OPTIMIZACIÓN DE UN PROCESO PRODUCTIVO MEDIANTE LA HERRAMIENTA DE SIMULACIÓN SIMUL8

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1 OPTIMIZACIÓN DE UN PROCESO PRODUCTIVO MEDIANTE LA HERRAMIENTA DE SIMULACIÓN SIMUL8 Autor: González Fernández-Medina, César. Director: Richi de Zavala, Manuel. Entidad colaboradora: Invesyde Control y Automatización S.L. RESUMEN DEL PROYECYO La simulación es una técnica que ofrece diversas ventajas a la hora de la planificación, toma de decisiones y estrategias de optimización. Si bien es cierto que su aplicación constituye una tarea compleja debido a la necesidad de un trabajo interdisciplinar y exhaustivo, también es cierto que ofrece la posibilidad de establecer modelos capaces de aportar información muy relevante en el estudio de los efectos que sobre determinados parámetros de la instalación provocan variaciones o modificaciones de las variables que entran en juego dentro de escenarios complejos. Bajo el paraguas de los modelos informáticos empleados en el ámbito de la organización industrial cabe destacar la emulación. Habitualmente las diferencias entre simulación y emulación aparecen difusas y tienden a ser mencionadas y referidas como términos sinónimos no siendo así. En simulación, los modelos son utilizados de cara a experimentos con el fin de probar y desarrollar diversas soluciones basadas en los requerimientos y restricciones del escenario en sí. La simulación permite al diseñador comprobar la funcionalidad y rendimiento en referencia a la rentabilidad y viabilidad en entornos flexibles acerca de decisiones sobre organización. De este modo, los resultados obtenidos de una simulación ayudan a definir el layout de una planta, sus límites de funcionamiento teóricos así como los requisitos de los sistemas de control. Por otro lado, bajo la emulación, los sistemas de control reales son probados sobre escenarios virtuales. Este método hace posible la verificación de procedimientos incluidos en los sistemas de control así como el estudio de reacciones de dicho sistema ante situaciones tanto críticas como improbables y, de forma destacable, aspectos relativos a su fiabilidad y robustez.

2 Este proyecto trata de definir una metodología de optimización de instalaciones de almacenamiento automático tipo ASRS1 basándose en la emulación de los dispositivos electromecánicos que intervienen en una planta de este tipo. De este modo, es posible llevar a cabo experiencias y pruebas FAT2 & SAT3 sobre la planta real reduciendo riesgos operativos tanto previas a su puesta en funcionamiento como durante su vida operativa. Así, es destacable a su vez la presencia como principal integrante dentro de la herramienta que se desarrolla, el software de simulación SIMUL8 de la compañía SIMUL8 Corporation. Presentando como principal característica dentro de la metodología de optimización basada en la emulación y cuyo desarrollo es la parte principal de este proyecto, la adaptación de las funcionalidades que ofrece este software de simulación a tareas de emulación. Esta adaptación pasa principalmente por establecer una plataforma de comunicaciones que haga posible que el simulador albergue un escenario capaz de comunicarse en tiempo real con un sistema de gestión de planta a fin de hacer que éste no distinga la operación sobre la instalación real de la que tiene lugar en el escenario virtual. La concepción de la metodología de optimización basada en la emulación no sólo pasa por alcanzar un nivel en el manejo de la herramienta SIMUL8 lo suficientemente avanzado como para poder emplearlo en procedimientos para los que no fue concebido, es necesario, a su vez adquirir un profundo conocimiento de las principales características y parámetros de funcionamiento de los dispositivos que integran las instalaciones tipo ASRS. De cara al desarrollo y validación de la herramienta informática que supone la parte principal esta metodología de optimización basada en la emulación, es necesario definir una plataforma de enlace capaz de gestionar las comunicaciones entre un sistema de control de planta y el escenario virtual bajo SIMUL8. Diversas pruebas tanto de coherencia como de capacidad, cuyo diseño e implementación forman parte de los objetivos de este proyecto, hacen posible la validación de un sistema que integra 1 Del inglés, Automated Storage/Retrieval Systems, Sistemas de almacenamiento y recuperación automáticos. 2 Del inglés, Factory Acceptance Test, Pruebas de aceptación en fábrica 3 Del inglés, Site Acceptance Test, Pruebas de aceptación in situ.

