Cómo tomar una decisión acertada en pleno proceso productivo
La cuarta revolución industrial ya es una realidad. La inclusión de nuevas tecnologías, muchas de ellas originarias de las tecnologías de la información, está transformando nuestros procesos desde la fase de diseño hasta la de operación, transformando internamente los propios procesos productivos.
La cuarta revolución industrial ya es una realidad. La inclusión de nuevas tecnologías, muchas de ellas originarias de las tecnologías de la información, está transformando nuestros procesos desde la fase de diseño hasta la de operación, transformando internamente los propios procesos productivos.
El objetivo de una producción propicia sigue siendo el mismo, transformar una serie de recursos para producir un bien o servicio, manteniendo un equilibrio entre costes, calidad, confiabilidad y flexibilidad. La diferencia ahora radica en que hacer dicha transformación, manteniendo el equilibrio, se ha vuelto una tarea un poco más compleja. Un proceso que antes era completamente determinista, y en el que todos los posibles escenarios
se podían contemplar de forma relativamente sencilla, ahora ha pasado a ser un proceso en el que hay muchos agentes que interaccionan entre si y por lo tanto los escenarios se han multiplicado. Como ejemplo podemos nombrar líneas de producción en las que en vez de haber una persona haciendo una tarea manual, tenemos un robot que realiza la tarea e interactúa con distintas máquinas y sistemas. Otro caso que podemos visualizar
es el de procesos en los que se exigen controles de calidad a lo largo de toda la fase de producción, y dicha producción se debe ir regulando automáticamente para poder mantener la calidad y requisitos del bien a producir. En definitiva, las decisiones a tomar a lo largo del proceso productivo han aumentado considerablemente.
Teniendo en cuenta la trascendencia de un proceso productivo, y la repercusión que puede te
ner una mala decisión en factores como la seguridad de las personas, daños materiales, costes añadidos, imagen de marca, etc. es crucial que las acciones que se tomen en la operación del proceso se basen en decisiones completamente justificadas y con conocimiento de causa.
Fundamentar una decisión requiere por si de un proceso intrínseco; capturar información relativa al proceso, relacionar y ponderar dicha información, y, por último, operar sobre esa decisión. En un proceso industrial esto se traduce en recoger datos, analizarlos, y realizar una acción sobre el proceso.
La primera fase tiene como objetivo asegurar que tenemos la información necesaria y suficiente para tomar una decisión, y que dicha información es veraz. Para ello, debemos crear una arquitectura integrada que nos permita capturar datos y conocer en cada momento el estado del proceso en todos sus puntos.
Empezando por el nivel más bajo, nivel de campo, tenemos todo tipo de sensores que nos permiten conocer las condiciones ambientales de nuestro proceso, fundamentales en procesos de industrias alimentarias, químicas y farmacéuticas, entre otros. En este mismo nivel disponemos también de equipos de instrumentación que nos permiten capturar otro tipo de datos como caudal, presión, nivel, velocidad, etc. primordiales en industrias como la del agua. En este punto también situamos equipos de medición como los analizadores de redes, necesarios en cualquier estrategia de eficiencia energética. En definitiva, en este nivel incorporamos todos aquellos equipos a nivel de campo que dan un dato medido que puede afectar al proceso productivo.
Por encima de todos aquellos equipos que dan información del proceso instalamos uno o varios equipos, dependiendo del número de dispositivos a conectar, que actúan como concentradores de toda la información. En la mayoría de los casos estos equipos son PLCS que pueden comunicarse directamente con todos los equipos del nivel inferior con los protocolos adecuados. En este punto son muy comunes protocolos como Profinet, Modbus TCP, Modbus RTU, o entradas y salidas analógicas y digitales conectadas directamente a la sensórica.
En un nivel superior tenemos el SCADA al que enviamos todos los datos desde el propio PLC y que nos permite almacenar, visualizar, y organizar la información. En ocasiones hay equipos de medición a nivel de campo que directamente envían la información a este sistema en lugar de hacerlo a través del concentrador.
Finalmente, en los niveles más superiores de esta arquitectura encontramos los sistemas MES, MOM y el ERP de nuestra planta.
En el pasado, estos niveles estaban muy diferenciados. A día de hoy, nos referimos a dos ámbitos; el ámbito OT que incluye el nivel de campo con los equipos de medición, el nivel de PLC, y el nivel de SCADA, y el ámbito IT, donde se engloban los sistemas MES, MOM, ERP y en ocasiones Cloud. El futuro no contempla barreras, la diferencia entre OT e IT está desapareciendo y está dando lugar a arquitecturas completamente integradas en las que la tecnología define soluciones que comunican vertical y horizontalmente todos los agentes de nuestro proceso productivo. Como resultado tenemos soluciones capaces de tomar decisiones rápidamente y con una probabilidad de acierto mucho mayor. Pasamos de tener producciones completamente imperativas, en las que damos órdenes de cómo actuar ante cualquier situación, a producciones inteligentes, que se comunican con los distintos agentes y toman la decisión más apropiada a cada situación.
