UNIVERSIDAD DON BOSCO VICERRECTORÍA DE ESTUDIOS DE POSTGRADO

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1 UNIVERSIDAD DON BOSCO VICERRECTORÍA DE ESTUDIOS DE POSTGRADO MAESTRÍA EN MANUFACTURA INTEGRADA POR COMPUTADORA PROYECTO GESTIÓN DE LA PRODUCCIÓN Catedrático: Mg Edwin Armando Guevara Alemán Presenta: Sergio Miguel García Pérez GP Ciudadela Don Bosco, 03 de Julio de 2015

2 ÍNDICE Tema Página Portada... 1 Índice.. 2 Descripción del proyecto. 3 Objetivo general del proyecto... 3 Equipo de trabajo 3 Especificaciones del proyecto 3 Bitácora de trabajo Reflexión inicial 4 Pasos realizados para la construcción del modelo de producción Java... 4 SQL Server.. 4 Instalación de software Ignition 4 Conexión a la base de datos 4 Desarrollo del proyecto.. 5 Conclusiones y reflexiones finales Referencias

3 Descripción del proyecto El proyecto MES consiste en el diseño y desarrollo de una aplicación de gestión de producción para una planta de manufactura de alimentos y bebidas, utilizando la plataforma de software Ignition. Objetivo general del proyecto Aplicar los conceptos teóricos de la asignatura, por medio del desarrollo de una aplicación de software que integre funcionalidad MES. Equipo de trabajo Para la ejecución de este proyecto, los alumnos se organizarán de forma individual o en grupos de 2 personas. Sólo en casos especiales se permitirá un grupo de 3 personas. Especificaciones del proyecto El alcance del proyecto debe incluir como mínimo lo siguiente: 1. Diseño del modelo de producción (jerarquía de equipos, turnos, etc.). 2. Modelaje de una línea de producción que incluya como mínimo 3 celdas (máquinas), utilizando el módulo Ignition production simulator. 3. Diseño de una interfaz de usuario HMI, mostrando el estado de la línea (corriendo, parada, velocidad, etc.). 4. Diseño de una pantalla de programación de órdenes de producción (scheduling screen). 5. Diseño de una pantalla resumen (dashboard) para mostrar gráficas OEE. La aplicación MES será diseñada con el software Ignition de Inductive Automation, utilizando la versión demo que puede instalarse en una laptop o PC sin ningún costo. Se recomienda utilizar el motor de bases de datos MySQL. Para implementar las funciones MES, se sugiere instalar el módulo OEE and Downtime y utilizar la aplicación demo OEE. 3

4 Bitácora de trabajo Reflexión inicial. Con la mejor de las motivaciones para el uso de la plataforma Ignition y de la implementación de módulos MES, se ha hecho uso referencial de la Inductive University para las configuraciones. Se han utilizado los nombres propuestos por las lecciones para respetar las configuraciones y evitar problemas de reconocimiento de variables dentro de la plataforma. Pasos realizados para la construcción del modelo de producción. 1. Java. Actualización de Java (Java8jdk). 2. SQL Server. Verificación si la máquina de trabajo tiene instalado Microsoft SQL Server. En este caso se está utilizando el Instalación del sofware Ignition. En este caso se está utilizando la versión (b ). Cuando se está instalando el software se considera agregar los módulos MES que serán necesarios para la elaboración del proyecto. Algunos fueron agregados desde la instalación, otros fueron agregados luego de haber instalado el programa (Trace- Installer-module.modl; Production Simulator-module.modl; OEEDT Installermodule.modl). Agregar archivos demo de proyectos Ignition Demo Project Gateway Backup : Projects Backups; Production Simulation Files). 4. Conexión de la base de datos. Utilizando el manual de usuario del sistema, se consultó la sección de Cómo conectar una base de datos? y se realizó el procedimiento indicado, con el objetivo de crear y tener valida la base de datos del análisis MES que se realizará. Se ilustra por medio de la Figura 1 y Figura 2. 4

