Retos y tendencias en la fabricación discreta

Retos y tendencias en la fabricación discreta Mika Kuhmonen, Rafael O. de Jesús, Donald B. Rosenfield, Willam Hanson Hace más de 50 años, los 100.000 trabajadores de la fábrica de automóviles Rouge, propiedad de Ford, producían 1.200 automóviles al día. Hoy en día, la planta de Ford todavía produce 800 automóviles diarios, pero con solo 3.000 trabajadores. Las historias de este tipo abundan en las industrias de fabricación; revolución y evolución tecnológicas; un cambio desde la integración vertical, mejor gestión, mejores prácticas de producción y mejores relaciones industriales... Ha habido tantos cambios que el sector productivo es irreconocible. Cuáles son los retos y tendencias más actuales de la industria de fabricación? Por supuesto, la tecnología seguirá avanzando de forma imparable y aumentará la presión de los usuarios a favor de un diseño más personalizado y más adecuado al medio ambiente. Ya se encuentran entre nosotros algunas nuevas tendencias y pronto llegarán otras, que aún no percibimos. Pero hay algo que destaca, un cambio fundamental y rotundo que afecta a toda la industria: la integración en un sistema homogéneo de la información relacionada con todos y cada uno de los aspectos del proceso de fabricación. C ontinuando con el ejemplo de la fabricación de automóviles, consideremos la cantidad de información que hay que transferir a gran velocidad, de forma directa o indirecta, cuando se solicita un nuevo modelo de automóvil; docenas, o incluso cientos, de sistemas se ven involucrados en el encargo; órdenes de pedido, empresas subcontratadas para el montaje y proveedores de componentes, empresas de transporte, problemas logísticos, control de las líneas de producción en su conjunto, controladores para robots, talleres de pintura, soldadura, logística de distribución de automóviles y muchos más. La lista se hace interminable: no es de extrañar que los nuevos automóviles tarden meses en poder ser distribuidos. Pero esta situación está cambiando rápidamente. El aumento de la competencia en el mundo de la fabricación está obligando a las empresas a adaptar continuamente sus formas de producción para mantenerse a la cabeza. La búsqueda de nuevos avances para conseguir la excelencia operativa y de fabricación se está centrando cada vez más en mejorar la productividad de los activos de producción existentes. Las soluciones más comunes, como Lean Manufacturing, buscan aumentar la utilización de la maquinaria, acortar los ciclos de vida y reducir los inventarios. Otros enfoques, más avanzados, buscan enlazar con éxito las operaciones en el nivel de planta con las aplicaciones para clientes, como el sistema ERP, para la gestión de recursos de empresa, y SCM, para la gestión de la cadena de suministros. Pero ni siquiera estos enfoques ofrecen una solución integral satisfactoria que permita compartir en tiempo real toda la información relevante, interna y externa, desde el sistema de gestión de más alto nivel hasta el nivel más bajo de fabricación. Un enfoque integral Durante los últimos años, la mayoría de los grandes fabricantes han buscado mejorar el funcionamiento de sus negocios realizando 6 ABB Revista 2/2002

importantes inversiones en infraestructura IT de tecnologías de la información: ahora es necesario centrarse precisamente en esta infraestructura para aumentar la productividad de los procesos de fabricación. Estas infraestructuras IT se basan en tres elementos principales que un moderno fabricante debe tener en cuenta si quiere ser clasificado como de clase mundial Los sistemas de gestión que integran al fabricante con sus proveedores y que asimismo integran todos los procesos relevantes, desde el pedido mismo hasta la ejecución de este en la fábrica: Dos factores esenciales para estos sistemas son la transparencia y la automatización de toda la cadena productiva. El nivel de planta y los proveedores más importantes conocerán con todo detalle y en tiempo real los pedidos y las necesidades de capacidad. En la práctica, esto significará que al recibirse un pedido todos los participantes en el proyecto recibirán simultáneamente toda la información que necesitan (detalles de los artículos, cantidades solicitadas, fecha de entrega, etc.) para comenzar el trabajo relacionado con el pedido en cuestión 1. El sistema permitirá un estrecho ajuste entre la capacidad y las necesidades. La transpa- 1 Todas los participantes en una operación a escala mundial deben tener acceso a la información relevante para optimizar la cadena proveedor-consumidor (3). Para ello es necesario integrar los sistemas de gestión (1) y las tecnologías de información y de fabricación de productos (2). 1 SCM ERP Configurator Front-end 2 3 Photo: Renault/Luc Perenom ABB Revista 2/2002 7

