diseño de un sistema de modelado y supervisión

DISEÑO DE UN SISTEMA DE MODELADO Y SUPERVISIÓN PARA EL MEJORAMIENTO
DEL FLUJO DE PROCESO ACTUAL EN LA ETAPA DE ALISTAMIENTO DE PLATINA,
FORMADO Y CURADO DE UNA EMPRESA FABRICANTE DE SISTEMAS DE FRENOS.
LUISA KAREN RODRÍGUEZ ESCOBAR
UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA
DEPARTAMENTO DE INGENIERIA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA
MAESTRIA EN AUTOMATIZACION INDUSTRIAL
BOGOTÁ, COLOMBIA
2015
DISEÑO DE UN SISTEMA DE MODELADO Y SUPERVISIÓN PARA EL MEJORAMIENTO
DEL FLUJO DE PROCESO ACTUAL EN LA ETAPA DE ALISTAMIENTO DE PLATINA,
FORMADO Y CURADO DE UNA EMPRESA FABRICANTE DE SISTEMAS DE FRENOS.
LUISA KAREN RODRÍGUEZ ESCOBAR
Tesis de Maestría presentado como requisito parcial para optar al título de:
MAGÍSTER EN INGENIERÍA - AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL
Director:
Profesor Ernesto Córdoba Nieto
Línea de Investigación:
Automatización de Procesos
UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA
DEPARTAMENTO DE INGENIERIA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA
MAESTRIA EN AUTOMATIZACION INDUSTRIAL
BOGOTÁ, COLOMBIA
2015
DEDICATORIAS
A:
Mi Padre quien a pesar de no encontrarse conmigo en forma presencial siempre ha sido mi ejemplo a
seguir y mi fuerza para seguir creciendo profesionalmente.
Mi esposo quien con su amor y apoyo incondicional ha sido pilar fundamental en los logros más
importantes en mi vida personal, profesional y familiar.
Mi Madre y hermanos quienes siempre con su confianza y apoyo han contribuido a mi crecimiento
personal y a que día a día pueda alcanzar nuevos logros.
Mi hija, para que encuentre en mi un ejemplo a seguir.
A ustedes va dedicado con todo mi corazón.
LUISA KAREN RODRIGUEZ ESCOBAR
AGRADECIMIENTOS
El siguiente trabajo de grado representa un logro muy importante que me he propuesto para mi
desarrollo profesional, es por esto que quiero agradecer a todos aquellos que, de una u otra
forma, hicieron posible el cumplimiento de esta meta.
A LA UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA Y SUS PROFESORES, por contribuir en mi
formación, tanto académica como personal.
AL PROFESOR ERNESTO CORDOBA NIETO, por su asesoría académica, que hizo posible
la realización de este trabajo de grado.
LUISA KAREN RODRIGUEZ ESCOBAR
RESUMEN
La automatización del proceso de Alistamiento, Formado y Curado de Platina se realizará en la
empresa INCOLBEST S.A la cual es una compañía orientada hacia la fabricación de pastillas de
frenos, que ha adoptado una filosofía de aseguramiento de calidad, administración de riesgos y
mejora continua en sus de producción. [2]
INCOLBEST S.A actualmente cuenta con inconvenientes en la ejecución de las órdenes de
producción en las cuales es de considerable relevancia establecer la descripción del proceso;
deben detallarse cada uno de los pasos a seguir, lo cual va a permitir llevar un seguimiento en
la supervisión de dichos procedimientos. Además se deben registrar detalles como tiempo de
manufactura y cantidad de producción. Adicionalmente la empresa cuenta con inconvenientes
en los tiempos de entrega de sus productos debido a los cuellos de botella presentes en varios
de sus procesos ya que cuentan con 1229 referencias diferentes de las cuales se producen 200
por turno que repercuten en altos tiempos de inactividad en las máquinas y tiempos ociosos en
el caso de los recursos humano; por ello nace la necesidad de realizar mejoras en los sistemas
existentes, los cuales poseen tecnologías que no van con los requerimientos actuales de la
empresa que requiere conocer toda la información concerniente al proceso productivo.
Palabras clave: Formado, Curado, Pastillas de Frenos, Automatización, Supervisión,
Wonderware, InTouch, InControl, Historian, Grafcet, Redes de Petri.
ABSTRACT
The automation of the processes for recruitment, forming and curing Platen will be held at the
company INCOLBEST S.A which is a manufacturing-oriented company brake pads, which has
adopted a philosophy of quality assurance, risk management and continuous improvement in
their production.
INCOLBEST SA currently has problems in the execution of production orders in which is of
considerable importance to establish the process description; must detail each of the steps, which
will enable to track the monitoring of these procedures. Also to record details such as time of
manufacture and production quantity. Additionally, the company has problems in delivery times
of its products due to bottlenecks present in several of its processes as they have 1229 different
references of which are produced 200 turn affecting high downtime in machines and idle time in
the case of human resources; thus arises the need for improvements in existing systems, which
have technologies that do not go with the current requirements of the company that requires full
details concerning the production process.
Keywords: Formed, Cured, Brake pad, automation, supervision, Wonderware, InTouch,
InControl, Historian, Grafcet, Petri nets.
TABLA DE FIGURAS
Figura 1. Diagrama de bloques estructura del proyecto .................................................................................... 5
Figura 2. Diagrama de bloques etapas del proyecto .......................................................................................... 7
Figura 3. Arquitectura de la temática propuesta .............................................................................................. 10
Figura 4. Ciclo de vida de un sistema de manufactura .................................................................................... 11
Figura 5 Secuencia típica de procesos requeridos en la fabricación de piezas. ........................................... 12
Figura 6.Comparacion manufactura flexible ..................................................................................................... 13
Figura 7. Sistema básico de colas ..................................................................................................................... 19
Figura 8: Modelo de automatización Piramidal ................................................................................................. 23
Figura 9: Instrumento virtual vs instrumento tradicional ................................................................................ 25
Figura 10: Arquitectura de comunicaciones Incolbest .................................................................................... 28
Figura 11: Representación graficas de las conexiones OPC .......................................................................... 30
Figura 12. Distribución de equipos en los procesos de alistamiento de platina, curado y formado ........... 34
Figura 13. Pastilla de freno. ................................................................................................................................ 35
Figura 14. Soporte metálico................................................................................................................................ 35
Figura 15. Diagrama de flujo del proceso productivo ...................................................................................... 36
Figura 16.proceso de mezclado INCOLBEST .................................................................................................... 37
Figura 17.proceso de limpieza INCOLBEST ...................................................................................................... 37
Figura 18.proceso de granallado INCOLBEST .................................................................................................. 38
Figura 19.proceso de marcado INCOLBEST ..................................................................................................... 38
Figura 20.proceso de Aplicación adhesivo INCOLBEST ................................................................................. 38
Figura 21.proceso de FORMADO INCOLBEST ................................................................................................. 39
Figura 22.proceso de curado INCOLBEST ........................................................................................................ 39
Figura 23.proceso de Horno INCOLBEST ......................................................................................................... 40
Figura 24.proceso de Rectificado y Ranurado INCOLBEST ............................................................................ 40
Figura 25.proceso de pintura INCOLBEST ........................................................................................................ 41
Figura 26.proceso de Marcado y Fijación accesorios INCOLBEST ................................................................ 41
Figura 27. Modelo básico M/M/S......................................................................................................................... 50
Figura 28. Modelo fabricación de pastillas para frenos M/M/S Incolbest ....................................................... 51
Figura 29. Modelo de colas Sistema de fabricación de pastilla ...................................................................... 52
Figura 30. Sistema general de producción........................................................................................................ 56
Figura 31. Proceso de Alistamiento de platina ................................................................................................. 57
Figura 32. Proceso de Formado de platina ...................................................................................................... 58
Figura 33. Proceso de Curado de platina ......................................................................................................... 59
Figura 34. Resultados simulación CPNTools .................................................................................................... 61
Figura 35. Arquitectura del sistema de Supervisión ........................................................................................ 62
Figura 36. Arquitectura del instrumento virtual ................................................................................................ 65
Figura 37. Arquitectura del desarrollo de la lógica en InControl..................................................................... 67
Figura 38. Comunicación por dispositivos de campo ...................................................................................... 68
Figura 39. Comunicación por dispositivos de campo ...................................................................................... 68
Figura 40. Módulos de entradas/salidas ............................................................................................................ 69
Figura 41. Driver de protocolos Modbus ........................................................................................................... 70
Figura 42. Symbol Manager ................................................................................................................................ 71
Figura 43. CFS Fabricación de platina empresa Incolbest etapa Cargar ordenes ......................................... 72
Figura 44. CFS Fabricación de platina empresa Incolbest etapa Familias SP o CP. ..................................... 72
Figura 45. CFS Fabricación de platina empresa Incolbest etapa Lavado. ...................................................... 73
Figura 46. CFS Fabricación de platina empresa Incolbest acción Temporizador Lavado. ........................... 73
Figura 47. CFS Fabricación de platina empresa Incolbest acción ContadorLavado. .................................... 74
Figura 48. CFS Fabricación de platina empresa Incolbest etapa Granallado. ............................................... 74
Figura 49. CFS Fabricación de platina empresa Incolbest etapa Pegante. .................................................... 75
Figura 50. CFS Fabricación de platina empresa Incolbest etapa Formado .................................................... 75
Figura 51. CFS Fabricación de platina empresa Incolbest etapa Curado....................................................... 76
Figura 52. Conexión InControl-InTouch ............................................................................................................ 77
Figura 53. Configuración SuiteIink InControl.................................................................................................... 77
Figura 54. Importar datos InControl – InTouch ................................................................................................. 78
Figura 55. Configuración en InTouch ................................................................................................................ 78
Figura 56. Tags en InTouch ................................................................................................................................ 79
Figura 57. Componentes de una Galaxia ........................................................................................................... 80
Figura 58. Esquemático configuración Archestra IDE ..................................................................................... 81
Figura 59. Esquemático Entorno grafico InTouch ............................................................................................ 81
Figura 60. Objetos configurados en Archestra IDE .......................................................................................... 82
Figura 61. Gráficos Archestra ............................................................................................................................ 83
Figura 62. Pantalla de cargar ordenes ............................................................................................................... 85
Figura 63. Menú de navegación ......................................................................................................................... 86
Figura 64. Pantalla de tendencias ...................................................................................................................... 86
Figura 65. Pantalla de Áreas de producción ..................................................................................................... 88
Figura 66. Diagrama de Bloques Flujo de Información hacia la planta .......................................................... 89
Figura 67. Diagrama de Bloques producción pastillas .................................................................................... 91
Figura 68. Simulación con InControl de la lógica de control ........................................................................... 92
Figura 69. Object viewer conexión con InControl............................................................................................. 92
Figura 70. Archestra System Management conexión con InControl ............................................................... 93
Figura 71. Object Viewer con datos cargados desde InTouch ........................................................................ 93
Figura 72. Pantalla de cargar órdenes .............................................................................................................. 94
Figura 73. Pantallas de órdenes etapa lavado .................................................................................................. 95
Figura 74. Pantallas de órdenes etapa granallado............................................................................................ 96
Figura 75. Pantallas de órdenes etapa Pegante ................................................................................................ 96
Figura 76. Pantallas de órdenes etapa Formado .............................................................................................. 97
Figura 77. Pantallas de órdenes etapa Formado WA01-72 .............................................................................. 97
Figura 78. Pantallas de órdenes etapa Curado ................................................................................................. 98
Figura 79. Pantallas de órdenes etapa Curado WA01-09 ................................................................................. 98
Figura 80. Pantallas de Alarmas y Eventos ....................................................................................................... 99
Figura 81. Reportes historian ............................................................................................................................. 99
Figura 82. Graficas Reportes historian ............................................................................................................ 100
Figura 83. Graficas de Tendencias .................................................................................................................. 100
Figura 84. Diagrama de tiempos del proceso productivo después de la automatización .......................... 102
1
LISTA DE TABLAS
Tabla 1 Atributos para la clasificación y codificación de piezas
Tabla 2. Comparación Instrumentación Tradicional vs Instrumentación virtual
Tabla 3. Paradas Típicas actuales planta Incolbest
Tabla 4. Familias proceso de Alistamiento de Platina
Tabla 5. Familias proceso de formado
Tabla 6. Análisis de Flexibilidad
Tabla 7. WL* = carga de trabajo en la estación cuello de botella (min/pza).
Tabla 8. % De Participación En La Producción Prensas De Curado
Tabla 9. Tiempos de servicio y tasas promedio de llegadas
Tabla 10. Modelo M/M/S
Tabla 11. Colores en la RdPC
Tabla 12. Lugares en la RdPC
Tabla 13. Transiciones en la RdPC
Tabla 14. Semi-ciclos de las estaciones.
Tabla 15. Datos de las estaciones.
Tabla 16. Datos de las estaciones Monitoreados.
Tabla 17. Costos equipo PLC convencional
Tabla 18. Costos utilizando InControl Wonderware
Tabla 19. Principales paradas
Tabla 20. Reducción de principales paradas
Tabla 21. Tiempos de alistamiento de platina.
Tabla 22. Tiempos de formado tomados en planta.
Tabla 23. Tiempos de curado tomados en planta.
Tabla 24. Representación en la producción
Tabla 25. Juegos por turno
16
26
33
44
45
47
48
52
52
53
59
60
60
63
64
64
65
66
102
103
107
107
109
118
120
2
INTRODUCCION
1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
1.1 ANTECEDENTES
Incolbest S.A. es la empresa número uno en la producción y comercialización de materiales de fricción
y sistemas de frenos en la Región Andina, con reconocimiento internacional, es una empresa líder en
fabricación y venta de materiales de fricción en Colombia, exportadores de productos a más de 23 países
en Norte, Centro América, Suramérica y Europa al igual que proveedores de equipo original para
ensambladoras de marcas como Renault, Chevrolet, Toyota, Mitsubishi y Daimler Chrysler.
En los años recientes, la empresa ha implementado cambios estructurales buscando tener mayor
competitividad y mejor respuesta al mercado nacional e internacional con el mejoramiento en los
procesos industriales y administrativos adaptados con sofisticados sistemas de operación y control, a
partir de la innovación y el desarrollo tecnológico, con una amplia gama de productos Non Asbestos [1].
En la actualidad el proceso de alistamiento, formado y curado de pastillas de frenos en la fábrica no
cuenta con estudios previos de investigación para la implementación de un sistema de supervisión y
adquisición de datos que permita determinar tiempos de ejecución y de esta forma crear estrategias que
permitan mejorar en cuanto a costos, tiempos y especificaciones del producto.
1.2 DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA
La elaboración de pastillas de freno debe concebirse como un proceso por fases, que cumple estrictas
normas; destacándose entre ellas, la producción, acondicionamiento y control de calidad esta última
actualmente se encuentra avalada por certificaciones como la ISO TS 16949 – 2009 al sistema de
calidad de Equipo Original. “es la norma líder en el sector automotor. Combina una serie de estándares
de calidad para los fabricantes de automóviles y de equipos originales (OEM) en una sola certificación),
lo cual permite que no tenga que obtener multitud de certificaciones, con la consiguiente inversión de
tiempo. Como proveedor de componentes para automóviles. La norma ISO/TS 16949 le ayuda a mejorar
continuamente su sistema y la calidad de sus procesos, así como a centrarse plenamente en la
satisfacción del cliente”1.Certificación ISO 9001: 2008 Sistema de Calidad de los productos de
Reposición “enfocada a los sistemas de gestión de calidad (SGC) y que se centra en todos los elementos
de administración de calidad con los que una empresa debe contar para tener un sistema efectivo que
le permita administrar y mejorar la calidad de sus productos o servicios. “ y certificación ISO 14001 2004 sistema de gestión ambiental “Es una norma internacional que especifica un proceso para controlar
y mejorar el rendimiento y desempeño ambiental de una compañía u organización, en este caso el
MinCIT”2, para alcanzar estándares de calidad en estos ítems, es de vital importancia abordar temas
que para la empresa son de alta sensibilidad tales como el estricto seguimiento del material de
producción durante todo el proceso, tiempos de producción totales y por equipo ,las horas
hombre/maquina con el fin de tomar medidas correctivas y preventivas que permitan tomar decisiones
sobre como reducir tiempos de producción, inventarios de sub-productos, reorganización de personal y
reducir inconvenientes en el proceso de producción tales como: Cambio de herramental por la diferencia
1
2
www.imsm.com/es/iso-ts-16949
www.normas9000.com/
3
en los moldes de las piezas, mantenimiento correctivo de los equipos ,falta de suministros, a la hora de
realizar el proceso de curado de varias piezas simultáneamente.
Adicionalmente la empresa Incolbest s.a. cuenta con inconvenientes en los tiempos de entrega de sus
productos debido a los cuellos de botella presentes en varios de sus procesos ya que cuentan con 1229
referencias diferentes de las cuales se producen 200 por turno que repercuten en altos tiempos de
inactividad en las máquinas y tiempos ociosos en el caso de los recursos humano; los cuales están
obligados a tomar decisiones sobre el flujo de producción en el momento en que los sub-productos
llegan a sus puestos de trabajo sin poder hacer una programación a priori de todo el flujo , impidiendo
que se conozca en tiempo real el estado de los productos parciales en cada uno de los sub-procesos
que componen la producción total. Por ello nace la necesidad de realizar mejoras en los sistemas
existentes, los cuales poseen tecnologías que no van con los requerimientos actuales de la empresa
que requiere conocer toda la información concerniente al proceso productivo para poder tomar medidas
correctivas o preventivas según sea el caso y responder de forma más adecuada con los requerimientos
de los clientes.
1.3 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA
¿Cómo se pueden mejorar el manejo de los tiempos de producción y recursos en el proceso de
alistamiento de platina, formado y curado para una empresa fabricante de pastillas de frenos registrando
de forma permanente los productos resultantes en cada una de las etapas de lavado, granallado,
pegante, formado y curado de platina logrando hacer del proceso actual un proceso industrial más
competitivo?
1.4 HIPOTESIS
Para hacer un proceso industrial competitivo con respecto a empresas del sector y dar respuesta a los
inconvenientes presentes en el proceso productivo de la empresa Incolbest s.a. se propone un medio
que permita el monitoreo constante de los sub-productos de cada una de las etapas del proceso de
producción, por tal razón se plantea un sistema de supervisión y adquisición de datos que permita
conocer el proceso en cuanto a tiempos de producción y estado de cada una de las máquinas que
componen el proceso productivo.
Con la generación de reportes históricos y almacenamientos de datos del proceso, se permitirá al
personal interesado conocer la información en el periodo de tiempo deseado con el fin de crear
estadísticas que mejoren las condiciones productivas de la planta.
1.5. OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL
Desarrollar una propuesta para la estructuración de un sistema de supervisión que permita reducir
tiempos de producción y recursos en el proceso de alistamiento de platina, formado y curado para una
empresa fabricante de pastillas de frenos.
4
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Modelar y diseñar un sistema de supervisión que permita determinar tiempos de operación, estadísticas
de manejo de recursos, al igual que desarrollar flujos de proceso adecuados.
Mejorar la productividad de la empresa reduciendo los tiempos de fabricación de piezas, plazos de
entrega de productos al aprovechar la capacidad máxima de las máquinas a utilizar en los procesos de
alistamiento de platina y curado de una pieza.
Establecer alternativas para el incremento de la producción reduciendo al máximo la intervención del
operario en tareas que requieren máxima precisión
1.6 JUSTIFICACIÓN Y DELIMITACIÓN DEL PROYECTO
1.6.1 JUSTIFICACION
La empresa INCOLBEST S.A es una compañía orientada hacia la fabricación de pastillas de frenos,
comprometiéndose con los clientes en ofrecerles productos y servicios de alta calidad, en consecuencia,
ha adoptado una filosofía de aseguramiento de calidad, administración de riesgos y mejora continua en
sus de producción. [2]
En lo que respecta a las órdenes de producción, momento en el cual inicia el proceso de fabricación
son realizadas de forma manual con base en la experiencia del personal a cargo y no a un análisis del
sistema que logre que el producto siga un proceso ordenado y coordinado de elaboración para evitar
tiempos altos de inactividad de máquinas y personal. En esta orden de producción es de considerable
relevancia establecer la descripción del proceso; deben detallarse cada uno de los pasos a seguir, que
va a permitir llevar un seguimiento en la supervisión de dichos procedimientos. Además se debe anotar
detalles como tiempo de manufactura y cantidad de producción.
Durante el proceso de elaboración del producto, se debe controlar permanentemente la evolución de los
sub-productos, esto se logrará a través de su supervisión en cada una de las máquinas.
Para tener un buen funcionamiento de los equipos y optimizar la utilización de los materiales, han de
desarrollarse revisiones periódicas de los mismos, las cuales serán posibles por medio de la generación
de reportes del tiempo de funcionamiento de cada uno de ellos.
Incolbest s.a. al estar conscientes de problema decidió implementar sistemas autómatas para reducir el
tiempo de producción de piezas. Sin intención de cambiar las máquinas que hacen sus principales
procesos, se decide lograr una automatización de limitada flexibilidad, es decir, que sólo puede
aumentarse sus funciones a través de nuevos mecanismos de interfaces, articulación o interacción.
Partiendo de la idea que las máquinas disponibles pueden producir más, tan solo aumentando la agilidad
del proceso mismo, o tratando de emular lo que el operador realice pero más rápido.
1.6.2 ALCANCES
El alcance del proyecto solo implica el diseño de un sistema supervisor para el proceso de alistamiento,
formado y curado de platina para la empresa INCOLBEST S.A. fabricante de sistemas de frenos.
5
1.6.3 LIMITACIONES
Este proyecto se orienta de manera única y exclusivamente a la elaboración y entrega de la propuesta
de un sistema de modelado y supervisión para el proceso de alistamiento, formado y curado de platina
para la empresa INCOLBEST S.A.; es de competencia de la empresa su implementación y evaluación
técnico-económica ya que la aplicación y evaluación del proyecto demoraría un tiempo razonablemente
largo
1.7 ESTRUCTURA DEL TRABAJO
Para mejorar el manejo de los tiempos de producción y recursos en el proceso de alistamiento de
platina, formado y curado para la empresa Incolbest s.a.se busca hacer el proceso actual un proceso
industrial más competitivo, con esta proyección se ha estructurado el presente trabajo de tesis como se
describe a continuación en la Figura 1:
Figura 1. Diagrama de bloques estructura del proyecto
Elaboración: propia
6
CAPITULO 1
MARCO METODOLOGICO
A continuación se describirán cada una de las etapas del proyecto siguiendo las fases típicas
de un proyecto de automatización industrial y adaptándolas a la situación actual de Incolbest
S.A. para abordar el problema con el que actualmente cuenta la empresa:
1. FASES PROYECTO INCOLBEST S.A.
Fase 1. La ingeniería conceptual En esta etapa del desarrollo del proyecto se definen
aspectos como:





Cronograma base del proyecto.
Recopilación de requerimientos DE INCOLBEST S.A.
Reunión en sitio para evaluar las instalaciones.
Diagramas de flujo de procesos.
Representación del sistema: En esta etapa del proyecto se describe el proceso
productivo actual de la empresa, cada uno de los recursos materiales y
operacionales que intervienen, los volúmenes de modelos de producción así como,
tiempos de proceso. La información histórica será tomada en los registros de la
empresa. A partir de la observación del proceso se toman datos de las variables de
cada uno de los equipos y de puestos de trabajo para determinar las actividades de
cambio y puntos de mejora.
Fase 2. Ingeniería básica Con los datos recopilados se elabora un nuevo diagrama de flujo
donde se refleje la situación de la planta con las mejoras planteadas en los flujos de proceso,
el diagrama es realizado en Redes de Petri coloreadas será la base de la implementación en
el autómata programable y el sistema de supervisión, en cual se especifica el movimiento del
producto por cada uno de los procesos las transformaciones que sufre y como intervienen
cada una de las maquinas en el mismo.
De acuerdo a los requerimientos de la empresa se diseña el panel de supervisión el cual
incluirá, tiempo de cada uno de los equipos y tiempo total del proceso, al igual que un listado
de las órdenes que se encuentran en producción; este sistema de supervisión será
implementado en la plataforma Wonderware.
Fase 3. Ingeniería de detalles Tiene que ver con la implementación del proyecto para algunas
tareas o procesos como son:
Modelado: Debido a que este proyecto no será llevado al ámbito de la implementación y no
es posible disponer de la planta física; en la plataforma Wonderware se realizará tanto la
simulación del PLC para usar en planta como también los protocolos de comunicación y el
sistema de supervisión y monitoreo (pantallas de operario e ingeniería).
7
Pruebas: Las pruebas se realizarán sobre el modelo en Wonderware que emule el proceso
existente en la planta y que permita determinar si el modelo es viable o no; esta comparación
se realizara con base en variables medibles tales como tiempo total del proceso , tiempos
parciales, y en tiempo de funcionamiento de cada una de las máquinas.
Fase 4. Análisis e Interpretación de resultados: Los resultados obtenidos serán analizados
en la Figura 2.
Figura 2. Diagrama de bloques etapas del proyecto
Elaboración: propia
8
2. ACTIVIDADES A DESARROLLAR
A continuación se describen en detalle cada una de las actividades que se realizaran
en el presente trabajo para su desarrollo siguiendo las fases descritas en el marco
metodológico:
Fase 1. La Ingeniería Conceptual
En esta etapa podemos identificar las siguientes actividades que permitirán su
correcto desarrollo:
-Levantamiento de Información en planta por medio de observación y entrevistas con
operarios e ingenieros encargados de la operación.
-Descripción de los equipos encargados de realizar cada uno de los procesos.
-Determinar tiempos de producción mediante medición directa y experiencia del
personal encargado de la tarea.
-Determinar volumen de producción diario real que maneja la planta.
-Revisión de documentación e información histórica existente en la planta.
-Realizar diagrama de flujo de la situación actual del proceso.
-Definir tareas críticas y prioritarias
-Descripción de dispositivos que intervienen en el proceso.
Fase 2. Ingeniería básica
Propuesta: En esta etapa inicial el desarrollo del proyecto una vez se tiene toda la
información necesaria de la planta, se hará por medio de las siguientes actividades:
-Revisión bibliográfica sobre los métodos de optimizar líneas de producción y mejorar
el rendimiento.
-Analizar los modelos encontrados en la revisión bibliográfica planteando un método
que más se adecue a la situación actual de la planta.
-Una vez revisados los requerimientos de la empresa se procede a hacer un bosquejo
sobre el sistema de supervisión que se requiere para monitorear todas las variables
que posee el sistema.
-Realizar el planteamiento del sistema de supervisión en cuanto a la disposición
grafica de componentes y funciones.
-Realizar el estudio de instalaciones físicas (planta)
- Revisar los diagramas de flujo de los procesos.
-Dimensionar los instrumentos a utilizar según la disponibilidad en planta.
Fase 3. Ingeniería de detalles
Modelado: Con el modelo obtenido en la fase anterior se procede a modelar el
sistema, programar el autómata programable virtual y el Scada con los requerimientos
establecidos por el cliente siguiendo los siguientes pasos:
-Revisar la ingeniería básica.
-Modelado de la solución de la planta en Redes de Petri, agrupación tecnológica y
teoría de colas.
-Programar y parametrizar los dispositivos virtuales (PLC, drives, etc.)
-Dimensionamiento del sistema por nodos y galaxias en el software de gestión de
operaciones en tiempo real Wonderware
9
-Realizar el modelamiento y configuración del SCADA tanto en la parte gráfica, como
en las variables que deben ser visualizadas.
-Realizar la documentación de cada proceso y etapa del proyecto.
Pruebas: Etapa final del proceso de modelamiento y supervisión de la planta, en esta
etapa se comprobara la validez del modelo planteado.
-Escogencia del programa de modelamiento del proceso de producción.
-Realizar el modelamiento de la planta para poder realizar las pruebas del sistema de
supervisión sobre este.
-Simulación del modelo junto con el sistema de supervisión.
-Determinar si existen mejoras con respecto a la situación actual de la planta
Fase 4. Análisis e Interpretación de resultados
Una vez se tiene todos los datos del antes y el después de las mejoras realizadas se
puede proceder a realizar las recomendaciones y análisis de los resultados:
-Realizar análisis comparativos de los resultados obtenidos con las mejoras
realizadas para establecer la validez del modelo.
-Realizar recomendaciones a la empresa sobre los resultados obtenidos.
-Plantear las conclusiones y puntos a mejorar.
-Diseño documento final, (en cada una de las fases antes mencionadas se ira
alimentando el documento, cada fase será un entregable.)
10
CAPITULO 2
MARCO CONCEPTUAL BASICO ENFOCADO A LA MANUFACTURA Y
LA AUTOMATIZACION INDUSTRIAL
En este capítulo se resumen algunas definiciones y consideraciones teóricas que
ayudarán a tener una idea más clara sobre los principios y herramientas las cuales
se tomarán en cuenta en la solución sistemática del proyecto y en la respuesta del
problema de investigación planteado; se toman consideraciones tales como las
presentes en la Figura 3:
Figura 3. Arquitectura de la temática propuesta
Elaboración: propia
11
1. ENTORNO DE INGENIERÍA DE MANUFACTURA.
En el contexto de los sistemas de fabricación se puede prever cierto ciclo de vida,
como se indica en la Figura 4, que comienza con el diseño inicial del sistema, la
síntesis de acuerdo con los objetivos planteados y las limitaciones especificadas
seguido del modelado, simulación; luego se formaliza el diseño final es importante
hacer un análisis de los resultados obtenidos con el fin de efectuar un rediseño y
reconfiguración si llegase a ser necesario [3].
Figura 4. Ciclo de vida de un sistema de manufactura
Fuente: [3]
El ámbito de la ingeniería de manufactura incluye muchas actividades y
responsabilidades que dependen del tipo de operaciones de producción que realiza
una organización productiva.
