INTEGRACIÓN DE SISTEMAS PARA LA INDUSTRIA 4.0

Producción, control, y gestión
 

La Integración de Sistemas en la industria, es una disciplina cuyo propósito es interconectar los diversos eslabones en la cadena de producción, control, y gestión para establecer un sistema unificado, fácil de utilizar y que repercuta positivamente en los costes de los procesos productivos.

Este diagrama en forma de pirámide, nos muestra los diferentes niveles de esta cadena según las normas ISA 95

En el «suelo» de fábrica, o NIVEL 1 de la norma ISA 95 tenemos todos los sensores, las máquinas y equipos que forman parte del proceso productivo en sí. Toda la información de estos equipos o cualquier otro elemento que ofrezca algún tipo de información, se conectan a un PLC (Controlador Lógico Programable por sus siglas en inglés) o a un Sistema de Control Distribuido.

Puede existir un único PLC general, o varios PLCs formado una red inteligente para el gobierno de los procesos, pero para simplificar lo entenderemos como un único PLC.

El PLC por sí mismo, carece de la capacidad suficiente para tomar todas las decisiones y supervisar la logística de los procesos que, generalmente, se delega en los diversos niveles de autoridad en la estructura de la empresa, según la complejidad de la decisión a tomar.

Para que las personas podamos ejecutar las decisiones,  se dota al sistema de una o varias HMI (Interfaz Hombre – Máquina por sus siglas en inglés). Estas HMI pueden ser pantallas táctiles industriales de gran robustez y fiabilidad y/ o PCs (ordenadores de sobremesa) en los que se instalan diversos programas para esta función.

El programa más común y conocido es el SCADA (Sistema de adquisición y supervisión de datos por sus siglas en inglés).

El SCADA representa en uno o varios sinópticos todos y cada uno de los elementos electro – mecánicos de la planta permitiendo visualizar su estado y cambiar su funcionamiento dentro de unos límites preestablecidos. Así mismo, representa gráficas de las variables de proceso, almacena su estado en históricos, muestra las alarmas y permite la introducción de los parámetros de funcionamiento, la lógica permitida… etc.

En ocasiones, según los procesos, se precisa del registro de datos de las variables del proceso, que para ciertas industrias deben de cumplir los requisitos legales de no alteración y encriptación para ser descargados y entregados a las autoridades o empresas colaboradoras con la administración, para su auditoría y control. Este proceso se realiza en nuestros productos bajo la norma CFR 21 Parte 11.

El Sistema MES (manufacturing Execution System) o Sistema para la Gestión de la Producción, es el programa que permite a la dirección de producción establecer las órdenes de trabajo, las prioridades y obtener datos estadísticos que permiten tomar mejores decisiones en tiempo real para dirigir la producción hacia las prioridades establecidas.

El MES permite reducir los cuellos de botella y las paradas por cambios de materiales y herramientas, implantando una gestión automatizada de la producción para reducir las pérdidas en estos cambios. Permite gestionar de forma adecuada la transformación de los materiales en producto terminado y embalado.

La idea de MES podría verse como un paso intermedio entre, por un lado, un sistema de planificación de recursos empresariales (ERP), y un control de supervisión y adquisición de datos (SCADA).

 

PLC
 

El PLC es el primer eslabón en la cadena de procesamiento de los elementos de campo. Su programación debe ser capaz de ejecutar todas las operaciones de vigilancia y producción sin interrupción, ser amigable con el operador y permitir modificaciones sin detener los procesos.

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El programa lógico tiene que estar desarrollado con una estructura clara, fácilmente interpretable por cualquier programador, ser robusta y redundande. Cada función debe estar verificada y los procesos deben estar programados siguiendo los estándares industriales de reconocido prestigio como las normas IEC61131 o las ISA95 y ISA88.

La ANSI/ISA-88 organiza la información a lo largo de tres diferentes perspectivas: el modelo físico, el modelo de proceso y el modelo de control de procedimiento (International Society of Automation, 1995). El modelo físico organiza jerárquicamente los elementos físicos de la producción. El modelo de proceso organiza jerárquicamente las funciones que se llevan a cabo. El modelo de control de procedimiento representa el equipo orientado a las acciones en una secuencia ordenada.

La ANSI/ISA-95 también fue desarrollada por la Sociedad Internacional de la Automatización en el año de 1990. Su objetivo es facilitar la integración de las funciones empresariales de gestión y administración con los procesos de control producción.
El propósito de establecer una normativa a este respecto es reducir el riesgo, los costos y los errores asociados con la implementación de interfaces entre dichos sistemas.

La IEC51131 se centra más en los requisitos de los equipos y los programas definiendo la robustez electro – mecánica del hardware y estableciendo las pautas de una programación estructurada, redundante y fiable.

Nuestra visión de la arquitectura de automatización es que el PLC (o PLCs) sea el procesador lógico principal de las operaciones de fábrica, vigilando todos y cada uno de los elementos de campo y mediante un programa robusto y bien estructurado, con la suficiente inteligencia para la vigilancia y supervisión de todos los posibles estados de un proceso o elemento de campo e informando al operador en caso de cualquier anomalía, sin que esta vigilancia se vea interrumpida por la caída de un servidor, PC, o sistema informático superior.

Pantalla Táctil

Las pantallas táctiles sirven para el manejo de planta o máquina, interface entre sistemas, servidor web, registradores de datos, pasarelas, Gateway, router VPN…

El uso y potencia que hoy día tienen las pantallas táctiles va mucho más allá de la simple presentación de sinópticos y variables de proceso.

SCADA
 

SCADA, acrónimo de Supervisory Control And Data Acquisition (Supervisión, Control y Adquisición de Datos) es un software para ordenadores que permite controlar y supervisar procesos industriales. Facilita retroalimentación en tiempo real con los dispositivos de campo.

Antes del año 1990, era común  denominar SCADA al software de control de planta y la gestión de la producción, pero en la actualidad (en la Industria 4.0), estos conceptos están más separados, determinando que el SCADA se encarga de la supervisión y la manipulación de los procesos y el Sistema MES (Manufacturing Execution System) es la aplicación para gestionar las órdenes de producción, el análisis de los datos, la toma de decisiones y en resumen, mejorar el proceso de transformar una materia prima en un producto terminado.

 
 

MES
 

El Sistema MES (manufacturing Execution System) o Sistema para la Gestión de la Producción, es el programa que permite a la dirección de producción establecer las órdenes de trabajo, las prioridades y obtener datos estadísticos que permiten tomar mejores decisiones en tiempo real para dirigir la producción hacia las prioridades establecidas.

El MES permite reducir los cuellos de botella y las paradas por cambios de materiales y herramientas, implantando una gestión automatizada de la producción para reducir las pérdidas en estos cambios. Permite gestionar de forma adecuada la transformación de los materiales en producto terminado y embalado.

La idea de MES podría verse como un paso intermedio entre, por un lado, un sistema de planificación de recursos empresariales (ERP), y un control de supervisión y adquisición de datos (SCADA).

SEGARRA INGENIEROS SL

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