Aumentando la efectividaden la producción industrialde Comida y Bebida.Del desafío a la solución
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Elementos para                Solución con zenon optimizarConversión                       Mantenimiento planificado y sup...
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Integración del Sistema                      El diagrama que aparece a continuación muestra una arquitectura generalizada ...
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5.    Los datos adquiridos y procesados se archivan utilizando el Servidor de      Archivos zenon, en una base de datos re...
ConclusiónLa industria de comida y bebida siempre está bajo presión para incrementar laproductividad, con la solución COPA...
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  1. 1. Aumentando la efectividaden la producción industrialde Comida y Bebida.Del desafío a la solución
  2. 2. ÍndiceResumen ejecutivo ............................................................................................ 3¿Quién debería leer este documento? .............................................................. 4¡Mayor producción! ¿Sin nuevas inversiones? ................................................ 5Qué esperar de una solución de software .......................................................... 7 Conexión del Proceso: fiable, universal para todo el equipo de producción .... 7 Características: específico, optimizador del tiempo, configurable ................... 7 Red y conectividad: amplio para toda la empresa, flexible, abierto ................. 8 Arquitectura de automatización: elección independiente de componentes de hardware ........................................................................................................ 8 Integración y mantenimiento: fácil, optimizador del tiempo ............................. 8¿Cómo se implanta un Sistema de Rendimiento de Maquinaria? ................... 10 Especificaciones de requisitos………………………………………………………11 Diseño de la solución .................................................................................... 11 Integración del Sistema…………………………………………………………….15
  3. 3. Resumen ejecutivoLa industria de fabricación de Comida y Bebida está sufriendo una presiónestable creciente. Una vez que se ha hecho una inversión, mientras que existademanda para los productos, los equipos de producción se encuentran bajopresión para producir lo más posible con las instalaciones de producciónexistentes, mientras que se mantienen los costes lo más bajos posibles.La automatización está directamente unida con esta situación dinámica y seenfrenta al reto de suministrar soluciones cada vez más ágiles y abiertas. Eneste contexto, el software industrial representa el núcleo de los sistemasdedicados a aumentar la eficacia en la producción.Dirigida a todos los miembros del equipo de producción de Comida y Bebida,este documento contiene directrices para la selección de aplicaciones desoftware y soluciones de construcción hacia el cumplimiento de los objetivosanteriormente mencionados.La solución ejemplo, utilizando software zenon, es universal, flexible y abierta; ypermite una implantación de alto valor a un enfoque clásico de medición de laEficacia Conjunta de la Maquinaria (OEE, por sus siglas en inglés). Para lafabricación de Comida y Bebida estas medidas se traducen en beneficios claros:eficacia en la producción, costes de producción reducidos, alta calidad ycumplimiento con la normativa.
  4. 4. ¿Quién debería leer este documento?Este documento está concebido para ser una guía para cualquiera que estéimplicado en la implantación de herramientas basadas en la automatización paraaumentar la eficacia de producción en la fabricación de Comida y Bebida: a) Los Gestores de Producción y Empaquetado: ...están por lo general gestionando un entorno de producción muy dinámico y están constantemente recibiendo objetivos aumentados, para la eficacia y la efectividad, para el cumplimiento normativo, para la claridad o para el consumo de recursos. Aquí encontrarán, utilizando las herramientas adecuadas, la forma de saber cómo un alto rendimiento se convierte en algo mucho más sencillo. b) Los Gestores de Rendimiento: ...se centran en las continuas mejoras en el rendimiento de la producción y requieren una visión general completa: procesos y recursos, conceptos de gestión e indicadores clave, herramientas y metodología. En este documento encontrarán consejos prácticos para elegir e implantar una solución basada en software para apoyar estos objetivos. c) Los Ingenieros de Automatización y Mantenimiento: ...son siempre una parte clave de cualquier equipo implicado en la integración o mantenimiento de un sistema de automatización. Este documento les proporciona información básica para redactar especificaciones de requisitos y para que los sistemas de automatización integrada apoyen una productividad aumentada. d) Los Equipos informáticos ...normalmente no cubren tareas relacionadas con la infraestructura de la planta de producción; sino que a menudo colaboran con el personal de automatización. Un mejor entendimiento de los desafíos y soluciones en las áreas de producción les hará el trabajo conjunto más fácil. e) Los Proveedores de equipos de producción y servicios de integración: ...nuevas máquinas con nuevas capacidades o solamente rendimiento aumentado, sistemas para un área de producción o sobre una planta completa; los proveedores han de responder constantemente a nuevos desafíos. Este documento representa información actualizada sobre nuevas tecnologías de la automatización y su aplicación.