Entre las actividades usuales están las siguientes:
1.1 Planeación de procesos. Como lo sugiere la definición, ésta es la principal
actividad de la ingeniería de manufactura. La planeación de procesos incluye: a)
decidir qué procesos y métodos deben usarse y en qué secuencia, b) determinar los
requerimientos de habilitación de herramientas, c) seleccionar el equipo y los
sistemas de producción y d) estimar los costos de producción para los procesos, la
habilitación de herramientas y los equipos seleccionados [4].
La planeación de procesos implica determinar los procesos de manufactura más
adecuados y el orden en el cual deben realizarse para producir las piezas, que se
especifican en la ingeniería de diseño, la planeación de procesos debe definir la
secuencia apropiada de los pasos de ensamble. El plan de proceso debe ejecutarse
dentro de las limitaciones impuestas por el equipo de procesamiento disponible y la
capacidad productiva de la fábrica. Las piezas o sub-productos que no pueden
hacerse en forma interna deben comprarse a proveedores externos.
1.1.1
Planeación de procesos para piezas:
Una secuencia típica de procesamiento para fabricar una pieza separada consiste
en:
1) Un proceso básico, 2) uno o más procesos secundarios, 3) operaciones para
mejorar las propiedades físicas y 4) operaciones de terminado, esta secuencia es la
que se sigue en Incolbest para la fabricación de las pastillas de frenos la cual se puede
ver en la figura 5.
12
Un proceso básico establece la configuración geométrica inicial de la pieza. Entre
ellos están la fundición de metales, el forjado y el laminado de hojas metálicas.
En la mayoría de los casos, la geometría inicial debe refinarse mediante una serie de
Un proceso secundario. Estas operaciones transforman la forma básica en la
configuración geométrica final.
Figura 5. Secuencia típica de procesos requeridos en la fabricación de piezas.
Fuente: [4]
1.2 Solución de problemas y mejora continua. La ingeniería de manufactura
proporciona personal de apoyo a los departamentos operativos (fabricación de
piezas y ensamble de productos) para resolver problemas técnicos de producción.
También debe poner en práctica esfuerzos continuos para reducir los costos de
producción, aumentar la productividad y mejorar la calidad de los productos [4].
1.3 Diseño para la manufacturabilidad. En esta función, que cronológicamente
se encuentra antes que las otras dos, los ingenieros en manufactura sirven como
consejeros de manufacturabilidad para los diseñadores del producto. El objetivo es
crear diseños que no sólo cumplan requerimientos funcionales y de rendimiento,
sino que también puedan producirse a costos razonables, con un mínimo de
problemas técnicos, con la mayor calidad y en el menor tiempo posible [4].
2. MANUFACTURA FLEXIBLE
En los últimos años en Colombia, se ha intensificado la competencia, y los clientes
son más exigentes en el sector de Autopartes. Se ha incrementado la incertidumbre
de la demanda y la variedad de productos. El desarrollo de instrumentos que permitan
obtener una mejor adecuación de la oferta y la demanda ha llegado a ser un
ingrediente clave para mantener la utilización de la capacidad instalada y altos niveles
de servicio [5].
La flexibilidad en manufactura es un factor a tener en cuenta para mejorar la habilidad
de Incolbest de reaccionar frente a la demanda de los clientes sin incurrir en tiempos
y costos excesivos. El desarrollo de la flexibilidad en manufactura es deseable y crítico
para Incolbest por la magnitud de las órdenes que manejan diariamente, por tanto,
explotar las capacidades de flexibilidad para conseguir niveles tangibles de resultados
de rendimiento por medio de ejecuciones efectivas es cada vez más importante.
En la Figura 6 está el diagrama de manufactura flexible donde se ubicaría el proceso,
se tiene que por turno se hacen aproximadamente 3000 juegos/turno de los cuales
son más de 200 referencias diferentes lo cual 4da un volumen de producción
considerablemente bajo frente a una variedad de productos alta.
13
Capacidad
productiva
14025
VOLUMEN DE PRODUCCION
Equipamiento
12025 dedicado
10025
8025
Sistema Especial
Sistema de
Manufactura
Flexible
6025
4025
Incremento de
la flexibilidad
Celdas de
Manufactura
Maquinas
Individuales
2025
25
Alto
Medio
Bajo
VARIEDAD DE PRODUCTOS
Figura 6.Comparacion manufactura flexible
Fuente: [6]
2.1 TIPOS DE FLEXIBILIDAD
El objetivo de realizar mejoras en una empresa fabricante de pastillas para frenos es
llegar a una fabricación automatizada, flexible y adaptable, de piezas con semejanzas
geométricas y de fabricación, adaptándose con facilidad a modificaciones
dependientes del mercado relacionadas con tamaño de lote o geometría.
2.1.1 Flexibilidad en volumen
Esta dimensión representa la habilidad para cambiar el nivel de salida (incremento o
decremento de la cantidad producida) de un proceso de manufactura, adaptándose
al cambio en las fluctuaciones de demanda agregada, como podemos ver Incolbest
cuenta con la capacidad de infraestructura para fabricar las piezas que el cliente
requiera ,si se deseara aumentar esta capacidad sería necesaria mejorar la estructura
física de la fábrica en cuanto a máquinas y espacio por tal razón no es de competencia
de este proyecto este tipo de desarrollo y no se centrará en la medición de este tipo
de flexibilidad [4].
2.1.2 Flexibilidad en producto
Aquí se hace indispensable reconocer tres tipos de flexibilidad:
Flexibilidad en variedad (mezcla, mix). Representa la habilidad del sistema de
manufactura para producir un número determinado de diferentes productos. Puede
ser medida como la relación entre el número de partes hechas por el sistema en un
determinado período y su capacidad de ejecución. [4]
Flexibilidad en nuevos productos o flexibilidad en diseño. Vista como el número y la
variedad de nuevos productos que pueden introducirse en la producción normal, en
función del tiempo y del costo.
Flexibilidad en modificación. Medida por el número de cambios en el diseño de los
productos en un determinado período. [4].
Esta flexibilidad es de alta importancia para el presente trabajo puesto que el
modelamiento a realizar en la línea de producción de la fabricación de pastillas para
frenos debe considerar la fabricación de los diferentes tipos de referencias que
14
maneja la empresa, y que la automatización del proceso no afecte la producción
mejorando el tiempo en el cual se fabrican. A continuación se relacionaran las
variables que se deben medir para determinar el tipo de flexibilidad:
Rango. El aspecto rango significa la extensión de la variedad de productos, es decir,
la cantidad fabricada de diferentes productos por la empresa así como también el
grado de diferenciación de esos productos. El número de productos (R-N) provee una
cantidad numérica estricta de los artículos finales fabricados por una organización. La
heterogeneidad de productos (R-H) provee una percepción más amplia con respecto
al rango de la flexibilidad de mezcla. En el caso de la fábrica de pastillas para frenos
se producen más de 2600 productos totalmente diferentes ya sea por los
componentes que la constituyen o por su geometría, por tal razón tiene un rango alto.
Movilidad. Los tiempos de alistamiento y el costo en el que se incurre para cambiar la
mezcla de producto son las medidas de movilidad o capacidad de respuesta de este
tipo de flexibilidad. Los indicadores que se pueden usar para medir este elemento de
la flexibilidad de mezcla son el tiempo y el costo requerido para cambiar de una
mezcla de producto a otra. En el Anexo 1 se puede constatar los tiempos que tarda
cada uno de los productos en las diferentes etapas del proceso en el que se
intervendrá
Uniformidad. La habilidad de la organización para mantener la calidad de producto y
la productividad del sistema mientras fabrica una variedad de productos mide la
uniformidad.
2.1.3 Flexibilidad en máquina, equipos, herramientas
Es el número y la variedad de operaciones que una máquina puede ejecutar. También
puede entenderse como la facilidad de cambio para procesar un determinado número
de partes. Se mide como el tiempo necesario o requerido para hacer los cambios y
pasar de un estado a otro. Estas transiciones también pueden evaluarse por medio
del tiempo perdido de producción o el desperdicio atribuido a los cambios.
2.1.4 Flexibilidad en manejo de materiales
Representa la habilidad del sistema de transporte interno para entregar efectivamente
y en etapas apropiadas el material requerido durante el proceso de manufactura. Se
dice también que es el número de caminos existentes entre los centros de procesos
y la variedad de materiales que pueden ser transportados por estos caminos.
El manejo de materiales no será tenido en cuenta para el desarrollo del proyecto,
debido a que este se maneja por medio de fórmulas ya definidas por la empresa
Incolbest.
2.1.5 Flexibilidad de ruta (o ruteo)
Muy ligado a la anterior dimensión se encuentra este tipo de flexibilidad, definida como
la capacidad que tiene la planta para fabricar un producto a través de varias rutas
(centros de trabajo o máquinas) alternas en la misma instalación. Existen múltiples
actividades asociadas a esta decisión de flexibilidad, las cuales se pueden agrupar
en actividades de diseño y selección de rutas, lo que lo convierte en un problema
operacional.
15
Los diferentes recursos asociados, tales como máquinas, herramientas y personas,
por lo general, hacen que la implementación de una ruta sea más o menos costosa.
Si los recursos asociados para todas las rutas posibles es el mismo, entonces la
decisión es trivial, ya que todas las rutas se pueden implementar sin costo adicional.
Por el contrario, cuando el costo de estos recursos es muy alto, sólo una ruta se puede
implementar.
En Incolbest s.a. existen maquinas redundantes en cada uno de los procesos capaces
de realizar una misma tarea en caso de que alguna de las maquinas posean
inconvenientes en su funcionamiento, por tal razón podemos indicar que existe
flexibilidad de ruta.
2.1.6 Flexibilidad de expansión
Facilidad con la cual el sistema puede ser expandido para incrementar las
cantidades de producción total.
Depende de factores tales como:
Gastos por agregar estaciones de trabajo
Facilidad con lo cual un layout puede ser expandido
Tipo de sistema de manejo de partes usado.
Facilidad con lo cual trabajadores entrenados pueden agregarse
3. TECNOLOGÍA DE GRUPOS
La tecnología de grupos es un enfoque para manufactura el cual permitirá identificar
y agrupar todas las piezas en familias para aprovechar sus similitudes en el proceso
de fabricación a través de variables tales como geometría, tipo de máquinas en las
que son fabricadas, materia prima con la cual se elaboran y tiempos de producción.
La idea de esta agrupación es pasar de tener 2600 referencias diferentes a tener
máximo 20 familias que nos permitan optimizar los recursos y mejora la eficiencia
operativa para así poder supervisar el proceso de forma puntual.
3.1 Clasificación y codificación de piezas
Una característica central de la tecnología de grupos es la familia de piezas. Una
familia de piezas es un grupo de piezas que poseen similitudes en el proceso de
fabricación en la forma geométrica y el tipo de mezcal que se usa para fabricarla.
Siempre hay diferencias entre las piezas de una familia, pero las similitudes son lo
suficientemente cercanas para poder agruparlas en la misma familia.
Las piezas se van a identificar en cada una de las familias por el denominado análisis
de flujo de producción, el cual usa la información que contienen las hojas de ruta
para clasificar las piezas. En efecto, las piezas con pasos de manufacturas similares
se agrupan en la misma familia.
Una vez clasificada las piezas en Familias serán identificadas por codificación de
piezas que implica la identificación de similitudes y diferencias entre las piezas para
relacionarlas mediante un esquema de codificación común.
La mayoría de los sistemas de clasificación y codificación están entre los siguientes:
16
1) Sistemas basados en atributos del diseño de piezas, 2) sistemas basados en
atributos de la manufactura de piezas y 3) sistemas basados tanto en atributos de
diseño como de manufactura.
Los atributos de diseño y manufactura de las piezas comunes que se usan en los
sistemas de clasificación y codificación de piezas se presentan en la tabla 2.
Atributo de diseño de piezas
Dimensiones
Tipo de material
Forma básica
Funciones
Atributo de manufactura de piezas
Proceso principal
Secuencia de operación
Maquinas/herramental
Cantidad de producción
Tabla 1. Atributos para la clasificación y codificación de piezas
En el caso de estudio se realizará una codificación teniendo en cuenta las
características geométricas, tipo de mezcla que se usa para su fabricación y el tipo
de máquina en el cual se ejecutara el proceso de fabricación en cada una de las
etapas, realizando una cadena que concatena todos estos factores y que
posteriormente será usada para el sistema SCADA y la identificación de cada una de
las piezas durante todo el proceso productivo.
3.2 Beneficios y problemas en la tecnología de grupos
Esta tecnología proporciona beneficios sustanciales a las compañías, si éstas tienen
la disciplina y perseverancia para implementarla. Los beneficios potenciales incluyen:
1) La Tecnología de Grupos promueve la estandarización en las herramientas, en la
instalación de soportes y en las configuraciones; 2) se reduce el manejo de material
porque las piezas se mueven dentro de una celda de manufactura y no dentro de toda
la fábrica; 3) los calendarios de producción pueden ser más sencillos; 4) se reduce el
tiempo de producción; 5) se reduce el trabajo en proceso; 6) se simplifica la
planeación de los procesos; 7) por lo general, mejora la satisfacción de los
trabajadores cuando laboran en una celda de tecnología de grupos y 8) se obtiene un
trabajo de mayor calidad usando tecnología de grupos.
Existen varios problemas para llevar a cabo la tecnología de grupos. Un problema
obvio es el reordenamiento de las máquinas para producción de la planta en las
celdas de maquinado adecuadas. Se requiere tiempo para planear y realizar este
reordenamiento y las máquinas no producen durante el cambio. El mayor problema
para iniciar un programa de TG es identificar las familias de piezas. Si la planta hace
10.000 piezas distintas, la revisión de todos los puntos y rutas de proceso y su
agrupación en familias es una tarea enorme que consume una cantidad importante
de tiempo.
4. PLANIFICACIÓN DETALLADA DEL TRABAJO EN LA PLANTA
En empresas que fabrican contra pedido como es el caso de Incolbest la cual tiene
piezas que se ejecutan solo sobre pedido de los clientes la tarea de determinar la
secuencia óptima de fabricación de artículos es complicada debido al carácter
combinatorio del problema. Sólo unos pocos casos se pueden resolver de forma
exacta.
17
No obstante, es preciso no sólo planificar, sino monitorear lo que se ha planificado
comprobando que se está realizando según lo establecido, la empresa, necesita
saber qué productos se van a fabricar cada día, y hacerlo de la forma más eficiente.
La realización de una correcta secuencia de los productos tiene como objetivos:
 Cumplir las fechas de entrega.
 Minimizar el tiempo y el costo de fabricación.
 Maximizar la utilización de los recursos.
 Minimizar los plazos de entrega.
Paradójicamente, cuanto mayor es el número de limitaciones en los procesos de la
empresa más fácil resulta planificar la producción. Sin embargo, la programación
propuesta no será, en ningún caso, eficiente. Por ejemplo, si cada trabajo sólo puede
programarse en un tipo de máquina, la ruta es fija, el lote de producción mínimo está
fijado, y los tiempos de cambio son elevados, las combinaciones de trabajos para
formar distintas secuencias son escasas. [8]
La primera clasificación hace referencia a los trabajos y a la forma en que llegan a la
planificación. Se distinguen dos tipos distintos de plantas.
 Estáticos: Los trabajos que hay que planificar están todos disponibles en el
instante inicial y no se incluyen nuevos trabajos durante el período de
planificación.
 Dinámicos: Se actualiza el programa de planificación cuando llegan nuevos
trabajos.
En el caso de Incolbest la empresa contamos con una planta de tipo estático en la
cual al inicio de cada turno de trabajo se realiza la programación de las órdenes que
serán fabricadas y no se incluyen nuevas en el trascurso del turno, esto debido a la
programación interna que la empresa debe hacer en cuanto a recursos materiales y
humanos esta condición seguirá constante en el proceso de automatización que se
realizará. Dentro de la secuenciación de las tareas a desarrollar en la planta podemos
distinguir los siguientes parámetros:
El tiempo de procesamiento (pi) es la duración de la operación de una pieza. Incluye
el tiempo de cambio (tc) que, en la mayoría de los casos, es independiente de la
secuencia
El tiempo de espera (wi) es el tiempo que el trabajo está en cola esperando a ser
procesado en una máquina.
El tiempo de finalización (ti) corresponde al instante en el que se termina la última
operación de un trabajo.
El tiempo de llegada (ai) corresponde al instante en el que tiene la pieza lista para
ser procesada.
Existen unos datos que se obtienen a partir de estos conceptos y que permiten
comparar distintas planificaciones. Los tres más importantes son:
El flujo de tiempo (FI = ti – ai ó Fi = pi + wi) es el tiempo transcurrido desde la llegada
del trabajo hasta la finalización de la última tarea. Se puede definir como la diferencia
18
entre el tiempo de finalización y el de llegada (ci – ai); o bien, desde el punto de vista
de su estancia en la planta, se puede calcular como la suma del tiempo de
procesamiento y el tiempo de espera (pi + wi).
El retraso (Li = ci - di) cuantifica lo pronto (o tarde) que se ha terminado el trabajo y
se calcula como la diferencia entre la fecha de finalización y la de entrega. Si es mayor
que cero significa que el trabajo se ha terminado después de su fecha de entrega
prevista y, entonces, se denomina tardanza (Ti). Si, por el contrario, es menor que
cero, el trabajo se ha acabado antes de la fecha prevista, se denomina prontitud
(Ei).
La holgura (HI = di – (ai + pi)) representa el margen de tiempo que existe para
planificar un pedido, es decir, sabiendo el tiempo en el que llega y el tiempo de
procesamiento, y conociendo la fecha en la que hay que entregar el artículo, es fácil
calcular el margen del que se dispone para planificarlo.
4.1 Reglas de despacho.
Con las reglas despacho se le dará peso a cada una de las variables dentro del
proceso para determinar el orden en el cual serán procesadas. Pueden ser sencillas,
basadas en un dato del producto, como el tiempo de procesamiento o la fecha de
entrega; también se pueden obtener a través de cálculos entre diferentes variables
(como la holgura).
Las principales reglas de despacho que se manejan en producción son:
FIFO (First In First Out) ó PEPA (Primero en Entrar, Primero en Atender):
Se emplea a menudo y, especialmente, con productos perecederos, donde toma el
nombre de FEFO (First Expiration First Out), debido a que se deben cumplir con
tiempos de entrega y a que el tiempo de producción de las piezas es diferente
dependiendo de sus características internas esta forma de secuenciar las tareas no
será una opción. [4]
LIFO (Last In First Out) ó UEPA (Último en Entrar, Primero en Atender):
No es muy común, pero en ocasiones, cuando el material ocupa grandes superficies
y la rotación es elevada suele ser útil esta regla, por la misma razón que se descartó
la opción FIFO, también se descartará esta alternativa. [4]
SPT (Sort Process Time): Ordena los trabajos de menor a mayor tiempo de
procesamiento, es una de las más utilizadas y la que usaremos para secuenciar el
trabajo en la fabricación de pastillas para frenos ya que nos permite optimizar los
recursos materiales y operativos y cumplir con los requerimientos del cliente, cabe
aclarar que esto se cumplirá siempre que no haya una orden de producción con una
fecha de entrega mucho menor del tiempo estipulado en su secuenciación inicial. [4]
LPT (Longest Process Time): Ordena los trabajos de mayor a menor tiempo de
procesamiento. [4]
EDD (Earliest Due Date): Ordena los trabajos en función de la fecha de entrega, de
forma creciente, es decir, el primer trabajo de la lista es el que tiene menor fecha de
entrega, tomaremos esta opción cuando lleguen ordenes de producción por prioridad
lata y un tiempo de entrega inferior al que se le ha asignado por SPT.
19
Holgura mínima: Considera el tiempo restante total hasta la finalización del trabajo.
De esta forma se programan antes los trabajos con mayores posibilidades de
retrasarse. [4]
4.2 Teoría de Colas
La teoría de colas es un conjunto de modelos que describen sistemas de líneas de
espera particulares. El objetivo principal es encontrar el estado estable del sistema y
determinar una capacidad de servicio apropiada que garantice un equilibrio entre el
factor cuantitativo (referente a costos del sistema) y el factor cualitativo (referente a la
satisfacción del cliente por el servicio) [7].
Dado lo anterior, los agentes principales que participan en estos procesos analíticos,
son los clientes y los servidores.
Entendiéndose por cliente una persona, una orden de servicio, una maquina en
espera de mantenimiento, entre otros y el servidor será aquella estación que este en
facultad de realizar la respectiva actividad de servicio sobre el cliente, por ejemplo un
cajero, una secretaria, una máquina, etc.
Figura 7. Sistema básico de colas
Fuente: [7]
Con base a lo anterior es necesario tener en cuenta algunos componentes claves
para ser analizados, los cuales son: [8]
1. Las llegadas de los clientes.
2. La capacidad de la cola.
3. La disciplina de la cola.
4. Los tiempos de servicio.
5. La cantidad de servidores.
6. Las etapas del sistema.
Es por eso que en la Teoría de Colas se utiliza una notación generalizada para
indicar el tipo de sistema que se presenta. Esta notación tiene la siguiente forma:
A/B/C
En donde:
A: Se refiere a la distribución de probabilidad que siguen las llegadas al sistema.
B: Se refiere a la distribución de probabilidad que sigue el tiempo de servicio.
C: Indica la cantidad de servidores con lo que cuenta el sistema.
Características de una Línea de Espera
Una cola de espera está compuesta de tres elementos:
 Arribos o ingresos al sistema
 Disciplina en la cola
20

Servicio
Los tres componentes anteriores tienen ciertas características que deben ser
examinadas antes de desarrollar el aspecto matemático de los modelos de cola.
1. Características de arribo:
La fuente de ingreso que genera los arribos o clientes para el servicio tiene
tres características principales:
a. Tamaño de la población que arriba puede ser: infinito
(ilimitado) o limitado (finito).
b. Patrón de llegada a la cola
c. Comportamiento de las llegadas.
2. Disciplina En La Cola mediante la cual los clientes reciben el servicio. La
mayoría de los sistemas usan la regla Primero En Entrar Primero En Salir (First
In First Out) [PEPS (FIFO)]. Se denomina también FIFS (First In First Served).
.
3. Servicio. En él son importantes dos propiedades básicas:
1. La configuración del sistema de servicio.
2. El patrón de tiempos de servicio
5. AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL
La automatización de un proceso se proyecta a la ejecución de una tarea ya sea del
ámbito industrial, administrativa o científica; haciéndolo más ágil y efectivo, con la
finalidad de hacer la tarea más sencilla para el ser humano. Al darse una mayor
eficiencia en el sector de autopartes, se logrará que la empresa aumente su
producción de piezas correctas y disminuya el número de piezas defectuosas, así
como alcance una mayor calidad en los productos terminados, que se logran
mediante la exactitud de las máquinas automatizadas; esto ayudará a que la empresa,
mediante la utilización de inversiones tecnológicas, aumente toda su competitividad.
Muchas industrias están automatizadas, o bien utilizan tecnología de automatización
en alguna etapa de sus actividades, como es nuestro caso en donde se pretende
mejorar el rendimiento de la empresa automatizando tres de los principales procesos
productivos.
En ciertas empresas fabricantes de pastillas para frenos se han logrado avances
interesantes; tal es el caso de BBA Friction empresa europea fabricante de material
para fricción. Actualmente esta empresa cuenta con robots en sus instalaciones que
recogen las piezas dispuestas en línea sobre una cinta transportadora y las depositan
en un portador de piezas, pero previamente con un listón guía mide la profundidad
para verificar si el espacio correspondiente está libre, caso contrario, pueden
producirse interferencias. Los robots manipulan también los medios auxiliares de
carga; para tal fin se han montado contra los efectores, dos garras, cada uno de los
robots utilizados efectúa una manipulación de 30.000 pastillas de freno por turno. Por
encima de ello, los robots equipados con los listones magnéticos son muy flexibles,
porque pueden manipular alrededor de veinte tamaños diferentes de piezas sin
cambio de útil. [9].
21
Por otra parte se considera la clasificación de la automatización en tres ramas por
los tipos de procesos, el volumen de producto fabricado y la variedad de productos
manejados por la empresa en: Fija, Programable y Flexible [10].
Automatización Fija: Es aquella en la que la empresa no cuenta con una gran
variedad de artículos y el volumen de producción es alto, por lo cual no se requieren
realizar cambio de configuración de manera frecuente. Ejemplos de industrias con
este tipo de automatización son: Cervecerías, Bebidas, Lácteos, Automóviles, etc.
Programable o “Batch”: Este es el tipo de automatización a utilizar debido a que el
volumen de producción es relativamente bajo y hay una diversidad de producción a
obtener. En este caso el modelo diseñado deberá adaptarse a las variaciones de
configuración del producto en cuanto a geometría, materia prima, tiempo de
producción y forma de fabricación; ésta adaptación se realiza por medio del software
de supervisión y mejora de la line a de flujo actual.
Flexible: Es requerida cuando la gama de productos que se tiene es muy amplia, se
realizan corridas de producciones cortas y los cambios se realizan continuamente
dentro de las líneas de producción sin necesidad que afecte la eficiencia del sistema.
Algunos giros que está tomando más auge este tipo de automatización son:
metalmecánica, fundición, impresión, etc.
5.1 Razones para la automatización
 Incrementa la productividad
 Alto costo de mano de obra
 Mano de obra escasa
 Tendencia de mano de obra con respecto al sector de servicios
 Seguridad
 Alto costo de materiales en bruto
 Mejora la calidad del producto
 Reduce el tiempo de manufactura
 Reducción del proceso de inventarios
Todos estos elementos actúan conjuntamente para hacer de la producción
automatizada una atractiva alternativa para métodos manuales de manufactura [5].
Cuando se decide automatizar una planta se piensa en el nivel de automatización que
requiere la planta y el costo que está dispuesto a asumir el director del proceso en
una automatización total la máquina es totalmente autónoma. No necesita
intervención humana. El operador realiza tareas de supervisión y mantenimiento
preventivo, para lo cual se requerirían brazos robóticos y bandas que coloquen y
retiren las piezas de cada una de las maquinas al igual que sensores de proximidad
y fines de carrera en cada una de las máquinas que contabilicen las piezas y
determinen cuando una orden esta lista y puede pasar al siguiente proceso lo cual en
nuestro caso incurriría en una reforma no solo tecnológica sino también estructural de
toda la planta, por este motivo se realizara una automatización parcial en donde la
máquina realiza varias operaciones en secuencia y de forma autónoma, pero necesita
de la intervención humana para poner y retirar piezas. [13]
22
5.2 Modelos de Automatización
Un modelo de automatización debe:
 Permitir la descripción de todos los aspectos del ciclo de vida del sistema, abarcando
todos los conceptos involucrados en el proceso.
 Incorporar diferentes puntos de vista para describir por completo el proceso
productivo, tales como información y control, equipos, mano de obra, organización
gerencial así como las relaciones con otros procesos.
 Ser independiente de la tecnología existente.
 Estar abierto a la estandarización. [13]
Además tiene que aportarnos los siguientes beneficios:
 Presentar una visión completa del proceso de automatización.
 Permitir determinar el mejor método para la automatización.
 Considerar la asignación errónea de recursos o fallas en el proceso.
 La creación de diferentes arquitecturas a partir de modelos referenciales basados
en las principales ventajas de las mismas.
5.3 Modelos Jerárquicos
Los modelos jerárquicos son aquellos que presentan las siguientes características:
Siguen la estructura humana gerencial de la planta.
 Promueven el principio de autonomía (la responsabilidad puede ser delegada hacia
los niveles inferiores de la jerarquía).
 Promueven el principio de localidad (las unidades de la planta son usualmente
distribuidas pero también son comprimidas donde el control distribuido puede ser
aplicado).
 Permiten la distribución de las tareas de la planta a sistemas multi-computacionales
debido a la disposición en capas de las funciones de control dentro de la jerarquía.
 Existe flexibilidad en la introducción de nuevas tecnologías.
 Las funciones más altas de la jerarquía tienden a enfocarse en planificación,
mientras que los niveles bajos se centran en la ejecución.
 Necesidad de limitar la complejidad de entidades individuales para facilitar la
comprensión humana y la manejabilidad computacional.
 Tienen robustez, predictibilidad y eficiencia.
Como ventajas, los modelos jerárquicos diluyen el vínculo entre el tamaño y la
complejidad, en virtud de la jerarquía, puesto que tal como se evalúa desde cualquier
posición dentro de ella es casi independiente de su tamaño total. Además se reduce
la necesidad de transmisión de información entre los diferentes elementos que
conforman la organización. Un nivel solo necesita información detallada sobre las
actividades correspondientes a su nivel e información adicional sobre el
comportamiento medio en otras unidades. Por el contrario, estos modelos tienen una
estructura rígida que les impide reaccionar de una manera ágil ante variaciones, ya
que los distintos niveles de la jerarquía no pueden tomar la iniciativa.
23
El modelo jerárquico más importante es el siguiente:
5.4
Modelo de Automatización Piramidal
Es el modelo más difundido en el ambiente de producción continua por la ISO3, consta
de cinco niveles que abarcan las diferentes funciones de una planta coordinada de
manera jerárquica, cubriendo desde los aspectos de control de los procesos físicos
en su nivel más bajo, hasta los niveles donde se realizan las funciones corporativas
de la planta. Cada nivel se caracteriza por un tipo de información y de procesamiento
diferente, siendo necesaria la integración del proceso automatizado para incluir la
comunicación interna en cada nivel, y entre niveles, con el fin de lograr sistemas que
permitan ejecutar las diferentes tareas de control existentes en una empresa, en la
figura 8 se puede ver la interpretación de la pirámide en la empresa INCOLBEST ,
como se observa solo existen componentes en los dos primeros niveles pero no hay
conexión con el nivel superior de gestión empresarial aun cuando en este nivel se
tiene sistema SAP(Systems, Applications, Products in Data Processing) debido a que
no existe un sistema de adquisición de datos que pueda llevar la información de
campo a niveles superiores para poder ser tratados.