3 diversos interfaces a manejar por el usuario ofreciendo la posibilidad de hacer funcionar a un sistema de gestión real bajo las condiciones que el analista considere oportunas. Este proyecto centra su objetivo en establecer una primera versión del sistema, cuya implementación en cliente pasa por una adaptación del escenario emulado a las características de su instalación. Quedando de tal modo definida completamente una metodología que se integra dentro de un producto final destinado a ser ofertado dentro del ámbito industrial. Es objeto de este proyecto, a su vez, la realización de un estudio económico relativo a este producto. Como conclusión general, se enumeran diferentes propuestas de optimización sobre una instalación básica en función de los resultados arrojados por la herramienta. OPTIMIZATION OF A PRODUCTION PROCESS WITH THE SIMULATION TOOL SIMUL8 Simulation is a technique that offers several advantages related with planning, decision making and some optimization strategies. While their application is a complex task due to the necessity of an interdisciplinary and exhaustive work, it is also true that simulation provides the opportunity to develop models which are able to provide highly relevant information from the study of the effects on certain plant parameters cause by variations or amendments of variables that have a role in complex scenarios. Under the umbrella of computer models present in the industrial organization area, emulation should be highlighted. Usually, differences between simulation and emulation are diffuse and tend to be brought up and referred as synonymous terms when they are not. In simulation models are used in order to provide and develop a number of solutions on the basis on the requirements and restrictions of that scenario. Simulation allows designer to test the functionality and performance reference to profitability and variability present flexible environments due to organizational decisions. Thus, results provided by simulation are taken into consideration at the time to define the layout in a plant, its theoretical operative limits or control system requirements. Furthermore, under emulation, real control systems are tested on a virtual stage. This method makes possible to verify procedures included in the control system and to study reactions of

4 that system to both, criticism and improbable situations and, specially, it is possible to test some aspects relating to reliability and robustness. This project is about determining a methodology geared to optimize an automatic storage plant of type ASRS 4 by emulating electromechanical devices present at this type of warehouse. Thus, it is possible to accomplish FAT 5 & SAT 6 tests on real plant reducing operative risks in both, prior to the first launch and during its operational period. It is remarkable the presence as its principal component in the tool developed in this project, the simulation software SIMUL8 which is created by SIMUL8 Corporation. It is the most remarkable characteristic of this methodology based on emulation and whose development is the main part of this project the adjustment of the facilities offered by this simulation software to emulation purposes. This adaptation can best be promoted by establishing a communications platform which makes it possible to the simulator to run a model which is able to communicate in real time with the control system, that is done in a way which does not allow the control system to distinguish between being operating over the real plant or the virtual model. The concept of a optimization methodology based on emulation not only lies in reaching an advanced level in SIMUL8 that allows to make this software works for different purposes from the ones it is been created, also it is necessary to reach a depth of knowledge about the main characteristics and operative parameters of the devices present in ASRS plants. Focused on development and validation of the software which is the main part of this optimization methodology based on emulation, it is necessary to design and develop a link platform which allows to manage communications between a real control system present in a plant and a virtual model hosts in SIMUL8. Extensive tests of both, consistency and capacity make it possible to validate a system made up of various interfaces to be used by a client, offering the possibility to make the real management system runs as the analyst feels appropriate. 4 Automated Storage/Retrieval Systems 5 Factory Acceptance Test 6 Site Acceptance Test

5 This project s aim is to establish the first version of this system whose implementation goes through an adaptation of the emulation model under SIMUL8 defining a methodology that is included in a final product to be offered in the industrial field. This project also includes an economical study on this product. As a general conclusion, different optimization proposals referred to a basic plant are listed founded on the analysis of the results obtained from the emulation model.