  5. 5. ¡Mayor producción! ¿Sin nuevas inversiones? Estamos en una época en que las nuevas inversiones en instalaciones de producción no solo se planean detenidamente, sino que a menudo se ven retrasadas o canceladas. Sin embargo, el volumen de producción de la mayoría de los productores de Comida y Bebida permanece en una curva de crecimiento. Sus productos son demandados, debido a su calidad, porque siguen las demandas y tendencias de los clientes (por ejemplo, los productos “bio” o “light”) o, simplemente, por su excelente marketing. La consecuencia natural es que a las plantas de fabricación se les pide una y otra vez: ¡produzcan más! ¿Pero cómo se produce más sin invertir en instalaciones de producción? La respuesta implica hacer hincapié en la utilización eficiente y efectiva de la maquinaria existente, utilizando las herramientas adecuadas y capaces. La Eficacia General de la Maquinaria (OEE), es un indicador familiar utilizado en muchas plantas de producción de Comida y Bebida. Aumentando la OEE de una línea de producción en un 5%, sin una inversión de capital relevante, es significativo. Los beneficios son claros y se pueden medir y ¡una facturación mayor con la misma inversión resulta en un mayor beneficio! El indicador OEE se centra en las mejoras mediante sus tres componentes: Disponibilidad, Rendimiento y tasa de Calidad. OEE[%] = Disponibilidad[%] x Rendimiento[%] x Tasa de Calidad [%] / 10000OEE no es sóloun indicador; se centra en las mejoras potenciales.
  6. 6. Theoretical Production Time: Tiempo de Producción TeóricoPlanned Production Time: Tiempo Planeado de ProducciónPlanned Down-Time: Tiempo de Parada PlaneadoGross Operating Time: Tiempo de Explotación BrutoUnplanned Down Time: Tiempo de Parada no PlaneadoEquipment Failure: Avería de la MaquinariaSetup & Adjustment: Configuración y AjusteAvailability: DisponibilidadNet Operating Time: Tiempo de Explotación NetoSpeed Losses: Pérdidas de VelocidadIdling & Minor Stops: Paros y Paradas MenoresReduced Speed: Velocidad reducidaPerformance: RendimientoValuable Operating Time: Tiempo de Explotación ValorableQuality Losses: Pérdidas de CalidadDefects in Process: Defectos en ProcesoStartup Losses: Pérdidas de ArranqueQuality: CalidadEn un enfoque basado en OEE, existe una clara necesidad de recopilarinformación del suelo de la planta, para procesarla y presentársela al equipo deproducción. Junto con los cuatro factores expresados como porcentaje (OEE ysus componentes), se requiere un análisis más detallado de las causas quereducen la eficacia medida.Por un lado, debería ocurrir en tiempo real; el operador será capaz de mejorar oajustar los procesos antes de que sea demasiado tarde. Por otra parte, elalmacenamiento de datos y otros procesos aportan unas ventajas extensivasmediante el análisis del historial. Las estadísticas, en relación con los cambiosde producción, lotes y artículos, revelará claramente el potencial de mejora. Deesta forma, las acciones orientadas hacia la eficacia siempre serán prioritizadasde forma óptima. EPS = Sistema de Rendimiento de Maquinaria
  7. 7. Qué esperar de una solución de software...El software situado en el centro del proceso de producción ya sea para laoperación de máquinas, la supervisión en línea o la gestión de operaciones, escapaz de influir en los tres componentes OEE. Este software es, de hecho, elnúcleo del sistema dedicado a aumentar el rendimiento de su maquinaria. Lodenominaremos EPS (Sistema de Rendimiento de Maquinaria). Los usuariosindustriales dan varios nombres a este sistema: SCADA (Control Supervisor yAdquisición de Datos), MIS (Sistema de Información de Gestión), LMS (Sistemade Gestión en Línea), DAS (Sistema de Adquisición de Datos) etc. Los requisitosdel usuario son más importantes que la terminología empleada.¿Cómo se elige un software para construir un EPS? ¿Qué ha de esperarse deél?A modo de ejemplo, consideraremos el software de zenon SCADA/HMI,desarrollado por COPA-DATA.Conexión del Proceso: fiable, universal para todo el equipo deproducciónLas plantas de producción a menudo utilizan una mezcla de maquinaria antiguay nueva, dispositivos e instrumentación de medidas que a menudo provienen dediferentes proveedores. Estos componentes son seleccionados normalmentepara el rendimiento, bajos costes de reparaciones, o por motivos de consumo deenergía. Una condición clave para la implantación exitosa de un EPS es ladisponibilidad de comunicación fiable con todos estos “participantes” de la líneade producción.SOLUCIÓN: zenon está diseñado para comunicarse con una amplia gama dehardware de automatización proporcionando más de 300 protocolos decomunicación. La velocidad de transferencia de datos y la gestión de la calidadde la conexión aportan fiabilidad y realidad a los procesos.Características: específico, listo para usar, configurableDebido a los requisitos como los mencionados en el capítulo 2, el desarrollo deun sistema de automatización puede representar una gran oferta deprogramación. No es el caso si la solución de software representa el equilibriocorrecto entre los módulos ya hechos y la configuración flexible.