Figura 8: Modelo de automatización Piramidal
Fuente [10]
En este proyecto no nos centraremos en la conexión con el nivel de gestión SAP aun
cuando puede ser un trabajo futuro puesto que la información se encuentra en el
sistema de supervisión y puede ser llevada al nivel de gestión.
3
International Organization for Standardization: www.iso.org
24
7.1 Manufactura Integrada Por Computadora
El término manufactura integrada por computadora ha sido creada para denotar el
uso persuasivo de computadoras para diseñar productos, planear la producción,
controlar las operaciones.
Las diferencias entre automatización y manufactura integrada por computadora es
que la automatización está relacionada con las actividades físicas en la manufactura;
los sistemas de producción automatizada están diseñados para ejecutar el
procesamiento, montaje, manejo de material y actividades de inspección con poca o
nula participación humana. La manufactura integrada por computadora está más
relacionada con las funciones de información de procesamiento que son requeridas
para apoyar las operaciones de producción además involucra el uso de sistemas por
computadora para llevar a cabo los cuatro tipos de funciones de información de
procesamiento [5] .
7.1 Instrumentación virtual
La idea es sustituir elementos "hardware" por otros "software", y para ello se emplea
un procesador que ejecute un programa específico en este caso se usara InControl
de la empresa Wonderware para remplazar el PLC realizando las mismas lógicas que
realizaría el controlador físico. Este programa se comunica con los dispositivos para
configurarlos y leerlos. El usuario final del sistema de instrumentación sólo ve la
representación gráfica de los indicadores y botones de control virtuales en la pantalla
del ordenador en el cual corre el sistema de supervisión [12].
La instrumentación virtual es un área de la ingeniería en la que se busca configurar
dispositivos para registrar diferentes variables físicas, empleando técnicas de
implementación híbrida hardware y software. Aplicando estos principios se logran
instrumentos de medida flexibles, que facilitan el análisis y la presentación de
resultados y que permiten reconfigurar sus parámetros de funcionamiento,
haciéndolos a la medida para diferentes aplicaciones. [12]
Con base en las características de una computadora PC, las características de un
instrumento virtual como plataforma digital que pueden resumirse como:
Bajo costo relativo
Alto poder de cálculo
Capacidad de almacenamiento
Calidad de graficación
Arquitectura abierta
Los instrumentos virtuales son definidos por el usuario mientras que instrumentos
tradicionales tienen funcionalidad fija, definida por el usuario.
La Figura 9 muestra a los Instrumentos tradicionales (izquierda) e instrumentos
virtuales basados en software (derecha) comparten a gran escala la misma
arquitectura en componentes, pero con filosofías radicalmente diferentes.
25
Figura 9: Instrumento virtual vs instrumento tradicional
Fuente: [12]
A la hora de diseñar un sistema basado en instrumentación virtual, deben tomarse en
cuenta algunos factores de importancia:
a) Identificar los tipos de señales de entrada y salida.
Cuando se usa una tarjeta de adquisición de datos se debe identificar los tipos de
sensores y señales de entrada y salida con los que se trabajará. En cuanto a los tipos
de entradas y salidas de un sistema de adquisición de datos, usualmente se
consideran el siguiente aspecto:
 Entradas analógicas, temperatura, precisión, voltaje, corriente, etc.
 Entradas y salidas digitales, entradas y salidas compatibles TTL.
 Entradas y salidas cronometradas, cronómetros y eventos,
b) Escoger un método de acondicionamiento de señal.
Muchos tipos de señales, provenientes de diversos sensores, deben acondicionarse
antes de ser conectados a la tarjeta de adquisición de datos. En esta parte se tiene
que hacer una buena elección de transductores y convertidores que se ajusten a los
requerimientos del proceso y cuyo costo no resulte muy elevado, para lograr un
acople entre los elementos que integran el lazo de control.
c) Escoger una tarjeta de adquisición adecuada de acuerdo a las condiciones de la
planta.
d) Seleccionar el método de programación adecuado (software).
Son muy usados en aplicaciones de Automatización industrial tales como:
 Automatización de fábricas
 Procesamiento de alimentos
 Interfaz hombre – máquina (HMI)
 Automatización de laboratorios
 Control de máquinas
 Visión de máquinas
 Procesamiento de petróleo y gas
 Procesamiento farmacéutico
 Robots para colocación de elementos
 Automatización de procesos
26
Instrumentación tradicional versus Instrumentación virtual
Instrumento Tradicional
Definido por el fabricante
Funcionalidad específica, con conectividad
limitada.
Hardware es la clave.
Alto costo / función
Arquitectura "cerrada"
Lenta incorporación de nuevas tecnología.
Bajas economías de escala, alto costo de
mantenimiento.
Instrumento Virtual
Definido por el usuario
Funcionalidad ilimitada, orientado a
aplicaciones, conectividad amplia.
Software es la clave
Bajo costo / función, variedad de funciones,
reusable.
Arquitectura "abierta".
Rápida incorporación de nuevas
tecnologías, gracias a la plataforma PC.
Altas economías de escala, bajos costos de
mantenimiento
Tabla 2. Comparación Instrumentación Tradicional vs Instrumentación virtual
Fuente: [12]
8 SISTEMAS SCADA (SUPERVISORY CONTROL AND DATA
ACQUISITION)
Los sistemas SCADA proveen una perspectiva integrada de todos los recursos de
control e información de la planta. De esta manera, los ingenieros, supervisores, u
operadores pueden visualizar e interactuar con los procesos mediante
representaciones gráficas de los mismos.
Además, provee toda la información que se genera en el proceso productivo a
diversos usuarios, tanto del mismo nivel como de otros sectores dentro de la empresa:
control de calidad, supervisión, mantenimiento, etc., en un marco de modelo de
automatización piramidal. Las características básicas de un sistema SCADA son las
siguientes: Adquisición y almacenado de datos, para recoger, procesar y almacenar
la información recibida de forma continua y confiable. Representación gráfica y
animada de variables de proceso y monitorización de éstas por medio de alarmas.
Ejecutar acciones de control, para modificar la evolución del proceso, actuando bien
sobre los reguladores autónomos básicos (consignas, alarmas, menús, etc.), o
directamente sobre el proceso mediante las salidas conectadas. Arquitectura abierta
y flexible con capacidad de ampliación y adaptación. Conectividad con otras
aplicaciones y bases de datos, locales o distribuidas en redes de comunicación (i.e.
MS Excel, SQL) Supervisión, para observar desde un monitor la evolución de las
variables de control. [14]
Transmisión de información con dispositivos de campo y otros PC. Base de datos,
gestión de datos con bajos tiempos de acceso. Suele utilizar ODBC. Presentación,
representación gráfica de los datos. Interfaz del Operador o HMI (Human Machine
Interface). Explotación de los datos adquiridos para gestión de la calidad, control
estadístico, gestión de la producción y gestión administrativa y financiera. Alertar al
operador de cambios detectados en la planta, tanto aquellos que no se consideren
normales (alarmas) como cambios que se produzcan en la operación diaria de la
planta (eventos). Estos cambios pueden ser almacenados en el sistema para su
posterior análisis. [14]
27
En este proyecto se usaran las herramientas de desarrollo para supervisión
proporcionadas por la plataforma Wonderware las cuales son muy versátiles. A
continuación de desglosan cada una de ellas:
8.1 WonderWare
Para el desarrollo de la aplicación SCADA se usara el software de supervisión
Wonderware el cual es una completa aplicación de supervisión, operación y manejo
de información que permitirá gestionar los procesos que maneja la empresa Incolbest.
Wonderware permite entre otras posibilidades la recolección de datos, conectividad
de sistemas, visualización HMI y SCADA, gráficos de tendencias y generación de
reportes.
WonderWare trabaja en el entorno grafico llamado InTouch el cual es un paquete de
software utilizado para crear aplicaciones de interface hombre-máquina bajo entorno
PC. InTouch utiliza como sistema operativo el entorno WINDOWS 95/98/NT/2000. El
paquete consta básicamente de dos elementos: WINDOWMAKER y
WINDOWVIEWER WINDOWMAKER es el sistema de desarrollo. Permite todas las
funciones necesarias para crear ventanas animadas interactivas conectadas a
sistemas de e/s externos o a otras aplicaciones WINDOWS. WINDOWVIEWER es el
sistema runtime utilizado para rodar las aplicaciones creadas con WINDOWMAKER.
[12]
InTouch® dispone de un lenguaje de programación sencillo y extenso para la
realización de cálculos en segundo plano, simulaciones, etc. Su programación está
estructurada en grupos y eventos. Los programas condicionales se pueden asociar a
resultados (verdadero, falso, mientras sea verdadero o falso) o botones (al pulsar, al
mantener o al soltar). Los programas de pantallas se invocan al abrir, cerrar o
mientras la pantalla esté visible. Los programas por cambio de valores se activan al
cambio de valores de tags, por acciones del operador (como la selección de objetos),
o como resultado de eventos o condiciones de alarmas.
Debido a que no se podrá contar con la planta física para realizar pruebas del sistema
se realizará la programación del PLC sobre la plataforma de Wonderware Incontrol,
la cual permite de forma virtual simular el comportamiento de un PLC y realizar, las
comunicaciones con el sistema de monitoreo como si se contara con el sistema físico
InControl es un componente de control, de arquitectura abierta, que permite diseñar,
crear, probar y ejecutar programas para controlar procesos, es decir simula el
comportamiento de un PLC
Permite el trabajo en una gran variedad de lenguajes de programación, tanto gráficos
como en modo texto, incluyendo el lenguaje de control de posicionamiento.
El software de InControl proporciona una alternativa de bajo costo con respecto a los
PLCs. InControl ofrece un paquete más robusto de control, una conectividad abierta
sumamente superior y capacidades sofisticadas de la lógica para manejar procesos
discretos y de batch complejos. También ofrece la mayor capacidad total comparada
a los Micro PLCs. Actualmente se encuentra disponible en su versión 7.1 y es la que
usaremos en el presente proyecto
28
Historian es una base de datos histórica accesible en tiempo real para sistemas
SCADA, el Servidor Industrial SQL es una extensión del Microsoft SQL Server. Se
puede usar como un “historiador de planta” para acceder a datos referentes tanto a
tiempo real como a cualquier determinado momento del histórico, permite tener la
información vital que necesitan para mejorar la calidad del producto y su eficiencia.
Con este nivel de visibilidad, problemas de calidad del producto e ineficiencias de
procesos delicados pueden corregirse oportunamente.
9 COMUNICACIONES ENTRE NIVEL DE PLANTA-NIVEL DE CAMPONIVEL DE SUPERVISION
Para establecer comunicaciones con los sensores remotos y actuadores remotos
ubicados en cada una de las maquinas se establecerá por medio del protocolo
Modbus TCP/IP.
Figura 10: Arquitectura de comunicaciones Incolbest
9.1 MODBUS
Es un protocolo de comunicación serial basado en el modelo maestro/esclavo, a la
fecha es un estándar de facto, es público, muy seguro, no requiere licencias y su
implementación es relativamente fácil en dispositivos electrónicos.
El protocolo MODBUS es un protocolo que usa líneas seriales, por lo que
comúnmente se implementa sobre redes de comunicación RS-485, pero también
sobre redes que usan la comunicación serial RS-232, incluso se puede implementar
vía TCP/IP sobre una red Ethernet.
Modos de Transmisión del MODBUS
Los modos de transmisión definen como se envían los paquetes de datos entre
maestros y esclavos, el protocolo MODBUS define dos principales modos de
transmisión:
29
MODBUS RTU (Remote Terminal Unit). La comunicación entre dispositivos se realiza
por medio de datos binarios. Esta es la opción más usada del protocolo y es la que
se implementó.
MODBUS ASCII (American Standard Code for Information Interchange). La
comunicación entre dispositivos se hace por medio de caracteres ASCII.
Comunicación Maestro-Esclavo en MODBUS
El MODBUS siempre funciona con un maestro y uno o más esclavos, siendo el
maestro quién controla en todo momento el inicio de la comunicación con los
esclavos, que según la especificación pueden ser hasta 247 en una misma red. El
esclavo por otro lado se limita a retornar los datos solicitados por el maestro, así de
simple es la comunicación usando el MODBUS, el maestro envía los mensajes y el
respectivo esclavo los responde.
Cada esclavo debe tener una única dirección, así el maestro sabe con quién se debe
comunicar.
PROTOCOLO: MODBUS/TCP
Dado a las diversas prestaciones y beneficios que ofrece el Protocolo Modbus/TCP
en las redes industriales es que se ha optado por usarlo en este proyecto.
Modbus/TCP es un protocolo de comunicación diseñado para permitir a equipos
industriales tales como PLCs, computadores, drivers y otros tipos de dispositivos
físicos de entrada/salida comunicarse sobre una red. Fue introducido por Schneider
Automation como una variante de la familia de protocolos MODBUS, ampliamente
usada para la supervisión y el control de equipo de automatización. Específicamente
el protocolo define el uso de mensajes MODBUS en un entorno intranet usando los
protocolos TCP/IP. [14]
7.2 OPC (OLE for Process Control)
Para realizar la comunicación entre el HMI Intouch y el Incontrol en el cual se simulara
el PLC se utilizara OPC, por su versatilidad y fácil configuración.
OPC se consigue utilizando dos componentes:
OPC especializados llamados Cliente OPC y Servidor OPC.
Es importante resaltar que el hecho de que la Fuente de Datos y el Cliente de Datos
puedan comunicar entre sí mediante OPC no significa que sus respectivos protocolos
nativos dejen de ser necesarios o hayan sido reemplazados por OPC. Al contrario,
estos protocolos y/o interfaces nativos siguen existiendo, pero sólo comunican con
uno de los dos componentes del software OPC. Y son los componentes OPC los que
intercambian información entre sí, cerrando así el círculo. La información puede viajar
de la aplicación al dispositivo sin que estos tengan que hablar directamente entre sí.
[14]
Beneficios de utilizar conectividad OPC
1. Una aplicación Cliente OPC puede comunicarse libremente con cualquier Servidor
OPC visible en la red sin la necesidad de utilizar ningún driver específico para la
Fuente de Datos.
30
2. Las aplicaciones Cliente OPC pueden comunicar con tantos Servidores OPC como
necesiten. No hay ninguna limitación inherente a OPC en el número de conexiones
que se pueden establecer.
3. Hoy en día OPC está tan extendido que hay un Servidor OPC disponible para
prácticamente todos los dispositivos nuevos o antiguos que existen en el mercado.
4. Las Fuentes de Datos (hardware o software) que utilizan OPC pueden ser
intercambiadas o actualizadas sin la necesidad de actualizar los drivers utilizados por
cada aplicación que comunique con ellas mediante OPC. Sólo hay que mantener
actualizado el Servidor OPC para esa Fuente de Datos.
5. Los usuarios pueden elegir libremente los dispositivos, controladores
y
aplicaciones que mejor se ajusten a sus proyectos sin preocuparse del fabricante del
que provienen o de si comunicarán entre sí… la intercomunicación se da por sentado.
[14]
Wonderware OPCLink
El Wonderware OPCLink es un programa de aplicación Microsoft® Windows® que
actúa como un convertidor de protocolo de comunicaciones. Esto permite a otros
programas de aplicación de Windows el acceso a los datos de los servidores OPC
local o remoto que se encuentre en línea.
OPCLink puede conectarse a servidores OPC locales o remotos y se puede conectar
a los clientes locales o remotos. El protocolo de comunicaciones SuiteLink es robusto.
Esto significa un servidor OPC será más estable y ofrecerá un mayor rendimiento si
OPCLink y el OPC servidor se instalan en el mismo equipo y sus clientes utilizan
conexiones SuiteLink remotas, en la figura 11 podemos ver las conexiones entre
servidores OPC –Opc link y el Windows Marker editor de Archestrea y donde se
desarrollara el sistema HMI.
Figura 11: Representación graficas de las conexiones OPC
10 EL INTERNET DE LAS COSAS EN LA AUTOMATIZACION
INDUSTRIAL
Hoy en día la mayoría de la información de las empresas se encuentra conectada a
Internet como parte de tendencia (IoT) “Internet of Things”, se podría suponer que
31
casi todas las plantas de fabricación tendría un proyecto de IO en marcha, ya que en
la industria manufacturera se manejan muchos procesos y flujo de material.
Pero los analistas y proveedores de tecnología coinciden en que todavía es pronto
para el IoT, especialmente en los pisos de la planta. Obstáculos para la adopción más
amplia incluyen problemas de seguridad para las redes de comunicación de planta y
un conocimiento difuso de cómo el IoT se traduce en el uso práctico.
El IO tiene muchas definiciones, pero gira en torno a los sensores de conexión, equipo
inteligente, controladores lógicos programables (PLC), y la identificación por
radiofrecuencia (RFID) de datos con Internet para que otros sistemas o software de
análisis pueden responder o dar sentido a los datos. La gran promesa de la IO es que
las tecnologías de la información (TI) tendrán un conocimiento en tiempo real de las
condiciones, eventos y movimientos de material en el mundo físico [16].
En la herramienta Wonderware se cuenta con el Information Server el cual puede ser
configurado como una aplicación web para ver históricos, alarmas y pantallas de
InTouch desde el entorno de un navegador.
8.1 Wonderware Information Server
Wonderware Information Server ofrece una solución fácil que permite agregar y
presentar datos de rendimiento y producción a través de la web o la Intranet de una
compañía.
A través del uso de Information Server, es posible agregar grandes cantidades de
datos de proceso en reportes de producción altamente informativos adecuados a las
necesidades de información del personal de la planta.
El contenido de Wonderware Information Server puede ser incorporado a otros
portales web agregando valor e información. [17]
La aplicación permite diferentes configuraciones por medio de sus funcionalidades el
Application Manager y User Manager la administración de usuarios pueden ser
creados directamente para el portal Web con roles específicos dependiendo de la
dependencia a la cual pertenecen lo cual les da niveles de acceso de acceso
diferentes a la aplicación o los usuarios que actualmente maneja la aplicación de
escritorio, License Manager Estado de la licencia y fecha de vencimiento. Portal
Configuration Configuración del entorno. Data Source Manager Administración de las
Bases de Datos Factory, Alarm Manager Administrar las alarmas que previamente se
han configurado en la base de datos de Archestra. La funcionalidad más importante
Win-XML Exporter, que es la aplicación que usaremos para convertir y publicar
nuestra aplicación. [17]
32
CAPITULO 3
DESCRIPCION SITUACIÓN ACTUAL
A continuación se analiza la situación actual de empresas del sector de fabricación
de pastillas para frenos en Colombia y el mundo para dar un contexto de porque se
hace necesaria la automatización del proceso actual realizado por Incolbest en la
fabricación de pastillas para frenos.
1. SITUACIÓN ACTUAL EMPRESAS FABRICANTES DE PASTILLAS
PARA FRENOS
En la actualidad la mayoría de empresas del sector de autopartes alrededor del
mundo han ido mejorando la forma en que realizan sus procesos productivos con el
fin se ser más competitivos y obtener una alta calidad en sus productos, tal es el caso
de empresas como:
La compañía KUKA en Augsburgo la cual dio a BBA Friction una solución para
automatizar la manipulación de pastillas de freno. A pesar que las piezas individuales
no pesan mucho, cada operario debía mover por turno, material con un peso total de
aprox. seis toneladas, lo que causaba frecuentemente estados de enfermedad. BBA
Friction analizó intensivamente el mercado a fin de encontrar una instalación robusta,
que pueda resistir las severas condiciones industriales. Se encontró una solución en
base a seis robots KUKA. Cuatro robots IR 363/30, cada uno de ellos equipados con
un listón magnético IR 363/30, recogen las piezas dispuestas en línea sobre una cinta
transportadora y las depositan en un portador de piezas. Antes, con un listón guía,
mide la profundidad para verificar si la capa correspondiente está libre. [16]
La empresa Colombiana MAFRICCION posee un Laboratorio de Control Calidad e
Investigación y Desarrollo dotado metrológicamente con equipos de medición y
ensayo que garantizan las especificaciones de los productos terminados y el control
de las variables sobre los procesos. El equipo FAST (Friction Assesment Screeening
Test), el Durómetro ROCKWELL, los hornos de precisión, el software del nuevo
sistema de graficación del equipo FAST asegura la permanente evaluación y análisis
de los materiales para garantizar la excelencia y seguridad de todos los productos
[18].
La empresa Remsa es hoy en día considerada el mayor fabricante europeo de
materiales de fricción del mercado independiente. Remsa incorpora la más avanzada
tecnología en los procesos de producción para conseguir un producto final de primera
calidad. [18]
En contraste del escenario de las empresas antes mencionadas se tiene la situación
de la empresa española Galfer, en la cual lo sorprende del proceso es que en gran
parte es manual, ya que se suelen hacer series muy cortas debido a la cantidad de
modelos, variaciones y compuesto que exige el mercado. Como se suele decir, todos
los vinos siguen aparentemente procesos similares, pero nunca hay un mismo
resultado. [19]
33
A continuación se analizará la situación puntual de Incolbest y por qué decide
automatizar sus procesos y no continuar realizándolos de forma manual con es el
caso de la empresa Galfer.
2. SITUACIÓN ACTUAL INCOLBEST
En la actualidad se llevan a cabo en la empresa la fabricación de 1229 referencias
diferentes de las cuales el 90% tiene un flujo y el 10% restante uno diferentes, lo cual
dificulta su manejo y seguimiento.
Las pastillas que tiene una platina integrada tienen un flujo de proceso más largo que
el desarrollado para las pastillas que no la tiene, ya que estas últimas no deben sufrir
un proceso de formado y van una batería de prensas de curado especiales y usadas
únicamente, para estas referencias por tal razón su producción es mucho más rápida,
sencilla y no genera traumatismo, por el contrario la fabricación de las referencias que
poseen platinas es más larga y con cuellos de botella en su desarrollo debido a que
por las características de los procesos y las máquinas, actualmente se tiene tiempos
de inactividad muy altos como se puede ver en la Tabla 3 la cual describe las paradas
típicas que se presentan en la empresa Incolbest s.a. en 1 año de producción.
Tipo Parada
Tiempo min Porcentaje
Cambio de herramental
11952
37,99%
Mantenimiento correctivo
5126
16,29%
Falta de mezclas
2740
8,71%
Montaje
2410
7,66%
Reunión no programada
1857
5,90%
Pruebas calidad
1825
5,80%
Permisos personales
1560
4,96%
Falta de material
900
2,86%
Falta de platina
710
2,26%
Precalentamiento
447
1,42%
Baja temperatura
420
1,33%
Cambio de piedras
390
1,24%
Enfermedad
340
1,08%
Falta suministros
280
0,89%
Daño de herramental
240
0,76%
Falta de mallas
160
0,51%
Cambio de disco
40
0,13%
Corte de energía
35
0,11%
Cambio de mezcla
30
0,10%
Capacitación
0
0,00%
Reunión de seguridad
0
0,00%
Total general
31462
100,00%
Tabla 3. Paradas Típicas actuales planta Incolbest
Fuente: Incolbest s.a.
34
Figura 12. Distribución de equipos en los procesos de alistamiento de platina, curado y formado
Como se muestra en el diagrama de flujo de la Figura 12 (situación actual), el proceso
inicia cuando en la orden de producción , ya está especificada la cantidad de pastillas
a fabricar, la cantidad de material y las especificaciones que debe tener el material de
fricción, una vez se tiene esta orden se procede con la etapa de limpieza de cada una
de las platinas y el proceso de formado de las pastillas, estas dos piezas se une en
el proceso de curado, en la actualidad este proceso no tiene ningún tipo de
automatización por tal razón no hay forma de hacer seguimiento a los sub-productos
ni a las máquinas, lo cual ocasiona retardos innecesario y tiempo ocioso de las
máquinas, la empresa desea hacer una automatización que no incurra en costos altos
para la compañía pero que mejore notablemente el rendimiento de las máquinas.
Por tal razón se explicara brevemente el despliegue del proceso productivo en
Incolbest, las máquinas y materiales que intervienen:
35
2.1 Definición
Las pastillas de freno como la observada en la Figura 13 son unas placas metálicas
que llevan pegado en una de sus caras un elemento denominado material de fricción,
van instaladas en el interior de las pinzas de freno.
Las pastillas de freno constan convencionalmente de un soporte metálico como el de
la figura 14 y un bloque de material de fricción, siendo fundamental la unión entre
ambos componentes para que la pastilla de freno cumpla adecuadamente con las
especificaciones necesarias para la función de su aplicación.
Normalmente cuando se pisa el pedal de freno, se emplea una parte de la capacidad
total de frenado del carro, la capacidad de reserva se usa cuando se pisa a fondo.
Por tanto, es casi imposible saber si se está perdiendo capacidad de frenos de
reserva, pues casi nunca se emplea el 100% de la capacidad.
Perder la capacidad de frenado de las pastillas conlleva a que cada vez la distancia
para frenar sea más larga que la habitual, llevándola cada vez más lejos, siendo
incluso factible que no se logre parar. [24]
Figura 13. Pastilla de freno.
Figura 14. Soporte metálico
Tipos de pastillas de freno
Semimetálicas o metálicas: como se puede deducir por el nombre contienen
materiales de fricción metálicos como el hierro. La fricción en condiciones de seco y
mojado no suelen variar demasiado en este tipo de componentes.
Tienen la ventaja
de que su duración es superior a las pastillas orgánicas o ecológicas, pues llegan a
alcanzar los 15.000 kilómetros. El inconveniente es que con este tipo de material, el
calor desprendido es enorme, necesitando una capa aislante para proteger el resto
de componentes cercanos (por ejemplo, no hacer hervir el líquido de frenos y que se
quede sin él). [24]
Orgánicas (carbón o cerámica): están compuestas de materiales como el grafito,
pero poseen otras fibras y resinas que ofrecen flexibilidad de maleabilidad hasta cierto
36
grado. Tienen la ventaja de que una vez realizado el rodaje, son de una inmejorable
calidad y adherencia al frenar. Resisten más la temperatura que las metálicas, lo cual
hace que el disco tenga una vida media superior. Con este tipo de pastillas hay que
tocar levemente y no a fondo los frenos durante los primeros kilómetros de rodaje,
para que creen una capa vítrea con el fin de que no se quemen las pastillas. Tienen
una duración de 10.000 kilómetros aproximadamente. [24]
2.2 Proceso De Fabricación De Pastillas De Freno
En la figura 15 se describe el proceso productivo actual de la fabricación de
pastillas para frenos en la empresa Incolbest s.a.
Proforma
Cliente
Generacion
ordenes de
produccion
Ranurado
Orden de
mezclado
Orden de
produccion
Lista de
recolección
Perforado
Perforado
Mezclado
Underlayer
Mezclado
Formado
Lista de
recoleccion
Pastilla,
integrada
?
No
Precalent
amiento?
Si
Si
Precalentamiento
Preforma
(horno)
No
Solicitud de platina
Pegado de
placa
Pintura
Electrostatica
Curado
Engomado?
Alistamiento
entrega de
platina
No
Pastilla,
integrada
?
Engomado
Horno
Engomado
Lavado
Marcado
Tampo o Inkjet
Si
Enfriamiento
Limpieza
Granallado ?
No
Si
Granallado
Alistamiento
carros
torque
Si
Torque carros
horno
Accesorio
s?
Micropercusio
Solicitud
accesorios
Remachado
No
Horneado
Aplicación de
pegante
Secado de
pegante
Carros con
torque?
Alistamiento
platina
Rectificado
taco
Empaque x
Juego
Si
Descargue
carros horno
No
Rectificado
Empaque x 20
jgs
Gamas de
calidad
Cargue
TR 500
Transporte
APT
Cargue
TR 13
Figura 15. Diagrama de flujo del proceso productivo
Fuente: INCOLBEST s.a
Los pasos fundamentales que se deben de seguir a la hora de fabricar pastillas para
frenos detallados en la Figura 15 son descritos brevemente a continuación:
EL PROCESO DE MEZCLADO: Es uno de los principales pasos dentro del proceso
de fabricación, ya que su misión es la de mezclar todos los componentes de forma
Pegado Placa
37
homogénea. Para conseguir una buena homogeneización de la mezcla, el mezclador
está provisto de un eje central que hace girar los componentes en forma de ochos y
en otro eje dos cuchillas batidoras que son las que van homogeneizando la mezcla.
En este proceso, uno de los factores críticos es el tiempo que los diferentes materiales
pasen en el mezclador, ya que este periodo debe estar definido dependiendo del tipo
de fibras que se vayan a mezclar.
Figura 16.proceso de mezclado INCOLBEST
ALISTAMIENTO DE PLATINA: Este proceso se divide en las siguientes etapas:
Desengrase: Las platinas pasan inicialmente por un proceso de limpieza en donde
son lavadas a presión con un desengrasante a una temperatura de 40˚C a 70 ˚C
durante 4min para remover la grasa de procesos anteriores aproximadamente. Una
vez culminado el lavado las platinas son transportadas manualmente a la siguiente
fase del proceso.
Figura 17.proceso de limpieza INCOLBEST
Granallado: En este proceso se someten las platinas a un flujo de alta presión de
pequeñas esferas de acero (granalla), que permite eliminar cualquier rebaba u oxido
presente en la platina. La operación de la maquina se realiza manualmente .Las
platinas limpias son colocadas manualmente por el operador en mesas rodantes que
son llevadas al área de marcado.
38
Figura 18.proceso de granallado INCOLBEST
Marcado: En este proceso las platinas son marcadas manualmente por un operario
como se puede ver en la Figura 19 (A) con su número de serie de acuerdo a la orden
de producción a la cual pertenecen según el ejemplo de la Figura 19 (B).
