Industries Optimize IT Herramienta para la supervisión de estado de robots René Nispeling A medida que los robots han adquirido capacidades más y más humanas, los usuarios han dirigido sus miradas a los fabricantes de los mismos para que encuentren la forma de medir las variables críticas un a modo de chequeo físico de robots con el objeto de controlar su estado y programar su mantenimiento con más eficacia. Esta es esencialmente la situación actual, caracterizada por una terrible presión para aumentar la productividad en los mercados globales de hoy en día. Desarrollado para los robots ABB equipados con un controlador de la serie S4 a partir del vasto know-how de procesos de nuestra compañía, Optimize IT Robot Condition Monitoring ofrece rutinas de mantenimiento con listas de comprobación Los fabricantes de automóviles y sus proveedores de Nivel 1 se integradas para determinar claramente el estado de funcionamiento de un robot. El sistema realiza mediciones de forma encuentran entre las empresas que pueden beneficiarse de los servicios dedicados para a supervision de estado de robots. semiautomática, apoyando así a los técnicos en situaciones problemáticas y ayudándoles a actuar para prevenir las paradas no previstas. La comparación de estas mediciones con los datos de referencia permite detectar tempranamente las tendencias negativas y predecir las potenciales averías. Equipado con estas posibilidades, Optimize IT Robot Condition Monitoring es la base ideal para realizar el mantenimiento RCM de robots, orientado a la fiabilidad. L as empresas de fabricación discreta y de bienes de consumo, y entre ellas los fabricantes de automóviles y sus proveedores de Nivel 1, hacen grandes esfuerzos por optimizar su rendimiento. Constantemente se revisan la eficacia de las plantas y equipos y los costes de explotación, factores que son decisivos durante toda la vida útil de la maquinaria. Dada su influencia sobre la productividad, la automatización por medio de robots se convierte con frecuencia en el centro de atención, de modo que las empresas no sistemas internos de diagnóstico, que precisaban un mantenimiento mínimo como el cesan de buscar nuevas herramientas para reducir el trabajo de mantenimiento, prolongar engrasado y limpieza diarios, entre otros servicios. Este estado de cosas permaneció inva- la vida útil de los equipos y mejorar la utilización de los mismos. El auténtico motor de esta riable hasta que la industria, con los fabricantes de automóviles a la cabeza, comenzó a búsqueda es la necesidad, ineludible para la industria, de aumentar la disponibilidad y la demandar una mayor funcionalidad. Coincidiendo con ello, los avances tecnológicos productividad globales de las fábricas. Tradicionalmente, los robots han sido hicieron posible construir robots más potentes, adaptables y fiables, más fáciles de simples máquinas mecánicas con capacidad limitada de manejo de control, carentes de manejar y sin mantenimiento. 40 Revista ABB 2/2002
Los usuarios de Optimize IT Robot Condition Monitoring podrán identificar, tracear y solucionar rápidamente los problemas que aparezcan durante la producción. Los prolongados procedimientos de resolución de problemas han pasado a la historia. where, S4Remote y DDB WebWare, precisamente para resolver este problema (véase cuadro informativo más abajo). Optimize IT Robot Condition Monitoring ha sido creado para los usuarios de robots, que precisan incrementar la productividad, y para nuestros ingenieros, que necesitan herramientas avanzadas de servicio, y para ello se ha aprovechado la oportunidad que nos brindan los últimos avances de las tecnologías de la información y de la producción. Los especialistas de ABB Corporation Research y de ABB Robotics, los equipos de ingenieros de La necesidad de herramientas servicio y nuestros equipos de referencia de avanzadas de servicio todo el mundo han aunado sus esfuerzos Sin duda alguna, los usuarios de robots tienen gran interés en reducir y, si es posible, tion Monitoring. para crear el sistema Optimize IT Robot Condi- evitar las paradas de producción no programadas. Y en el caso de fallo de un robot, los entender que la eficacia de los equipos Para comprender las ventajas es necesario directores de fábricas no están dispuestos a puede ser maximizada mejorando los sistemas de control y eliminando las siguientes aceptar largos y costosos procedimientos de detección de errores o una espera de horas fuentes principales de pérdidas: hasta la llegada del especialista que se ocupe Pérdidas por falta de disponibilidad del problema. ABB ha desarrollado avanzadas herramientas de servicio, como S4Any- equipos, de la configuración o de los (periodos de inactividad por fallos de los ajustes) Herramientas de servicio de ABB S4Anywhere: Herramienta de apoyo a distancia que permite a los especialistas