  8. 8. SOLUCIÓN: zenon utiliza el principio de “parametrización en lugar deprogramación”. El software HMI/SCADA ofrece módulos listos para usar comocomponentes para una aplicación. Sólo es necesario configurar einterconectarlos y ofrecerán resultados rápidamente..En un EPS, hay módulos estándar zenon que desempeñan un papelfundamental: Gestión de Alarmas, Lista de Eventos Cronológicos, Servidor deArchivos, Lógica straton SCADA, Generador de Informes, Tendencias Extendidas,Analizador de Rendimiento Industrial y Gestor de Mantenimiento Industrial.Red y conectividad: amplio para toda la empresa, flexible, abiertoUn EPS ofrece la posibilidad de compartir información, sin tratar o procesada,online o histórica, numérica o gráfica, dentro de la red de la empresa. De estemodo, el sistema proporciona la información adecuada a la persona adecuada.SOLUCIÓN: zenon dispone de tecnologías de red sofisticadas (Cliente/Servidor,Redundancia, servidor web, etc.) de una forma sencilla de implantar, utilizandoúnicamente unas pocas configuraciones en el entorno de desarrollo. Laimplicación de nuevos miembros del equipo de producción, permitiéndoles hacersu trabajo en base a información de valor, es flexible y optimiza el tiempo.Al ser diseñado como un sistema abierto, zenon se integra con otrasaplicaciones software, incluyendo sistemas informáticos de alto nivel (porejemplo, SAP, mediante Conexión Certificada; proporcionando un enlace directoentre la planta de fabricación y los niveles de oficinas).Arquitectura de la automatización: elección independientede componentes de hardwareHardware y software – cada una de las partes de la automatización del procesoestá sujeta a diferentes ciclos de vida e innovación. La situación ideal es sercapaces de elegir la mezcla óptima de nuevos productos de automatización y losactuales. ¿Soporta el software EPS esto?SOLUCIÓN: zenon está diseñado no sólo para comunicarse con una ampliagama de PLCs, sino también para operar en una gran variedad de hardwarebasado en procesadores, de servidores y PCs industriales y de oficina, panelestáctiles y pequeñas PDAs (Asistente Digital Personal). Una vez que la lógica de
  9. 9. cálculo y las interfaces de usuario están listas, esto proporciona la libertad deutilizarlas cuando sea necesario.¿Qué aporta esto a un gestor de empaquetado? No sólo tendrá los beneficiosdel EPS en el escritorio de su PC. También podrá andar por el área deproducción y mediante el uso de una PDA siempre podrá disponer deinformación OEE actualizada.Integración y mantenimiento: fácil, optimizador de tiempoLa conveniencia de la integración del sistema determina directamente los costesdel proyecto y la flexibilidad de las últimas actualizaciones. ¿Es esta tareasolamente la reserva de los especialistas de automatización altamentecualificados?SOLUCIÓN: zenon no exige nociones de programación; de esta forma, la curvade aprendizaje para el equipo de ingeniería de la planta o el socio deautomatización es reducida. Como resultado de ello, el desarrollo y elmantenimiento se realizan en un menor tiempo y con una mayor productividad.El entorno de desarrollo de zenon implanta conceptos dedicados a laproductividad de la ingeniería, como por ejemplo; orientación de objetos, re-utilización o soporte de plantillas.Para empresas grandes o para integradores de sistemas, la ingenieríaautomática en zenon garantiza la estandarización y presentación robusta de lasaplicaciones HMI/SCADA por las diferentes ubicaciones, para cumplir tanto conconceptos empresariales como con peculiaridades locales.