A
B
Figura 19.proceso de marcado INCOLBEST
Aplicación adhesivo: Este paso es crítico en el proceso ya que garantiza una
correcta adherencia del material de fricción al soporte. El pegante es aplicado
manualmente con una pistola de aire comprimido a gran velocidad atomizando las
piezas, las cuales permanecen en mesas para su secado natural.
Figura 20.proceso de Aplicación adhesivo INCOLBEST
39
FORMADO: El material de fricción es trasladado en un contenedor por unas bandas
hasta el lugar de trabajo, el operador procede a medir la cantidad necesaria a utilizar
para cada tipo de pastilla (Figura 21 A). El material de fricción es colocado en una
prensa a una temperatura y presión previamente definidas para el tipo de mezcla y
por medio del prensado se logran aglutinar los diferentes componentes y reducir su
volumen, el producto terminado es colocado en carros que son traslados al área de
curado.
Este proceso lleva asociado unos ciclos de prensado, es decir, que una prensa actúa
sobre las pastillas durante un determinado tiempo, para luego permitir la salida de los
gases, el resultado final son las pastillas de la Figura 21 (B)
A
B
Figura 21.proceso de FORMADO INCOLBEST
CURADO: En esta etapa los soportes son pegados al material de fricción, esto se
produce por dos motivos principales, uno de ellos es que el soporte lleva impregnado
una resina que consigue la adhesión del material y por otro lado, existen unos huecos
pasantes en los soportes cuya función es la de alojar el material de fricción que fluye
para conseguir una completa fijación del material de fricción al soporte. El tiempo
típico de prensado varía de 10 a 12 minutos según la fórmula empleada para permitir
el curado en prensa de las resinas.
En esta maniobra el operario coloca unos moldes en forma de láminas (el tamaño y
forma varían dependiendo del tipo de platina) en la prensa para luego manualmente
insertar las platinas provenientes del proceso en frio dentro de los moldes, unas vez
culminado el prensado las pastillas son retiradas de los moldes (Figuras 22 A y B).
A
B
Figura 22.proceso de curado INCOLBEST
40
HORNOS: En esta última fase, el material de fricción sube a temperaturas de 500ºC
o superiores debido a la acción de una placa caliente o bajo el efecto de una llama
como en el horno de la figura 23 A y figura 23 B. En este último proceso se elimina
una gran parte de materiales orgánicos aún existentes, el polímero (resina) se grafitiza
y la pastilla de freno adquiere sus características definitivas.
A
B
Figura 23.proceso de Horno INCOLBEST
RECTIFICADO Y RANURADO: En esta etapa las pastillas sufren diferentes procesos
de mecanización para adaptarlas a las características dimensionales requeridas por
cada aplicación. Es decir, se rectifican para conseguir el espesor de material de
fricción necesario.
Otro de los procesos que pueden sufrir es la realización de catas o ranuras, al igual
que los chaflanes.
A
B
Figura 24.proceso de Rectificado y Ranurado INCOLBEST
PINTURA ELECTROSTÁTICA: Las pastillas provenientes del proceso de Rectificado
y Ranurado son colocadas ordenadamente con el material de fricción hacia abajo en
una banda que va avanzando para ser atomizadas con pintura electrostática por
medio de un equipo automatizado que funcionan con aire comprimido.
41
A
B
C
Figura 25.proceso de pintura INCOLBEST
MARCADO Y FIJACIÓN ACCESORIOS: Durante esta etapa se le añaden a las
pastillas todos los elementos complementarios tales como los muelles, resortes,
avisadores, etc. Las pastillas están finalizadas, solo queda marcarlas y empacarlas
para poderlas entregar a los diferentes clientes.
A
B
Figura 26.proceso de Marcado y Fijación accesorios INCOLBEST
2.3 Tiempos De Procesamiento
Para determinar el tiempo promedio que tarda una pastilla en ser producida, se realizó
una toma referencial de tiempos, debido a la gran variedad de referencias que se
producen en la planta tanto en forma, como en tamaño y mezcla. Por tal razón se
pueden dividir inicialmente en 2 grandes grupos las pastillas que tienen platina
integrada y las que no la poseen, lo cual corresponde al 90% de la producción y la
restante al 10% respectivamente.
Por tal motivo este trabajo se centrará en las referencias que cuentan con pastilla, ya
que las otras van directamente a los hornos de curado y su proceso es más sencillo
e inmediato.
42
Para poder determinar el tiempo total de procesamiento se tendrá en cuenta tiempos
parciales tales como:
El tiempo de espera (wi) Es el tiempo que el trabajo está en cola esperando a ser
procesado en una máquina, dentro del tiempo de espera podemos discriminar:
 Cambio de Herramentales: Es el tiempo que tarda el operario en cambiar los
moldes cuando se realiza cambio de referencia.
 Cambio de molde: Es el tiempo que tarda una misma referencia en las prensas
de curado cuando no existen suficientes moldes para toda la orden.
 Cambio de presión de curado o formado: Es el tiempo que tarda el sistema en
hacer el cambio de presión cuando se realiza cambio de familia en la maquina
ya sea en las prensas de curado en las de formado.
 Cambio de Mezcla: Es el tiempo que tarda el operario en realizar el cambio de
mezcla en las tolvas en el caso de las prensas de formado.
El tiempo de finalización (ti) corresponde al instante en el que se termina la última
operación de un trabajo.
El tiempo de llegada (ai) corresponde al instante en el que se inicia cada una de las
operaciones de un trabajo.
Nos centraremos en la revisión de los tiempos de proceso correspondientes a los subproceso de alistamiento de platina, formado y curado los cuales serán usados para
modelar los procesos por Redes de Petri Coloreadas (RdPC).
En el Anexo 3 se pueden observar los tiempos de procesamiento actual en planta.
CAPITULO 4
APROXIMACIÓN AL MODELO DE MONITOREO Y SUPERVISIÓN A
PARTIR DE LOS RASGOS TECNOLÓGICOS DEL SISTEMA DE
FABRICACIÓN DE PASTILLAS PARA FRENOS
Siendo el objetivo modelar y supervisar los procesos de alistamiento, formado y
curado de platina, parece claro que primero se debe saber cómo funcionan esos
procesos. Como se verá, el tipo de automatización a implantar depende del tipo de
proceso a automatizar: no da lo mismo automatizar un proceso continuo que un
proceso gobernado por eventos. Debido a la gran cantidad de procesos distintos que
funcionan actualmente, consideraremos sólo los más importantes desde el punto de
la automatización, y obtendremos modelos con sus características esenciales.
Para tal fin se iniciará de la siguiente forma:
Agrupación tecnológica de las 1229 referencias diferentes que existen en Incolbest
s.a. en familias dependiendo del proceso que se sea tratando.
Criterios de flexibilidad: Se revisan los criterios de flexibilidad presentes en Incolbest
s.a.
Planificación detallada de las líneas de espera: Una vez se ha determinado el tipo
de flexibilidad que se manejará en la planta y que el problema son los cuellos de
botella presentes se realiza por teoría de colas el análisis de esta situación para así
determinar qué cantidad de piezas están esperando a ser atendidas.
43
Redes de Petri: Con el modelo resultante se procede a hacer el modelamiento del
sistema por Redes de Petri, teniendo en cuenta en que se mantendrán las
flexibilidades de ruta y mezcla, sin aumentar la cola de producción presente en cada
una de las máquinas.
Por otro lado el modelamiento del sistema de supervisión se realizará siguiendo un
nivel de automatización parcial por las siguientes razones:
Características de la planta
Requerimientos formulados por el cliente
Condiciones físicas de la planta
Necesidades actuales de la misma las cuales son básicamente el seguimiento
continuo de los sub-productos del proceso sin incurrir en costos altos y el
mejoramiento del flujo de proceso.
1. AGRUPACIÓN POR TECNOLOGÍA DE GRUPOS:
El proceso de producción total se centra en los sub-procesos de alistamiento de
platina, formado y curado, debido al alto volumen de producción y la gran variedad
de piezas diferentes que convergen en diferentes equipos con características
similares pero sin ningún control, por tal motivo se debe realizar una agrupación por
familias la cual se realizará teniendo en cuenta los siguientes parámetros de similitud:
Por Atributos de diseño. Teniendo en cuenta criterios calificativos tales como las
características de los tipo de máquinas, tipo de mezcla, y el tipo de herramentales
(moldes y cavidades de cada uno de ellos).
Por Atributos de manufactura. Los criterios calificativos son los procesos de
producción, la secuencia de operación, el tiempo de producción, el tamaño del lote.
Mediante la inspección visual en la planta y la revisión de las hojas de producción
actuales, se realizará una codificación y clasificación en familias de todas las
referencias existentes con el fin de hacer seguimiento de cada una de las órdenes
durante cada uno de los sub-procesos en la línea de producción.
1.1 Alistamiento de platina:
En esta etapa del proceso las referencias se agruparán en dos familias; las que
poseen platina (CP) que representan el 89% de la producción total de la planta y las
que no la poseen las cuales solo constituyen el 10%.Las familias sin pastilla irán
directamente a las prensas de curado y no tendrán alistamiento previo, esta familia
será conocida en adelante como (SP) serán curadas directamente y tienen un tiempo
de producción menor, todas las referencias pueden realizarse sin platina esta
característica será especificada desde el comienzo de la generación de la orden por
la persona encargada en la planta.
La familia con alistamiento de platina se dividen en dos nuevas familias, unas pasan
a Formado y las otras van directamente a las prensas de curado, ya que estas
referencias debido a su tamaño se hacen con un curado directo en las prensas (WA0171, WA-173 y WA-147)
44
En el proceso de alistamiento de platina se distinguen cuatro pasos principales:
Desengrase, Granallado, Marcado, Aplicación de Adhesivo, Secado de pegante.
En el caso del desengrase, granallado son realizados por una máquina por la cual
deben pasar todas las platinas en línea y posteriormente, el marcado es realizado
pieza a pieza por un operario y la aplicación del pegante es realizado por una máquina
semi-automatizada que mejora la calidad del proceso la cual fue instalada
recientemente, por tal razón no hay forma de realizan más agrupación de las
referencias y las familias serán como se puede ver en la Tabla 4.
Tabla 4. Familias proceso de Alistamiento de Platina
1.2 Formado:
En esta etapa del proceso de distingues 5 máquinas (WA 01-49, WA 01-68, WA 0172 WA 01-14, WA 01-30) en las cuales se puede realizar el proceso de formado del
material de fricción; revisando el plan de producción de la empresa se hace una
división inicial por mezcla y participación en la producción total como se muestra en
la Tabla 5:
45
Tabla 5. Familias proceso de formado
Se puede concluir que en su orden la Familia 1 tiene el mayor peso dentro de la
producción de la empresa seguida de la familia 2 y 3 respectivamente, con este orden
de prioridad se organizan las órdenes en cada una de las máquinas.
1.3 Curado
El proceso de curado se cuentan con cuatro tipos de Maquinas: Molde Corto, Molde
Largo, Molde Directo y Baterías, el proceso de los Moldes Directos y la Baterías son
procesos diferentes y que tiene bajo nivel de producción 10%, los Moldes cortos y
largo son el 90% de la producción total por tal motivo la agrupación tecnológica de
este proceso se centrara en estos dos moldes.
De acuerdo a los atributos mencionados anteriormente tendremos el orden en el cual
se configura la agrupación:
Tipo de Maquina:
Inicialmente se hará una agrupación por el tipo de máquina a la cual va cada
referencia.
Molde Corto: Cuenta con cuatro máquinas en las cuales se puede curar (WA109, WA-110 WA-169, WA-148), la diferencia entre cada una de ellas es la
presión a la cual se debe curar la pieza, en estas prensas existen 5 pisos en
los cuales solo puede ingresar un molde x ciclo.
Molde largo: Cuenta con dos máquinas en las cuales se puede curar (WA-129,
WA-137); la diferencia que existe entre cada una de ellas es la presión a la
46
cual se debe curar la pieza, en estos moldes existen dos puestos de trabajo
en cada uno de los cuales existen 3 pisos con capacidad de ingresar 3 moldes
por piso.
Batería: Cuenta con una máquina con cuatro puestos en las cuales se puede
curar WA-115 (1-2-3-4) no existe diferencia entre cada una de ellas en la
presión a la cual se debe curar la pieza, se pueden curar piezas a la misma o
diferente presión cuenta con 1 molde y 4 cavidades, estas piezas no pasan
por la etapa de formado.
Cv (Pastilla de camión): Cuenta con 2 máquinas WA-171, WA-173 no existe
ninguna diferencia entre ellas cuentan con un piso en las cuales se pueden
curar 1 o 2 pastillas.
Presión de Curado:
Una vez se agrupan las piezas por el tipo de máquina a la cual deben ir, se debe
hacer la agrupación por las presiones, la cual depende de la máquina y de la
formulación.
Tiempos de ciclo:
El tiempo de ciclo de cada referencia depende de la máquina y de la formulación; es
un buen criterio para poder determinar que piezas pueden salir más rápido y si hay
posibilidad de mezclar más de una referencia en la máquina.
Tamaño del lote:
El tamaño del lote viene indicado en cada una de las órdenes, de producción de no
ser marcada como prioritaria, el tamaño del lote entrara como un parámetro de
estandarización del proceso.
Herramentales:
Los Herramentales son los moldes de cada una de las máquinas, cada referencia
tiene una cantidad de moldes diferentes con diferentes cavidades, por lo cual la
capacidad de producir cada una de las referencias es diferentes y afectara
directamente el tiempo total que tarde la orden de producción en estar lista.
Como se puede ver en el Anexo 2.Familias proceso de curado se logró reducir de
2650 piezas a 356 familias, lo cual nos permite optimizar tiempo y recursos operativos,
se efectuó la agrupación con los criterios mencionados anteriormente dando peso
inicialmente al tipo de molde (corto, largo, batería y CV) a continuación se realiza por
la geometría del molde, la cantidad de referencias que se hacen de cada molde y la
participación en la producción total.
2. CRITERIOS DE FLEXIBILIDAD
Para determinar qué tipo de flexibilidad será manejada en el proyecto se tendrán en
cuenta una serie de criterios:
1. Prueba de Variedad de partes. Definir si el sistema puede operar diversidad de
partes en modo de lotes.
47
2. Prueba de cambio de calendarización. Verificar si el sistema puede aceptar
cambios en la calendarización de la producción, ya sea por mezcla de partes o
cantidades de producción.
3. Prueba de recuperación de Errores. El sistema se puede recuperar de fallas en el
equipo y paros de la producción, de manera que la producción no se detenga
completamente.
4. Prueba de la parte nueva. Verificar que nuevas partes o diseños puedan ser
introducidas en una mezcla de producto existente. [10]
Criterios de análisis de la flexibilidad a tener en cuenta se presentan en la tabla 7:
Criterio de Flexibilidad
Prueba de recuperación de errores:
¿Puede el sistema recuperarse sin
problema de fallas en el equipo, o demoras
adicionales, de forma que la producción no
sea completamente detenida?
-Ya que el sistema cuenta con máquinas
intercambiables capaces de realizar la
misma operación, en caso de un corte de
ruta?
Prueba de partes nuevas:
-¿Pueden diseños de partes nuevas ser
introducidas dentro de una mezcla de
productos existentes con relativa facilidad
en el modelo actual?
- ¿Representa la habilidad del sistema de
manufactura para producir un número
determinado de diferentes productos?
Tipo de Flexibilidad seleccionado
Flexibilidad de ruta
Flexibilidad de producto
Tabla 6. Análisis de Flexibilidad
Los procesos del sistema de producción que se intervendrán consisten de cuatro
subproceso, alistamiento de platina, formado y curado, de acá en adelante serán
llamados estaciones de producción. La estación n°1 es alistamiento de platina. La
estación n° 2 realiza operaciones de formado y está compuesta por tres máquinas
iguales pero con diferente peso en la producción. La estación n° 3 tiene en total siete
prensas para producción general, cuatro destinadas a las pastillas para motos y 3
para las pastillas para camión. Las estaciones no están conectadas por un sistema
de transporte este movimiento de sub-productos se realiza de forma manual por
medio de carros. La media del transporte es de 3 min.
El sistema de Incolbest produce los diferentes tipos de familias como se mencionó en
la tecnología de grupos. Las fracciones de la mezcla y las rutas de proceso para las
diferentes partes se presentan en la Tabla 5, Tabla 6 y Tabla 7, debido a que se
maneja una producción paralela se trataran los cuatro procesos por separado. Con
la información anterior procederemos a determinar la tasa máxima de producción del
sistema, las tasas de producción para cada producto, la utilización de cada estación
y el número de servidores ocupados en cada estación.
48
Con el fin de justificar porque en la empresa Incolbest s.a. cuenta con una flexibilidad
de manufactura de mezcla y de producto en la cual el principal problema es el cuello
de botella que se presenta al inicio de los procesos de formado y curado.
Tasa de producción de todas las partes:
Rp* = s* / WL*
(1)
Donde Rp* = tasa de producción máxima de todos los estilos de partes producidos
por el sistema, el cual es determinado por la capacidad de la estación cuello de botella
(pza/min), s* = número de servidores en el cuello de botella, y WL* = carga de trabajo
en la estación cuello de botella (min/pza).
CURADO
WA-0109
Tiempo de ciclo de curado min
Metidas
N° Pisos 0109
Moldes por piso
Pastillas / molde
Pastillas/piso 0109
Pastillas / ciclo
Ciclos al turno
Juegos/turno
WA-0110
Tiempo de ciclo de curado min
Metidas
N° Pisos 0110
Moldes por piso
Pastillas / molde
Pastillas/piso 0110
Pastillas / ciclo
Ciclos al turno
Juegos/turno
WA-0129
Tabla 7.
Tiempo de ciclo de curado min
Metidas
N° Pisos 0129A
Moldes por piso
Pastillas / molde
Pastillas/piso 0129A
Pastillas / ciclo
Ciclos al turno
Juegos/turno
WA-0137A
Tiempo de ciclo de curado min
Metidas
N° Pisos 0137A
Moldes por piso
Pastillas / molde
Pastillas/piso 0137A
Pastillas / ciclo
Ciclos al turno
Juegos/turno
WA-0170
Tiempo de ciclo de curado min
Metidas
N° Pisos 0170
Moldes por piso
Pastillas / molde
Pastillas/piso 0170
Pastillas / ciclo
Ciclos al turno
Juegos/turno
Tiempo por pieza (min)
10,25
20
5
1
4
4
20
41
204
10,25
20
5
1
3
3
15
41
153
5
5
25
6
6
30
8
8
40
9
9
45
255
306
408
459
4
4
20
5
5
25
6
6
30
8
8
40
9
9
45
204
255
306
408
459
WL* = carga de trabajo en la estación cuello de botella (min/pza).
13
20
3
3
4
12
36
32
289
El WL* del proceso puede ser visto en el Anexo 1 donde se describen los tiempos de
cada uno de los procesos por pieza en minutos, un ejemplo de ellos se puede ver en
5
6
la tabla 7 .La estación cuello de botella se obtiene
el mayor cociente del
15 identificando
18
45
54
WLi /si.
362
434
Como se ve en el Anexo 1 claramente el cuello de botella se encuentra en la estación
13
n° 3 (curado), la cual determina la máxima
producción del sistema, específicamente
20
en los subsistemas de moldes cortos 3y moldes de camión, situación de esperar debido
3
a que el proceso va en línea recta 4en la estación
n° 1 pasa
luego por a ser una
5
6
12
15 en 5 máquinas
18
estructura paralela en donde las piezas
se abren
en la estación n° 2
36
45
54
dependiendo de su geometría y características
de fabricación para luego pasar a la
32
289
362
434
estación n° 3 en donde existen diferentes
tipos
de máquinas
para cada tipo de
geometría, debido a que las máquinas
de
molde
corto
presentan
la mayor
11
20
participación en el total de la producción
se tomara esta como cuello de botella y no
4
la de camión que presenta el mayor
índice pero la menor participación en la
2
4
5
6
8
9
producción total.
8
10
12
16
18
Rp* = 7/6.5
= 1,07 40pza/min 48
32
64
72
38
304
380
456
608
684
Tasa de producción de partes individuales: se obtiene multiplicando el Rp* por su
respectiva razón de partes en el total de la producción:
49
Rpj* = pj(Rp*)
(2)
Donde Rpj* = la tasa de producción máxima del estilo j de partes (pza/min), y pj = la
fracción de partes del estilo j.pj.
Las piezas que pasan por los moldes largos con el 57% de la producción total de la
fábrica por tal razón este será nuestro
Rp* = 1.07*(0.57) =0.60 pza/min
Utilización: es la proporción de tiempo que los servidores están trabajando y no de
ocio. Esto es:
Ui = (WLi / si)(Rp*)
(3)
Donde Ui = la utilización de la estación, WLi = carga de trabajo de la estación i
(min/pza), si = número de servidores en la estación i, Rp* = tasa de producción total
(pza/min).
Analizaremos el grado de utilización de la estación que presenta el cuello de botella
U1 = (1.07) (0.6) = 0.64 (64%)
Como podemos ver la estación esta subutilizada lo que nos indica que permanece el
26% del tiempo sin piezas para fabricar.
Para calcular el promedio de utilización de las estaciones se incluyen todas las
estaciones más el sistema de transporte; esto es:
Ū = ( Ui) / (n+1), desde i = 1 hasta n+1.
(4)
Utilización total del sistema:
Ūs = ( siUi) / ( si), desde i = 1 hasta n.
(5)
Donde Ūs = utilización total del FMS, si = número de servidores en la estación i, y Ui
= utilización de la estación i.
El número de servidores ocupados en cada estación es:
BSi = WLi (Rp*)
(6)
Donde BSi = número de servidores ocupados en promedio en la estación i, WLi =
carga de trabajo en la estación i.
3. PLANIFICACION DETALLADA DE LAS LINEAS DE ESPERA EN
INCOLBEST.
En la mayoría de los procesos que se presentan en las empresas de manufactura,
aparecen las líneas de espera. Esto debido a que casi siempre, la capacidad de
servicio en algún momento es menor que la capacidad demandada.
50
Este proceso de generación de líneas de espera, trae consigo diferentes tipos de
inconvenientes que se reflejan a corto y mediano plazo. Por tal motivo, se cuenta con
un conjunto de modelos matemáticos que se enmarcan en el área de la denominada
“La Teoría de Colas” [7]. Estos modelos buscan encontrar el equilibrio entre el número
de unidades que se encuentran en la línea de espera y la cantidad de estaciones que
satisfagan la demanda de servicio.
En la fabricación de pastillas para frenos como ya se ha indicado con anterioridad se
pueden observar varios procesos combinatorios que no permiten que la producción
sea completamente lineal .Por tal razón se tomaran en cuenta los criterio de disciplina
en las colas FIFO primero en llegar primero en ser atendido que usualmente son las
ordenes que mayor representación tienen en la producción total debido a la
agrupación tecnológica previamente realizada aunque existen excepciones en las
cuales se aplicará EDD (Earliest Due Date) para aquellos trabajos de alta prioridad y
con tiempos de entrega menores a los establecidos en la disciplina de colas FIFO.
Una vez realizado este análisis se plantea el modelo a usar en nuestro caso el cual
corresponde a un M/M/S (Servidores múltiples, tiempo de servicio exponencial).
M = distribución exponencial (“Markovian”)
Figura 27. Modelo básico M/M/S
Las ecuaciones que se usarán para el análisis del sistema actual en Incolbest son:
Probabilidad que sistema este vacío:
P0 
1
s1

 /    / s
n
n!
n0
Número promedio en línea:
s!(1   )

( /  )s1

Lq  P0 
2 
(s 1)!(s   / ) 
Lq
Tiempo esperado de espera en la cola:
Wq 
Numero esperado de clientes en el sistema:
Ls  Lq 
(7)
(8)
(9)



(10)
51
Tiempo esperado de espera en el sistema:
Ws  Wq 
1

(11)
Dónde: s
número de estaciones.
λ
Tasa promedio de arribos
µ
Tiempo promedio de servicio por estación.
Teniendo en cuenta que nuestro modelo se compone de varias etapas diferentes
tenemos:
Figura 28. Modelo fabricación de pastillas para frenos M/M/S Incolbest
Este modelo se analiza por partes debido a que cada uno de ellos tiene diferentes
tasas promedio de arribo (λ) y tiempos promedios de servicio por estación (µ).
De acuerdo a esto se tiene que:
El modelo de la empresa se desarrolla teniendo 220 días de trabajo al año de la
empresa durante los cuales se hacen actualmente pedidos de 2000 juegos en cada
turno de 7 horas y 30 minutos, de acuerdo a la información suministrada por la
empresa se realizan 2 turnos diarios, se tienen en el proceso productivo a analizar
son 5 diferentes etapas.
Debido a que este proceso no se realiza de forma continua por el cambio de
herramentales, cambios de mezcla y demoras propias de los operarios se sumara
este tiempo al tiempo que tarda la maquina en realizar cada una de las tareas.
En la primera etapa (lavado) se realiza por una única maquina con un promedio de 1
orden (110 juegos) en 4.2 minutos +18.8 min de esperas.
En la segunda etapa (Granallado) se realiza por una única maquina con un promedio
de 1 orden (110 juegos) cada 4.2 minutos+ 3.8 min de esperas.
En la tercera etapa (Pegante) se realiza por una única maquina con un promedio de
1 de 1 orden (110 juegos) cada 4.45 minutos + 18.55 de esperas.
En la cuarta etapa (Formado) se realiza simultáneamente por 5 máquinas con un
promedio de 1 orden (110 juegos) 7.17 minutos + 25 min de esperas.
En la quinta etapa (Curado) se realiza en 4 tipos de prensas diferentes dependiendo
del tipo de orden que se tenga (Batería, M Corto, M Largo y Pastilla Grande)
Esta información esta condensadas en las tablas 8 y 9 en las cuales como se puede
ver la mayor participación en la producción existe en las ordenes con molde largo y
corto las ordenes de moto las cuales están en los moldes Cv es muy pequeña, estas
pastillas no tiene un alistamiento de platina previo.
52
TIPO DE MOLDE
CURADO
% DE
PARTICIPACION EN
LA PRODUCCION
Batería
Corto
8,97%
33,91%
Cv
Largo
0,31%
56,82%
Total general
100%
Tabla 8. % De Participación En La Producción Prensas De Curado
Proceso
Lavado
Granallado
Pegante
Formado
Curado Batería
Curado M Corto
Curado M Largo
Curado M Grande
(λ) (juegos/turno)
(µ) ) (juegos/turno)
S(estaciones)
2000
1999
1
2000
5700
1
2000
1999
1
2000
1429
5
180
56
4
679
286
4
1120
362
4
62
50
2
Tabla 9. Tiempos de servicio y tasas promedio de llegadas
De tal forma que nuestro sistema queda modelado así:
Figura 29. Modelo de colas Sistema de fabricación de pastilla
53
Proceso
Lavado
Granallado
Pegante
Formado
Curado Batería
Curado M Corto
Curado M Largo
Curado M Grande
Po (%)
0
0
0
10.19
8.8
28
10.8
0
Lq (Juegos)
Wq (días)
0
0
0.2
0
0
0
0.2
0
0.82
0.004
0.13
0.0019
0.62
0.0055
0
0
Tabla 10. Modelo M/M/S
Ls (Juegos)
0
0
0
1.4
4.2
2.5
3.72
0
Ws (turno)
0
0
0
0.007
0.021
0.0068
0.0033
0
Como se puede ver en la tabla 10 el sistema empieza a percibirse que las maquinas
tiene tiempos de inactividad debidos al cambio de herramentales, mezclas y a los
errores propios de los operarios quienes toman la decisión de que orden va primero
que otra y por tal razón es necesario estar realizando continuamente inventarios
después de finalizado cada proceso, al igual en la mayoría de máquinas se forman
colas de trabajo en la serie total de producción que serán tenidas en cuenta a la hora
de realizar el modelamiento del sistema, para evitar que estas aumenten mejorando
el tiempo de inactividad actual de las máquinas.
4. REDES DE PETRI COLOREADAS. CPN.
El análisis del sistema de fabricación de pastillas para frenos en Incolbest se hace
considerándolo un sistema de eventos discretos, por lo que para el desarrollo del
modelo se usan Redes de Petri, ya que si bien el tiempo es un factor en la fabricación
de pastillas para frenos, son los eventos en el proceso los que mejor permiten
caracterizarla. Existe una gran variedad de redes de Petri .Las coloreadas permiten
discriminar las marcas; lo que es útil cuando coexisten simultáneamente varios
productos en el sistema. [25] Las redes de Petri fueron propuestas inicialmente por
Petri en su tesis doctoral, años después fueron “descubiertas” por la gente del
proyecto MAC del MIT y desde entonces su utilización ha crecido exponencialmente.
La aplicación a sistemas de manufactura fue hecha inicialmente por Valette y a
Sistemas de Manufactura Flexible por sus alumnos Alanche et al [25].
Las redes de alto nivel fueron propuestas por Genrich y Lautenback con las redes
Predicado/Transición y Jensen con las redes coloreadas. Posteriormente ha sido
demostrada la equivalencia de los esquemas de alto nivel. [25]
Además, las CPN son adecuadas para modelar y visualizar patrones de
comportamiento que muestran concurrencia, sincronización y recursos compartidos,
los cuales son factores claves cuando se trata de optimizar el rendimiento de sistemas
de manufactura [15]
Las principales características de las CPN, que ofrecen un formalismo adecuado para
describir modelos de simulación orientados a eventos discretos son:
Todos los eventos que pueden aparecer a partir de un estado particular del sistema
pueden ser fácilmente determinados a partir del espacio de estados de la CPN (árbol
de cobertura).
54
Todos los eventos que pueden originar la ocurrencia de un evento particular pueden
ser detectados visualmente.
