INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR CENTRAL TÉCNICO CIENCIA, TECNOLOGÍA E INNOVACIÓN AL SERVICIO DE LA SOCIEDAD Av. Isaac Albéniz E4-15 y El Morlán, Sector El Inca, Teléf.: 2812201 / 2411322 SOFTWARE APLICADO TEMA: PIRÁMDE AUTOMATIZACIÓN La pirámide de automatización es un concepto creado en el milenio anterior. Tiene que ver con los sistemas TIC tratados en el elemento externo C. El concepto industria 4.0, fue acuñado en el año 2011. En él se engloba la pirámide de automatización y otros conceptos más o menos recientes como inteligencia artificial y máquinas cognitivas, big data, internet de las cosas, impresión 3D y robótica, entre otros. Elementos clásicos de la pirámide de automatización: Pirámide de la automatización. Industria4.0. Gestión por procesos. Mejora continua de los procesos de gestión. Según cada organización, los niveles mostrados en la figura se pueden reducir al no disponer de alguno de ellos, o debido a integrar dos en uno. Nivel 1: Red de proceso (dispositivos de campo – sensores – actuadores – hardware) Estos dispositivos son partes de un equipo productivo o industrial. Informan al control (PLC) del nivel 2, de la situación de un dispositivo en cuanto a su situación (temperatura, posición/distancia, abierto/cerrado, etc.). También actúan al recibir una orden del PLC. Las velocidades de transmisión de los datos son en milisegundos. La frecuencia de transmisión de datos puede ser en milisegundos si el control del proceso (PLC-Nivel-2) así lo requiere. Algunos dispositivos podrían almacenar información, aunque no sea su función principal. INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR CENTRAL TÉCNICO CIENCIA, TECNOLOGÍA E INNOVACIÓN AL SERVICIO DE LA SOCIEDAD Av. Isaac Albéniz E4-15 y El Morlán, Sector El Inca, Teléf.: 2812201 / 2411322 Nivel 2: Red de control (PLC-HMI) Estos dispositivos controlan un equipo productivo o industrial. La función principal es la de control y gobierno del mismo. Reciben información del nivel 1, controlan el estado del equipo productivo o industrial y envían órdenes para que los elementos del equipo productivo o industrial ejecuten sus funciones. Las velocidades de transmisión de la información pueden ser de milisegundos. El nivel 2 transmite información tanto hacia el nivel 1 como al nivel 3. La frecuencia de transmisión hacia el nivel 1 puede ser de unos pocos milisegundos hasta segundos o minutos, dependiendo de la necesidad de ejecución del proceso. Del nivel 2 hacia el nivel 3 la frecuencia de transmisión puede ser alta también. Desde unos milisegundos, a segundos o minutos, dependiendo de la necesidad. La conexión entre el nivel 2, al nivel 3, es uno de los aspectos clave en el concepto industria 4.0. Un PLC controla procesos de fabricación o equipos industriales, donde sería interesante guardar información cada pocos milisegundos o segundos para el aprendizaje de lo que sucede. El nivel 2 no dispone en la actualidad de grandes capacidades de almacenamiento de información. Esta es transmitida al nivel 3, y a continuación se decide dónde almacenarla, si en ese nivel o en niveles superiores. Si se quiere conocer el funcionamiento de un proceso, desde el PLC se pueden obtener variables de salida cada pocos segundos. Estas variables serán transmitidas hacia el nivel 3. Según las variables que se quieran registrar en la citada frecuencia de pocos segundos, se requiere de un análisis de las capacidades de almacenamiento. Aquí entran en juego las bases de datos SQL o NoSQL, dependiendo de la naturaleza de la información y la cantidad de datos a almacenar y se empieza a hablar del big data. Los PLC que envían la información de variables en frecuencias altas (segundos), generan tal cantidad de información como para catalogarla como big data. Nivel 3: Red de supervisión – SCADA Un SCADA puede monitorizar en tiempo real el nivel 2 de uno o más PLC a la vez. Desde un SCADA se pueden enviar órdenes a uno o varios PLC y coordinarlos entre sí. Los PLC, nivel 2, a su vez gobernarán