  10. 10. ¿Cómo se implanta un Sistema de Rendimiento de Maquinaria? Pasemos a considerar los tres pasos principales para la implantación de un EPS. Especificación Diseño de la Integración de Requisitos Solución del Sistema ...y supongamos que el sujeto de la mejora OEE es una línea de empaquetado, como la del siguiente diagrama, que muestra una línea de relleno para botellas de vidrio reutilizables. La línea de empaquetado, el objeto para laimplantación de un Sistema de Rendimiento de Maquinaria
  11. 11. Pallet unloading machine: Máquina de descarga de palésPallet packaging machine: Máquina de empaquetado de palésUnpacker: DesempaquetadoraPacker: EmpaquetadoraCrate washer: Lavador de cajasBottle washer: Lavador de botellasFiller: RellenadoraInspector: InspectorLabeller: EtiquetadoraEspecificaciones de RequisitosEn primer lugar, es necesario describir los requisitos, normalmente en undocumento URS (Especificación de Requisitos del Usuario). El contenido deberíaincluir información relativa a: - Las máquinas/equipos que se conectarán al sistema SCADA, incluyendo información técnica sobre la automatización de la máquina (PLC, HMI etc.) - Los requisitos del usuario resultantes del enfoque basado en OEE u otros KPIs (Indicadores de Rendimiento Claves); más información en el siguiente capítulo - La metodología para los cálculos y análisis de OEE u otros KPIs, según puedan diferir de una empresa a otra - Los usuarios del sistema EPS y sus responsabilidades relacionadas con la eficacia de la producción - Los requisitos para la comunicación con otros sistemas de software, incluyendo el sistema ERP (Planificación de Recursos de Empresa)Diseño de la Solución El objetivo principal de un EPS es aumentar el OEE para la línea de empaquetado, mejorando sus tres componentes: Disponibilidad, Rendimiento y tasa de Calidad. Los aspectos clave del diseño de la solución pueden estructurarse de la siguiente manera: a) Disponibilidad
  12. 12. Elementos para Solución con zenon optimizarConversión Mantenimiento planificado y supervisado con el Gestor de Mantenimiento Industrial de zenon, para reducir elMantenimiento no planificado mantenimiento no planeadoLimpieza Tiempo de conversión optimizado, de un producto a otro, porAverías medio de: ■ cambio de los parámetros de las máquinas utilizando la Gestión de Fórmulas zenon ■ transmisión de información operativa a los operarios de máquinas utilizando la comunicación ERP/SACA a HMI / Una mayor disponibilidad de la máquina HMI integrando redundancia zenon en el sistema SCADA. / Procedimientos de limpieza controlados y documentados para la optimización del tiempo. / Gestión de averías, tiempo real e historial, incluyendo recopilación de datos manual o automática, utilizando: Gestión de Alarmas zenon, Analizador de Rendimiento Industrial, Generador de Informes y Tendencias Extendidas; el resultado proporciona una clara prioritización de acciones correctivas. / Disponibilidad maximizada del propio sistema EPS utilizando Redundancia zenon (a nivel SCADA) y su universalidad con plataformas de hardware.
  13. 13. Visión general de la Línea de Análisis utilizando un Diagrama de Empaquetado en zenon Catarata OEE en zenon b) Rendimiento Reducción de Solución con zenon / Visión general clara e hincapié conveniente en laPequeñas Interrupciones visualización del proceso, tanto a nivel HMI comoPérdidas de Velocidad SCADA / Operación de planta orientada al rendimiento basada en cálculo OEE en tiempo real utilizando la Lógica straton SCADA y Controlador Matemático de zenon / Gestión de pequeñas interrupciones, mediante adquisición automática de datos, filtrado en tiempo real y estadísticas utilizando el Analizador de Rendimiento Industrial y el Generador de Informes / Reducción del tiempo de parada de la máquina mediante operación de máquina sincronizada, en base a análisis gráfico de la evolución declarada de las máquinas en zenon Tendencias Extendidas / Cálculo y estadística del historial automático en tiempo real de las pérdidas de velocidad de la máquina / Implicación de otro personal que utilice la red, paneles HMI, paneles alfanuméricos, GSM, etc. Cálculo online de OEE en zenon Análisis Gráfico en zenon
  14. 14. c) Tasa de calidadArtículos para reducir Solución con zenon Rechazos de Arranque Supervisión y documentación de la infracción de los límites de tiempoRechazos de Producción Con la Gestión de Alarmas de zenon V Análisis gráfico de la evolución del parámetro del proceso V Cálculo en tiempo real y análisis histórico de calidad Indicadores, utilizando Informe y Lógica straton de SCADA Generador • Tiempo real e histórico de SPC (Control de Proceso Estadístico), como Parte de un concepto de Gestión de Calidad Total, utilizando zenon Módulo SPC Gestión de Alarma zenon Control de Proceso Estadístico zenon
  15. 15. Integración del Sistema El diagrama que aparece a continuación muestra una arquitectura generalizada de un EPS. De arriba abajo, sobre un área de producción, el sistema se comunica con la automatización de las máquinas (PLCs y HMIs) y recursos humanos. La Red Ethernet es la plataforma de comunicación central del sistema. El nivel superior contiene el componente central – el Servidor PC – y los demás pueden ser integrados en el sistema, todos a la vez o paso a paso, siguiendo los requisitos de usuario: servidor de base de datos, PCs de Clientes, PCs de Servicio y el enlace al sistema ERP.Arquitectura deun EPS, integradodesde el área deproducción hasta elnivel ERP.
