PROTOTIPO PARA LA GESTION DE DATOS DE PRODUCCIÓN Y GENERACIÓN DE REPORTES ADMINISTRATIVOS EN EMPRESAS DE MANUFACTURA

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1 PROTOTIPO PARA LA GESTION DE DATOS DE PRODUCCIÓN Y GENERACIÓN DE REPORTES ADMINISTRATIVOS EN EMPRESAS DE MANUFACTURA Lida Inés Paz S., Javier Adolfo Castillo G., Oscar Amaury Rojas A. Grupo de I+D en Automática Industrial - Universidad del Cauca Calle 5 No 4-50, Popayán, Cauca, Colombia s: lidap@unicauca.edu.co, jcastillo@unicauca.edu.co, orojas@unicauca.edu.co Abstract: La integración empresarial es un aspecto fundamental para satisfacer los retos actuales de las empresas de manufactura, rompiendo con las barreras comerciales y cumpliendo las exigencias de la economía global actual. En este artículo se presentan los resultados de un prototipo para la integración empresarial, tomando como base el modelo de una microempresa, en la cual se integran funciones de los Sistemas de Ejecución de Manufactura (MES) y los sistemas de Planificación de Recursos Empresariales (ERP). El prototipo obtenido permite establecer una interacción dinámica entre los datos de producción de la planta y los reportes administrativos y financieros del sistema de negocios. Keywords: Sistemas de Ejecución de Manufactura (MES), Sistemas de Planificación de Recursos Empresariales (ERP), Sistemas de Supervisión, Control y Adquisición de Datos (SCADA), Integración Empresarial. 1. INTRODUCCIÓN El mundo empresarial de las empresas de manufactura es testigo de una verdadera revolución basada en el aprovechamiento de los datos provenientes de los procesos, ya que durante muchas generaciones el proceso industrial se consideró como un elemento aislado del área administrativa y de los sistemas de negocios. El término Integración se ha convertido en el centro de atención de los nuevos desarrollos, enfocados en explotar al máximo los datos para convertirlos en información valiosa y conveniente sobre todo a la hora de tomar decisiones inteligentes (ISA 95, 2004). Los cambios y retos en este ambiente integrado no están determinados por los proveedores de los sistemas de control, ni por las mismas empresas, sino por los usuarios finales del producto, por lo tanto, se deben establecer estrategias para reducir costos de producción, incrementar la eficiencia y producir artículos de la mejor calidad a menor costo, por lo que se requiere alta flexibilidad en cuanto a la producción y la capacidad de reconfigurar rápidamente los procesos. El concepto de integración empresarial está dirigido a proveer rápidamente la información correcta, en el lugar y momento apropiado y bajo el formato exacto a través de toda la empresa. La integración empresarial actualmente comprende los siguientes aspectos (Casas, 2002): Integración y coordinación eficiente de procesos de negocio Incremento en la flexibilidad a través de toda la compañía

2 Despliegue de calidad total, que debe ser introducida tan rápido como sea posible en el ciclo de vida del producto Interoperabilidad de sistemas, personal y soluciones de tecnologías de información (IT) para afrontar la variabilidad del ambiente y la competencia global en forma rentable. Sin embargo, la integración y coordinación de procesos industriales y empresariales permanecen como áreas desafiantes, debido a que exigen un profundo conocimiento de la empresa y de todas las actividades, tanto productivas como administrativas que en ella se llevan a cabo. (Golden, 2005) En este artículo se presentan los resultados del desarrollo de un prototipo para la integración empresarial tomando como base el modelo de una microempresa que tiene sus áreas bien diferenciadas y su proceso industrial claramente definido, así como la forma en que fluyen los datos, lo cual permite optimizar los procesos administrativos y de producción, extender las fronteras de comunicación hacia los clientes y proveedores, y soportar las decisiones tomadas respecto a los datos precisos y actualizados. Con el sistema desarrollado, el gerente puede conocer la información de la empresa por medio de reportes gráficos, tablas, vía web y consultas desde un dispositivo móvil Operaciones / Programación detallada. Proveer secuencias de trabajo según prioridades, atributos, características y/o recetas asociadas con unidades de producción específicas, por ejemplo, la forma de una secuencia de color u otras características que programadas en la secuencia apropiada, minimizan el esfuerzo de ensamblaje. Dichas secuencias deben ser finitas y tener en cuenta operaciones alternativas y paralelas, con el fin de calcular en detalle el tiempo exacto, cantidad de equipo requerido y ajustes necesarios para cambio de patrones Disposición de unidades de producción. Administrar el flujo de unidades de producción en forma de tareas, órdenes, cantidades, lotes y pedidos. En esta función, la información se presenta como la secuencia en la cual el trabajo debe ser realizado y está sujeta a cambios de acuerdo a los eventos ocurridos en el proceso. El MES debe tener la habilidad para cambiar la programación dispuesta para el proceso a nivel de planta. 