Isa 95-slide

Prof. Ricardo J. Rabelo
rabelo@das.ufsc.br
Tecnologias de Informação
e de Comunicações
na Automação Industrial
DAS - Departamento de Automação e Sistemas
UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina

DAS5316 – Integração de Sistemas Corporativos 2013©
Como conceber uma boa solução ?
Como visto anteriormente, um engenheiro de C&A
estará envolvido em uma série de ações
relacionadas a sistemas de automação, ações estas
que devem ser não apenas pensadas como também
igualmente conduzidas adequadamente para
garantir a efetividade da solução para a empresa.
Porém, além de todo custo atrelado, o fazer isso
esbarra em uma série de elementos, geralmente
bastante complexos, repletos de restrições e que
requerem muitas ponderações, em particular
soluções de automação de médio e grande portes.

Como conceber uma boa solução ?
 Alinhamento com o planejamento estratégico da empresa.
 Vários tipos de ações: elaboração, coordenação e
gerenciamento das atividades relacionadas com o projeto,
especificação, implementação e implantação de soluções
computacionais.
 Tecnologicamente adequadas: avançadas, integráveis,
escaláveis e com aceitável ciclo de vida.
 Viáveis sob as óticas financeira, organizacional, cultural,
temporal e de pessoal.
 Consideração de várias diretrizes: gerencial, de métodos
de produção e de TICs.

Como fazer refletir a Perspectiva Gerencial
nas soluções de automação ?
*Sinergia* *Mentalidade* *Agregar*
*Mercado* *E-mail* *Follow up*
*Clientes* *Benefício* *Parceiros*
*Estratégia* *Sistema* *Internet*
*Pró-ativo* *Business* *Custos*
*Otimização* *Foco* *Efetivamente*
*Em nível de* *Recursos* *Resultados*
*Paradigma* *Projeto* *Implementação*
*Integrar* *Racionalizar* *Metas*

Como fazer refletir a Perspectiva de TIC nas
soluções de automação ?
*XML* *BPML* *Web Services*
*TCP/IP* *Ethernet* *Banco de Dados*
*BPEL* *CAD* *CAM*
*CIM* *ERP* *wireless*
*PLM* *Data Warehouse* *CRM*
*Wireless* *Nuvem* *B2B & B2C*
*EDI* *Java* *Segurança*
*UML* *BP4PEOPLE* *UBL*
*SOA* *On-Demand* *ASP*

Como fazer refletir a Perspectiva de Métodos
de Produção nas soluções de automação ?
*Kanban* *JIT* *Manufatura Enxuta*
*Tempo Real* *Política de Estoques* *OPC*
*Empresa Ágil* *OKP* *Manufatura Virtual*
*FMS & Células* *ERP* *CAE*
* …

Complexidade para soluções de automação
Planejamento
estratégico
Gerenciamento
completo do
projeto
Adequação
tecnológica
Análise de
Viabilidade
Diretrizes de TIC,
produção e
gerencial

Ao procurar fazer toda esta análise visando o projeto de
um novo sistema de automação e/ou a modificação de
um existente, o engenheiro depara-se com um
“mundo” de sistemas, tecnologias e estruturas
organizacionais da empresa.
Por exemplo:
Onde este novo sistema de automação vai “entrar” ?
Com quais outros sistemas este novo deve se trocar
informações ? Qual setor(es) vai usá-lo ? Qual o
impacto deste novo sistema nesses outros ? Etc.
Tudo isso o engenheiro precisa compreender para a
sua análise, ponderação e proposta.

Áreas e Tecnologias de Engenharia
MPS
MRP
CRP
Planejamento
Supervisão do
Planejamento
Supervisão do
Scheduling
Supervisão do
Execução
Alterações de
Planejamento
Intra
Desvios a nível
de Planejamento
Desvios a nível
de Scheduling
Desvios a nível
deExecução
Re-planejamento
Operacional
Rescheduling
Planejamento
de Processo
Projeto de
Produto
Alterações de
Planejamento
Inter-Organizacional
Re-planejamento
Tático
Re-planejamento
Estratégico
Execução
Scheduling
Recuperação
CAE &
CAD
CAPP
& GT
CAM
(CNC, Robótica,
programação controladores,
ferramental,transportes,
sensores, redes industriais,
células, F(A/M)S, Ilhas,
armazenamento, Kanban, …)
+ Equipamentos Convencionais
MRP-II
Clientes e
Fornecedores
Cadeia Produtiva
(Supply-Chain)
Áreas Comercial, Adminstrativa,
Jurídica, Financeira e Informática
Engenharia
Concorrente
& DFA / DFM
L Q
O U
G A
Í L
S + I
T D
I A
C D
A E
ERP
JIT, MRP,
OPT, ...
DRP
DRP-II
EDI &
STEP
BOM
CAL &
CAQ
(TQC, 5S,
ISO900x)
-Organizacional