  16. 16. SMS: SMSServer PC: Servidor PCDatabase Server: Servidor de Base de DatosClient PC: PC de ClienteInternet: InternetRemote service PC: PC de servicio RemotoERP: ERPEthernet: EthernetBus Adapter: Adaptador BusPLC or Bus Coupler: Acoplado PLC o BusHMI: HMIAlphanumeric Display: Pantalla AlfanuméricaPDA: PDAMachine HMI: Máquina HMIMachine PLCs: Máquina PLCsSensors & actuators: Sensores y accionadoresOperator: OperadorOperators: OperadoresSupervisor: SupervisorEl software zenon implanta una amplia gama de tareas sobre esta arquitectura,según se mencionó anteriormente.Los diez factores clave de una integración abierta y flexible son:1. La conexión a varias máquinas está soportada por zenon con más de 300 protocolos de comunicación disponibles, Incluyendo el Weihenstephan Standard Client Driver (Siemens, B&R, Rockwell Automation, Beckhoff etc.).2. Las funcionalidades del controlador avanzado en zenon, durante la integración, permiten la automatización y la absorción de amplias listas de variables PLC en la aplicación HMI/SCADA.3. A menudo sucede que el software HMI de las máquinas es zenon, cuando es de ese modo, la integración de las aplicaciones HMI y SCADA aporta características adicionales, como redundancia y transparencia horizontal.4. Los datos recopilados de las máquinas (estatus, información, alarmas, eventos, parámetros, etc.) son procesados en tiempo real utilizando la lógica straton SCADA (IEC 61131-3 software PLC); la lógica es capaz de ejecutar hardware situado en la red siempre que sea necesario.
  17. 17. 5. Los datos adquiridos y procesados se archivan utilizando el Servidor de Archivos zenon, en una base de datos relacional (es decir SQL, Oracle).6. Las funcionalidades implantadas en el Servidor del Ordenador, como la visualización procesada, la Gestión de Alarmas, Registro de Eventos, Tendencias, Informes, etc. están fácilmente disponibles en el Ordenador del Cliente, utilizando zenon o un Navegador de Internet.7. La comunicación con operadores en la planta de la fábrica se garantiza utilizando HMIs zenon, PDAs, grandes pantallas planas y presentaciones alfanuméricas conectadas a la red. De este modo, están disponibles para aportar información manual al sistema (es decir identificación de causas de interrupciones) y para recibir indicadores relativos a OEE, producción planificada frente a ejecutada, materias primas utilizadas, mensajes especiales del coordinador de producción, etc.; que resulta en una información y concienciación compartida.8. Si se utiliza un sistema ERP, por ejemplo para realizar la planificación de producción, zenon ofrece conectividad universal con la planta de la fábrica y características operativas integradas para todo el sistema combinado ERP & SCADA.9. Con zenon, la ingeniería no requiere conocimientos de programación; esto significa que los servicios de integración y mantenimiento están disponibles en una base más amplia del personal en plantilla o subcontratado.10. Siempre que sea necesario duplicar un sistema EPS, el Ingeniero Automático zenon permite un desarrollo rápido; programando una aplicación de Asistente (VBA, .NET, C#) la aplicación se genera automáticamente y se adapta puesto que sus componentes son reutilizables. El tiempo de ingeniería se reduce drásticamente a unos simples pasos "libres de programación", es decir la representación gráfica se adapta perfectamente a cada implantación.
  18. 18. ConclusiónLa industria de comida y bebida siempre está bajo presión para incrementar laproductividad, con la solución COPA-DATA la mejora continua puede lograrseutilizando los recursos existentes. Los especialistas en comida y bebida COPA-DATA están disponibles para tratar sus requisitos y puede contactar con ellos através de www.copadata.com
  19. 19. © 2009 COPA-DATA GmbHTodos los derechos reservados.La distribución y/o reproducción de este documento o partes del mismo de cualquier forma estápermitida únicamente con el consentimiento por escrito de la empresa COPA-DATA. Lainformación técnica contenida en el presente ha sido proporcionada únicamente para finesinformativos y no es legalmente vinculante. Sujeta a cambios, técnicos o de otro tipo.

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