de ABB ver el estado actual del robot y ofrece soluciones al operador o técnico de mantenimiento. S4Remote: Herramienta on-line basada en el Webware SDK de ABB. Proporciona acceso total a los robots prácticamente para cualquier tipo de operación a distancia. DDB WebWare : Soluciones que permiten a los usuarios tracear la producción en todo momento, con funciones de recuperación de datos, registro cronológico y análisis automático. Este estudio, centrado en los parámetros relevantes de la producción, es fundamental para controlar el proceso de producción (los parámetros estándar son el tiempo de ciclo, la disponibilidad, MTBF, MTTR). Scoope : Solución de software que ofrece una imagen precisa del rendimiento y de las posibilidades de mejora de los equipos y de la planta por medio del análisis y de la detección de las fuentes de pérdidas, de averías y de falta de eficacia. Pérdidas de rendimiento (debidas a la pérdida de velocidad, a la inactividad o a paradas de importancia menor) Pérdidas de calidad (por defectos del proceso mismo; pérdidas por reelaboración de piezas defectuosas o por nuevas puestas en marcha) Mantenimiento centrado en la fiabilidad Optimize IT Robot Condition Monitoring es la solución ideal para los trabajos de mantenimiento centrados en la fiabilidad (RCM). El objeto de RCM es conservar o incrementar la fiabilidad del sistema y al mismo tiempo reducir los costes del mantenimiento. Antes de tomar una decisión sobre el tipo de mantenimiento (basado en el tiempo, en el estado, etc.) necesario se debe realizar un análisis RCM del equipo y de los componentes del mismo. La valoración del estado del robot se fundamenta en la recopilación y el análisis de datos del equipo. Para averiguar si la máquina ha funcionado sin control, se recopilan los datos usando una herramienta de medición especial y se traza una gráfica para establecer su tendencia. Una vez trazada, se compara la curva de este gráfico con los gráficos de referencia anteriores o con las mediciones del fabricante. El sistema de supervisión realiza un seguimiento continuo de los parámetros relevantes, indica las anomalías de estado y predice el deterioro de los componentes antes de que se produzcan problemas de funcionamiento. El sistema emite una señal de alerta temprana que permite programar mejor los trabajos de reparación, permitiendo al usuario del robot pasar del mantenimiento preventivo periódico al mantenimiento predictivo, basado en el estado real del equipo. También detecta con antelación los fallos Revista ABB 2/2002 41
Industries Pantalla con las características del par y de la velocidad del eje de un robot durante un ciclo de producción. La curva de color azul muestra la posición absoluta y la curva roja el patrón del momento del eje. índice MTTR, ya que acelera el proceso de detección de fallos. Además, la comparación de las zonas de acción (características del robot) y de las mediciones de las variables críticas permite a Optimize IT Robot Condition Monitoring detectar cualquier degradación del proceso que pudiera reducir el rendimiento o la calidad. Los resultados obtenidos con los métodos de mantenimiento basados en el estado muestran claramente que la utilización y la productividad de las líneas de fabricación mejoran significativamente. incipientes y marca las posibles anomalías de estado. MTBF y MTTR Los equipos con anomalías no se utilizan para la producción, de modo que cuantas más anomalías se registren menos equipos estarán disponibles. Los índices MTBF de tiempo medio entre fallos y MTTR de tiempo medio de reparación son dos formas de medir la no disponibilidad. Optimize IT Robot Condition Monitoring ha sido desarrollado para aumentar el índice MTBF por medio de la previsión y predicción de los fallos del robot y además aprendiendo de ellos para evitar que se produzcan nuevos fallos. Igualmente importante es el hecho de que Robot Condition Monitoring reduce el Optimize IT Robot Condition Monitoring La solución Optimize IT para supervisar el estado del robot (FACT) es una herramienta portátil basada en PC, de cómodo manejo para el usuario, desarrollada por ABB para sus robots. Sus componentes son los siguientes: PC portátil conectado al controlador del robot y a la unidad de supervisión de estado de robots. Unidad de supervisión de estado de robots, con conexiones por cables propios a Disponibilidad de la línea de producción con y sin el sistema Optimize IT Robot Condition Monitoring de control de estado. Los programas de mantenimiento preventivo aumentan el valor de MTBF; el valor MTTR disminuye cuando se utilizan las herramientas y procedimientos adecuados. Línea sin supervisión de condiciones Línea con supervisión de condiciones Aviso temprano emitido Mantenimiento preventivo Avería evitada Breve parada Aviso temprano emitido Mantenimiento preventivo Avería evitada Breve parada 42 Revista ABB 2/2002