La segunda fase de la toma de decisiones trata de componer o generar la decisión. Una decisión puede ser, por ejemplo, qué hacer cuando el producto alimenticio que estamos produciendo, sale del horno con un punto más dorado del que queremos presentar. En este caso en base a todos los datos que recogemos de la línea podemos ver si hay que bajar la temperatura del horno, hay que acortar el tiempo de la fase de horneado o simplemente si hay que hacer el alimento más consistente. En un sector como el del agua, por ejemplo, podemos evaluar la calidad del agua en todo momento y regular la dosificación de químicos en tiempo real para llegar a los niveles de nitritos, nitratos, amonio y ph deseados.
Las decisiones a tomar a lo largo del proceso productivo han aumentado considerablemente
La primera fase tiene como objetivo asegurar que tenemos la información necesaria y suficiente para tomar una decisión
Cuando hablamos de decisiones del proceso productivo no tiene por qué ser únicamente decisiones de regulación del bien que estamos produciendo. Entre otras cosas, podemos tomar decisiones en situaciones de riesgo o seguridad de personas; una persona que se acerca demasiado a un robot, ¿el robot debe avisar a la persona para que se aleje? ¿debe modificar su movimiento para esquivarla? ¿debe parar su ejecución para no lastimarla? Otra situación puede ser algo tan usual como un mantenimiento de máquina. En base a todos los datos del proceso productivo, incluyendo información recogida en los sistemas MES y MOM, tomar la decisión de cuándo hacer un mantenimiento de máquina.
Esta fase requiere de dos elementos indispensables para poder realizarse. El primero es el conocimiento del proceso productivo y del bien que se va a producir, es decir, el know-how de la compañía. El segundo es la tecnología que posibilita hacer todo este proceso. Para este último la apuesta de futuro es el llamado Edge Computing. Esta tecnología destaca por tener una arquitectura integrable a todos los niveles del proceso, y por dar la capacidad de procesar los datos y generar las decisiones a pie de línea.
El objetivo de esta tecnología es crear un ecosistema a nivel de planta, completamente integrado desde los niveles de campo hasta los sistemas IT, que permita capturar datos de todos los niveles del proceso productivo, ejecutar aplicaciones que generen decisio
nes sobre el mismo, y, por último, tomar acción sobre la decisión que se tome. La gestión del ecosistema es similar al de una plataforma Cloud, con la diferencia de que en este caso todo se queda en planta. Empezando por el nivel más inferior, se instalan unos equipos “Edge” a lo largo de la planta de producción, capaces de capturar la información proveniente de los distintos PLCS y equipos de medición, y de ejecutar la aplicación o procesamiento deseado. En un nivel superior, en planta, se instala un gestor que se encarga de gestionar estos equipos Edge y de desplegar en cada uno de ellos las aplicaciones deseadas.
Un ejemplo puede ser predecir el fallo de un equipo en un proceso, por ejemplo un motor o una bomba. En este caso tendríamos un equipo Edge que se conectaría directamente al equipo o al PLC conectado al mismo para recoger los datos. El equipo Edge ejecutaría una aplicación de previsión de fallo previamente desplegada desde el gestor central. Esta ejecución se hace en paralelo al proceso de producción, dando un resultado en tiempo real. Con el resultado obtenido se puede realizar una acción. Lo cuál nos lleva a la tercera y última fase del proceso de tomar decisiones.
Una acción puede ser meramente informativa o directamente ejecutiva. Como ejemplo del primer tipo de acción podemos tener el registro del resultado en un sistema que informe sobre el estado del proceso, por ejemplo en el MES o en el ERP utilizado por toda la planta. En este caso el propio equipo Edge se comunica con dicho sistema. Otro tipo de acción informativa puede ser notificar al operario de turno el resultado a través de un email o notificación push en el smartphone, smartwatch, tableta, etc. En cuanto al segundo tipo de acción, podemos directamente actuar sobre el proceso de producción, por ejemplo, enviar una señal al PLC para que pare la línea, modificar la velocidad de esta, o cualquier otra acción en el propio control de línea.
La computación Edge nos permite procesar los datos cerca de donde se producen, manteniendo la inteligencia o nuestro conocimiento dentro de nuestras instalaciones. Esta tecnología surge de combinar lo mejor de la computación local, en cuanto a tiempos de ejecución, y lo mejor de la computación en la nube en cuanto a flexibilidad de gestión y desarrollo, dando la posibilidad de crear un ecosistema donde aplicaciones de código abierto pueden producir resultados que actúen directamente sobre la automatización, eliminando las barreras entre OT e IT hasta ahora muy presentes.
Tomar una decisión en la operación de un proceso es una acción muy delicada y cada vez más compleja. La tecnología actual nos permite que este proceso sea más fácil, más seguro, y más gestionable. La clave está en utilizar la tecnología adecuada que permita integrar el conocimiento de la compañía con los equipos de la producción. No olvidemos que todo gran poder, conlleva una gran responsabilidad.
El futuro no contempla barreras, la diferencia entre OT e IT está desapareciendo y está dando lugar a arquitecturas completamente integradas
La computación Edge nos permite procesar los datos cerca de donde se producen
La tecnología actual nos permite que este proceso sea más fácil, más seguro, y más gestionable