2. FUNCIONES DEL COMPONENTE MES DEL SISTEMA Según MESA (Manufacturing Enterprise Solutions Association) (MESA, 1995; MESA, 1997; MESA, 2001), existen once funciones principales definidas para los Sistemas de Ejecución de Manufactura (MES), las cuales se describen a continuación: 2.1. Asignación y naturaleza de los recursos. Administrar los recursos, incluyendo máquinas, herramientas especiales, materiales, equipos, y otros tales como documentos que deben estar en orden al momento de iniciar las operaciones. Un MES debe proveer un histórico detallado de los recursos y asegurar que el equipo está preparado y se ajuste a los requerimientos de respuesta. Fig. 1. Funcionalidades MES y su relación con otros sistemas Control de documentos. Controlar registros y formularios que deben ser conservados en conjunto con la unidad de producción, incluyendo instrucciones de trabajo, recetas, diseños, procedimientos estándar de operación, registro de lotes, y cambios en el diseño. Con esta función se tiene la habilidad de manejar la

3 información de acuerdo con la programación y el control de la producción Recolección/Adquisición de datos. Esta función debe proveer una interfaz para obtener los datos de producción y los parámetros que completarán los reportes y registros de la unidad de producción. Los datos deben ser recolectados en el proceso, ya sea en forma manual o automática por medio del sistema SCADA Gestión de tareas. Suministrar el estado del recurso humano, incluyéndose reportes de puntualidad, asistencia y certificaciones, así como la capacidad de monitorear actividades indirectas tales como preparación de material o trabajo en el cuarto de máquinas Gestión de calidad. Proporcionar análisis en tiempo real de los datos almacenados de la producción, para asegurar un control apropiado de la calidad del producto e identificar problemas que requieren acciones correctivas. Esta función debe correlacionar los síntomas, acciones y resultados para determinar las causas de fallo Gestión de procesos. Monitorear la producción y tomar una de dos acciones posibles: corregirla automáticamente o suministrar soporte para que los operarios tomen decisiones acerca de las correcciones y la optimización de las actividades en proceso Gestión de mantenimiento. Monitorear y dirigir las actividades para el mantenimiento de los equipos y las herramientas relacionadas con el proceso, con el objetivo de asegurar la disponibilidad de recursos en la operación y establecer una programación de mantenimiento periódico o preventivo. Esta función debe mantener un histórico de información para soportar el diagnóstico de los problemas Seguimiento de producto y genealogía. Facilitar una visión global sobre la disposición y realización del trabajo. Esta información debe incluir datos como: quién está ejecutando una tarea, materiales y componentes clasificados por proveedor, número de lote, serial, condiciones actuales de producción y alarmas, u otros datos excepcionales referentes al producto. La función de monitoreo online debe crear un histórico que permite el seguimiento de los distintos componentes y el destino de cada producto terminado Análisis de desempeño. Suministrar reportes con los resultados de las operaciones de manufactura, para ser comparados con datos históricos e indicadores económicos de la empresa. Esta información incluye uso y disponibilidad de recursos y respuestas de tiempo de cada unidad de producción, de acuerdo con la programación y el control de la producción. 3. FUNCIONES DEL COMPONENTE ERP DEL SISTEMA. Algunas de las principales funcionalidades tomadas en cuenta en el componente del Sistema de Planificación de Recursos Empresariales (ERP) dentro de la empresa se presentan a continuación [8]: Facilitar la integración de los sistemas de información a través de la empresa, cubriendo todas las áreas funcionales tales como manufactura, ventas y distribución, compras, inventario, contabilidad, y recursos humanos. Ejecutar actividades corporativas críticas e incrementar el servicio al cliente, contribuyendo al posicionamiento de la empresa. Eliminar problemas en el manejo del inventario, aumentar el nivel de calidad de los productos y satisfacer los tiempos de entrega. Analizar los indicadores de la empresa, mejorando y refinando los procesos de negocios continua y oportunamente. Adaptar y generar productos de acuerdo a los requerimientos de los clientes. Proveer herramientas para la inteligencia de negocios, tales como: sistemas de soporte de decisiones, sistemas ejecutivos de información,