2 Portal Dell de planificación y compra Tecnologías de fabricación: Los factores más importantes para garantizar una alta productividad son el buen conocimiento de los equipos, el diseño de los productos pensando en la fabricación de los mismos, el mantenimiento, funcional y riguroso, con programas de calidad y un nivel adecuado de automatización. Dell Computer Corporation es un buen ejemplo de compañía que considera la excelencia operativa como su factor competitivo clave y que ha aplicado este enfoque integral a la fabricación de sus productos. Dell ha introducido en la producción discreta muchas nuevas prácticas que hoy están consideradas como importantes referencias para la industria. Una teoría desarrollada por William Lovejoy [1] sostiene que la información, la capacidad y los inventarios pueden sustituirse mutuamente. Partiendo de esta idea, Dell desarrolló ValueChain ( Cadena de valor ), una línea de intercambio de información en tiempo real con los proveedores. ValueChain permite aplicar un procedimiento global común de adquisición entre Dell y sus proveedores. La planificación global de suministros ha generado en este caso un proyecto de suministros óptimo 2 y una filosofía de satisfacción de la demanda que ajusta satisfactoriamente los pedidos de materiales y los pedidos de los clientes. La integración virtual y el compartir la información permite a Dell mejorar su productividad eliminando almacenes de materias primas y de productos terminados. rencia de la información a los proveedores es una de las formas más eficientes de reducir los inventarios y mejorar el suministro puntual de los proveedores. Los inventarios serán sustituidos por la información y el nivel de producción y los proveedores podrán informar sobre la capacidad de que disponen, las fechas de entrega y los problemas relacionados con la misma, etc. Información optimizada y flujo de materiales en la fábrica: A menudo, los mejores resultados se obtienen con los buenos métodos tradicionales de fabricación just-in-time y Lean Manufacturing, combinados con métodos avanzados de control de la producción (como CONWIP, Constant Work In Progress) y ajustados a las necesidades específicas de la fábrica en cuestión. La clave es disponer de un sistema de control de producción simple y robusto, que ponga a disposición de todos los participantes la información y los componentes para el proceso de fabricación a pesar de la gran cantidad de materias primas, piezas y componentes que se necesitan de todo momento. El reto para la fabricación El mayor reto del ramo de la fabricación para los próximos años será integrar más estrechamente los sistemas de gestión con el flujo de informaciones de producción (control de producción) y el equipamiento de fábrica. A mediados de los años noventa se esperaba que el sistema ERP, entonces en auge, resolviera esa integración, aunque pronto se vio lo infundado de la idea. Numerosos paquetes ERP fueron desarrollados según criterios de gestión (es decir, contables y de marketing) y no eran, por tanto, los indicados para controlar la programación de la producción ni la producción misma. Con frecuencia, los principios de control del taller de fabricación aplicados por el sistema ERP se basan en el modo 'push' es decir, la recepción de un pedido inicia el proceso de producción, aunque probablemente el modo 'pull' sería más adecuado. En la fabricación basada en el modo 'pull', los pedidos se tratan preparando el producto para su estadio final de montaje o para el siguiente cuello de botella de producción, momento en el cual los componentes necesarios son arrastrados ( pulled ) desde otros escalones de fabricación. En cualquier caso, las informaciones de fabricación (como el estado del pedido, el estado de la maquinaria, el avance del trabajo) existentes en el sistema ERP raramente ofrecen una visión real de lo que sucede en la fábrica. Está dificultad está en estrecha relación con los 8 ABB Revista 2/2002