Una metodología de modelado que pueda soportar ambas características para
cualquier tipo de sistema orientado a eventos discretos, es esencial para abordar la
mejora en el funcionamiento de sistemas complejos; desde el modelo conceptual que
describe todas las relaciones entre eventos, hasta la codificación del modelo de
simulación que pueda soportar la tarea de toma de decisiones de las rutinas de
optimización en cualquier momento del proceso de evaluación.
Una Red de Petri coloreada, RdPC, está compuesta por nueve elementos basicos
RdPC = (Σ, P, T, A, N, C, G, E, I).
Σ = {C1, C2, …, Cnc} conjunto finito de nc colores. Cada color corresponde a un
atributo y tiene asociados m valores, Ci = {ci1, ci2, …, cim}.
P = {P1, P2, …, Pnp} conjunto finito de np lugares
T = {T1, T2, …, Tnt} conjunto finito de nt transiciones
A = {A1, A2, …, Ana} conjunto finito de nt arcos
N Función nodo: Definida sobre el conjunto de los arcos. Asocia a cada arco sus
nodos terminales: origen y destino.
C Función color: Definida sobre el conjunto de los lugares. Asocia a cada lugar un
único color (una tipología de objeto).
G Función guarda: Definida sobre el conjunto de las transiciones.
Especifica las condiciones para desinhibir la transición. Se formaliza a través de
expresiones booleanas.
Gráficamente las condiciones se expresan entre corchetes (al lado de la transición).
[16]
E Función entidad: Definida sobre el conjunto de los arcos. (Generalización de la
función peso W de las RdP). En arco de entrada: especifica el número de marcas de
cada tipo de objeto (valor de la variable color) que se necesitan para activar la
transición. En arco de salida: especifica el número de marcas de cada tipo de las
entidades de salida.
I Función de inicialización: Definida sobre el conjunto de los lugares.
Especifica el número de marcas para cada valor de la variable color (el número de
cada tipo de objeto). (Generalización de la asignación de marcas).
4.1 Búsqueda y selección de la herramienta para simulación
La búsqueda de un software adecuado para editar y simular RdPC es un proceso que
consume gran cantidad de tiempo, debido a la disponibilidad de numerosos paquetes
para trabajar con Redes de Petri Coloreadas. La selección formal de un software
implica que, con anterioridad, se debe definir una serie de requerimientos de
evaluación tales como: desempeño, tamaño, fiabilidad, robustez, portabilidad,
usabilidad, etc., sin embargo esto no es factible de realizar, por lo que se recurrirá al
criterio de expertos y a los siguientes requerimientos:
- El software debe ser de licenciamiento libre y preferiblemente que se utilice en
entornos académicos. [32]
-El software debe ser un editor gráfico, con características de simulación y reporte.
55
En 1998 la Universidad de Munich realizó un estudio comparativo de todo el software
existente para el análisis y simulación de Redes de Petri de alto nivel. Ese estudio
[32] Incluyó 91 paquetes y determinó entre los paquetes tanto comerciales como
académicos, el que mejor puntaje obtuvo a través de todas las pruebas realizadas fue
el llamado CPNTool, por tal razón el modelado y optimización del sistema de
manufactura planteado con anterioridad será simulado en este aplicativo.
4.2 Modelado del proceso de fabricación de pastillas para frenos
El modelo del sistema será desarrollado siguiendo los parámetros mencionados en el
capítulo de rasgos tecnológicos en cuanto a la agrupación tecnológica por familia de
órdenes de acuerdo a las características de producción de cada una de ellas
conservando siempre la cantidad de piezas esperadas en cada una de las máquinas
y en el sistema en total al igual que el tiempo que deben esperar estas en el sistema,
estipulados en la teoría de colas, sin olvidar que el sistemas una vez modelado debe
conservar la flexibilidad de ruta y de mezcla.
El sistema productivo descrito en la sección anterior se clasifica como un sistema de
eventos discretos. Existen diversos formalismos para el modelo de este tipo de
sistemas, sin embargo, las RdPC representan, sistemas de este tipo. Para el sistema
productivo planteado, cada evento del sistema se asociará a un nodo transición y
cada actividad se asociará a un nodo lugar de la red, así una transición disparada
provoca un cambio en las variables de estado del sistema, y cada lugar de la red
encapsula lo que sucede entre dos eventos.
De acuerdo con lo anterior, el estado del sistema de producción estará determinado
por todas las marcas distribuidas en los nodos lugares. Esto significa que cada evento
del sistema, conceptualizado como la finalización de una actividad y principio de otra,
se representará como un nodo transición de la RdPC. Las actividades del sistema,
vistas como la manipulación o transporte de piezas, la espera en cola de un producto
por falta de recursos, el movimiento de un punto a otro, etc., se representarán como
nodos lugar.
En la herramienta CPNTool, los lugares de una red se representan como óvalos, las
transiciones como rectángulos y los arcos dirigidos como flechas, los arcos dirigidos
en ambos sentidos como una flecha bidireccional. [18]
El modelo del sistema fue elaborado con el método constructivo “Top-Botton”, de lo
general a lo específico En el nivel superior estan las ordenes que se encuentran listas
para ser procesadas; a continuación cada uno de los procesos que componen la
producción de la empresa, los cuales están compuestos por las diferentes máquinas
y el transporte del material por cada una de ellas, también se muestran cada una de
las colas en las maquinas las cuales no deben ser superiores a tres juegos de piezas,
con el fin de evitar el tiempo muerto de las máquinas y al igual que prolongados
espacios de tiempo del material esperando a ser procesado, el traslado de material
se realiza de forma manual y se maneja como una transición de un lugar a otro .
La figura 30 muestra la RdPC del nivel superior llamada Sistema, la cual está
compuesta por los macros formado, curado y alistamiento, como transiciones
generales se tiene el transporte de las piezas de una zona a otra de producción en la
planta en los respectivos carros , una vez la pieza se encuentra ubicada a la entrada
de cada uno de los nodos se inicia con esta actividad, en el inicio tenemos todas las
56
órdenes del turno con las respectivas características y grupos descritos en la sección
anterior, tales como:
2`(P,"B",20,B,ML)@0.0 :
2`: indica cuantas órdenes iguales se enviarán del mismo producto.
P: indica si la orden lleva o no platina en caso de no llevar se señalara como SP.
"B": Referencia de la pastilla, será el ID que la identificara durante todo el proceso.
20: Cantidad de producción.
B: Familia a la cual pertenece la orden dependiendo del tipo de mezcla, puede ser
A,B o C.
ML: Hace referencia a las familias que existen en curado puede ser ML, MC,CV,Bv.
@0.0: Indica el tiempo total de producción de cada una de las referencias.
Orden de Producción
Figura 30. Sistema general de producción
Como se puede ver en la Figura 30, el sistema es estático y todas las ordenes son
cargadas al inicio del turno, dentro del sistema general tenemos macros tales como
Alistamiento, Formado y Curado que son los tres grandes procesos que se manejan
y dentro de los cuales se realiza la agrupación tecnológica , en los macros de traslado
se simula el transporte de los carros hacia cada una de las zonas antes mencionadas,
57
las cuales tendrán un tiempo que se sumará al tiempo total de producción de cada
una de las piezas.
Figura 31. Proceso de Alistamiento de platina
El Alistamiento de platina es un proceso Lineal en el cual se cuenta se cuenta con
una maquina por operación. Por tal razón si llega a fallar una de estas máquinas el
proceso inmediatamente se ve detenido y la producción que se encuentra pasando
por esta máquina se detendrá inmediatamente. Dentro de este proceso se distinguen
el lavado, granallado y pegante, junto con estos lugares se encuentran como
transiciones los carros de almacenamiento presentes a la salida de cada una de las
maquinas los cuales son simulados como “Transporte”, esto se puede ver en el grafo
de la figura 31, en cada transición siempre son evaluadas las condiciones de cada
una de las ordenes (Tipo de platina, tiempo de producción y familia).
En el sub-proceso de formado se pueden distinguir el transporte a cada una de las
maquinas que lo componen dependiendo de la familia a la cual pertenece cada una
de las referencias, al igual se tiene un indicador de disponibilidad de cada una de las
maquinas el cual distingue si la maquina puede ser incluida dentro de la linea de
produccion o se encuentra fuera de servicio por mantenimiento, por falta de operario
o por cualquier situacion, para mantener un proceso productivo optimo se tendran
58
maximo tres ordenes por maquina las cuales se mantendran en cola en tanto la pieza
que se esta ejecutando no se termine de realizar como se puede ver en la figura 32.
Como se puede observar en la Figura 32 se ven tres ramificaciones en el grafo las
cuales corresponden a las tres familias en las cuales se han agrupado las ordenes de
produccion dependiendo del tipo de mezcla, una vez se ha realizado esta agrupacion
tecnologica se desprenden de cada una de estas familias las maquinas de formado
que pueden producir las ordenes de esta familia de forma equivalente lo que quiere
decir que si una de estas maquinas no se encuentra disponible existe otra que puede
realizar la tarea, garantizando siempre la continuidad de la produccion, en el grafo se
pueden ver de color azul las maquinas de formado y el color rojo las familias.
transporte Peg
pastillas
In
(plat,t,p,clas,mld)
if clas=A then
1`(plat,t,p,clas,mld) else empty
if clas=C then
1`(plat,t,p,clas,mld) else empty
In Formado
if clas=B then
1`(plat,t,p,clas,mld) else empty
familia_A
[n2=1,n1=1]
contador
k
m
INT
m
if k<4 andalso m=0
andalso n1=1 then
1`(plat,t,p,clas,mld) else empty
INT
j1
dipon
Rev cola
INT
if k2-j1=0 then
m*1 else m*0
sensor In1
1`0
k2
1`0
@+58
k1+1
k1
c1
[j1=j,k2=k1]
pastillas
(plat,t,p,clas,mld)
1`0
m1
traslado
pastillas [j12=j11,k12=k11]
revic_cola
(plat,t,p,clas,mld)
c2
F114
INT
m
e
m
1`e
timer3
j
j+1
@+58
sensor out1
if k12-j12=0 then
m1*1 else m1*0
E e
COLA
(plat,t,p,clas,mld)
traslado4
traslado3
(plat,t,p,clas,mld)
@+58 k21
sensor In1C k21+1
(plat,t,p,clas,mld)
(plat,t,p,clas,mld)
1`0
F130
j11+1
c12
(plat,t,p,clas,mld)
pastillas
INT
j11
@+67
e
COLA2
e
sensor out2
1`e
(plat,t,p,clas,mld)
E
E
@+42
(plat,t,p,clas,mld)
INT
INT
(plat,t,p,clas,mld)
(plat,t,p,clas,mld)
pastillas
(plat,t,p,clas,mld)
dipon3
INT
revic_cola2
m2
e 1`e
e
pastillas
j22
timer6
m2
COLA3
E
INT
revic_cola4
j32
(plat,t,p,clas,mld)
@+42
j31
1`0
sensor out5
m3
m3
c32
e
j31+1
COLA4
INT
e
1`e timer7
E
transporte
(plat,t,p,clas,mld)
Traslado C
Out
INT
if k32-j32=0 then
m3*1 else m3*0
k32
[j32=j31,k32=k31]
(plat,t,p,clas,mld)
Traslado a
curado
1`0
c31
k31
(plat,t,p,clas,mld)
INT
if k22-j22=0 then
m2*1 else m2*0
k22
[j22=j21,k22=k21]
c22
@+42j21
j21+1
sensor out4
k31+1
sensor In2C
F172
pastillas
INT
sensor out3
1`0
@+58
1`0
c21
INT
1`0
F168
pastillas
e
timer5 e
pastillas
(plat,t,p,clas,mld)
1`0
(plat,t,p,clas,mld)
F149
j12
m1
m1 1`e timer4
m2
pastillas
dipon2
k11
m3
INTif f>=3 then
1`(plat,t,p,clas,mld) else empty
m2
INT k12
1`0
contador2
Formado2_disp
if f<3 andalso m2=0
andalso n4=1 then
1`(plat,t,p,clas,mld) else empty
if (k>=4 andalso n2=1
andalso m1=0)
traslado1
traslado2
orelse n1=0 then
pastillas
pastillas
m1 1`(plat,t,p,clas,mld) else empty
(plat,t,p,clas,mld)
(plat,t,p,clas,mld)
1`0 (plat,t,p,clas,mld)
@+58
@+58
k11+1
c11
sensor In2
sensor In1B
INT
f+1
m3
Formado1_disp
if n3=1 then 1`(plat,t,p,clas,mld)
else empty
dipon1
(plat,t,p,clas,mld)
f
[n4=1,n5=1]
if n3=0 then 1`(plat,t,p,clas,mld)
else empty
Formado dispon
1`0
pastillas
pastillas
[n3=0]
(plat,t,p,clas,mld)
k+1
familia_B
(plat,t,p,clas,mld)
pastillas
1`0
Familias de
órdenes
(plat,t,p,clas,mld)
familia_C
pastillas
Figura 32. Proceso de Formado de platina
En el sub-proceso de curado se pueden distinguir 4 familias obtenidas de la
agrupación tecnológica por el tipo de molde, de estas se desprenden las máquinas
de curado las cuales trabajan en paralelo y de forma continua; de no encontrarse
disponible una de las máquinas que pertenecen a la misma familia existen otras que
pueden realizar la tarea de la mima forma, en cada una de las maquinas se cuenta
con lugares que contaran la cola de referencias que se encuentran a la espera de ser
procesadas esto con el fin de hacer un seguimiento continuo a cada una de las
referencias, una vez se encuentre las referencias en cada una de las maquinas se
hará una agrupación por geometría de la pieza para evitar el cambio de herramentales
innecesarios y tiempos altos de inactividad en las máquinas.
INT
59
Al igual que en los grafos anteriores se tienen lugares que simulan los carros en los
cuales se almacenan las piezas en espera de ser ejecutadas, este tiempo se sumará
al tiempo total de producción de la piezas.
Traslado C
In
pastillas
(plat,t,p,clas,mld)
if mld=MC then
1`(plat,t,p,clas,mld)
else empty
Familias de
órdenes
orden
Familia_ML
pastillas
E
c1
e
ordenlist
e
@+2
1`e e
if t="L" orelse t="M" then
e 1`(plat,t,p,clas,mld)
Timer3
Sensor
In1 orelse t="J" then
if t="K" orelse
t="L"
then
if t="I"
else empty
1`(plat,t,p,clas,mld)
1`(plat,t,p,clas,mld)
E
else empty
if t="M" orelse t="O" then
else empty
1`(plat,t,p,clas,mld)
else empty
traslad Cola
if t="A" orelse t="B" then
if t="C" orelse t="D" then
INT
1`(plat,t,p,clas,mld)
1`(plat,t,p,clas,mld)
else empty
else empty
if t="E"
if t="G"
orelse
orelse
t="F"
thenthen
sensor
(plat,t,p,clas,mld)
Intt="H"
1`(plat,t,p,clas,mld)
1`(plat,t,p,clas,mld)
elseelse
empty
empty
if t="I" orelse t="J" then
1`(plat,t,p,clas,mld)
else empty
M109
M110
M148
pastillas
pastillas
orden
orden @+1
M129A
M129B
pastillas
@+1
orden
orden
sensor_out6
pastillas
M169
pastillas
sensor_out7
orden
@+1
sensor_out3
pastillas
orden @+1
sensor_out8
orden
orden
sensor in2
orden
M137B
M115
pastillas
orden @+1
sensor_out9
pastillas
orden @+1
sensor_out10
orden
@+1
sensor out11
@+1
sensor_out5
orden
orden
sensor in4
@+1
sensor in5
orden
orden
M173
pastillas
orden
@+1
pastillas
orden
@+1
pastillas
orden
@+1
orden
M171
pastillas
orden
@+1
sensor in3
Traslad2
pastillas
pastillas
orden
orden
sensor_out4
Traslad1
Traslad
M170
pastillas
orden
M137A
pastillas
orden @+1
orden
@+1
sensor_out2
pastlist
orden::ordenlist
@+1
c2+1
c2
[d1=1,d2=1,d3=1,d4=1]
(plat,t,p,clas,mld)
pastillas
c3+1
if c3<2 andalso d1=1 then
if c3>=4andalso d2=1 orelse
@+1d1=0 then
1`(plat,t,p,clas,mld)
c4 else c3
empty disponibilida
orden
1`(plat,t,p,clas,mld) else empty
INT
@+1
(plat,t,p,clas,mld)
1`[]
Queue
Familia_Cv
pastillas
ordenlist
1`e
Timer2
senosr out
if c3>=2 andalso d2=1 orelse d1=0 then
1`(plat,t,p,clas,mld) else empty
Bv
pastillas
Familia_Mc
FormQ
ordenlist^^[orden]
c1+1
c1
if mld=Bv then
1`(plat,t,p,clas,mld)
else empty
InCurado
@+1
c
if mld=Cv then
1`(plat,t,p,clas,mld)
else empty
sensor out12
M147
pastillas
@+1
orden
sensor out13
orden
INT
orden
orden
orden
orden
orden
orden
if mld=ML then
1`(plat,t,p,clas,mld)
else empty
pastillas
traslado
orden
almacen
orden
Salida
pastillas
Figura 33. Proceso de Curado de platina
Para interpretar correctamente esta RdPC, es necesario ver las declaraciones de
colores (datos), variables y funciones que se muestran en las tablas a continuación:
Out
Color
Tipo
molde
producción
clase
Definición
string with "A".."W" timed;
with MC|ML|Cv|Bv;
int with 1..120;
with A|B|C;
pastillas
Product*Tipo*produccion*clase
*molde timed;
with SP|P
platina
pastlist
Descripción
Referencia de la pastilla
Geometría de la pastilla
Cantidad de pastillas a producir
Familia en las cuales se agrupan en
formado
Producto con todas las características
Indica si la referencia tiene platina
integrada o no
list platina
Lista de referencias en cola en cada una
de las máquinas.
Tabla 11. Colores en la RdPC
60
Lugares
Lavado
Pegante
Formado1,2,3
114,130,149,168,172
Curado 1,2,3
Timers
Contadores
Transiciones
Transportes
Cola
salida
Descripción
Mantiene en cola las piezas que van llegando hasta que puede pasar al siguiente
proceso, lineal.
Mantiene en cola las piezas que van llegando hasta que puede pasar al siguiente
proceso, lineal.
Agrupa las diferentes familias que se tiene en formado para luego pasarlo a cada una
de las máquinas que se tienen.
Las diferentes máquinas de formado
Agrupa a las diferentes familias de curado por su geometría
Da los tiempos de proceso en cada uno de los lugares
Cuenta las piezas que se encuentran en cola
Tabla 12. Lugares en la RdPC
Descripción
El paso al siguiente lugar lo da si la pieza esta
lista o no y la división por familias que se realizó
en la agrupación tecnológica.
Almacena las ordenes que se encuentran a la
espera de ser procesadas
Es la transición en donde se encuentran las
órdenes listas y la espera de iniciar la siguiente
fase del proceso, se pueden ver al final de cada
macro.
Tabla 13. Transiciones en la RdPC
Debido a que la estampa de tiempo es muy importante en cada una de las órdenes
para poder realizar posteriores análisis de disponibilidad de equipos y de cuánto
tiempo tarda una orden en ser procesada a lo largo de cada una de las etapas, se
usaron variables temporizadas a las cuales se van sumando los tiempos de espera
en cada una de las maquinas los cuales se manejan como una variable puesto que
este tiempo esta previamente definido, el tiempo de traslado de una maquina a otra
se maneja como un timer que va aumentando dependiendo de 2 factores el primero
del tiempo en que la pieza este esperando a ser procesada por la cola de productos
que la precedan y por el tiempo en que tarda el operario en trasladarla de un lugar a
otro.
De lo anterior se puede concluir que se conserva la flexibilidad de mezcla y de ruta
puesto que el sistema creado con las redes de Petri puede originar todos los tipos de
referencias que produce la empresa y otras adicionales que puedan surgir sin ningún
problema, al igual al realizar la agrupación tecnológica no se pierde la flexibilidad de
ruta pues piezas de las mismas familias pueden ser producidas por varias máquinas.
61
Resultados Simulación
Figura 34. Resultados simulación CPNTools
La simulación fue realizada mediante la función Markin_size que contabiliza los
toquen que se encuentran en cada una de las maquinas en determinado intervalo de
tiempo, para este caso puntual es una corrida completa hasta que las piezas salen de
curado.
Como se puede ver en el cuadro de la figura 34 producido de correr la simulación con
el programa CPNTools el promedio de cola en las máquinas es casi 0 encontrando
que máximo tenemos 2 órdenes en cola en el caso de la máquina de curado 115 lo
cual es razonable considerando que estas piezas no tiene alistamiento de platina y
van directamente a curado por tal razón su procesamiento es más rápido y tienen
mayor probabilidad de encolar.
Es importante destacar que es el promedio de un día de producción normal, existen
ocasiones en las cuales se pueden encolar las ordenes dependiendo del tipo de
órdenes que se manejen y la disponibilidad de todos los factores que intervienen en
62
la simulación (las maquinas operativas y condiciones ideales de operación en cuanto
a operarios y materias primas).
CAPÍTULO 5
DISEÑO SISTEMA DE MONITOREO Y SUPERVISION
1.CONSIDERACIONES GENERALES
Con el modelo realizado en el capítulo anterior por Redes de Petri siguiendo los
parámetros impuestos por las teorías de colas, agrupación tecnológica y flexibilidad
de manufactura se procederá a realizar el modelo en el software Wonderware con
sus diferentes herramientas en InControl se realizara la lógica de control en Grafcet
emulando el grafo ejecutado en Redes de Petri Coloreadas.
Una vez escogido el componente tecnológico del sistema se define la arquitectura del
mismo: Los elementos de campo por protocolo Modbus se conectan a un Servidor
que mediante Wonderware InControl el cual realizará la lectura y escritura de todas
las variables de proceso. Desde este nivel se envía la información al Industrial
Application Server, la base de datos centralizada de producción, para que mediante
Wonderware InTouch los usuarios puedan tener una visualización personalizada
según las necesidades de su función en la planta, tanto el InControl como el InTouch
correrán en el mismo servidor. De manera paralela, un servidor histórico de datos,
mediante Wonderware InSQL, ofrece funciones de reporting para que los usuarios
puedan hacer informes de manera sencilla utilizando herramientas de ofimática
habituales.
Para realizar este diseño se seguirá el siguiente esquema en el cual se especifican
los componen cada uno de los niveles del sistema
Figura 35. Arquitectura del sistema de Supervisión
63
Para poder monitorear los procesos de alistamiento de platina, formado y curado de
la planta al igual que para poder realizar un flujo de producto óptimo se hará un
sistema SCADA. En el mismo se podrán manipular todas las variables provenientes
del INCONTROL que hará las veces del PLC. Debido a que los datos pueden ser
mostrados en cualquier forma que el usuario requiera, pueden conectarse cientos de
sensores, el operador puede incorporar simulaciones en tiempo real.
Las Funciones de la Interfaz son de: Supervisión, Adquisición y Monitoreo
1.1 Supervisión
Se realiza la supervisión de los siguientes factores presentes en el SCADA:
• El manejo de las estaciones.
• Alarmas.
• Productos elaborados.
• Estado de las estaciones de trabajo (disponible-operando-indisponible).
• Error de la comunicación Modbus u OPC.
1.2 Lógica
Lógica Semiautomática
En el control semiautomático se maneja los semi-ciclos que tiene cada estación,
debido a que no se tendrá control directo sobre las máquinas y tampoco del transporte
de las piezas, se hará este tipo de control que consiste en mejorar el flujo actual tanto
de la materia prima como del producto terminado en cada una de las etapas del
proceso de tal forma que desde el inicio del de la producción sea claro sobre que
equipos actuará cada uno de los productos para evitar tiempo ocioso de máquinas y
personal humano de la forma presentada en la Tabla 14.
Estación
Estaciones de operación
Procesos
Flujo
Semi-ciclos
Inicio
En Operación
Fin
Indisponible
Disponible
Terminado
En transito
En Ejecución
Detenido
Operando
Tabla 14. Semi-ciclos de las estaciones.
1.3 Adquisición de datos
En la interfaz para la adquisición de los datos, se realizó la implementación de una
conexión OPC mediante el driver propietario de Wonderware SuiteLink que conectara
al Incontrol con el InTouch, las señales de campo llegaran al servidor Incontrol por
Modbus TCP/IP, usando la red LAN de la empresa, cabe destacar que las señales de
campo serán principalmente estados de las maquinas el material y el proceso en
general en cuanto a inicio y fin de cada etapa de la producción. Los principales datos
son los presentados en la Tabla 15:
64
Estación
Datos
Operador
Fecha
Control
Hora
Estaciones en línea
Alarmas
Fecha
Hora
Flujo de Procesos
Estado de las piezas
Trabajos realizados
Alarmas
Operador
Fecha
Hora
Maquinas
Estado de las maquinas
Trabajos en proceso
Alarmas
Tabla 15. Datos de las estaciones.
Mediante esta base de datos se generaran los reportes de producción, reportes de
operación y alarmas.
1.4 Monitoreo
En la interfaz se realiza el monitoreo de las alarmas que poseen las estaciones, para
que la operación y el rendimiento de las estaciones sea la óptima. Las principales
alarmas monitoreadas por la interfaz son las que aparecen en la Tabla 16:
Estación
Datos
Comunicación
Control
Estado de las señales
Flujo de Procesos
Estado de las señales
Permiso de trabajo
Maquinas
Estado de las señales
Tabla 16. Datos de las estaciones Monitoreados.
2.SELECCIÓN DE INSTRUMENTACION
En esta sección se abordara el tema de Instrumentación virtual debido a que por
condiciones económicas y de espacio en planta no se usara un PLC tradicional, en la
Figura 36 se puede ver como quedaría configurada la arquitectura virtual:
65
Figura 36. Arquitectura del instrumento virtual
Teniendo en cuenta las ventajas que brinda la instrumentación virtual frente a la
tradicional y debido a la capacidad de los tableros eléctricos actualmente instalados
en la planta de Incolbest se hace más costo adquirir PLCs convencionales para dar
solución a los inconvenientes de supervisión y seguimiento de materias primas con el
que cuenta actualmente la empresa por tal razón se utilizó para realizar la lógica
secuencial InControl que es un componente de control en tiempo real de arquitectura
abierta que permite diseñar, crear, probar y ejecutar programas para controlar el
proceso adicional a esto InControl ofrece una alternativa a los PLC´s más poderosa y
a menor costo. Además de correr en sistemas operativos para PC´s abiertos y
estándar, el software InControl ofrece un paquete de control más completo, con una
conectividad abierta superior y con sofisticadas capacidades lógicas para el manejo
de complejos procesos discretos y por lotes. El software InControl también ofrece una
mayor capacidad si se compara con los micro-PLCs, además de un menor costo
punto por punto que los PLCs de gama media.
Como se puede ver en el cuadro de la tabla 18 el costo de comprar un PLC siemens
que cumpla con las características de entradas y salidas análogas y digitales que
requiere el sistema.
Cantidad
Elemento
1
PLC Siemens
1
fuente alimentación
Módulos de salidas
digitales
Monitor LCD de 32",
mouse y teclado
1
1
Referencia
Costo Unitario ($)
SIMATIC S71200
PM1207
SM 1222, 16
DO, 24V DC
3.536.194
3.536.194
1.153.518
1.153.518
2.482.630
2.482.630
SAMSUNG
3.488.895
3.488.895
1
Equipo Servidor
DEL R8100
10.544.216
10.544.216
1
Módulos de
entradas digitales
SM 1221, 16
DI, 24V DC,
2.482.630
2.482.630
TOTAL
23.688.083
Tabla 17. Costos equipo PLC convencional4
4
Costo Total ($)
Valores año 2015 obtenidos de la página oficial de Siemens.
66
Cantidad
1
1
1
TOTAL
Elemento
Support Additional Int
Marca WONDERWARE
Monitor LCD de 32",
mouse y teclado
Equipo Servidor
Referencia
Costo Unitario ($)
Costo Total($)
10-0044R
2.200.880
2.200.880
SAMSUNG
3.488.895
3.488.895
DEL R8100
10.544.216
10.544.216
16.233.991
Tabla 18. Costos utilizando InControl Wonderware5
Como se puede ver el costo de usar un PLC convencional es mucho más alto que el
costo de usar InControl para la misma aplicación también contamos con otras
ventajas tales con la interconectividad entre protocolos y la utilización de un solo
servidor en el cual se montara la plataforma InControl para el control, InTouch para la
visualización de la aplicación , Historian que nos permitirá guardar los reportes del
sistema en una base de datos sql, estos costos pueden ser revisados en más detalle
en los Anexos 4 y 5 respectivamente donde se encuentran las hojas de cotización de
los productos.
Si en algún punto se llegara a requerir aumentar el área de acción de la
automatización de la planta seria sencillo de rediseñar con InControl sin necesidad de
recurrir en gastos adicionales, lo cual no sería posible con la instrumentación
tradicional se tiene que adquirir nuevos equipos para aumentar la capacidad en
entradas y salidas.
De acuerdo a lo anterior y siguiendo el concepto de los niveles de la pirámide de
automatización tenemos que:
Nivel 1: Dispositivos de campo: hay acceso a variables de planta y el proceso
mediante la instrumentación instalada en campo. En este se encuentran, también, los
elementos finales que modifican el proceso, la materia prima.
Nivel 2: Control básico: se encuentra InControl que hará las veces de PLC captando
información de campo por medio de las tarjetas de adquisición de datos y realizan la
supervisión de los sensores de inicio y fin de proceso de cada una de las máquinas.
Las acciones son tomadas según programaciones realizada en InControl.
Nivel 3: Aplicaciones de control Avanzado: se realiza las acciones de supervisión y
monitoreo de las operaciones unitarias que conforman el proceso completo. Este nivel
es ejecutado en la aplicación InTouch en la que se puede hacer seguimiento de cada
una de las órdenes de producción durante todo el proceso.
