level Information detail Information time frame Plant management Production Supervisors Real-TPI es una solución de software diseñado específicamente para medir y analizar el rendimiento de los equipos, y que puede utilizarse en todos los niveles de una organización. OPC sources Data collection Data treatment Data storage ERP/MES CMMS Data processing Real-TPI client Web client XML/SOAP/Text OPC DA/HDA ODBC Interfaces estándar permitieron integrar fácilmente Real-TPI en sistemas de control e información nuevos o ya instalados. desde sistemas de nivel superior, como Collaborative Production Management (CPM) o ERP. Otras informaciones, sobre el mantenimiento, la identificación de operadores o la escasez de materias primas, se pueden obtener mediante lectores de códigos de barras, etiquetas RFID u otras fuentes inteligentes, para ser almacenadas en una base de datos junto con las demás informaciones y utilizarlas para que Real-TPI pueda elaborar informes de indicadores KPI y realizar análisis de causas. Recopilación y almacenamiento de datos Actualmente, OPC Data Access (OPC DA) es el principal protocolo utilizado 3) Un estudio de McKinsey and Co. ha mostrado que un aumento del 1% en volumen origina una mejora de un 2,8% de los beneficios. 41

4 para el intercambio de datos en tiempo real con plataformas PLC, DCS y de otro tipo. Además de OPC, Real-TPI soporta la recopilación de datos desde diversos mecanismos convencionales entre los que están los archivos de texto, la conectividad ODBC (Open DataBase Connectivity) y las conexiones DDE (Dynamic Data Exchange). Los datos pueden proceder directamente de la plataforma de un sistema de control como 800xA de ABB, de sistemas de control de otros vendedores, de sistemas de bases de datos externos o del propio equipo. Lo ideal sería que toda la información procediera de una única fuente, como la plataforma 800xA, pero la realidad es que la mayoría de las empresas fabricantes tienen varios sistemas y equipos que no pueden integrarse completamente. Cada proceso, cadena de producción o máquina es diferente. Cada uno de ellos tiene sus datos particulares, generalmente con su propio formato y definición. La problemática de cómo manejar estos diversos formatos se puede resolver con una programación adicional, pero a menudo los cambios en sistemas Real-TPI clients Plant network/intranet/internet PLC/DCS/OPC sourcers Ejemplo de una aplicación Real-Time Production Intelligence en un único PC autónomo Real-TPI server/client privados pueden ser complejos, incluso imposibles. Diversos aspectos del cumplimiento de las normas o de garantía pueden impedir hacer modificaciones. Con Real-TPI, los datos de producción entrantes se pueden normalizar en un formato común con un lenguaje codificado. Esto permite manejar diferentes máquinas y procesos en cualquier combinación de fabricación continua, por lotes o discreta. Para adaptar las diferencias en la maquinaria o en los procesos de producción, Real-TPI proporciona una estructura flexible y configurable para almacenar la información. Además de los sucesos relativos a la producción, como tiempo improductivo o cambios de productos, Real-TPI puede almacenar otra información de interés, como los valores de procesos, los datos de los operadores, la información de lotes o pedidos de producción, la cifras de producción y los comentarios. A partir de esta información, Real-TPI puede generar informes de indicadores KPI y realizar análisis de causas. Análisis de la información Real-TPI incluye diversos informes estándar sobre la eficiencia de la producción, entre ellos una descripción detallada del conjunto de máquinas, cronograma, resultados de ecuaciones personalizables, diagrama de Pareto, gráficos OEE, penalizaciones (cuellos de botella) y diagramas de producción y en cascada. También se tiene acceso a otros informes, como estado de máquinas, turnos, productos, lotes o pedidos de producción, operador, turno y lista de comentarios. Todos los datos y cálculos almacenados en la base de datos son accesibles por medio de archivos de exportación definibles por el usuario en el análisis de exportación. El sistema flexible de elaboración de informes permite la selección dinámica de parámetros, como maquinaria o períodos de tiempo, y puede proporcionar informes con información actualizada, en tiempo real. Un conjunto uniforme de iconos en las pantallas de análisis permite al usuario navegar de forma sencilla 42