5 Figura 1. Verificación de la conexión de base de datos Figura 2. Configuración base de datos creadas en Ignition 5. Desarrollo del proyecto. Se consultó la plataforma de Inductive University, en el caso muy específico el OEE/Downtime en MES. Dentro de la plataforma se pueden encontrar los diferentes cursos y lecciones, para el caso en particular que se analiza, se siguieron los procedimientos en cuanto a: 5

6 No. Tema Lecciones 1 Entendiendo OEE o Qué es OEE? o Disponibilidad (OEE) o Rendimiento (OEE) o Calidad (OEE) o Aplicando OEE o Rendimiento efectivo total de los equipos (TEEP) 2 Sobre el seguimiento Escenarios de recuento de la producción OEE Recuento de la producción PLC s Fuentes de recuento de la producción 3 Sobre el seguimiento de tiempos de inactividad Método de detección multipunto Método de detección simple Tipos de tiempo de inactividad Línea versus el tiempo de inactividad de la celda Razones de tiempo de inactividad Detección de razones claves Detección de razones iniciales Detección de estados de la línea Razones del operador externo Tabla 1. Primeros tres temas y 18 lecciones acerca del MES y el OEE En la investigación y seguimiento de las lecciones en Inductive University de los temas que muestra la Tabla 1, no se hace ningún registro en especial, ya que son temas que fueron desarrollados y explicados durante las sesiones de clase teóricas y las practicas de laboratorio. A partir del tema 4 hasta el tema 7, se muestran imágenes del procedimiento de las lecciones y videos que han encontrado en dicha plataforma. La Figura 3, muestra como iniciar un proyecto. 6

7 Figura 3. Iniciar diseñador de proyecto Pro_GDP No. Tema Lecciones 4 Instalación del módulo OEE Instalación del módulo OEE Tiempo de ejecución y análisis de las bases de datos Configuración de bases de datos en MES Instalación de proyecto de ejemplo Simulador de producción Tabla 2. Configuraciones de la Instalación del módulo OEE En la Figura 4, se observa el resultado a una de las lecciones del tema 4, la manera en cómo se debe instalar un proyecto. 7

8 Figura 4. Instalación de proyecto de ejemplo 8

9 No. Tema Lecciones 5 Configuración del Configuración de etiquetas modelo de Configuración del modelo de producción producción Configuración de turnos y rutinas Configuración de entradas y salidas Configuración de residuos Configuración de tiempos de inactividad y razones Configuración de factores adicionales Etiquetas de producción Tabla 3. Configuraciones del modelo de producción A partir de la Figura 5 hasta la Figura 10, se muestran los resultados de las lecciones del tema 5. Figura 5. Configuración de modelo de producción (empresa_gdp creada) 9

10 Figura 6. Configurando rutinas (receso y almuerzo) Figura 7. Configurando entradas y salidas (infeed y outfeed) 10

11 Figura 8. Configuración de tiempos de inactividad y razones Figura 9. Configuración de factores adicionales 11

12 Figura 10. Configuración de etiquetas de producción (RUN) No. Tema Lecciones 6 Códigos de Pantallas de código de productos productos Código de producto por línea Tabla 4. Configuraciones de códigos de productos A partir de la Figura 11 hasta la Figura 13, se muestran los resultados de las lecciones del tema 6. 12

13 Figura 11. Ventana configurada para código de producto Figura 12. Configuración código de producto por línea 13

14 Figura 13. Configuración selección de código de producto No. Tema Lecciones 7 Horarios, Órdenes de Pantallas de Órdenes de Trabajo Trabajo y Cambios Taza de Horario versus Taza Estándar Pantalla de Programación Cambios Tabla 5. Configuraciones de códigos de productos 14

15 A partir de la Figura 14 hasta la Figura 23, se muestran los resultados de las lecciones del tema 7. Figura 14. Edición de órdenes de trabajo Figura 15. Estándar rate y schedule rate 15