3.DESARROLLO APLICACIÓN CON INCONTROL
Los requerimientos del servidor en el cual estará alojada la aplicación de InControl
deben cumplir mínimo con los siguientes requerimientos para su correcto
funcionamiento:
5
Valores del año 2015 obtenidos por la empresa Colsein.
67
PC con Pentium 4 o superior.
2GB de memoria RAM
Mínimo 4GB de capacidad en disco duro.
Sistema Operativo Microsoft® Windows® 2000 Professional con Service Pack 3 ,
Microsoft® Windows® XP Professional con Service Pack 1 o Microsoft® Windows®
2003 Enterprise server funciona correctamente hasta Microsoft Windows 7 [20].
La aplicación es desarrollada en Editor de Gráficos Funcionales Secuenciales (SFC)
para definir cada una de las etapas siguiendo la lógica realizada con anterioridad en
Redes de Petri con Lógica de Escalera IEC61131-3 (RLL) para definir las lógicas
internas y para la interconexión con InTouch se usa un Cliente para acceso a datos
OPC propietario de Wonderware denominado SuiteLink , para la interconexión con
los dispositivos de campo se usaran tarjetas de adquisición de datos Modbus, puesto
que InControl ya cuenta con los Drivers para tal fin.
3.1 Proceso Para El Desarrollo De La Aplicación
A continuación se mencionaran los pasos a seguir para el desarrollo de la lógica
en InControl, iniciando con la configuración del hardware que se usa, sensores y
tarjetas de adquisición de datos, teniendo estos dispositivos definidos se
configuran los protocolos con los que se comunicaran cada una de las tarjetas de
adquisición de datos que traen las señales de campo al servidor que aloja la
aplicación de InControl, la definición de entradas y salidas lógicas de las tarjetas
y las de memoria que se usaran el desarrollo de la lógica, y la conexión con
InTouch.
Configuración del
Hardware que se usarán
en InControl
Configuración del
Protocolo y tarjeta que
se usara para la
adquisición de datos
Configuración de
entradas y salidas físicas
del sistema al igual que
las de memoria
Desarrollo de la lógica
en InControl
Conexión con InTouch
Figura 37. Arquitectura del desarrollo de la lógica en InControl
68
3.1.1 Configuración Hardware
En el tablero físico estarán instalados los sistemas de E / S que comunicaran los
dispositivos de patio con InControl, la conexión se hará como se muestra en la figura
38.
Figura 38. Comunicación por dispositivos de campo
Fuente: [20]
3.1.1.1 Red de comunicaciones
La conexión de todos los dispositivos de campo será TCP/IP aprovechando la red
LAN interna de la empresa Incolbest conectada directamente con la board del equipo
en donde se encuentra instalado el InControl, por protocolo Modbus.
A
B
C
Figura 39. Comunicación por dispositivos de campo
Como se puede ver en la Figura 39 se configura la tarjeta Modbus propia de InControl
con la IP del módulo E/S que recoge las señales de los sensores discretos de campo
los cuales indicaran el inicio y fin de cada proceso, en la parte B de la imagen se
puede ver la forma de agregar el driver de la tarjeta y en la C la configuración de la
misma descripción, nombre de la conexión y nombre del host que aloja la conexión
en este caso las tarjetas de adquisición de datos el puerto por defecto para Modbus
es el 502 es importante que tanto las tarjetas como la aplicación que aloja la aplicación
69
se encuentren en la misma red LAN para poder realizar la conexión, una vez agregado
el driver aparece como se ve en la parte A de la figura 39 , los sensores agregados
serán accionados manualmente por los operarios presentes en cada uno de los
procesos esto se hará con el fin de no instalar más instrumentación debido a que esto
requeriría más montaje de más tableros eléctricos que alojaran los sensores y
transductores necesarios , lo cual elevaría los costos del proyecto.
Como módulos de E/S se utilizara el T2550 de Invensys el mimo fabricante de
Wonderware, lo cual nos garantiza un correcto acople entre nuestros componentes,
el cual cuenta con beneficios tales como:
Solución I/O remota
Diseñada para aplicaciones altamente distribuidas, se adaptan mejor a la aplicación,
en la sala de control o en las unidades de proceso. Un modelo muy compacto reduce
el espacio físico necesario en los tableros de control lo cual reduce dramáticamente
el costo del cableado de campo. 6
Beneficios principales
Reducción de costos de cableado de campo
Alto rendimiento, alta precisión, actualizaciones rápidas
Conteo reducido de componentes, lo que apunta a una calidad y confiabilidad súper
rápida 7
Capacidades principales
Red de bus de campo Ethernet redundante
Módulos intercambiables diseñados para todas las tareas de control de procesos.
Esquemas de control discretos, por lotes y continuos
Módulos I/O opcionalmente redundantes
Integración de datos en toda la planta a través de nuestros Integradores de Sistema
de Dispositivo de Campo (FDSI, por sus siglas en inglés), tecnología de bus de campo
inteligente compatible con HART, FF, PROFIBUS, MODBUS TCP/IP y serial.
Seguridad de distribución de energía I/O remota y/o local
Aislamiento eléctrico y energía de dispositivo de campo para operaciones
intrínsecamente seguras, resistencia ambiental8
Figura 40. Módulos de entradas/salidas
6
http://iom.invensys.com/LA/Pages/Foxboro_DCSIASeries_ControllersandIO.aspx
http://iom.invensys.com/LA/Pages/Foxboro_DCSIASeries_ControllersandIO.aspx
8 http://iom.invensys.com/LA/Pages/Foxboro_DCSIASeries_ControllersandIO.aspx
7
70
3.1.2 Configuración de Protocolos
Una vez se tienen los dispositivos que llevaran las señales a InControl se procede a
configurar las tarjetas de protocolos que trae, inicialmente en el módulo I/O Drivers
se escogen las tarjetas que se usaran en este caso la OPENMODBUS (Wonderware)
y la SuiteLink Cliente versión 2 (Wonderware) como se puede ver en la figura 41 en
la parte B de la figura se pueden ver los Drivers con que cuenta el software InControl
y en la C las que escogemos para nuestra aplicación.
A
B
Figura 41. Driver de protocolos Modbus
3.1.3 Configuración de Entradas y Salidas físicas y de Memoria
Una vez se han configurado las tarjetas que recolectaran la información proveniente
de los dispositivos de campo, se procede a configurar las entradas y salidas físicas
en cada una de estas tarjetas la cuales serán señales booleanas que varían de true
a false según sea el caso.
En el Anexo 6 se puede ver el listado se señales que manejara InControl desde y
hacia la aplicación se supervisión InControl, el tipo se señal y la declaración que
maneja el InControl ya sea Pública, privada en el caso de las señales de memoria o
entrada y salida en el caso de las señales físicas que llegarán de los dispositivos de
campo.
C
71
A
B
Figura 42. Symbol Manager
La configuración de todas las señales que no son físicas se realiza en el módulo
symbol Manager de la Figura 42 (B) en el cual se pueden crear de forma global o
asociadas a un bloque, una función o un macro según la aplicación lo requiera, en
este caso todas se han desarrollado de forma global puesto que la aplicación fue
desarrollada con SFC y RLL por tal razón no se usaron funciones específicas
diferentes a las propias de estos dos algoritmos de programación.
3.1.4 Desarrollo de la lógica de control
La lógica de control es desarrollada en SFC (Sequential Function Chart) junto con
RLL (Relay Ladder Logic) con el fin de seguir la lógica que se obtuvo del desarrollo
por redes de Petri en el capítulo anterior, en equivalencia los Pasos del SFC serán
los lugares definidos en la red de Petri, dentro de los cuales cada una de las acciones
realizadas cuando estos pasos están activos es desarrollada en RLL, la cual se
ejecutara durante todo el proceso, debido a que es un proceso secuencial , aun
cuando cada uno de los procesos siempre debe estar listos para recibir órdenes
durante todo el turno de trabajo de acuerdo como se haya programado la orden de
producción del día.
Los token manejados en redes de Petri serán equivalentes a una serie de arreglos
que almacenaran las ordenes presentes en cada una de las maquinas ya sea en
espera de ser procesadas o en producción, como se desarrolló una Red de Petri
Temporizada, en programa se manejan arreglos que contabilizaran el tiempo que
cada pieza dura en cada uno de los procesos de forma exacta logrando que el
personal encargado de controlar el proceso sepa siempre donde va cada una de las
ordenes.
72
El proceso cuenta con las siguientes grandes etapas definidas en las Redes de
Petri:
Cargar órdenes del día.
Selección de Familias con o sin platina
lavado
Granallado
Pegante
Formado
Curado.
Cargar Órdenes del día: En esta etapa el operario tiene la opción de crear la orden
que se ejecutara durante el día, haciendo una consulta a una base de datos que se
encuentra almacenada en el servidor en SQL server, ingresando únicamente la
referencia, si tiene o no platina, la formulación que se usará y la geometría del
producto, una vez tiene lista la orden se lo indica al programa para que este pueda
pasar a la siguiente etapa.
Figura 43. CFS Fabricación de platina empresa Incolbest etapa Cargar ordenes
Seleccionar Familias con o sin platina: Una vez se han cargado las órdenes que
se realizaran durante el turno de trabajo se procede a realizar la primera agrupación
tecnología defiendo que ordenes llevan platina y cuales no puesto que ambas tiene
una ruta diferente durante el proceso productivo, ya que las ordenes que tiene platina
irán por lavado, granallado, formado y curado y las que no tiene platina pasan
directamente a curado.
Figura 44. CFS Fabricación de platina empresa Incolbest etapa Familias SP o CP.
Lavado: En esta se maneja un arreglo matricial para las ordenes que se encuentran
en lavado y otro para el tiempo que está tardando cada una de las ordenes en ser
procesadas, con el botón INICIO_LAVADO se da comienzo al proceso de cada una
de las ordenes las cuales serán ordenadas de acuerdo a como lleguen a la máquina
73
(FIFO) y así serán procesadas, esta etapa no tiene ninguna agrupación diferente
puesto que solo existe una máquina que realice el proceso. Con el botón
FIN_LAVADO, se da por terminado el proceso de cada orden y esta será ubicada en
una etapa llamada carro que físicamente en la planta corresponde a un carro manual
en el cual reposan las piezas antes de pasar a la siguiente fase del proceso.
Figura 45. CFS Fabricación de platina empresa Incolbest etapa Lavado.
Figura 46. CFS Fabricación de platina empresa Incolbest acción Temporizador Lavado.
74
Figura 47. CFS Fabricación de platina empresa Incolbest acción ContadorLavado.
Granallado: En esta etapa el desarrollo se realiza de forma similar al realiza en la
etapa de Lavado puesto que al igual que en esta etapa el proceso es lineal y solo se
dispone de una máquina para realizar el procedimiento, las acciones de temporización
y secuenciación de los arreglos que nos indican que piezas están siendo ejecutadas
en cada momento.
Figura 48. CFS Fabricación de platina empresa Incolbest etapa Granallado.
Pegante: Al igual que en las etapas anteriores se cuenta con una sola máquina que
realiza el proceso de pegado de las piezas, el comienzo del proceso lo da
INICIO_PEGANTE y la terminación FIN_PEGANTE, es importante destacar que este
tiempo será el que las piezas tarde en la cabina de pegado el tiempo de secado y
marcado de las mismas será contado como tiempo de transición entre este a etapa y
la siguiente.
75
Figura 49. CFS Fabricación de platina empresa Incolbest etapa Pegante.
Formado: Para el desarrollo de esta etapa se realizara nuevamente una agrupación
tecnología por el tipo de mezclas que se ejecutan en cada uno de las maquinas en la
forma descrita en los criterios de flexibilidad con el fin de que las maquinas no tengan
tiempo ocioso y mejorar su productividad.
En esta fase se contará con una etapa por máquina de la misma forma en que se
planteó con las redes de Petri, se manejan colas por cada una de las máquinas que
pertenecen a la misma familia en el caso de la Figura 50 la maquina WO149 y WO168
pertenecen a la misma familia 2 y realizan las mismas tareas por tanto manejaran el
sistema de colas desarrollado en el capítulo de planificación detallada del trabajo con
una cola máxima por equipo de tres piezas y dando prioridad siempre a la cola de
producción que sea menor , siempre y cuando el equipo se encuentre disponible de
no ser así la producción la manejará el otro equipo, esta disponibilidad la podrá
manejar el operario desde InTouch y puede ser generada porque el equipo se
encuentra en falla, porque se encuentra en mantenimiento o porque el nivel de
producción no requiera de ambos equipos operativos en ese momento, todas las
situaciones para que las piezas sean procesadas en alguna de las maquinas serán
contantemente monitoreadas.
Figura 50. CFS Fabricación de platina empresa Incolbest etapa Formado
Curado: En esta fase al igual que en la etapa de formado una vez la orden sale de
formado se ubica en los carros a la espera de ser procesada en curado, en esta etapa
también se maneja un control del colas debido a que existen varias máquinas que
realizan la misma función dependiendo de la geometría de cada una de las pastillas
76
por tal razón se maneja la agrupación por familias de tipo de Molde y luego la
agrupación por geometrías en cada una de las maquinas siempre revisando la cola
de las maquinas ya que las piezas se ubicaran siempre en la cola más corta , siempre
que la maquina se encuentre habilitada y disponible por parte del supervisor o
persona encargada de esta tarea para operar.
Figura 51. CFS Fabricación de platina empresa Incolbest etapa Curado
Como se puede ver en la figura 46 lo primero que se hace es hacer la separación por
familias en este caso se tiene el molde largo al cual pertenecen las maquinas
WA129_1, WA129_2, WA137_1, WA137_2, las cuales están en capacidad de curar
cualquier molde largo, una vez se tiene estos e realiza la distribución por geometría
en cada una de las maquinas esto con el fin de evitar el cambio de herramentales y
la pérdida de tiempo en la producción, ya que según datos suministrados por la
empresa esta es una de las principales causas de detenciones en la producción y
desperdicio de tiempo.
Como se puede ver todos los procesos esta concebidos de forma paralela ya que
todas las máquinas están funcionando el al tiempo en todas las etapas del proceso,
por tal razón todas las acciones de la red SFC estarán activas durante todo el tiempo
que dure el turno y se reiniciara a petición del operario cada inicio de turno.
3.1.5 Conexión entre InControl e InTouch
La conexión entre InControl e InTouch se realiza de forma muy sencilla e intuitiva
basta con configurar el OPC suitelink en InControl de la siguiente forma:
- InControl, opera como cliente, se comunica con InTouch que se ejecuta como
servidor en el mismo equipo.
77
Figura 52. Conexión InControl-InTouch
No es necesario que el servidor y el cliente se encuentren en el mismo equipo físico
pero por cuestiones de costos y espacio en la planta se manejara de esta manera.
Figura 53. Configuración SuiteIink InControl
En esta configuración se configuran los siguientes ítems:
AccesName:SuiteLink (contiene toda la información de los dispositivos E/S )
Node:WonderWare que corresponde al servidor donde está corriendo InControl
Application: RTEngine
TopicName:Tagname con este nombre se identifican los tag que serán leídos en
Inctouch
Protoloco:SuiteLink
Con la configuración anterior se pueden identificar los tags del InControl que serán
usados en InTouch con el fin de ser gestionados desde esta última aplicación.
Una vez se ha configurado esta aplicación se procede a exportar la base de datos en
formado .CSV el cual será leído en InTouch, en este archivo InControl permite
seleccionar que tags se quieren exportar I/O, o tags de memoria.
78
Figura 54. Importar datos InControl – InTouch
Una vez se exporta la base de datos de InControl debe ser configurado InTouch
para recibir los datos procedentes de InControl como se muestra en la Figura 55.
Figura 55. Configuración en InTouch
En InTouch por medio del objeto ya definido en Arquestra IDE se realiza la
configuración de la conexión por protocolo SuiteLink el servidor RTEngine y el nodo
que se usara que es el nodo en el cual se encuentra el cliente (InControl).
Una vez se tiene configurada la conexión se Importa la base de datos que
posteriormente se exporto de InControl obteniendo:
79
Figura 56. Tags en InTouch
4. INTERFAZ DE SUPERVISION HMI
La Interfaz de supervisión se desarrolló en Wonderware Archestra IDE la cual está el
"modelo de planta"; la representación lógica de los procesos físicos que se controlan
y supervisan con el software de aplicaciones Wonderware.
El modelo de planta único provee una definición consistente de su equipamiento
físico, cómo se obtienen los datos, cómo se definen las alarmas y quién tiene acceso
a ellas, en términos significativos y organizados como plantillas reutilizables.
“La tecnología Archestra utiliza un espacio llamado galaxia para contener y procesar
los datos relacionados con el proceso. Esta tecnología permite una visualización y
administración de datos desde varios nodos que corren en aplicaciones InTouch en
un proceso de producción.” [25]
80
Figura 57. Componentes de una Galaxia
En la Figura. 57 se observa que la galaxia contiene todos los componentes necesarios
las correspondientes configuraciones para procesar los datos del proceso. Esto es
una colección de plataformas, núcleos de ejecución de acciones, objetos de la
aplicación, plantillas, instancias, y atributos que se definen de acuerdo al proceso para
la aplicación específica, los atributos son todos los tags provenientes del InControl,
los Application Object será la conexión con la base de datos que almacena toda la
información de las ordenes de producción y las definidas por el usuario que se usaran
para la conexión de la galaxia con InTouch, las Platform serán cada una de las a reas
de la planta y la Galaxia el universo que conforma la planta y que aloja todas las
configuraciones y objetos . Esta colección es guardada en una base de datos. Esta
base de datos propia de la galaxia y debe estar ubicada en un computador que tenga
instalado un servidor SQL. En este caso está instalado en el mismo computador ya
que la galaxia es para un solo servidor. Archestra maneja las aplicaciones InTouch
con un tipo específico de objeto de ArchestrA llamado InTouchViewApp el cual es
derivado de una plantilla base llamada $InTouchViewApp.
A través de un modelo jerárquico de operaciones industriales, el modelo de planta
presenta una conveniente abstracción de su equipamiento físico y sistemas, dentro
de un entorno de desarrollo de aplicaciones más poderoso y productivo, incluyendo
equipamiento, áreas, procesos de trabajo o cualquier cosa que pueda ser modelada
en forma de plantilla.
81
Figura 58. Esquemático configuración Archestra IDE
Este entorno permite diseñar pantallas de visualización, crear menús de navegación,
definir botones, programar scritps, etc. El sistema de visualización está integrado en
la galaxia del servidor de aplicaciones industriales.
Mediante el sistema SCADA es posible controlar los procesos de producción y
ejecutar acciones directas sobre las máquinas. El aspecto del entorno de desarrollo
de pantallas SCADA es el siguiente.
Figura 59. Esquemático Entorno grafico InTouch
Los objetos y aplicaciones que ejecuta el servidor de aplicaciones industriales se
organizan en galaxias en este caso se maneja una única galaxia. La galaxia
82
comprende todos los servidores de aplicaciones industriales, servidores de historicos
y pantallas de visualización SCADA.
Dentro de la galaxia los objetos se agrupan por áreas. Las áreas se utilizan para
organizar los objetos siguiendo diferentes criterios (Según el área curado, formado,
alistamiento, granallado, pegante).
Los objetos de las áreas se ejecutan en los Application Engine. Los Aplication Engine
son procesos que se encargan de ejecutar los scripts que contienen los objetos de
sus áreas cada cierto tiempo. La implementación de la herencia de objetos en
Wonderware es muy pobre comparada con los lenguajes de programación como Java
o C++. Wonderware ofrece lo que se llaman plantillas de objeto. Las plantillas
permiten definir una serie de scritps y variables globales que los objetos de las plantilla
heredan. La organización de las plantillas se muestra en forma de árbol como se
puede ver en la siguiente ilustración.
Figura 60. Objetos configurados en Archestra IDE
Los objetos que contienen las áreas pueden ser de diferentes tipos. La lista de objetos
que se usan en este proyecto es la siguiente:
1. Objetos definidos por el usuario: Es el tipo de objeto que permite la creación de
aplicaciones de usuarios ya que soporta la ejecución de scripts y la creación de
variables (UDAs).
2. Objetos de comunicaciones: Son objetos que se encargan de gestionar las
conexiones con los equipos de campo como PLC, servidores OPC, etc; y hacen
accesible esta información a los otros objetos de la galaxia.
3. Objetos de visualización: Representan las pantallas de visualización SCADA.
4. Objetos gráficos: Son objetos que se utilizan dentro de las pantallas de
visualización SCADA (Botones, imágenes, indicadores, esquemas, etc).
83
Para representar gráficos, se usa los símbolos de Archestra. Estos gráficos llamados
símbolos son ubicados en las ventanas de InTouch para visualizar los datos del
proceso. Archestra IDE también incluye otras herramientas de gráficos para crear
otros elementos más complicados. Los símbolos se crean en el editor de símbolos.
La Figura 61 muestra la variedad de herramientas y paletas del editor de símbolos
que se usa para crear y modificar los símbolos.
Figura 61. Gráficos Archestra
5. TECNICAS UTILIZADAS
Las técnicas utilizadas para el desarrollo del HMI son las siguientes.
5.1 Animaciones
Las animaciones permiten utilizar las señales de los sensores de campo y las internas
del sistema para poder tener una visualización en tiempo real de lo que ocurre en con
cada una de las estaciones de trabajo, permite al operador captar el movimiento de
cada una de las piezas y ver en que maquina se encuentran, entrega y traslado de
material dentro de la planta.
5.2 Variables
Las variables internas o externas que intervengan en la realización del HMI permiten
almacenar datos de tipo:
 Entero: se usaran para contadores, temporizadores, para almacenar el valor
de variables como temperatura o presión, para determinar si una maquina
está disponible y para diferenciar líneas de flujo.
 Discreto: Valor de los sensores de inicio y fin de los procesos.
 Alfa numérico: Almacenará las ordenes de producción con toda la
información que esta necesite tales como: Referencia, formulación, tipo de
platina, tipo de molde y geometría de los moldes.
84

Arreglos: usados para almacenar las colas de producción en cada una de
las máquinas, las cuales podrán ser consultadas por el operario para
determinar en qué punto se encuentra cada una de las ordenes.
En el Anexo 6 se encuentra el listado de variables completo utilizado en el proyecto.
5.3 ODBC
Son las siglas de Open Database Connectivity, que es un estándar de acceso a base
de datos desarrollado por Microsoft. El ODBC tiene como objetivo hacer posible el
acceso a cualquier dato de cualquier aplicación, sin importar que sistema gestor de
base de datos (DBMS) almacene los datos.
El ODBC logra esto al insertar una capa intermedia llamada manejador de base de
datos, entre la aplicación y el DBMS. El propósito de esta capa es traducir las
consultas de datos de la aplicación, en comandos que el DBMS entienda. Para que
esto funcione, tanto la aplicación como el DBMS deben ser compatibles con ODBC.
Para conectarse a la base de datos se crea un DSN dentro del ODBC que define los
parámetros, ruta y características de la conexión según los datos que solicite el
fabricante.
Esta conexión será usada para consultar desde la aplicación realizada en Archestra
IDE el listado de referencias proporcionada por el fabricante en donde se encuentran
toda la información de las ordenes que se programan a diario en Incolbest, la conexión
se realiza con SQL Server el cual se instala con el paquete de Wonderware, esta
base de datos también es consultada para los eventos, alarmas y reportes históricos.
6. CONFIGURACIÓN DE LAS PANTALLAS DE SIMULACIÓN.
Para comprobar la lógica del InControl se ha realizado un HMI de simulación la cual
ayuda a visualizar el comportamiento de las salidas y las entradas del programa
realizado en InControl.
El diseño de las pantallas de la interfaz HMI está desarrollada tomando en cuenta
Supervisión). Los gráficos están distribuidos de una manera que el operador no tenga
complicación en distinguir cada una de las áreas que observar.
El objetivo de la interfaz es que esta sea intuitiva y fácil de usar, con este fin, la interfaz
gráfica de la planta de producción se ha diseñado lo más simple en cuanto a la
navegación de pantallas, por lo cual la interfaz consta de las siguientes pantallas:
Pantalla de creación de órdenes.
Pantalla layout general.
Pantalla de Lavado de platinas.
Pantalla de Granallado
Pantalla de Pegante.
Pantalla de Formado
Pantalla de Curado.
Pantalla alarmas
85
Al tener pantallas generales de las áreas de la planta resulta necesario que la una se
comunique con la otra, por lo que se diseñó un menú en el cual se pueda acceder a
las demás pantallas mediante botones como se recomienda en la guía GEDIS,
además este menú general contiene las principales alarmas.
Pantalla Inicial
En la Figura 62 se puede observar la pantalla inicial de la simulación la cual nos
permite ingresar las órdenes con las cuales se inicia la producción diaria, esto se hace
digitando la formula, la referencia y si la pastilla llevara o no platina con esta
información el programa extrae de la base de datos almacenada en sql server todo
los datos correspondientes a los demás ítems que necesita el proceso para ejecutarse
tales como prensa en la cual se forma la orden, prensa para curado, tipo de moldes
etc.
Figura 62. Pantalla de cargar ordenes
Desde esta pantalla se pueden acceder a cada una de las áreas que tiene el proceso
(Alistamiento, Formado, Curado, Pegante y Granallado), también contiene un botón
para dar inicio al proceso, otro para validad cada una de las ordenes ingresadas una
vez el operario se encuentra seguro de ña información y otro que dice orden completa
por medio del cual el operario tiene la opción de cargar la orden del día e iniciar el
proceso productivo.
86
Figura 63. Menú de navegación
Con este menú de navegación presente en todas las pantallas se facilita poder ir a
cualquiera de las áreas de la planta, ver el layout general de la planta o volver al inicio
en donde se pueden cargar las ordenes.
Pantalla de Tendencias
Se tendrá pantallas de reportes y alarmas a las cuales se puede acceder desde
cualquiera de las pantallas y ser consultado en el momento en que el operario lo
necesite.
Figura 64. Pantalla de tendencias
87
Pantallas de Áreas de la planta
Como recomienda la guía GEDIS, el título de la pantalla ha sido colocado en la parte
superior para que se tenga presente que es lo que representa la pantalla, además el
color de fondo de la pantalla es un color que hace contraste con los gráficos de las
máquinas y los menús de despliegue, así la interfaz no resulta molestosa para el
operador. Cada pantalla contiene un panel en el cual se muestran las órdenes que
están en ese momento en producción, cuales ya pasaron y cuales se encuentran en
cola de producción, para dar de forma detallada la información que el operario
necesita en todo momento.
A
B
88
C
Figura 65. Pantalla de Áreas de producción
En cada pantalla se encuentran los esquemáticos de las máquinas que intervienen
en cada una de las áreas con los respectivos botones de inicio y fin de los procesos
que pueden ser ejecutados desde el Scada o manualmente por el operario en la
maquina
89
CAPITULO 6
ANALISIS DE RESULTADOS
Una vez realizado el modelamiento para la supervisión y monitoreo de la línea de
pastilla para freno de la empresa Incolbest s.a. la planta queda de la siguiente forma:
Flujo de Información
MEZCLADOR0201
LAVADO
Planta
GRANALLADO
PEGANTE
PRENSA
PRENSA
FORMADO0 FORMADO0
1-68
1-72
PRENSA
PRENSA
PRENSA
FORMADO0 FORMADO0 FORMADO0
1-14
1-30
1-46
transporte manual
PRENSA
PRENSA
PRENSA
CURADO01- CURADO01- CURADO0109
10
29
transporte manual
PRENSA
CURADO01-37
PRENSA
PRENSA
PRENSA
CURADO01- CURADO01- CURADO0148
69
70
transporte manual
PRENSA
PRENSA
CURADO01- CURADO0115 (1)
15 (3)
PRENSA
CURADO0147
PRENSA
PRENSA
CURADO01- CURADO0115 (2)
15 (4)
PRENSA
CURADO
cv01-71
PRENSA
CURADO
cv01-73
Figura 66. Diagrama de Bloques Flujo de Información hacia la planta
90
En la figura 66 se ven las interacciones entre cada uno de los elementos que
intervienen en la automatización y el layout de la planta en el cual se ven cada una
de las máquinas que se intervienen en el proceso productivo a modo de resumen del
modelado del sistema, a continuación se analizarán uno a uno los resultados
obtenidos de esta automatización:
1. Redes de Petri
Como se puede ver en el Anexo 7 en el cual se ve el desglose completo de una
simulación de las redes de Petri, las referencias se van agrupando por mezcla en el
caso del formado y por geometría en el caso del curado y van pasando una a una por
cada una de las etapas sumando el tiempo de la anterior más el tiempo que dura cada
una en las respectivas máquinas, lo que al final da el tiempo total necesario para
producir esa orden.
Como se puede ver en el molde corto se presentan colas de 1 o 2 piezas lo cual no
sobrepasa lo estipulado en la teoría de colas en la cual se menciona que la cola no
debe sobrepasar 2.5 piezas en el sistema.
Esta cola puede variar dependiendo de la cantidad de órdenes que se envíen de cada
una de las familias organizadas, aumentando o disminuyendo en cada una de las
maquinas pero no superando el límite impuesto por la teoría de colas.
2. Lógica de control
Una vez se ha realizado la automatización de la línea de producción de pastilla en
la empresa Incolbest s.a. se tiene el diagrama de producción modificado de la Figura
67:
91
-Ingreso sistema
scada.
DIAGRAMA DE FLUJO PROCESO DE PASTILLA
Generacion
ordenes de
produccion
Orden de
produccion
con platina
NO
Ranurado
Si
-ordenes con platina
-Cantidad de piezas.
Dispobible
Formado?
Alistamiento
entrega de
platina
Perforado
-Tipo de Mezcla.
-Cantidad de piezas.