Níveis de Aplicação da TIC
informação

Portanto, em teoria, para fazer toda a análise,
projeto e especificação do sistema de automação, é
o engenheiro (juntamente com outros atores do
processo) que tem que ajudar a definir os sistemas
a desenvolver, seus escopo funcional, os fluxos de
dados, quem deve se comunicar com que, quando,
em quais transações, etc., etc.
Mas como saber se isso está correto, completo e
globalmente consistente ?
Por exemplo, como saber se o que “eu acho” como
deve funcionar um sistema MES é o certo ? O que
seria o certo ?

A empresa ou o engenheiro tem basicamente duas
opções para tal:
Ou concebe a arquitetura global de integração a
partir do “zero”, baseado em suas análises
particulares e no que consideram o mais adequado
Ou concebem a arquitetura global de integração
tomando como base modelos de referência,
i.e. seguindo um padrão e fazendo adaptações de
acordo com os requisitos particulares da empresa.

O modelo ISA-95

O Padrão & Modelo ISA-95
O modelo ISA-95 foi desenvolvido nos EUA e tem
servido para as empresas (usuárias e de TI) como um
“modelo” / padrão de referência para a
organização das atividades de manufatura e
automação numa empresa, incluindo aspectos de
integração, terminologias e modelos de processos.
Não é um padrão totalmente pronto, mas em
constante evolução.
(www.isa.org)

Motivações gerais de base para o
desenvolvimento do ISA-95
• Necessidade de acompanhar as atividades nas áreas-chave
da empresa;
• Necessidade de se conhecer detalhadamente a efetiva
capacidade produtiva;
• Necessidade de redução do tempo de ciclo e identificação das
áreas-problemas e as mais rentáveis para a empresa;
• Necessidade de uma maior otimização da Cadeia de
Suprimentos e sincronização com a produção, dando maior
agilidade e capacidade de resposta;
• Necessidade de melhor gestão do patrimônio (parque fabril) e
seu efetivo uso;
• Necessidade de melhor efetividade do plano de produção em
relação ao executado.

Foco do ISA-95
O ISA-95 (também disponibilizado como IEC/ISO 62264) foi
proposto para atacar alguns problemas gerais essenciais:
1. Dificuldade de saber, medir e comparar a efetividade das
operações de manufatura, e também de posteriormente
comparar com outras plantas para identificação de melhores
práticas;
2. Complexidade de integração dos sistemas de negócios e
logística externa com os sistemas de manufatura.
3. Complexidade de integração dos sistemas de manufatura
entre si (sistemas MES e de ERP com definições de escopo
diferentes, terminologias diferentes, modelos de dados
diferentes, modelos de processos diferentes)
4. Custos de integração consomem entre 50% e 80% do valor
total do projeto, e tempo de implantação muito maior do que
o previsto.

Os 5 Níveis do ISA-95 & Atividades
Nível 0
Nível 1
Nível 2
Nível 3
Nível 4 Planejamento dos
Negócios & Logística Externa
Gestão das Operações
de Manufatura
Controle da Manufatura:
Supervisão e Controle
Aquisição de Dados
Nível Físico:
Execução da Manufatura
Establishing the basic plant schedule -
production, material use, delivery, and
shipping. Determining inventory levels.
Time Frame: Months, weeks, days,
shifts
Work flow / control to produce the end
products. Maintaining records and
optimizing the production process.
Time Frame: Shifts, hours, minutes,
seconds

Os 5 Níveis do ISA-95 & Sistemas
Nível 0
Nível 1
Nível 2
Nível 3
de Manufatura
Nível Físico:
Típicos sistemas: ERP,
CRM, BI, Logística
Típicos sistemas: MES,
PIMS, LIMS, Scheduling,
Dispatching.
Típicos sistemas: PLC,
DCS, OCS, SCADA
Típicos sistemas: Visão,
Sensores, Atuadores, etc.