problemas propios de la programación de tareas. En la actualidad no son muy usuales las estrategias que combinan de forma homogénea toda la información relevante del proceso productivo, desde los proveedores hasta el nivel de producción en planta, con sistemas ERP. Este es el principal reto tecnológico que los fabricantes han de afrontar si quieren progresar hasta el siguiente nivel de productividad. Las empresas que consigan superar este reto estarán a la cabeza el día de mañana. ABB, con su plataforma Industrial IT (véase cuadro informativo), se encuentra en una espléndida posición para llenar este hueco en las industrias de fabricación. La potencia de Industrial IT Durante los años ochenta, la fabricación integrada por ordenador (CIM, Computer Integrated Manufacturing) estaba en boca de todos. Sin embargo, y a pesar de los esfuerzos realizados en todo el mundo para desarrollar tecnologías y crear la normativa correspondiente, la visión CIM no llegó a despegar, principalmente porque no existían las tecnologías y arquitecturas necesarias para trabajar con las numerosas máquinas y aplicaciones distintas. La arquitectura Industrial IT de ABB [2], con su tecnología clave AIP (Aspect Integrator Platform) para la integración de aspectos, hace posible la visión CIM. Industrial IT, que ABB ha proporcionado a las industrias de procesos y de servicios públicos, puede ser aplicada también a la fabricación discreta. Y, sin duda, no faltarán posibilidades comerciales, ya que, solo en EE UU, en 2004 se alcanzarán los 70.000 millones anuales de inversión en software. Como ya hemos mencionado, la fabrica- Industrial IT, una vista rápida Industrial IT de ABB es una arquitectura de la información que tiene como objeto vincular homogéneamente y en tiempo real múltiples aplicaciones y sistemas. Al igual que el sistema operativo de Microsoft en el mundo de los ordenadores personales, Industrial IT facilita las tareas en el mundo industrial ofreciendo productos prediseñados ya disponibles para el usuario y que además son reutilizables para muchas otras tareas. Estos productos, fáciles de configurar, instalar y adaptar a la estructura de la empresa, proporcionarán a sus propietarios información en tiempo real. El concepto de Industrial IT define el conjunto de informaciones necesarias para mantener como objeto cada uno de los componentes de una planta industrial. Este objeto contiene todas las características o aspectos del equipo, tales como los planos y diagramas de control, la información de mantenimiento, la localización y la información sobre la calidad y sobre la configuración. Pero un aspecto no es exactamente la información en tiempo real sobre un objeto particular; también define un conjunto de funciones de software que crean, permiten consultar y modifican dicha información. Los aspectos individuales están soportados por sistemas de software denominados 'sistemas de aspectos', cada uno de los cuales almacena, gestiona y presenta la información en su propio modo optimizado. Cuando se instala un sistema de aspectos, este registra en un directorio de aspectos todas las interfaces que soporta. Cuando un sistema de aspectos ha de realizar una actividad que implica acciones desde otros sistemas de aspectos, solicita al directorio de aspectos las referencias que necesita. Así es como cualquier cambio que se produzca en un componente de la fábrica será transmitido a todos los componentes del sistema que necesitan conocer dicho cambio. De la navegación a través de estas estructuras se encarga el programa ABB Plan Explorer, muy parecido a Explorer de Windows. Sin embargo, el programa no organiza simplemente la información en ficheros y directorios, sino que la dispone en una jerarquía que corresponde a la de la planta real, de modo que permite crear, eliminar, copiar y mover objetos y aspectos pulsando con el ratón. La integración de todos estos productos capaces por medio de sus aspectos y objetos asociados es la tarea de API, plataforma integradora de aspectos de Industrial IT y uno de los elementos fundamentales de la arquitectura global de Industrial IT. Todos los nuevos productos de ABB, ya sean software, hardware o servicios, serán compatibles con Industrial IT; en ellos se indicará que el producto tiene la capacidad de ser combinado con otros productos Industrial IT en el modo conectar y producir. ABB Revista 2/2002 9

3 Ejemplo de una aplicación IIT en una planta de montaje ABB Industrial IT y la plataforma AIP para la integración de aspectos ya han encontrado su lugar; y ABB está plenamente comprometida con el desarrollo de soluciones que impulsarán las industrias de fabricación del día de mañana. Actualmente están en marcha tres actividades estratégicas principales: Integración de la información de los sistemas de gestión/fabricación en tres fábricas distantes geográficamente. Desarrollo de aplicaciones de gestión avanzada para la cadena de suministro y para las aplicaciones de ejecución. Integración de sistemas de información de fabricación/calidad en numerosos niveles de una fábrica. ción discreta todavía carece de una arquitectura viable que permita conectar varias máquinas y las aplicaciones de control, de fabricación y de gestión. Por otra parte, las modernas fábricas actuales disponen ahora de más sistemas comerciales aislados, más aplicaciones y más naquinaria automática. En las operaciones del día a día pueden llegar a participar docenas de estos sistemas, lo que hace que la infraestructura IT resulte muy compleja y costosa. Actualmente, el uso eficaz de esta infraestructura es uno de los factores competitivos más importantes para la fabricación discreta. Y aún será más importante en el futuro, cuando estemos en condiciones de aprovechar totalmente las ventajas del negocio electrónico. Lo que ahora necesitamos es una plataforma común para integrar todas las aplicaciones y máquinas. Aquí es donde entran en juego Industrial IT de ABB y concretamente AIP, que permite integrar electrónicamente, todos los datos relevantes en un único sistema. Un sistema único El reto de ABB es crear aplicaciones innovadoras, sencillas y prácticas para los operarios y directivos, que permitan acceder en tiempo real a la información necesaria para organizar el trabajo de cada día. Como ejemplo sencillo consideremos la interfaz de un operario en un proceso de montaje : el operario recibe el pedido de los productos que deben ser ensamblados (arriba a la derecha), la lista de componentes por montar (más abajo a la derecha), los enlaces con otras aplicaciones relevantes y las instrucciones de montaje con toda la información necesaria para completar el proceso. El sistema permite aumentar la capacidad de producción en torno a un 10 % y al mismo tiempo mejora la calidad del producto. 3 Autores Nuestra visión es clara, tanto como lo era CIM en los años ochenta. Hoy, Industrial IT de ABB suministra la plataforma tecnológica para las soluciones y herramientas que conseguirán hacer realidad esta visión, un asunto fundamental para una fabricación de nivel mundial. Mika Kuhmonen Rafael O. de Jesús ABB Corporate Research Center Vaasa, Finlandia mika.kuhmonen@fi.abb.com Donald B. Rosenfield Willam Hanson Massachusetts Institute of Technology USA Bibliografía [1] W. S. Lovejoy: Integrated Operations, University of Michigan, 1995. [2] El ABC de Industrial IT. Revista ABB 1/2002, 6 13. 10 ABB Revista 2/2002