-Tipo Molde Forma
-Tamaño colas de
Si
Formado
Si
NO
Perforado
Pintura
Electrostatica
NO
Dispobible
Lavadora ?
Engomado?
Dispobible
Curado?
-Tipo de M curadi
-Cantidad de piezas.
-Geomtria Piezas
-Tamaño colas de
Si
Lavado
Curado
Si
Engomado
Horno
Engomado
Marcado
Tampo o Inkjet
Enfriamiento
NO
Limpieza
Dispobible
Granallado ?
Accesorio
s?
Si
Si
Granallado
No
Alistamiento
carros
torque
Torque carros
horno
Remachado
Pegado Placa
Empaque x
Juego
Si
Dispobible M
pegante ?
Solicitud
accesorios
No
Empaque x 20
jgs
Horneado
Aplicación de
pegante
Gamas de
calidad
Carros con
torque?
Si
Si
Descargue
carros horno
Secado de
pegante
No
Rectificado
Cargue
TR 500
Transporte
APT
Cargue
TR 13
Figura 67. Diagrama de Bloques producción pastillas
Como se puede ver en los recuadros azules de la figura 67 las variables de entrada
al proceso ahora serán cada una de las órdenes agrupadas en familias dependiendo
de la etapa del proceso, la disponibilidad o no de las máquinas y las colas que existan
en cada una de ellas, pues este es un factor importante a tener en cuenta en el
camino que seguirá cada una de las ordenes durante el proceso productivo.
En las decisiones de que caminos seguir estarán la disponibilidad y el tamaño de las
colas, las salidas serán las órdenes agrupadas en cada una de las máquinas.
Al analizar la simulación realizada con InControl:
92
Figura 68. Simulación con InControl de la lógica de control
Como se puede ver en la Figura 68 todas las acciones quedaran activas durante todo
el proceso producto esto ya que las máquinas deben estar activas todo el tiempo a la
espera de una nueva orden de producción evaluando todas las condiciones que se
deben cumplir para que la maquina opere, tales como temporización de cada una de
las etapas, contadores de piezas y colas de producción y disponibilidades de cada
una de los equipos.
3. Simulación de la Interfaz Humano Máquina.
El Objetivo de realizar una simulación de la Interfaz Humano Máquina es
comprobar el funcionamiento de la comunicación entre el programa InControl que
hará las veces del PLC con la Interfaz Humano Máquina la cual se encuentra en
la plataforma InTouch, además sirve para comprobar la lógica del InControl antes
de una posible implementación en campo.
Figura 69. Object viewer conexión con InControl
93
Como se puede ver en la Figura 69 una vez establecida la conexión correctamente
entre el InControl e InTouch podemos ver el estado de las variables en la consola
Object Viewer y su valor, al igual que la correcta asignación a cada uno de los objetos
configurados dentro del Archestra.
En el Archestra System Management Console se pueden observar el estado de las
comunicaciones con todos los enlaces externos que se tengan en el Archestra junto
con el estado de cada una de ellas.
Figura 70. Archestra System Management conexión con InControl
Para comprobar que el sistema está funcionando de la forma programada se realiza
el accionamiento de cada uno de los botones de inicio y fin de proceso en la pantalla
de InTouch correspondiente a cada uno de los procesos y observamos el inicio del
proceso en InControl por medio de la pantalla de tag viewer en la que se pueden ver
los cambios en cada uno de los tags programados en InControl.
Figura 71. Object Viewer con datos cargados desde InTouch
94
A la pantalla de InTouch se traerán los valores de los temporizadores para saber
cuánto tarda cada una de las órdenes en cada una de las estaciones, los arreglos de
órdenes que van viajando de una etapa a otra para saber en que estación se
encuentra da una de las ordenes, y así hacer un seguimiento a cada uno de los
subproductos, en estos arreglos aparecerán las ordenes que ya pasaron y las que
actualmente se encuentran en tránsito por la estación.
También se podrá saber cuánto tiempo han trabajado las máquinas como control de
mantenimiento, en el caso de procesos en los cuales existen varias máquinas que
realizan el mismo proceso podemos con un check box seleccionar la maquina como
disponible y colocar una nota del porque no se encuentra disponible en ese momento.
El flujo de las órdenes es totalmente automático y no depende del operario, el solo
debe colocar la orden que el programa le indica que va en la cola de producción como
se ve en la Figura 72.
A continuación se verá cada una de las pantallas con la simulación de una orden
tradicional en la empresa Incolbest s.a.
1. En la primera pantalla se cargan las órdenes de producción.
Figura 72. Pantalla de cargar órdenes
Esta pantalla cuenta con 2 zonas importantes la zona en donde se cargan los datos
de las órdenes tales como: referencia, formulación, platina (CP o SP) lo que indica si
la orden tiene o no platina respectivamente, y la geometría del molde de curado, con
esta información InTouch se conecta a la base de datos SQL y trae toda la información
de la orden la cual se concatena en el cuadro de la parte izquierda denominado
“ordenes de día” , cada vez se digita una orden y se está seguro de la información se
valida la orden con el botón “validar” el cual le indica al operario si la información
digitada es correcta, una vez se valida se carga la orden y cuando se carguen todas
las ordenes se da orden completa para cargar las ordenes diarias.
95
2. Lavado, en esta pantalla se pueden observar los paneles de navegación presentes
en todas las pantallas y los botones de inicio y fin de proceso presente al inicio y fin
de cada una de las maquinas respectivamente, al igual el botón de disponibilidad que
permitirá o no el comienzo del proceso en cada máquina.
Una vez pasan las ordenes a lavado se ve una pantalla emergente en la cual se
pueden ver las ordenes que ya se produjeron las que están en producción y las que
están en cola. En la parte inferior de este cuadro se puede ver que orden se está
ejecutando al igual que el tiempo estimado de producción de esta orden y el tiempo
real que tarda la orden, esto con el fin de que si sobre pasa el tiempo estipulado ira a
las alarmas, indicando al operario que existe un problema.
Figura 73. Pantallas de órdenes etapa lavado
En la pantalla de tendencias se podrán ver todos los tiempos que duro cada una de
las ordenes por día.
Las alarmas se activaran cuando una orden dure más del tiempo que está estipulado
en cada una de las máquinas como forma de avisar al operario que algo ocurre al
igual que al supervisor para que tome las medidas pertinentes.
3. Granallado, una vez las ordenes superan la etapa de Lavado pasan a la de
granallado, en las cuales al igual que en lavado se puede hacer seguimiento de las
ordenes que se encuentran en curso, en verde aparece la orden que se encuentra en
ejecución, se cuentan con los mismos paneles de navegación que en todas las
pantallas.
96
Figura 74. Pantallas de órdenes etapa granallado
5. Pegante, cuando las ordenes salen de Granallado pasan a la cámara de pegante,
al igual que en los despliegues anteriores existen botones de disponibilidad, inicio y
fin de proceso que serán manipulador por el operario de turno y que permitirán
determinar la duración de cada ciclo de proceso.
Figura 75. Pantallas de órdenes etapa Pegante
6. Formado en esta etapa se dividen en familias las órdenes que han pasado por las
etapas anteriores, encontramos una pantalla como la siguiente:
97
Figura 76. Pantallas de órdenes etapa Formado
En esta pantalla aparecen en un recuadro blanco las máquinas que se encuentran
no-operando y en reborde verde las maquinas a las cuales va la orden que se
encuentra en cola, la agrupación tecnológica de formado se hace por medio del botón
“inicio_formado “de esta forma cada una de las ordenes toma su respectivo camino y
el operario sabe que maquina debe ir a consultar para ver su orden.
También se cuenta con el menú de navegación rápida para poder ir a cualquiera de
las pantallas asociadas a cada una de las etapas del proceso para con ello facilitar la
navegación por el Scada.
7.Formado por máquinas, una vez se hace la división por familias de las ordenes de
producción que han salido de pegante y se encuentran listas para pasar a formado,
se encuentra un despliegue por cada una de las maquinas presentes en curado que
fueron agrupadas previamente, según la tecnología de grupos , en este despliegue al
igual que en los mencionados con anterioridad se tiene menús de acceso rápido y
una pantalla con las ordenes que se encuentran en ejecución en el momento y
cuantas se encuentran en cola, esta cola será comparada con las de las maquinas
equivalentes en la familia a la cual pertenecen con el fin de que la orden siempre vaya
a la máquina con menos cola de producción.
Figura 77. Pantallas de órdenes etapa Formado WA01-72
98
8.Curado, al igual que en formado aparece un despliegue inicial en el cual se pueden
ver todas las maquinas existentes en esta etapa del proceso, con un reborde
alrededor de color verde si se encuentran disponibles y si al orden que se encuentra
en cola puede ser producida en ellas y con un borde blanco si se encuentran
indisponibles o la orden en cola no puede ser producida en ellas, con esta
funcionalidad se ayuda al operario a dirigirse de forma rápida a la máquina que se
encuentra produciendo la orden.
Figura 78. Pantallas de órdenes etapa Curado
9.Curado máquinas, como en las anteriores etapas se tiene un despliegue con el
mímico de la maquina en la cual se muestran los botones de inicio, fin de proceso y
disponibilidad de la máquina, con los cuales el operario indica al Scada el inicio y fin
de cada ciclo.
Figura 79. Pantallas de órdenes etapa Curado WA01-09
99
10.Alarmas, en este despliegue permitirá hace seguimiento en tiempo real de todos
los eventos y alarmas que se producen en el proceso en color azul aparecen todos
los eventos y en color rojo las alarmas para que el operario pueda de una forma rápida
distinguir cada una de ellas y tomar las medidas que se requieran.
Figura 80. Pantallas de Alarmas y Eventos
11.Tendencias y Reportes, por medio de la aplicación Wonderware Historian, se
puede historizar todas las variables de supervisión con que se cuenta en la planta,
tales como tiempos, órdenes y valores de cada una de ellas con el fin de realizar
reportes por medio de Excel y posibles análisis posteriores a los que haya lugar con
la información.
En la siguiente figura se puede ver un reporte extraído de una corrida del programa
en el cual se visualiza el nombre del tag el tiempo en que se obtuvo el dato, el valor
de la variable y el inicio de recolección de los datos, estos datos son configurables
por el usuario y se pueden extraer diferentes tipos de reportes , al igual que graficas
que analicen los datos extraídos como la mostrada en la Figura 81 en la cual se
pueden ver los tiempos de producción de cada una de las etapas y cuánto dura cada
una.
TagName
Lavado.Tiempo_lavado_AC1
Lavado.Tiempo_lavado_AC2
Lavado.Tiempo_lavado_AC3
Lavado.Tiempo_lavado_AC4
Lavado.Tlavado
MFormado_WA172.TFormado
MFormado_WA172.TIEMPO_AC1
MFormado_WA172.TIEMPO_AC2
MFormado_WA172.TIEMPO_AC3
MGranallado.TGranll
MPegante.TIEMPO_PEG1
MPegante.TIEMPO_PEG2
MPegante.TIEMPO_PEG3
MPegante.TIEMPO_PEG4
MPegante.TPEG
DateTime
04/06/15 04:49:57 PM
04/06/15 04:49:57 PM
04/06/15 04:49:57 PM
04/06/15 04:49:57 PM
04/06/15 04:49:57 PM
04/06/15 04:49:57 PM
04/06/15 04:49:57 PM
04/06/15 04:49:57 PM
04/06/15 04:49:57 PM
04/06/15 04:49:57 PM
04/06/15 04:49:57 PM
04/06/15 04:49:57 PM
04/06/15 04:49:57 PM
04/06/15 04:49:57 PM
04/06/15 04:49:57 PM
Value
22,10098076
3,50368166
3,598377466
8,598432541
8,598432541
54,29980469
16,89971352
1,900882959
54,29980469
8,499168396
7
6
4
3
8
Figura 81. Reportes historian
vValue
StartDateTime
22.100980758666992
04/06/15 04:49:20 PM
3.5036816596984863
04/06/15 04:49:20 PM
3.5983774662017822
04/06/15 04:49:20 PM
8.5984325408935547
04/06/15 04:49:20 PM
8.5984325408935547
04/06/15 04:49:20 PM
54.2998046875 04/06/15 04:49:20 PM
16.899713516235352
04/06/15 04:49:20 PM
1.9008829593658447
04/06/15 04:49:20 PM
54.2998046875 04/06/15 04:49:20 PM
8.4991683959960937
04/06/15 04:49:20 PM
7
04/06/15 04:49:20 PM
6
04/06/15 04:49:20 PM
4
04/06/15 04:49:20 PM
3
04/06/15 04:49:20 PM
8
04/06/15 04:49:20 PM
100
Figura 82. Graficas Reportes historian
El usuario también puede graficar directamente desde la aplicación mediante el
despliegue de Tendencias y realizar las gráficas que crea necesarias, con los datos
que se están recolectando en la base de datos SQL para su posterior análisis.
Figura 83. Graficas de Tendencias
4. Desarrollo de pruebas
El plan de pruebas presentado contiene la descripción de los casos de prueba que
fueron definidos con el fin de validar la integración y el uso del desarrollo en cuestión.
A continuación se presentan los dos grupos de pruebas y las pruebas contenidas en
estos.
101
Pruebas de integración. Consistió en verificar que los dos sistemas se acoplaran sin
incidencias y que el traspaso de información entre éstos se cumpla de acuerdo al
diseño previamente especificado. Dentro de este grupo de pruebas se realizaron las
siguientes actividades:
- Envío de órdenes de producción desde InTouch al medio de integración en donde
se verificó que la comunicación en el envío de órdenes de producción de InTouch al
medio de integración funcionara de manera correcta.
-Manufactura virtual de la orden de producción en donde se verificó que se fabricara
virtualmente una orden de producción y se determinaron los tiempos de producción
de cada una de las actividades simuladas.
-Confirmación de órdenes de producción en el sistema InTouch con el fin de
comprobar que la comunicación para el envío de información de las órdenes
finalizadas funcionara correctamente.
Pruebas de uso. Consisten en determinar la facilidad con la cual los usuarios de una
aplicación la pueden operar. En este caso los objetivos estuvieron relacionados con
determinar la habilidad del participante para operar el sistema con base en base a
una explicación de cómo funciona el sistema y verificar que la interfaz del usuario sea
lo suficientemente intuitiva para su respectivo manejo. Dentro de este grupo de
pruebas se realizaron las siguientes actividades:
Prueba de facilidad de uso de InTouch (envío y recepción de órdenes) la cual
pretendió verificar que la aplicación realizada en InTouch pudiera ser operado por
potenciales usuarios
Al finalizar el grupo de pruebas se realizaron ajustes que fueron introducidos en la
aplicación con el fin de hacerla lo más fácil de operar por el usuario. En general, el
sistema presentó un comportamiento satisfactorio y todas las pruebas fueron
culminadas con éxito.
5. Resultado Pruebas
Dando respuesta a los objetivos planteados por medio de los resultados mencionados
en el numeral anterior por medio de las simulaciones de InControl, InTouch y Redes
de Petri podemos definir que:
-Una vez se ha modelado el sistema de supervisión por medio de Redes de Petri con
tecnología de grupos y teoría de colas se pueden obtener los tiempos de operación,
de cada una de las maquinas como se muestra en la Figura 80 y con estos resultados
realizar estadísticas de manejo de recursos como los mostrados en la gráfica de la
Figura 81.
Los flujos de procesos adecuados son verificables por medio de las simulaciones
realizadas con Redes Petri del Anexo 7 en alas cuales se muestra que una vez se
realiza la re-organización del flujo actual en el cual la mayoría de los trabajos son
manuales se mantiene una flexibilidad de ruta y de producto .
102
Una vez realizada la simulación del sistema con las órdenes cargadas en la base de
datos sql se puede ver que la reducción de tiempo se presente en el mejoramiento de
situaciones tales como:
Figura 84. Diagrama de tiempos del proceso productivo después de la automatización
-Como se puede ver en el diagrama anterior de la situación de la planta una vez se
realiza la automatización se pueden reducir los tiempos de fabricación de las piezas
reduciendo los tiempos que se encuentran en color rojo y que son las paradas típicas
de la planta por situaciones propias de no existir un flujo de proceso adecuado, el cual
se logra con la agrupación de piezas y control de colas en cada una de las máquinas,
los tiempos de ciclo de fabricación de cada una de las piezas en cada una de las
maquinas permanecerán iguales pues estos están dados por formulaciones propias
de la fabricación de las pastillas y no pueden ser modificados, los tiempos que se
reducirán son los tiempo ociosos de las máquinas.
1. Las principales paradas que se presentan en Incolbest una vez se realizó el
levantamiento de campo son:
Tipo Parada
Cambio de herramental
Mantenimiento
correctivo
Cambio de mezcla
Total general
Tiempo
min
178
Porcentaje
42,58%
68,13
4,18
250,31
16,30%
1,00%
59,88%
Tabla 19. Principales paradas
Como se puede ver el 59% de las paradas que presenta la planta son debido a
cambios de herramental, mantenimientos correctivos no programados y cambios de
mezcla, los cuales son reducidos una vez se realiza el agrupamiento tecnológico, ya
que se pasó de tener 1229 referencias diferentes a un total 348 familias en curado lo
que hace que el cambio de herramentales disminuya en un 71% del que actualmente
existe.
103
En el caso de formado el cambio de mezcla de 12 tipos de mezcla diferentes que se
cambiaban constantemente a tres grandes familias lo cual redujo en 75 % el cambio
de mezcla con lo cual los tiempos de parada de la empresa quedaron reducidos en:
Tipo Parada
Tiempo min Porcentaje
Cambio de herramental
51,62
12,35%
Mantenimiento correctivo
68,13
16,30%
Cambio de mezcla
1,045
0,25%
Total general
250,31
28,90%
Tabla 20. Reducción de principales paradas
2. Reducción de la intervención del operario en la decisión de que ordenes deben ser
producidas, ya que el programa le indica en cada fase que orden debe seguir, el
operario solo debe indicar cuando inicia y finaliza un proceso mediante los botones
colocados en cada una de las pantallas de proceso al inicio y final del esquemático
que simboliza cada una de las máquinas y el programa calcula la ruta de la orden a
la siguiente fase del proceso.
3. Gracias a las tendencias históricas el personal encargado de organizar la producción
podrá ver en tiempo real cuánto dura cada una de las ordene en ser procesadas y
cuales están tardando más de lo debido.
DESARROLLOS POSTERIORES
1. A partir de este primer desarrollo tecnológico en la empresa Incolbest surgen
preguntas de cómo se pueden integrar otros procesos de la cadena de valor como
son el mantenimiento de plantas y equipos, costeo de productos, servicio posventa,
entre otros, para lograr una empresa totalmente integrada a través de los sistemas de
información.
La automatización hoy en día se mueve a pasos agigantados hacia industrias de 4
generación en las cuales toda la información importante de las empresas se
encuentra en red disponible para ser consultada por gerentes y personal del área
administrativa que tiene que tomar decisiones sin encontrarse necesariamente en
planta, por tal razón un desarrollo posterior al realizado en el actual trabajo seria la
implementación del information server de Wonderware el cual permite tener atreves
de un navegador web pantallas de InTouch , alarmas y reportes.
El software de gestión y supervisión Archestra IDE permite realizar replicadores de
las bases de datos en otros servidores adquiriendo las respectivas licencias lo que
permitiría tener toda la información concerniente a reportes, alarmas y eventos en
computadores backup protegiendo así la información de relevancia de la planta.
2. El monitoreo del estado de las ordenes de producción y de las maquinas se
encuentra en el sistema de supervisión Archestra IDE por tal razón un desarrollo
posterior seria la integración del nivel de supervisión con el niel de negocios en el cual
la empresa cuenta con el software SAP para su gestión
104
CONCLUSIONES
1. Por medio de Herramientas tecnológicas como la teoría de colas y la
agrupación tecnológica se llegan a organizar problemas secuenciales
complejos como es el caso de la empresa Incolbest en donde la cantidad de
referencias diferentes dificulta realiza una secuencia adecuada de los
procesos.
2. Por medio del sistema de supervisión desarrollado se pueden determinar los
tiempos que cada máquina tarda en procesar cada una de las piezas y el
tiempo que tarda esta pieza en los carros de transición antes de ser procesada
por la siguiente fase del proceso.
3. Con el almacenamiento de los eventos e históricos en el servidor Historian se
puede de forma fácil y precisa realizar consultas para determinar tiempos de
producción.
4. La Herramienta de Redes de Petri es muy útil a la hora de desarrollar flujos de
proceso adecuados debido a que es muy versátil y puede ser usada de forma
temporizada como se realizó en este proyecto para determinar tiempos que
tarda un token de un lugar a otro y así ver la evolución de la red.
5. Debido a que el operario no debe tomar la decisión de que orden continua en
producción , sino que esta tarea es desarrollada por el programa gracias a la
teoría de colas y la agrupación tecnológica realizada, el tiempo de cambio de
herramentales y de mezcla es reducido y se logra mejorar el aprovechamiento
de las máquinas.
6. Las alternativas propuestas a la situación actual de la empresa se maneja con
una automatización parcial que le da a Incolbest la facilidad de mejorar se
procesó de producción a costos no tan elevados y con herramientas muy
poderosas que le permiten al operario intervenir lo menos posible en la toma
de decisiones en el momento de programar tareas, ya que su función se verá
reducida a colocar y retirara las piezas de las máquinas de cada orden que el
programa le indique que se encuentra en cola de producción.
7. La interfaz Humano Máquina debe ser lo más simple posible para los
operadores ya que ellos serán las personas que estén relacionados a diario
con el sistema y la interacción de pantallas debe ser intuitiva y que deje el
menor margen posible al error humano.
105
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Munich, 1998,» [En línea]. Available: http://www.pst.informatik.unimuenchen.de/personen/stoerrle/V/Evaluierung.pdf.
[35] J. Bartolomé, «El protocolo MODBUS,» 01 2011. [En línea]. Available:
http://www.tolaemon.com/docs/modbus.htm#descrip_general.
107
ANEXO 1 TIEMPOS POR PIEZAS
ALISTAMIENTO DE PLATINA
LAVADO DE PLATINA
Promedio lavado de platina turno jgs WA-0628
Tiempo por pieza(min)
Auto
Moto
0,237770193
0,083935743
GRANALLADO PLATINA
Granalladora WA - 1133 Juegos / turno
0,237770193
0,083935743
MARCADO MICROPERCUSION
Pastilla / minuto WA-1317
Pastilla / minuto WA-1325
Marcadora micropercusion WA-1317 jgs/turno
Marcadora micropercusion WA-1325 jgs/turno
17
17
0,235294118
0,235294118
N/A
N/A
0,083935743
0,083935743
APLICACIÓN DE PEGANTE
Extendido de platina
Platinas por malla
Cabina de aplicación pegante jgs/turno
27
0,224248927
0,083935743
SECADO DE PEGANTE
Secado pegante negro en horno min
Horno de secado de pegante jgs/horneada
Secado jgs/turno
Tiempo de secado min
30
180
120
Tabla 21. Tiempos de alistamiento de platina.
Fuente: Incolbest s.a.
FORMADO
FORMADO
Juegos turno 0130 2 cavidades
Juegos turno 0130 1 cavidad
Tiempo cambio de mezcla min
Tiempo cambio de presion min
Prensa 0130 jgs/min 2 cavidades
Prensa 0130 jgs/min 1 cavidad
400
200
3
1
1,0
2,1
Juegos turno 0149 2 cavidades
Juegos turno 0149 1 cavidad
Tiempo cambio de mezcla min
Tiempo cambio de presion min
Prensa 0149 jgs/min 2 cavidades
Prensa 0149 jgs/min 1 cavidad
700
350
3
1
0,6
1,2
Juegos turno 0168 2 cavidades
Juegos turno 0168 1 cavidad
Tiempo cambio de mezcla min
Tiempo cambio de presion min
Prensa 0168 jgs/min 2 cavidades
Prensa 0168 jgs/min 1 cavidad
700
350
3
1
0,6
1,2
Juegos turno 0172 2 cavidades
Juegos turno 0172 1 cavidad
Tiempo cambio de mezcla min
Tiempo cambio de presion min
Prensa 0172 jgs/min 2 cavidades
Prensa 0172 jgs/min 1 cavidad
700
350
3
1
0,6
1,2
Tabla 22. Tiempos de formado tomados en planta.
Fuente: propia
108
CURADO
CURADO
WA-0109
Tiempo de ciclo de curado min
Metidas
N° Pisos 0109
Moldes por piso
Pastillas / molde
Pastillas/piso 0109
Pastillas / ciclo
Ciclos al turno
Juegos/turno
WA-0110
Tiempo de ciclo de curado min
Metidas
N° Pisos 0110
Moldes por piso
Pastillas / molde
Pastillas/piso 0110
Pastillas / ciclo
Ciclos al turno
Juegos/turno
WA-0129
Tiempo de ciclo de curado min
Metidas
N° Pisos 0129A
Moldes por piso
Pastillas / molde
Pastillas/piso 0129A
Pastillas / ciclo
Ciclos al turno
Juegos/turno
WA-0137A
Tiempo de ciclo de curado min
Metidas
N° Pisos 0137A
Moldes por piso
Pastillas / molde
Pastillas/piso 0137A
Pastillas / ciclo
Ciclos al turno
Juegos/turno
WA-0170
Tiempo de ciclo de curado min
Metidas
N° Pisos 0170
Moldes por piso
Pastillas / molde
Pastillas/piso 0170
Pastillas / ciclo
Ciclos al turno
Juegos/turno
10,25
20
5
1
4
4
20
41
204
10,25
20
5
1
3
3
15
41
153
13
20
3
3
4
12
36
32
289
13
20
3
3
4
12
36
32
289
11
20
4
2
4
8
32
38
304
5
5
25
6
6
30
8
8
40
9
9
45
255
306
408
459
4
4
20
5
5
25
6
6
30
8
8
40
9
9
45
204
255
306
408
459
5
15
45
6
18
54
362
434
5
15
45
6
18
54
362
434
5
10
40
6
12
48
8
16
64
9
18
72
380
456
608
684
WA-0148
Tiempo de ciclo de curado min
Metidas
N° Pisos 0148
Moldes por piso
Pastillas / molde
Pastillas/piso 0148
Pastillas / ciclo
Ciclos al turno
Juegos/turno
WA-0169
Tiempo de ciclo de curado min
Metidas
N° Pisos 0169
Moldes por piso
Pastillas / molde
Pastillas/piso 0169
Pastillas / ciclo
Ciclos al turno
Juegos/turno
WA-0171
Tiempo de ciclo de curado min
Metidas
N° Pisos 0171
Moldes por piso
Pastillas / molde
Pastillas/piso 0171
Pastillas / ciclo
Ciclos al turno
Juegos/turno
WA-0173
Tiempo de ciclo de curado min
Metidas
N° Pisos 0173
Moldes por piso
Pastillas / molde
Pastillas/piso 0173
Pastillas / ciclo
Ciclos al turno
Juegos/turno
WA-0147
Tiempo de ciclo de curado min
Metidas
N° Pisos 0147
Moldes por piso
Pastillas / molde
Pastillas/piso 0173
Pastillas / ciclo
Ciclos al turno
Juegos/turno
WA-0115
Tiempo de ciclo de curado min
Metidas
N° Pisos 0115
Moldes por piso
Pastillas / molde
Pastillas/piso 0115
Pastillas / ciclo
Ciclos al turno
Juegos/turno
10,25
20
5
1
4
4
20
41
204
10,25
20
3
1
4
4
12
41
122
15
20
1
1
1
1
1
28
7
15
20
1
1
1
1
1
28
7
15
20
1
1
1
1
1
28
7
Auto
10,25
20
1
1
1
1
1
41
10
109
5
5
25
6
6
30
8
8
40
9
9
45
255
306
408
459
5
5
15
6
6
18
8
8
24
9
9
27
153
184
245
275
2
2
2
14
2
2
2
14
2
2
2
14
2
2
2
3
3
3
4
4
4
20
31
41
Tabla 23. Tiempos de curado tomados en planta.