Os 5 Níveis do ISA-95 e
as disciplinas do Curso
Nível 0
Nível 1
Nível 2
Nível 3
de Manufatura
Nível Físico:
EPS5211, DAS5316
EMC5255, EMC5246,
EMC5301, DAS5313
DAS5202, EMC5255,
DAS5313
Info I, Redes,
Instrumentação e Controle
EMC5219, EMC5425 , EMC5467
EMC5251 , EMC5255,
Instrumentação e Controle
DAS5316
Redes
SistemasDistribuídos
BancodeDados

As Partes do Padrão ISA-95
O ISA-95 vem sendo desenvolvido desde o ano de 2000 e sua
especificação é dividida em Parts:
• ANSI/ISA 95.01-2000 “Enterprise - Control System Integration –
Part 1: Models and Terminology”
• ANSI-ISA 95.02-2001 “Enterprise - Control System Integration –
Part 2: Object Attributes”
Part 3: Models of Manufacturing Operations”
Part 5: Business to Manufacturing Transactions”
• Em desenvolvimento: “Parts 4 e 6 - Models of exchanged
information within manufacturing operations systems”

A visão da relação entre
os Níveis 3 e 4

Elementos do ISA-95 e
Responsabilidades

Descrição de Atividades

Exemplo: Modelo de “Material”

<Material
<MaterialLot>
<ID> W89W89</ID>
<Description> A lot of materialA material</Description>
<MaterialDefinitionID“WXE908WXE908””/> />
<Location> Tank 1Tank 1</Location>
<Quantity UnitOfMeasure= "KLKL" > 45004500</Quantity>
<MaterialLotProperty>
<ID> dateTimeProductiondateTimeProduction</ID>
<Value> 20012001--0101--06T00:14:23+11:3006T00:30</Value>
</MaterialLotProperty> <MaterialLotProperty>
<ID> Quality StatusQuality Status</ID>
<Value> GoodGood</Value>
</MaterialLotProperty>
</MaterialLot>
</Material>
Exemplo: Modelo B2MML de
“Material Lot”

Exemplo: Transação do Scheduler

Responsabilidades
Nível 4
Nível 3
Nível 2
Nível 1
Nível 0
Processos / Sistemas

Responsabilidades
O ISA-95 fornece, assim, um “mapa” genérico de todos os
processos e seus fluxos de dados.
Quando da aquisição ou troca de sistema (que automatiza um
dado processo) “basta” trocar de software, pois os requisitos
funcionais e de dados já estarão definidos.
Ainda, isso facilita a integração, pois o novo software já estará
preparado para se integrar, restando “apenas” adequá-lo, se
for o caso, às TICs sendo adotadas pela empresa.

Escopo da ISA-95
Porém, há algumas atividades ditas ortogonais ou não
diretamente relacionadas com manufatura que não são
cobertas pelo padrão.
Cabe à equipe de projeto avaliar a empresa em questão e
tomar as decisões.
Ex.: segurança, interoperabilidade, governança, comércio
eletrônico, gestão da informação e da TI, definição de TICs
(linguagens, SO, protocolos, mecanismos de comunicação,
etc.), requisitos não funcionais das aplicações, métodos ou
técnicas de integração, cálculo de custos.

Em resumo, essas Partes do padrão especificam os
modelos de informação, de dados, de transações e de
atividades do padrão ISA.
São expressos usando a metodologia UML e no padrão
XML: B2MML – Business to Manufacturing Markup
Language).
Independente de marca, arquitetura e TICs.
As Partes do Padrão ISA-95

Comentários Finais
 A implementação e integração de um sistema de
automação que funciona com TICs de suporte é
bastante complexo, pois envolve inúmeros
aspectos, que devem ser considerados
simultaneamente.
 A definição do escopo funcional de cada sistema
(“aplicação”) é bastante variável nas empresas, o
que dificulta aquisição de softwares e suas
integrações.
 O Modelo ISA-95 independe de fabricante ou
tecnologia.
 ...

Comentários Finais
 A adoção de modelos como o ISA-95 facilita
enormemente o projeto e a especificação dos
sistemas, pois padroniza (ou cria uma excelente
base) o escopo funcional, muitos termos, fluxo de
controle e de dados entre os sistemas, portanto,
evitando-se “inventar” coisas e implantar ideias
na base do “acho”.
 A grande maioria das software-houses de
automação seguem ou se inspiram no modelo
ISA-95, o que ajuda na aquisição e seleção de
sistemas assim como no projeto de integração.

F I M
Parte 2

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