4 explotación de datos y sistemas de advertencia temprana. 4. DESCRIPCIÓN DE LOS NIVELES DE PROCESO Y CONTROL. Para implementar las funciones anteriormente descritas, se ha tomado como referencia el modelo de una empresa dedicada a la fabricación de piezas de madera, en la cual se procesan partes de dos tamaños estableciéndose las etapas que se explican a continuación. En primera instancia se realiza la identificación de la pieza, en la cual un operario coloca la pieza de madera plana bien cortada y lijada sobre la banda transportadora, desplazándola hasta un sensor donde se determina el tamaño de la pieza. Posteriormente, la banda se detiene para cubrir la pieza con emporador, de manera total y uniforme. El tiempo de emporado, así como de pintura y lacado varían según el tipo y la calidad de producto que se requiera. En la etapa de secado, la pieza debe recibir ventilación y calor para que el material aplicado penetre los poros de la madera y se seque sobre ella. La pieza se pinta completamente de un solo color, existiendo tres opciones en el proceso de fabricación: Amarillo, azul y rojo. La pieza pintada pasa por la fase de secado para que la pintura se solidifique y posteriormente por el lacado con el objetivo de que la pintura aplicada se fije completamente y darle a la pieza un acabado óptimo. Posteriormente, se aplica aire caliente para hace que la última capa de material se endurezca, fijándose a la pintura. Al final del área de secado se indica al operario que la pieza está lista para ser retirada de la banda; en este momento, se cuenta la pieza como fabricada. El proceso es controlado por medio de un Controlador Lógico Programable (PLC) Micrologix 1500 de Allen Bradley, y se ha desarrollado un sistema SCADA con la herramienta de supervisión RsView32 de Rockwell Software, mediante el cual el operario monitorea y controla la ejecución del proceso. variables del proceso entre las que se encuentran: hora de Inicio y fin de turno, consumo de emporador, pinturas y laca, cantidad de piezas procesadas y clasificadas por tamaño y color, código del producto a fabricar, cantidad de producto, y tiempos de emporado, pintura y lacado. Los anteriores datos se recogen en cada turno y se llevan a la base de datos del sistema utilizándose el software RSsql de Rockwell Software, la cual es una herramienta creada específicamente para establecer configuraciones dentro de las cuales se realizan transacciones unidireccionales o bidireccionales. 5. FUNCIONES MES Y ERP EN LA EMPRESA. La empresa está constituida por cuatro departamentos principales, cada uno de los cuales se encarga de ejecutar varias funciones. Dichos departamentos son: Gerencia-Planeación, Ventas-Facturación, Almacén-Bodega y Producción. De esta forma, teniendo en cuenta tanto la conformación de la empresa como la distribución de sus actividades, el componente Software está constituido por tres módulos: la aplicación residente dirigida a las tareas de Ventas Facturación y Almacén Bodega, y la aplicación Web destinada al uso exclusivo de la gerencia de la empresa o ejecutivos autorizados por la misma. A continuación se describen cada uno de estos componentes Ventas - Facturación El sistema permite realizar la búsqueda de los clientes de la empresa, desplegándose sus datos personales e información referente a las compras anteriores, tal como: Promedio de compra por factura, Número de compras realizadas por mes y número promedio de unidades de cada tipo que adquiere por factura. Mediante la interfaz mostrada en la Figura 2, el sistema permite elaborar las facturas de venta, permitiéndose agregar o retirar productos, ver la información de los códigos de los productos y sus cantidades disponibles. En el sistema SCADA se almacenan y controlan las

5 Fig 3. Ventas por producto. Fig 2. Creación de facturas Almacén - Bodega Mediante la interfaz de gestión de bodega se puede analizar y editar información referente a los productos terminados que se encuentran en bodega, agregar productos que son entregados desde la planta y registrar las entregas de los productos a los clientes que los solicitaron. Desde la interfaz de gestión de insumos de almacén se pueden conocer y editar los datos correspondientes a los insumos depositados en el Almacén, permitiéndose registrar la entrada de materias primas mediante órdenes de compra o por devolución de insumos desde la planta. De igual manera, se pueden ver las órdenes de salida de materias primas debidamente autorizadas desde el almacén hacia la planta. Adicionalmente el sistema entrega el reporte de los mejores clientes, en el cual, mediante la selección de un intervalo