Componentes de Optimize IT Robot Condition Monitoring y configuración de la supervisión de estado. La unidad de supervisión de estado de robots dispone de cables propios para la conexión con todos los controladores de robot de la serie S4. Unidad de supervisión de estado de robots (arriba) y controlador S4C de robot (abajo) Robot Condition Monitoring software Measurement & Diagnostics Server MDC MDC MDC MDC MS Access InterLink (ABB Product) FBB Server Serial Mux FBB Programming software PC Optionally via Ethernet Robot Condition Monitoring unit Download software External SW products Optimize IT SW/HW la unidad central y a los componentes críticos del robot Servidor MDS integrado de diagnóstico y medición, que ofrece al especialista toda la información necesaria Software específico de primera línea para realizar las mediciones y el análisis on-line del robot Hardware y software para robots Todos los sistemas de operación de robots disponen del sistema S4 Industrial Robot RW, versión entre 2.0 y 2.1. Características necesarias para el funcionamiento de Optimize IT Robot Condition Monitoring: Comunicación RAP Memoria de 16 MB Todos los sistemas de operación de robots disponen del sistema S4C S4P Industrial Robot, versión entre 3.0 y 3.2. Características necesarias para el funcionamiento de Optimize IT Robot Condition Monitoring: Interfaz Factory Ware Memoria de 16 MB Tarjeta de red (opcional) Disponible a partir de mediados de 2002: Todos los sistemas de operación de robots con S4C+ S4P+ controladores. Características necesarias para el funcionamiento de Optimize IT Robot Condition Monitoring: Interfaz Factory Ware Optimize IT Robot Condition Monitoring, una solución de servicio con valor añadido para el usuario de robots ABB La utilidad de Optimize IT Robot Condition Monitoring está determinada por la formación del personal especializado que utilice el sistema, que tendrá que interpretar las mediciones y lo gráficos, comparándolos con las referencias y con la información actualizada sobre mantenimiento y resolución de problemas, accesible únicamente en la base de datos de conocimiento de la intranet de ABB. Todas y cada una de las herramienta Optimize IT Robot Condition Monitoring instaladas contribuyen a lo largo del tiempo a ampliar la base de datos con informaciones de campo. Por esta razón, la herramienta se ofrece a los usuarios de robots ABB como Revista ABB 2/2002 43
Industries Vista general de las principales funciones de Optimize IT Robot Condition Monitoring Instalaciones pequeñas y grandes Sencillo y portátil Diagnóstico por robot (serie ABB S4) Procedimientos de servicio especiales Mediciones y análisis semiautomáticos de datos Visualización (análisis manual) Detección de averías (análisis manual) parte del contrato de servicio y bajo el control de los técnicos de ABB formados especialmente para ello. En este momento disponemos de dos modelos de contratos: Contrato de servicio, según el cual ABB realiza regularmente los trabajos de mantenimiento preventivo (basados en el estado) a intervalos de un año como mínimo. Este contrato puede incluir también otros servicios, como ABB S4Anywhere, soporte a distancia, S4Remote o DDB WebWare para el apoyo y diagnóstico helpdesk a distancia. Contrato FACT de revisión anual, según el cual el cliente se responsabiliza de los mantenimientos preventivo y diario y ABB se ocupa de chequear el estado de la máquina al menos una vez al año, para garantizar y confirmar las rutinas de mantenimiento del usuario. Principales funciones Optimize IT Robot Condition Monitoring soporta procedimientos sistemáticos de trabajo guiando al técnico a medida que ejecuta las rutinas de mantenimiento programadas. También ofrece prestaciones para acelerar la resolución de problemas, dirigiéndose inmediatamente a la causa fundamental del fallo. Y la herramienta, automáticamente, mide las variables críticas que almacena, ofreciendo a los técnicos los datos de rendimiento y la base de datos de conocimiento que necesitan para fundamentar su análisis de la información. Gracias a todas estas características los usuarios pueden identificar, tracear y ofrecer una pronta respuesta a los problemas que surjan durante la producción. Además se genera un completo informe de estado del mantenimiento con recomendaciones para optimizar el proceso o garantizar una producción sin incidencias. Optimize IT Robot Condition Monitoring proporciona un marco flexible para el trabajo de mantenimiento y servicio. Ofrece soporte y asistencia en los siguientes aspectos fundamentales: Procedimientos de servicio: Totalmente configurables, para robots y de controladores de todas las versiones. Herramientas MDC, para la medición y diagnóstico de componentes: Un conjunto MDC (Measurement & Diagnostics Components) que se puede iniciar desde la interfaz de usuario para soportar las tareas de servicio y mantenimiento. Los resultados de las pruebas generadas por la herramienta MDC pueden ser agregados al informe de revisión para utilizarlos en otras consultas. 44 Revista ABB 2/2002