16 Figura 16. Script botón start Figura 17. Etiqueta indirecta para enablerun 16

17 Figura 18. Configuración para botón resume (canresume) Figura 19. Ventana de programación para enablerun, endrun y canresume 17

18 Figura 20. Ventana de programación (schedule) de órdenes de trabajo Figura 21. Script editor para programar newevent en ventana schedule 18

19 Figura 22. Ventana schedule con opción new entry Figura 23. Ventana desplegada luego de new entry (schedulenew) 19

20 En la Figura 24, se muestran la empresa creada y las ventanas configuradas dentro del proyecto Pro_GDP. Figura 24. Ignition Designer, proyecto Pro_GDP Además de los 7 temas descritos anteriormente, hay 4 temas más, que son referentes a: No. Tema Lecciones 8 Series de Producción o Inicio y paro (manual) o Reanudación de la producción o Inicio y paro (automático) o Inicio y paro manual desde la programación o Inicio y paro automático desde la programación 9 Pantallas del Monitoreo de la producción Operador Tabla de tiempos de inactividad Entrada manual de tiempos de inactividad Funciones de unión Análisis gráfico de los tiempos 10 Análisis OEE Visión general del análisis Pantalla de análisis improvisada 20

21 Selector de análisis Controlador de análisis (tiempo de inactividad) Controlador de análisis (factor adicional) Controlador de análisis (producción OEE) Controlador de análisis (filtros dinámicos) Controlador de análisis (último día) Controlador de análisis (profundizar) Configuración de pantalla de tablero 11 Reportes OEE Reporte OEE Reporte de tiempos de inactividad Reporte de cambios Tabla 6. Cuatro últimos temas acerca del MES y el OEE A continuación la captura de imágenes referentes a los temas y lecciones que se especifican en la Tabla 6. Iniciando Demo, desde Inductive Automation: Figura 25. Lanzando el Demo OEE 21

22 Adición de código de producto: Figura 26. Product code (demo schedule eemonstration) Adición de orden de trabajo: Figura 27. Work order (demo schedule demonstration) 22

23 Programación de órdenes de trabajo: Figura 28. New schedule entry (demo schedule demonstration) 23

24 Operador y producción: Work Orden SG_01 : Figura 29. Production tun, Work Orden SG_01 (demo schedule demonstration) 24

25 Operador y producción: Work Order SG_02 : Figura 30. Production run, Work Order SG_02 (demo schedule demonstration) 25

26 Operador y producción: Work Order SG_03 : Figura 31. Production run, Work Order SG_02 (demo schedule demonstration) 26

27 Gráficos de línea, Work Orden SG_01 : Figura 32. Line chart: Work Orden SG_01 (demo schedule demonstration) 27

28 Gráficos de línea, Work Order SG_03 : Figura 33. Line chart: Work Order SG_02 (demo schedule demonstration) A partir del Tema 6 (códigos del producto), se empiezan a hacer configuraciones de etiquetas, de propiedades e incluso a realizar configuraciones y ediciones de script. Además, las lecciones en los videos tutoriales empiezan a dejar vacíos en cuanto a la explicación, ya que se está explicando sobre un demo y no se está construyendo el modelo como tal. Es por ello que a partir del Tema 8, se hace uso del Demo para cumplir con los objetivos de: Programación de las órdenes de la producción. Cálculos de OEE. 28