de tiempo se obtiene la información de los cinco mejores clientes de la empresa, con el valor de las compras realizadas y su NIT. En la interfaz de fabricación mostrada en la Figura 4, el sistema despliega la información de la programación de producción, la producción ejecutada y el consumo de materias primas de la semana en curso, existiendo la opción de consultar la producción de una fecha determinada y las alarmas que se hayan presentado en la planta Gerencia - Planeación El sistema provee el reporte de ventas, donde se accede a la información de ventas diarias, reporte comparativo de ventas por producto y el reporte comparativo de ventas mensuales. En el reporte de ventas diarias se obtiene la información de ventas por día seleccionando el año, mes y día. En el reporte comparativo de ventas por producto se ingresa el periodo de tiempo de interés, obteniéndose como resultado una gráfica con la cantidad vendida vs. producto. Y en el reporte comparativo de ventas mensuales, se obtiene un gráfico donde se comparan las ventas totales de cada uno de los meses contenidos en el intervalo, tal como se muestra en la Figura 3. Fig 4. Programación de la producción. En las funciones de facturación, los usuarios autorizados pueden buscar la factura correspondiente a una venta realizada a través del consecutivo, el Nit del cliente, el nombre del cliente o el login del vendedor que realizó la transacción. El sistema permite realizar la programación de la producción correspondiente a las dos semanas

6 siguientes, expidiendo las órdenes de producción para el proceso y los requerimientos de materias primas. De igual manera, se puede calcular el consumo de materias primas según la planeación realizada. Este cronograma se realiza por día, semana y turno, para ello se debe seleccionar el código del producto que se desea fabricar y digitar la cantidad respectiva. El sistema provee un registro de las compras de insumos destinados a la planta, y se pueden guardar los datos de los proveedores y su clasificación dependiendo del grado de satisfacción de la empresa respecto a la calidad de sus productos y cumplimiento en las entregas. El sistema relaciona la información del personal de la empresa, teniéndose las opciones de búsqueda por cédula, login de acceso, nombre y apellido, y además se pueden registrar nuevos empleados y/o editar los datos existentes. X. CONCLUSIONES La creación de un sistema de gestión de recursos e integración de datos requiere un profundo conocimiento de todos los procesos, tanto administrativos como productivos, que se llevan a cabo en la empresa. Esto implica un amplio estudio para identificar aspectos como: Objetivos de la empresa, esquema organizativo y de toma de decisiones, grado de capacidad del personal, políticas de control de calidad, necesidades de la empresa, procedimientos que generan tiempos muertos, relación con clientes y proveedores y estado financiero de la empresa, entre otros. Solamente de esta manera es posible reconocer las áreas y dependencias que necesitan mayor intervención para la optimización de sus actividades, la unificación de la información y en general, el mejoramiento de todos sus procesos. productividad, mejorar su relación con el cliente y obtener ventajas competitivas para enfrentar el mercado. La utilidad primaria de las herramientas para la Integración Empresarial como los sistemas MES y ERP, radica en que permiten establecer una estrecha relación entre los datos de la planta y los datos administrativos y financieros; una comunicación adecuada entre los sistemas de control y los departamentos por medio de dispositivos e interfaces bien diseñadas; provee a los usuarios bases sólidas para la toma de decisiones que le permiten concentrarse en la solución de problemas y la creación de alternativas. REFERENCIAS Casas, Francisco (2002). ERP como disciplina y no como software (online). México. Golden, Bernard (2005). Why Open Resource is Important to you. ISA95 (2004). Overview: Toronto: FANUC Automation. MESA (1995). The Controls Layer: Controls definition and MES to Controls data flow. White paper number three. Florida, USA. MESA (1997). MES explained: A high level vision. White paper number six. Florida, USA MESA (2001). Justifying MES: A business case methodology. White paper number seven. Florida, USA. Rockwell (2001). Enterprise Information Integration. Atlanta, USA. Los sistemas MES se complementan con sistemas como los ERP, extendiendo sus capacidades. Estas soluciones proveen a las compañías cronogramas reales que comprimen los ciclos de tiempo, reducen el trabajo en proceso y mejoran las actividades con valor agregado, al tiempo que maximizan las ganancias. Estos beneficios habilitan a las compañías para lograr avances significativos en su