los sistemas bajo su control. El entorno de los SCADA permite capacidades de almacenamiento importantes a través de bases de datos SQL o NoSQL, además de software para aplicaciones utilizadas en el mundo de la industria y hasta un MES, aunque en la pirámide se haya representado en el nivel 4. Nivel 4: Red de operación – MES (Manufacturing Execution System) Como indican las siglas, el término MES tiene que ver con las operaciones realizadas en plantas industriales. Engloba información de operaciones productivas, logísticas, INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR CENTRAL TÉCNICO CIENCIA, TECNOLOGÍA E INNOVACIÓN AL SERVICIO DE LA SOCIEDAD Av. Isaac Albéniz E4-15 y El Morlán, Sector El Inca, Teléf.: 2812201 / 2411322 mantenimiento, calidad y seguridad. También podría mostrar información de los productos y de los procesos. Nivel 3 frente a nivel 4 Aquí empieza la primera gran ruptura en cuanto a la frecuencia de almacenamiento de la información del nivel 4 respecto del nivel 3. En el nivel 3 se puede requerir gestionar y almacenar información (variables de salida del PLC (nivel 2) como temperaturas, intensidades, presiones, posiciones/distancias, alarmas y un largo etc.) en cada ciclo (segundos) para fabricar una unidad de producto. Sin embargo, el MES de este nivel 4 puede ser suficiente con almacenar registros por OF o un lote mínimo predeterminado. El nivel 3 se puede gestionar la información en tiempo real desde el punto de vista tecnológico. En este nivel 3 y en el entorno del SCADA se crearán las funcionalidades y herramientas, requeridas para una gestión de la información a tiempo real, o en frecuencias altas cada pocos segundos. En el nivel 4, la información no requiere en muchos casos ser almacenada cada pocos segundos, sino en minutos, horas, turnos o incluso días. Las capacidades de almacenamiento del nivel 4 son menos exigentes que en el nivel 3. Sin embargo, la posibilidad de gestionar información en tiempo real desaparece en cuanto la frecuencia de almacenamiento va decreciendo. Por este motivo, la posibilidad de reaccionar de inmediato desaparece en cuanto la frecuencia es baja. En resumen, si la actualización de información se da en intervalos grades de tiempo, horas, turnos o días, entre esos intervalos el sistema no tendrá información. Desde este punto, destaca la importancia de entender la información necesaria a gestionar en tiempo real y la información necesaria a almacenar en intervalos mayores. Así se hace una diferenciación del Tipo A y Tipo B: Tipo A: Leer y analizar información en tiempo real y tomar decisiones en ese tiempo real, o de forma inmediata. Tipo B: Almacenar información en frecuencias determinadas, para a posteriori, sacar conclusiones y emprender acciones. Cuanto más información sea gestionada del Tipo A, la proactividad de la organización puede ser mayor. Evidentemente, no toda la información puede ser gestionada como la indicada en el Tipo A. Pero sí existe mucha información gestionada Tipo B que pudiera pasar a ser gestionada como Tipo A en muchas organizaciones. Nivel 5: Red de información – ERP La información en los ERP suele ser más estática que la de los niveles inferiores. En general, la actualización de la información se da en una frecuencia inferior, comparándola INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR CENTRAL TÉCNICO CIENCIA, TECNOLOGÍA E INNOVACIÓN AL SERVICIO DE LA SOCIEDAD Av. Isaac Albéniz E4-15 y El Morlán, Sector El Inca, Teléf.: 2812201 / 2411322 con los niveles 1, 2, 3 y 4. En este nivel se incluye información sobre clientes, proveedores, ofertas, contratos, activos, consolidación informativa de varias plantas productivas, contabilidades, costes, gestión proyectos, etc. El nivel 5, ERP, y el nivel 4, MES, en algunas organizaciones están englobados como un mismo sistema. Esto se debe a que la frecuencia de actualización de la información utilizada es similar, o a no disponer de un sistema diferenciado MES. En este caso, algunos módulos del ERP funcionarán como MES.