Índice de la documentación: Ayuda a los usuarios a encontrar la documentación requerida para una tarea determinada. Funciones de análisis y soporte: Viene incluida en el MDC (véase Tabla). Base de datos de conocimiento: Conectada a la interfaz de usuario y al sistema MDS. Si se consultan estos datos, las huellas o las secuencias de errores del robot se pueden comparar con la información almacenada, recogida por los técnicos de campo. Otras características de la herramienta son las siguientes: Recopilación de información: Mensajes de registro cronológico, estadísticas de proceso, metrología de la fiabilidad, etc. Análisis de los datos: Detección y aislamiento de errores; identificación de errores y causas de los mismos. Sistema estándar, on-line. Informes: Guía de mantenimiento estandarizado para un mantenimiento preventivo y correctivo, creación y ampliación de la base de conocimiento, mediciones integradas. Listas de comprobación adaptadas y estándar para la puesta en funcionamiento, mantenimiento y revisión. Capacidad de ampliación con MDC adaptados y modulados. Visualización y presentación de informes Durante los trabajos de puesta en marcha, de mantenimiento o de servicio, el usuario puede ajustar una lista de comprobación especialmente diseñada para su modelo de robot y para la aplicación del mismo. Las mediciones integradas pueden ser seleccionadas e iniciadas manual o automáticamente. El almacenamiento y diagnóstico de la información son automáticos. Todas las mediciones y variables críticas pueden ser mostradas para el análisis, por ejemplo los gráficos de velocidad y de par motor de cada eje del robot, junto con los resultados de los autotests del robot. Los informes de mantenimiento y servicio contienen las variables críticas, los perfiles de par motor y los problemas detectados. Se generan de forma automática y pueden almacenarse y recuperarse para su consulta. Feedback de campo Por definición, la mejora de la eficacia de los equipos hace más eficiente la producción. Un enfoque rentable consiste en centrarse en la utilización de los equipos en cada momento, precisamente lo que hace Optimize IT Robot Condition Monitoring respondiendo a Tabla: Arquitectura del sistema frente a funcionalidad Optimize IT Robot Condition Monitoring ofrece información sobre el rendimiento, además de una base de datos de conocimiento como apoyo a sus análisis. Los datos pueden ser exportados a otros sistemas, por ejemplo a la base de datos de conocimiento de ABB, o ser empleados para generar informes detallados de mantenimiento. Subsistema Funcionalidad Descripción Herramienta Optimize IT Robot Condition Monitoring Recopilación de datos Recaba del robot datos no procesados Servidor FBB Recopilación de información. Procesamiento previo de la información Recaba datos del FBB. Los MDC puede usar Servidores FBB a través de una interfaz automática (Microsoft COM) para recuperar datos del FBB. MDS (conjunto de MDC) Análisis y diagnóstico Herramientas de soporte para la supervisión Solicita datos del Servidor FBB o directamente a través de InterLink. Efectúa varias clases de análisis o procesamientos de datos. También proporciona una variada gama de funciones que facilitan las tareas habituales del ingeniero de mantenimiento. FWB Procedimientos de servicio Enlaces con documentos adaptables. Visualización, resultado y almacenaje de la base de datos de conocimiento Fachada del sistema. Las funciones básicas son la generación de listas de comprobación electrónicas y de vínculos con la documentación adaptable y la visualización de los resultados de las mediciones y del diagnóstico. Asimismo incorpora un buscador que permite una navegación cómoda, acceso a la base de datos para guardar los datos de mantenimiento y de configuración del robot y un generador de informes. Revista ABB 2/2002 45
Industries Pantalla de la rutina de mantenimiento, con listas especiales para chequeo del robot Pantalla que muestra la distribución del movimiento de cada uno de los ejes del robot durante un ciclo de producción. preguntas como las siguientes: Por qué se para mostrar cómo la herramienta realiza el producen las averías? Por qué causas las mantenimiento preventivo y predictivo: rutinas de mantenimiento actuales no han impedido estos fallos? Está operando el Mantenimiento preventivo robot a su velocidad óptima? Qué medidas Si un equipo falla poco después de haber debo adoptar en la próxima parada prevista? realizado el mantenimiento preventivo, el A continuación revisaremos dos problemas típicos de una cadena de producción realizado