Fuente: propia
Moto
5,2
44
2
1
4
4
4
44
176
110
ANEXO 2 REPRESENTACION EN LA PRODUCCION
TIPO MOLDE
BATERIA
CURADO
MOLDE
CANTIDAD DE
REFERENCIAS
PRODUCCION
ANUAL
717
26
37235
701
8
244
789
8
210
1029
8
100
1095
4
26314
10299
4
8628
10288
4
896
7180
4
428
7001
4
272
10291
3
14704
10292
3
8646
10284
3
849
10294
2
11480
10293
2
10024
10302
2
5582
10247
2
4976
10245
2
4521
8418
2
3206
10300
2
2181
7234
2
1834
10308
2
1402
10309
2
986
10301
2
802
7101
2
60
10307
2
10303
1
3640
10305
1
501
10246
1
478
10306
1
295
10289
1
293
060
1
237
10310
1
195
066
1
127,5
7103
1
48
7111
1
24
051
1
064
1
111
068
1
10304
1
10311
1
10312
1
10314
1
7036
1
7057
1
7093
1
Total BATERIA
125
TIPO MOLDE
CORTO
CURADO
MOLDE
CANTIDAD DE
REFERENCIAS
141418,5
PRODUCCION
ANUAL
001
23
11140
771
21
6752
7070
20
8464
7808
20
2616
7806
20
1460
7013
17
3310
10203
16
9109
7117
16
6636
7122
16
324
7305
15
16906
10232
14
13967
10243
13
51667
7529
13
3384
006
13
1932
017
13
835
7228
12
16547
7019
12
6590
047
12
5548
7024
12
3358
10254
11
24949
10233
11
15872
10286
11
12714
7532
11
2776
10221
11
1424
7520
11
1317
10231
11
214
7943
10
35654
7877
10
7685
10202
10
6736
112
025
10
2558
7250
10
2415
7459
10
1760
10212
10
646
7125
10
336
7136
10
284
10210
9
5208
012
9
2729
7503
9
2549
7104
9
600
798
9
549
10217
9
284
10201
9
187
7739
8
10217
7054
8
4251
7412
8
4122
10257
8
3562
10207
8
3347
7151
8
1886
7535
8
1186
10226
8
1090
7593
8
703
7017
8
630
7807
8
625
7027
8
592
10229
8
396
7759
8
336
10223
8
238
795
8
134
10225
8
94
10298
7
25849
8266
7
14897
10290
7
10619
10265
7
7419
10296
7
4442
10218
7
2890
7169
7
1591
7037
7
128
7225
7
7487
6
8288
113
7435
6
6574
10220
6
6388
10215
6
4442
7825
6
4110
7575
6
3464
7703
6
3401
7639
6
2915
10213
6
2794
7483
6
2697
7625
6
2584
7447
6
2548
10297
6
2118
7076
6
1821
10252
6
1760
10240
6
1524
7760
6
570
7155
6
144
067
6
10214
6
10248
6
10255
5
5648
8307
5
2436
7558
5
1190
10250
5
890
10234
5
517
028
5
260
10228
5
259
10285
4
14442
7688
4
7030
7186
4
3174
7566
4
1494
10251
4
1341
7957
4
1132
7418
4
518
7640
4
267
10224
4
228
10249
4
118
7388
4
118
7644
4
48
10287
3
3034
114
7706
3
308
7252
3
260
7915
3
129
8282
3
60
10239
3
48
789
3
8391
2
4516
10267
2
1932
7997
2
1914
7758
2
1464
8383
2
1459
8668
2
990
8730
2
913
003
2
685
8400
2
574
8221
2
440
8419
2
391
7460
2
366
7985
2
296
7916
2
216
8521
2
203
10242
2
142
7662
2
96
024
2
86
8212
2
60
026
2
56
7100
2
7118
2
7817
2
7875
2
8381
1
2681
8432
1
2156
8456
1
1198
8412
1
1174
8389
1
703
8268
1
620
8767
1
576
7950
1
557
8614
1
532
8311
1
504
115
10270
1
497
10315
1
471
8615
1
437
8325
1
433
8384
1
311
8287
1
270
7653
1
238
004
1
117,5
7994
1
98
8806
1
98
7006
1
7837
1
8331
Total CORTO
CV
534796,5
10253
1
30
10258
3
175
10259
2
10262
2
537
10263
1
30
10264
1
10266
2
296
10317
1
105
7636
4
418
7652
2
98
7654
4
1374
7655
2
1314
8435
1
178
8479
2
297
Total CV
LARGO
1
1028
28
4852
005
32
51992
007
9
850
014
12
5716
018
11
735
021
1
022
13
2787
023
10
502
029
11
5048
035
13
3067
046
18
12834
069
1
116
070
14
3932
072
9
2414
079
12
326
083
12
1014
10200
13
12986
10202
3
205
10204
4
264
10205
8
438
10206
12
1165
10208
12
21627
10209
21
84255
10211
11
13545
10216
12
30828
10222
11
24578
10227
8
354
10230
4
231
10231
1
10235
12
8003
10236
10
3978
10237
11
66297
10238
6
1200
10244
6
6500
10313
3
11738
10316
6
3610
7001
2
109
7017
7
1668
7019
10
1627
7024
10
1734
7027
1
7054
6
2841
7069
12
4683
7070
6
436
7112
13
4250
7113
10
1146
7117
6
7127
4
7128
2
7136
2
7153
14
3532
7170
8
3490
58
117
7188
19
5849
7194
9
120
7197
4
318
7201
2
7205
19
17764
7209
12
1288
7213
5
90
7219
29
41084
7220
26
21337
7241
18
15604
7242
11
3924
7244
3
29
7247
4
7253
21
42637
7259
18
4200
7260
8
284
7264
8
556
7267
16
11640
7272
4
46
728
28
13148
7291
12
6124
7298
28
47485
7299
2
125
7320
4
7329
9
2610
7331
21
16989
7332
10
1682
7334
7
200
7335
1
7336
4
7339
6
7345
2
7350
3
402
7353
8
1517
7358
11
667
736
18
7232
1306
7370
5
420
7376
21
40267
7385
8
684
7386
4
118
7389
14
17998
7417
16
6062
7436
7
144
7441
9
536
7463
16
9214
7464
8
1421
7480
24
4560
7502
2
356
7518
8
660
7545
6
2188
7546
13
1922
7550
8
744
7554
12
240
7557
9
5352
7559
10
9136
7605
2
545
7641
2
183
7660
4
154
7661
4
206
7667
13
30802
7668
7
59392
7670
11
19208
780
2
291
7808
4
7817
3
287
788
8
424
790
3
124
792
2
64
793
14
16791
794
2
23
7961
2
304
8200
1
726
8216
2
150
8378
2
330
8405
2
1020
8776
1
2535
8844
Total LARGO
2
560
1168
910873
Tabla 24. Representación en la producción
Fuente: propia
119
ANEXO 3 JUEGOS POR TURNO
Los tiempos están medidos en minutos por juegos de pastillas que se realizan
en un turno de 8h (418 min efectivos) en promedio, son tiempos de las piezas
en producción no se tienen en cuenta tiempos inactivos de las máquinas.
LAVADO DE PLATINA
Promedio lavado de platina turno jgs WA-0628
Auto
1758
Moto
4980
GRANALLADO PLATINA
Granalladora WA - 1133 Juegos / turno
1758
4980
APLICACIÓN DE PEGANTE
Cabina de aplicación pegante jgs/turno
Auto
1864
Moto
4980
SECADO DE PEGANTE
Secado jgs/turno
2508
4980
FORMADO
Juegos turno 0130 2 cavidades
Juegos turno 0130 1 cavidad
400
200
Juegos turno 0114 2 cavidades
Juegos turno 0114 1 cavidad
500
250
Juegos turno 0149 2 cavidades
Juegos turno 0149 1 cavidad
700
350
Juegos turno 0168 2 cavidades
Juegos turno 0168 1 cavidad
700
350
Juegos turno 0172 2 cavidades
Juegos turno 0172 1 cavidad
700
350
n/a
n/a
n/a
n/a
n/a
n/a
n/a
n/a
n/a
n/a
n/a
n/a
n/a
n/a
CURADO
WA-0109
Tiempo de ciclo de curado min
Juegos/turno
WA-0110
Tiempo de ciclo de curado min
Juegos/turno
WA-0129ª
Tiempo de ciclo de curado min
Juegos/turno
WA-0129B
Tiempo de ciclo de curado min
Juegos/turno
10,25
204
459
10,25
153
408
13
289
13
289
120
WA-0137ª
Tiempo de ciclo de curado min
Juegos/turno
WA-0137B
Tiempo de ciclo de curado min
Juegos/turno
WA-0170
Tiempo de ciclo de curado min
Juegos/turno
WA-0148
Tiempo de ciclo de curado min
Juegos/turno
WA-0169
Tiempo de ciclo de curado min
Juegos/turno
WA-0171
Tiempo de ciclo de curado min
Juegos/turno
WA-0173
Tiempo de ciclo de curado min
Juegos/turno
WA-0147
Tiempo de ciclo de curado min
Juegos/turno
WA-0115
Tiempo de ciclo de curado min
Juegos/turno
13
289
13
289
11
304
684
10,25
204
459
10,25
122
275
15
7
15
7
15
7
Auto
10,25
10
Moto
5,2
176
Tabla 25. Juegos por turno
Fuente: Incolbest s.a
En el siguiente diagrama se pueden observar los tiempos de producción por juego y los
tiempos de traslado y cambio de herramentales de cada una de las maquinas por proceso
productivo.
121
122
ANEXO 4 COTIZACION SIEMENS
Fuente: www.siemens.com/S7-1200
123
ANEXO 5 COLSEIN
Fuente: Colsein
124
ANEXO 6 LISTADO DE VARIABLES
DECLARACION
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
NOMBRE
BV
C109_disp
C110_disp
C115_1_disp
C115_2_disp
C115_3_disp
C115_4_disp
C129_1_disp
C129_2_disp
C137_1_disp
C137_2_disp
C148_disp
C169_disp
C170_disp
C171_disp
C173_disp
CARGAR
cola_frm114
cola_frm114_1
cola_frm13
cola_frm130
cola_frm149
cola_frm149_1
cola_frm168
cola_frm168_1
CR
CUR1
CUR10
CUR2
CUR3
CUR4
CUR5
CUR6
CUR7
CUR8
CUR9
cur_bv
cur_cr
cur_cr1
cur_cr_WA109
cur_cr_WA110
cur_cr_WA110_1
cur_cv
cur_gmr
cur_lr
CV
TIPO
STRING
BOOL
BOOL
BOOL
BOOL
BOOL
BOOL
BOOL
BOOL
BOOL
BOOL
BOOL
BOOL
BOOL
BOOL
BOOL
BOOL
INT
INT
INT
INT
INT
INT
INT
INT
STRING
BOOL
BOOL
BOOL
BOOL
BOOL
BOOL
BOOL
BOOL
BOOL
BOOL
INT
INT
INT
INT
INT
INT
INT
INT
INT
STRING
125
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
DIS_109
DIS_110
DIS_129_1
DIS_129_2
DIS_137_1
DIS_137_2
DIS_148
DIS_169
enable
f114_disp
f130_disp
f149_disp
f168_dip
f172_disp
FML_CURADO
FML_CURADO1
FML_CURADO2
FML_CURADO3
FML_CURADO4
FML_CURADO5
FML_CURADOSP
FML_FORMADO
frm
frm114
frm130
frm149
frm168
frm172
GEOMETRIA
grn
i
inicio
lav
LR
ORDEN_COMPLETA
ORDEN_CONPLATINA
ORDEN_CURADO_BATERIA
ORDEN_CURADO_CORTO
ORDEN_CURADO_CV
ORDEN_CURADO_LARGO
ORDEN_CURADO_WA109
ORDEN_CURADO_WA110
ORDEN_CURADO_WA148
ORDEN_CURADO_WA169
ORDEN_DIA
ORDEN_DIA1
ORDEN_DIA2
ORDEN_DIA3
ORDEN_FORMFAML1
ORDEN_FORMFAML2
ORDEN_FORMFAML3
ORDEN_FORMWA0114
ORDEN_FORMWA0130
ORDEN_FORMWA0149
BOOL
BOOL
BOOL
BOOL
BOOL
BOOL
BOOL
BOOL
BOOL
BOOL
BOOL
BOOL
BOOL
BOOL
STRING
STRING
STRING
STRING
STRING
STRING
STRING
STRING
INT
INT
INT
INT
INT
INT
STRING
INT
INT
INT
INT
STRING
INT
STRING
STRING
STRING
STRING
STRING
STRING
STRING
STRING
STRING
STRING
STRING
STRING
STRING
STRING
STRING
STRING
STRING
STRING
STRING
126
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
Global
main.CONTF114
main.CONTF114
main.CONTF114
main.CONTF114
main.CONTF114
main.CONTF114
main.CONTF114
main.CONTF130
main.CONTF130
main.CONTF130
main.CONTF130
main.CONTF130
main.CTU11
main.CTU11
main.CTU11
main.CTU11
main.CTU11
main.CTU12
ORDEN_FORMWA0168
ORDEN_FORMWA0172
ORDEN_GRANALLADO
ORDEN_LAVADO
ORDEN_PEGANTE
ORDEN_SINPLATINA
Peg
pl
PLAT
PLATINA
PRENSA_CUR
PRENSA_FORM
REFERENCIA
SINPLATINA
snp
Symbol1
Symbol2
Symbol3
Symbol4
TGranallado
TIEMPO_GRAN_AC
TIEMPO_GRANALL
TIEMPO_LAVADO
TIEMPO_LAVADO_AC
TIEMPO_PEGANTE
TIEMPO_PEGANTE_AC
TIPO_MOLDE_C
TLavado
TPegante
WA0130
WA0149
WA0172
WA109_GEMT
WA110_DISP
WA110_GEMT
WA110_GEMT_1
CU
CV
EN
ENO
PV
Q
R
CU
CV
EN
PV
Q
CU
CV
EN
PV
Q
CU
STRING
STRING
STRING
STRING
STRING
STRING
INT
INT
STRING
STRING
STRING
STRING
STRING
BOOL
INT
BOOL
BOOL
BOOL
BOOL
LREAL
LREAL
TIME
TIME
LREAL
TIME
LREAL
STRING
REAL
LREAL
STRING
STRING
STRING
STRING
BOOL
STRING
STRING
BOOL
DINT
BOOL
BOOL
DINT
BOOL
BOOL
BOOL
DINT
BOOL
DINT
BOOL
BOOL
DINT
BOOL
DINT
BOOL
BOOL
127
main.CTU12
main.CTU12
main.CTU12
main.CTU12
main.CTU15
main.CTU15
main.CTU15
main.CTU15
main.CTU15
main.CTU15
main.CTU15
main.CTU23
main.CTU23
main.CTU23
main.CTU23
main.CTU23
main.CTU23
main.CTU23
main.CTU24
main.CTU24
main.CTU24
main.CTU24
main.CTU24
main.CTU24
main.CTU25
main.CTU25
main.CTU25
main.CTU25
main.CTU25
main.CTU25
main.CTU25
main.CTU26
main.CTU26
main.CTU26
main.CTU26
main.CTU26
main.CTU26
main.CTU26
main.CTU3
main.CTU3
main.CTU3
main.CTU3
main.CTU3
main.CTU3
main.CTU30_LR
main.CTU30_LR
main.CTU30_LR
main.CTU30_LR
main.CTU30_LR
main.CTU30_LR
main.CTU31_BV
main.CTU31_BV
main.CTU31_BV
main.CTU31_BV
CV
EN
ENO
PV
CU
CV
EN
ENO
PV
Q
R
CU
CV
EN
ENO
PV
Q
R
CU
CV
EN
PV
Q
R
CU
CV
EN
ENO
PV
Q
R
CU
CV
EN
ENO
PV
Q
R
CU
CV
EN
PV
Q
R
CU
CV
EN
PV
Q
R
CU
CV
EN
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DINT
BOOL
BOOL
DINT
BOOL
DINT
BOOL
BOOL
DINT
BOOL
BOOL
BOOL
DINT
BOOL
BOOL
DINT
BOOL
BOOL
BOOL
DINT
BOOL
DINT
BOOL
BOOL
BOOL
DINT
BOOL
BOOL
DINT
BOOL
BOOL
BOOL
DINT
BOOL
BOOL
DINT
BOOL
BOOL
BOOL
DINT
BOOL
DINT
BOOL
BOOL
BOOL
DINT
BOOL
DINT
BOOL
BOOL
BOOL
DINT
BOOL
DINT
128
main.CTU31_BV
main.CTU31_BV
main.CTU4
main.CTU4
main.CTU4
main.CTU4
main.CTU4
main.CTU4
main.CTU7
main.CTU7
main.CTU7
main.CTU7
main.CTU7
main.CTU7
main.CTU_BV
main.CTU_BV
main.CTU_BV
main.CTU_BV
main.CTU_BV
main.CTU_BV
main.CTU_CUR
main.CTU_CUR
main.CTU_CUR
main.CTU_CUR
main.CTU_CUR
main.CTU_CUR
main.CTU_WA110
main.CTU_WA110
main.CTU_WA110
main.CTU_WA110
main.CTU_WA110
main.CTU_WA110
main.CTUFRM114_1
main.CTUFRM114_1
main.CTUFRM114_1
main.CTUFRM114_1
main.CTUFRM114_1
main.CTUFRM172
main.CTUFRM172
main.CTUFRM172
main.CTUFRM172
main.CTUFRM172
main.CTUFRM172
main.CTUSALIDAFRM0130
main.CTUSALIDAFRM0130
main.CTUSALIDAFRM0130
main.CTUSALIDAFRM0130
main.CTUSALIDAFRM0130
main.CTUSALIDAFRM0130
main
main
main.TG
main.TG
main.TG
Q
R
CU
CV
EN
PV
Q
R
CU
CV
EN
PV
Q
R
CU
CV
EN
PV
Q
R
CU
CV
EN
PV
Q
R
CU
CV
EN
PV
Q
R
CU
CV
EN
PV
Q
CU
CV
EN
PV
Q
R
CU
CV
EN
PV
Q
R
pl1
pl2
EN
ET
IN
BOOL
BOOL
BOOL
DINT
BOOL
DINT
BOOL
BOOL
BOOL
DINT
BOOL
DINT
BOOL
BOOL
BOOL
DINT
BOOL
DINT
BOOL
BOOL
BOOL
DINT
BOOL
DINT
BOOL
BOOL
BOOL
DINT
BOOL
DINT
BOOL
BOOL
BOOL
DINT
BOOL
DINT
BOOL
BOOL
DINT
BOOL
DINT
BOOL
BOOL
BOOL
DINT
BOOL
DINT
BOOL
BOOL
INT
INT
BOOL
TIME
BOOL
129
main.TG
main.TG
main.TON1
main.TON1
main.TON1
main.TON1
main.TON1
main.TPEG
main.TPEG
main.TPEG
main.TPEG
SLC1
SLC1
SLC1
SLC1
SLC1
SLC1
SLC1
SLC1
SLC1
SLC1
SLC1
SLC1
SLC1
SLC1
SLC1
SLC1
SLC1
SLC1
SLC1
SLC1
SLC1
SLC1
SLC1
SLC1
SLC1
SLC1
SLC1
SLC1
SLC1
SLC1
SLC1
SLC1
SLC1
SLC1
SLC1
SLC1
SLC1
SLC1
SLC1
SLC1
SLC1
SLC1
SLC1
PT
Q
EN
ET
IN
PT
Q
EN
ET
IN
PT
FIN_CUR_BATE
FIN_CUR_BATE1
FIN_CUR_BATE2
FIN_CUR_BATE3
FIN_CUR_WA109
FIN_CUR_WA110
FIN_CUR_WA129_1
FIN_CUR_WA129_2
FIN_CUR_WA137_1
FIN_CUR_WA137_2
FIN_CUR_WA148
FIN_CUR_WA169
FIN_CUR_WA171
FIN_CUR_WA173
FIN_CURADO
FIN_FORM
FIN_FORMWA0114
FIN_FORMWA0130
FIN_FORMWA0149
FIN_FORMWA0168
FIN_FORMWA0172
FIN_GRAN
FIN_LAVADO
FIN_PEG
INCIO_CUR_BATE
INCIO_CUR_BATE1
INCIO_CUR_BATE2
INCIO_CUR_BATE3
INICIO_CURADO
INICIO_FORM
INICIO_FORMWA0114
INICIO_FORMWA0130
INICIO_FORMWA0149
INICIO_FORMWA0168
INICIO_FORMWA0172
INICIO_GRAN
INICIO_LAV
INICIO_PEG
INICIO_WA109
INICIO_WA110
INICIO_WA129_1
INICIO_WA129_2
INICIO_WA137_1
TIME
BOOL
BOOL
TIME
BOOL
TIME
BOOL
BOOL
TIME
BOOL
TIME
BOOL
BOOL
BOOL
BOOL
BOOL
BOOL
BOOL
BOOL
BOOL
BOOL
BOOL
BOOL
BOOL
BOOL
BOOL
BOOL
BOOL
BOOL
BOOL
BOOL
BOOL
BOOL
BOOL
BOOL
INT
INT
INT
INT
BOOL
BOOL
BOOL
BOOL
BOOL
BOOL
BOOL
BOOL
BOOL
BOOL
BOOL
BOOL
BOOL
BOOL
BOOL
130
SLC1
SLC1
SLC1
SLC1
SLC1
INICIO_WA137_2
INICIO_WA148
INICIO_WA169
INICIO_WA171
INICIO_WA173
BOOL
BOOL
BOOL
BOOL
BOOL
131
ANEXO 7 SIMULACION CPTOOLS
CPN Tools simulation report for:
/cygdrive/C/Users/Usuario/Documents/prueba2407/##IncolbestCPN4 - copia.cpn
Report generated: Mon May 25 20:15:08 2015
#
ORDEN TIEMPO
ORDENES
- plat = P
- mld = MC
- t = "B"
- clas = B
- p = 20
division_del_trabajo @
(1:PROCESO_COMPLETO)
0.0
division_del_trabajo @
(1:PROCESO_COMPLETO)
0.0
division_del_trabajo @
(1:PROCESO_COMPLETO)
0.0
division_del_trabajo @
(1:PROCESO_COMPLETO)
0.0
division_del_trabajo @
(1:PROCESO_COMPLETO)
0.0
division_del_trabajo @
(1:PROCESO_COMPLETO)
0.0
division_del_trabajo @
(1:PROCESO_COMPLETO)
1
- plat = P
- mld = MC
- t = "G"
- clas = A
- p = 10
2
3
- plat = P
- mld = MC
- t = "C"
- clas = A
- p = 10
3
4
- plat = P
- mld = MC
- t = "D"
- clas = C
- p = 10
4
5
- plat = SP
- mld = Cv
- t = "G"
- clas = C
- p = 10
5
6
- plat = SP
- mld = Cv
- t = "G"
- clas = A
- p = 10
6
7
- plat = P
- mld = ML
- t = "B"
- clas = B
- p = 20
0.0
7
132
8
- plat = P
- mld = ML
- t = "B"
- clas = B
- p = 20
0.0
division_del_trabajo @
(1:PROCESO_COMPLETO)
0.0
InCurado @ (1:Curado)
0.0
sensor_in2 @ (1:Curado)
0.0
lavado @ (1:Alistamiento)
0.0
InCurado @ (1:Curado)
8
9
- plat = SP
- mld = Cv
- t = "G"
- clas = C
- p = 10
9
10
10
- orden = (SP,"G",10,C,Cv)
11
- plat = P
- mld = MC
- t = "C"
- clas = A
- p = 10
11
12
- plat = SP
- mld = Cv
- t = "G"
- clas = A
- p = 10
12
13
13
0.0
sensor_in2 @ (1:Curado)
14
14
1.0
sensor_out10 @ (1:Curado)
15
15
1.0
sensor_out10 @ (1:Curado)
16
16
2.0
almacen @ (1:Curado)
17
17
2.0
almacen @ (1:Curado)
50.0
pegante @ (1:Alistamiento)
50.0
lavado @ (1:Alistamiento)
100.0
lavado @ (1:Alistamiento)
150.0
lavado @ (1:Alistamiento)
- orden = (SP,"G",10,A,Cv)
- orden = (SP,"G",10,A,Cv)
- orden = (SP,"G",10,C,Cv)
- orden = (SP,"G",10,C,Cv)
- orden = (SP,"G",10,A,Cv)
18
- plat = P
- mld = MC
- t = "C"
- clas = A
- p = 10
18
19
- plat = P
- mld = MC
- t = "G"
- clas = A
- p = 10
19
20
- plat = P
- mld = MC
- t = "D"
- clas = C
- p = 10
20
21
- plat = P
21
133
- mld = ML
- t = "B"
- clas = B
- p = 20
22
- plat = P
- mld = ML
- t = "B"
- clas = B
- p = 20
lavado @ (1:Alistamiento)
350.0
lavado @ (1:Alistamiento)
7250.0
In_Formado @
(1:FORMADO)
7250.0
Formado_dispon @
(1:FORMADO)
7250.0
pegante @ (1:Alistamiento)
7250.0
sensor_In1 @
(1:FORMADO)
7308.0
sensor_out1 @
(1:FORMADO)
22
23
- plat = P
- mld = MC
- t = "B"
- clas = B
- p = 20
23
24
- plat = P
- mld = MC
- t = "C"
- clas = A
- p = 10
24
25
- n2 = 1
- n1 = 1
- m1 = 0
- plat = P
- mld = MC
- t = "C"
- clas = A
- p = 10
-m=0
-k=0
25
26
- plat = P
- mld = ML
- t = "B"
- clas = B
- p = 20
26
27
- k1 = 0
- plat = P
- mld = MC
- t = "C"
- clas = A
- p = 10
27
28
-j=0
- plat = P
- mld = MC
- t = "C"
- clas = A
- p = 10
250.0
28
134
29
- plat = P
- mld = MC
- t = "C"
- clas = A
- p = 10
transporte @
(1:FORMADO)
7366.0
InCurado @ (1:Curado)
7366.0
FormQ @ (1:Curado)
29
30
- plat = P
- mld = MC
- t = "C"
- clas = A
- p = 10
30
31
- orden = (P,"C",10,A,MC)
- ordenlist = []
31
32
- plat = P
- mld = MC
- t = "D"
- clas = C
- p = 10
21650.0 pegante @ (1:Alistamiento)
32
In_Formado @
21650.0 (1:FORMADO)
33
- plat = P
- mld = ML
- t = "B"
- clas = B
- p = 20
33
Formado1_disp @
21650.0 (1:FORMADO)
34
- n3 = 0
- plat = P
- mld = ML
- t = "B"
- clas = B
- p = 20
34
sensor_out4 @
21650.0 (1:FORMADO)
35
- j21 = 0
- plat = P
- mld = ML
- t = "B"
- clas = B
- p = 20
35
transporte @
21692.0 (1:FORMADO)
36
- plat = P
- mld = ML
- t = "B"
- clas = B
- p = 20
36
37
- plat = P
- mld = ML
- t = "B"
- clas = B
7366.0
21692.0 InCurado @ (1:Curado)
37
135
- p = 20
38
- plat = P
- mld = ML
- t = "B"
- clas = B
- p = 20
21692.0 Sensor_In1 @ (1:Curado)
38
39
- plat = P
- mld = ML
- t = "B"
- clas = B
- p = 20
28850.0 pegante @ (1:Alistamiento)
39
In_Formado @
28850.0 (1:FORMADO)
40
- plat = P
- mld = MC
- t = "D"
- clas = C
- p = 10
40
Formado2_disp @
28850.0 (1:FORMADO)
41
- n4 = 1
- n5 = 1
- m3 = 0
- m2 = 0
-f=0
- plat = P
- mld = MC
- t = "D"
- clas = C
- p = 10
41
sensor_In1C @
28850.0 (1:FORMADO)
42
- k21 = 0
- plat = P
- mld = MC
- t = "D"
- clas = C
- p = 10
42
sensor_out4 @
28908.0 (1:FORMADO)
43
- j21 = 1
- plat = P
- mld = MC
- t = "D"
- clas = C
- p = 10
43
transporte @
28950.0 (1:FORMADO)
44
- plat = P
- mld = MC
- t = "D"
- clas = C
- p = 10
44
45
- plat = P
45
28950.0 InCurado @ (1:Curado)
136
- mld = MC
- t = "D"
- clas = C
- p = 10
46
- orden = (P,"D",10,C,MC)
- ordenlist = [(P,"C",10,A,MC)]
28950.0 FormQ @ (1:Curado)
46
47
- plat = P
- mld = MC
- t = "G"
- clas = A
- p = 10
43250.0 pegante @ (1:Alistamiento)
47
In_Formado @
43250.0 (1:FORMADO)
48
- plat = P
- mld = ML
- t = "B"
- clas = B
- p = 20
48
Formado1_disp @
43250.0 (1:FORMADO)
49
- n3 = 0
- plat = P
- mld = ML
- t = "B"
- clas = B
- p = 20
49
sensor_out4 @
43250.0 (1:FORMADO)
50
- j21 = 2
- plat = P
- mld = ML
- t = "B"
- clas = B
- p = 20
50
transporte @
43292.0 (1:FORMADO)
51
- plat = P
- mld = ML
- t = "B"
- clas = B
- p = 20
51
52
- plat = P
- mld = ML
- t = "B"
- clas = B
- p = 20
43292.0 InCurado @ (1:Curado)
52
53
- plat = P
- mld = ML
- t = "B"
- clas = B
- p = 20
43292.0 Sensor_In1 @ (1:Curado)
53
54
54
In_Formado @
50450.0 (1:FORMADO)
137
- plat = P
- mld = MC
- t = "G"
- clas = A
- p = 10
Formado_dispon @
50450.0 (1:FORMADO)
55
- n2 = 1
- n1 = 1
- m1 = 0
- plat = P
- mld = MC
- t = "G"
- clas = A
- p = 10
-m=0
-k=1
55
sensor_In1 @
50450.0 (1:FORMADO)
56
- k1 = 1
- plat = P
- mld = MC
- t = "G"
- clas = A
- p = 10
56
57
- plat = P
- mld = MC
- t = "B"
- clas = B
- p = 20
50450.0 pegante @ (1:Alistamiento)
57
sensor_out1 @
50508.0 (1:FORMADO)
58
-j=1
- plat = P
- mld = MC
- t = "G"
- clas = A
- p = 10
58
transporte @
50566.0 (1:FORMADO)
59
- plat = P
- mld = MC
- t = "G"
- clas = A
- p = 10
59
60
- plat = P
- mld = MC
- t = "G"
- clas = A
- p = 10
50566.0 InCurado @ (1:Curado)
60
61
- orden = (P,"G",10,A,MC)
- ordenlist = [(P,"C",10,A,MC),(P,"D",10,C,MC)]
62
50566.0 FormQ @ (1:Curado)
61
62
In_Formado @
64850.0 (1:FORMADO)
138
- plat = P
- mld = MC
- t = "B"
- clas = B
- p = 20
Formado1_disp @
64850.0 (1:FORMADO)
63
- n3 = 0
- plat = P
- mld = MC
- t = "B"
- clas = B
- p = 20
63
sensor_out4 @
64850.0 (1:FORMADO)
64
- j21 = 3
- plat = P
- mld = MC
- t = "B"
- clas = B
- p = 20
64
transporte @
64892.0 (1:FORMADO)
65
- plat = P
- mld = MC
- t = "B"
- clas = B
- p = 20
65
66
- plat = P
- mld = MC
- t = "B"
- clas = B
- p = 20
64892.0 InCurado @ (1:Curado)
66