5 a través de períodos de tiempo generados automáticamente, por ejemplo, turnos, tandas de producción, lotes, días y semanas, y también seleccionando máquinas preconfiguradas. Todas estas configuraciones, completamente personalizables, se pueden memorizar para emplearlas más adelante. Puesto que son accesibles en cada pantalla de análisis, el usuario puede utilizar la misma selección en varios informes de análisis. Por ejemplo, pueden visualizarse concurrentemente resultados de Pareto, OEE y cronogramas para una selección de máquinas durante el mismo período de tiempo. Los datos en Real-TPI se pueden exportar en lenguaje HTML, como documento XML o como informe de texto. El módulo web de Real-TPI soporta informes gráficos accesibles por navegador y una interfaz XML/SOAP para páginas web estándar o personalizadas o para sistemas externos. Los datos de series cronológicas y los resultados calculados pueden mostrarse también como acceso a datos históricos OPC (etiquetas OPC HDA), lo que permite al software cliente de OPC HDA producir informes de tendencias y análisis de correlaciones. Pantallas de análisis estándar de una aplicación Real-Time Production Intelligence: cronograma, diagrama de producción y de penalizaciones (tiempo de ciclo) 800xA, la plataforma Industrial IT La plataforma 800xA de ABB proporciona un medio flexible para combinar, estructurar e intercambiar información de diferentes fuentes. El Sistema de Aspectos de Real-TPI ha sido diseñado para que actúe como Aspecto en el puesto de trabajo 800xA, lo que permite acceder fácilmente a gráficos e informes, inclusive informes personalizados, desde el entorno Process Portal. Este Aspecto puede estar vinculado a otros objetos y ser específico de ellos en la estructura funcional. Escalabilidad La solución Real-TPI se puede implementar en una máquina, en una cadena de producción o en toda la instalación. Puede estar integrada en el sistema 800xA, actuar como aplicación autónoma, aislada o en red, o utilizarse en un entorno de varias instalaciones. La base de datos se dimensiona automáticamente adaptándose a la configuración y puede manejar un número infinito de códigos de averías, datos de procesos u otros sucesos. Aspecto de Real-TPI asociado a un activo, en este caso un robot 43

6 Firewall ERP/MES CMMS Web services Real-TPI server Industrial servers such as 800xA with asset, optimizer, batch, etc Thin/enriched Real-TPI clients Plant network/intranet/internet Thin/enriched Real-TPI clients DCS/OPC sourcers PLC/OPC sourcers Real-TPI integrado en un sistema de información de gran escala, como el 800xA, y combinado con sistemas comerciales a nivel corporativo Una herramienta para la optimización de activos Con mucha frecuencia, una empresa que instala un nuevo componente de equipo padece importantes problemas de crecimiento antes de que el equipo alcance la capacidad de producción para la que fue diseñado. En ciertos casos, puede que nunca alcance el rendimiento previsto. La aceptación de una nueva instalación puede demorarse si no se cumplen los requisitos del cliente, originando posiblemente sanciones para el proveedor y pérdidas de producción para el cliente. Incluso después de la aceptación, la nueva maquinaria raramente funciona sistemáticamente a plena capacidad durante el primer año de explotación. Real-TPI ha sido diseñado para aumentar el ROI, al facilitar el proceso de puesta a punto y ayudar al personal de servicio a eliminar fallos en las primeras etapas. También proporciona a los departamentos de mantenimiento información vital sobre el comportamiento del equipo, acelerando la transición hacia el mantenimiento preventivo. Una vez que una máquina está instalada, es operativa y está puesta a punto, tenderá a degradarse por diversas causas como el desgaste mecánico, un mantenimiento insuficiente o un uso incorrecto. Real-TPI proporciona las herramientas necesarias para seguir alcanzando la óptima capacidad de producción gracias a un proceso continuo de seguimiento y mejora. Cualquiera que sea el tipo de equipo de producción utilizado en un sector industrial, Real-TPI proporciona la información y visualización que requieren los clientes para gestionar de forma óptima sus activos e incrementar la rentabilidad de su inversión. Real-TPI ya opera en más de 100 instalaciones de los sectores ciencias biológicas, química, consumo, fabricación, transformación, petróleo y minería de todo el mundo. Bert Mijten ABB Automation Technologies Wickliffe, (OH), EE UU bert.mijten@be.abb.com 44