29 Lo anterior es una decisión que se toma a partir de que las mismas pantallas ya programadas, van generando error en la parte de edición y la solución a esos errores conlleva una programación propia de Java y de Ignition, por lo que, se decide utilizar la siguiente metodología de solución al proyecto planteado: Temas 1, 2 y 3. Se observan los videos y se complementa información con las sesiones de clase. Temas 4, 5, 6 y 7. Se desarrollan las lecciones que muestran los videos y además se coloca evidencia dentro del documento (desde la Figura 4 hasta la Figura 24). Temas 8, 9, 10 y 11. Se desarrollan en base al Demo y se van evidencias los resultados con las configuraciones realizadas por los desarrolladores de Ignition. Lo anterior, puede verse como una desatención de parte del estudiante, sin embargo durante la investigación y desarrollo del proyecto, se fueron identificando detalles de programación y de presentación de pantallas ya elaboradas sin ninguna orientación para su correcta elaboración, los cuales escapan a los objetivos del proyecto y por ello la parte final se decide utilizar el Demo de Ignition. En la Figura 34, se hace un resumen grafico de lo explicado con anterioridad. 29

30 Retroalimentación a temas relacionados con sesiones teóricas y de laboratorio: Entendiendo OEE. Sobre el Seguimiento OEE. Sobre el Seguimiento a Tiempos de Inactividad. Creación del Modelo de Producción (Propio Pro_GDP ): Instalación del Módulo OEE. Configuración del Modelo de Producción. Códigos de Producto. Horarios, Órdenes de Trabajo y Cambios. Órdenes de Producción y Gráficos OEE (Demo Ignition): Series de Producción. Pantallas del Operador. Análisis OEE. Reportes OEE. Figura 34. Temas de MES y OEE Conclusiones y reflexiones finales Desde hace muchos años, la humanidad experimenta cambios en todos los ámbitos del quehacer de la misma. En el caso de los procesos de producción, la globalización, enfoca a las empresas al control de la fabricación del producto y ya no tanto a la elaboración del mismo, ya que su producción puede haberse realizado en cualquier parte del mundo. En los procesos de control de la producción o sistemas de ejecución de la gestión (MES, por sus siglas en inglés), la estandarización es muy importante, ya que unos de los medios que utiliza este control de la producción son las tecnologías de la información 30

31 (TI). Al poseer o ser parte de una estandarización, los modelos de la producción están organizados, lo cual facilita la configuración, control y análisis de la planta. Dentro del MES hay muchas tecnologías que se han implementado en las diferentes plataformas o software de simulación, en las que, algunas empresas han abierta una buena brecha en cuando al control de la producción, por ejemplo: Lims Sparcs, SampleManager; Veolab, ELab Lims, entre otras. Dentro de esas empresas que se dedican a la programación de MES, existe una que se llama Inductive Automation que con su software Ignition, ofrece la posibilidad de hacer simulaciones en dos aspectos de la pirámide de la producción: SCADA y MES. El software Ignition es el que se ha utilizado para la elaboración de este proyecto de la asignatura de Gestión de la Producción. Dentro de la plataforma, existe la Inductive University que a través de videos ilustra la manera en cómo se utiliza el software. En mi opinión personal, son videos que no ofrecen el 100% de la información que el usuario necesita, pero si brinda muchas herramientas con las cuales hacer pequeñas aplicaciones y motivarnos a su uso. El proyecto realizado cumplió las expectativas en cuanto a utilizar una herramienta informática para el control de la producción: creando la empresa por medio del modelo de producción; realizando algunas tareas de programación y ventanas de usuario (órdenes de trabajo, códigos de producto, rutinas, entre otras). Queda un vacío y una motivación extra de adueñarse de conocimientos de lenguajes de programación (como Java), para ir dejando poco a poco los demos y crear más aplicaciones propias. Existe un indicador de medición de pérdidas, llamado OEE (Overall Equipment Effectivenes), el cual es un método para cuantificar los efectos de las seis principales pérdidas en una línea de producción. En el OEE, las diferentes pérdidas se agrupan en tres categorías: Disponibilidad (Availability), Desempeño (Performance), Calidad (Quality). El Ignition permite hacer cálculos del OEE, como lo muestran las Figuras 29, 30 y

32 Referencias [1] [2] Manual Ignition MES. [3] Manual Ignition SCADA. [4] [5] 32