correctamente su trabajo. En especialista forzosamente se preguntará si ha Los directores de planta necesitan información actualizada sobre el estado del equipo de sus instalaciones para poder calcular aproximadamente la vida útil restante del mismo. La supervisión continua del estado permite a los responsables del mantenimiento programar acciones preventivas y evitar así los costosos periodos de inactividad. muchos casos, el técnico deberá confiar en su interpretación de los datos, la cual suele implicar la adopción de algunas conjeturas. Qué sucede si éstas son incorrectas? Ni siquiera el seguimiento más escrupuloso de los procedimientos será de gran ayuda, pues el resultado dependerá de diversos factores, entre ellos su experiencia y habilidad o las herramientas de que dispone. Optimize IT Robot Condition Monitoring soluciona este problema negando al especialista una segunda opción: el especialista tiene que seguir meticulosamente los procedimientos pero al mismo tiempo cuenta con toda la asistencia necesaria, en forma de documentos digitales, listas de comprobación y datos de las mediciones. Mantenimiento predictivo El ejemplo siguiente muestra el valor del mantenimiento predictivo: Durante el proceso de puesta en marcha se registró y guardó la lectura del par motor de un robot industrial; durante la revisión anual, seis meses después, uno de los gráficos de Optimize IT mostraba para uno de los ejes una desviación importante respecto de la lectura anterior. El robot, que tenía asignada la tarea de descarga y colocación de piezas al final de la cade- 46 Revista ABB 2/2002
Pantalla con la medición real de la velocidad y del par motor del eje 1 del robot, con claras desviaciones que indican la posible presencia de un problema En consecuencia se redujo a un mes el intervalo entre revisiones, se añadieron intervalos especiales de inspección y se diseñó un plan de reparación o inspección para la siguiente parada. Sin las lecturas registradas por Optimize IT Robot Condition Monitoring nadie hubiera podido identificar este fallo, que potencialmente era muy costoso. na, en una sala blanca, resultaba vital para el nada extraño. No obstante parecía que proceso de producción. Un fallo del robot hubiese ocurrido algún tipo de colisión, ya provocaría trastornos en todo el proceso de que las lecturas del par motor del eje 1 registraban valores más altos de lo normal. El producción y afectaría negativamente a la productividad. potente sistema motor del robot mantenía el No fue posible establecer la causa de la normal funcionamiento de este, pero en desviación, ya que los archivos de registro algún punto había fallado un motor, un cronológico de la producción no mostraban engranaje o un rodamiento. Optimize IT Robot Condition Monitoring Está destinado a los usuarios de robots que precisan supervisar y optimizar las operaciones y recursos. Está diseñado para identificar fácil y rápidamente las desviaciones de rendimiento del robot. En una base de datos de conocimiento se registra el historial de mantenimiento del robot y las detalladas lecturas avisan de la inminencia de algún problema. Esta temprana alerta previene las paradas de producción imprevistas y permite a los fabricantes sacar el máximo provecho de sus equipos, que funcionan más cerca de sus límites de diseño, maximizando así la eficacia global de los equipos (OEE, Overall Equipment Effectiveness) y los beneficios de los mismos. Añade una nueva dimensión a los contratos de asistencia de servicio. Sea para sistemas de robots, equipos de paletización o células de soldadura, plantas de aplicación de pintura o líneas de producción completas, Esta herramienta puede alargar considerablemente la vida útil de los equipos. Los informes ayudan a la dirección a tomar decisiones sobre el momento de sustituir un robot, tomando como base las rigurosas mediciones del rendimiento. Más productividad La extensa gama de robots ABB y nuestra gran experiencia en la aplicación de los mismos ofrece a nuestros clientes del sector de la fabricación la seguridad de que podrán realizar sus actividades de producción con total confianza en ABB, primer proveedor mundial de robots, que les suministrará soluciones de última tecnología orientadas hacia la productividad basada en el valor. ABB está avanzando sin pausa en la creación de soluciones de servicio para ofrecer a los directores de plantas de producción toda la experiencia y recursos, las herramientas de alta tecnología, la organización global y la resistencia que necesitarán para abordar los problemas dinámicos de hoy en día. Autor René Nispeling ABB Automotive Industries Global Lead Center Customer Service rene.nispeling@nl.abb.com Bibliografía [1] H. Wuttig: Optimización de activos. Revista ABB 1/2000, 11-14. [2] J. Kallela: Scoope. Revista ABB 1/2001, 48-52. Revista ABB 2/2002 47