Sistemas de Ejecución de Manufactura: la integración de TI y sistemas industriales

A continuación, transcribo texto publicado en revista ElectroIndustria, en edición de Noviembre 2013. El artículo puede bajarse en PDF aquí (Electroindustria_MES_Nov2013.pdf). 

El sector industrial está apreciando esta integración. Pero en minería las cosas han ido más lentas. ¿Será tiempo ya de tomar acciones?

La tecnología de información (TI), preocupada de las cifras de la administración o del negocio, y los sistemas industriales, preocupados del mundo de producción, han sido históricamente dos mundos separados.

Sin embargo, operaciones o producción ya no puede estar aislado de la información del negocio, y el negocio no puede estar ciego de lo que está pasando en producción.

Sistemas informáticos

Manejan todo tipo de información del negocio, desde aspectos puramente administrativos como contabilidad, cuentas por pagar, cuentas por cobrar, inventario, control de activo fijo, remuneraciones, y otros, hasta aspectos relacionados con el núcleo del negocio como ventas, gestión de clientes (CRM), y minería de datos.

Diferentes módulos de software que se integran en el sistema de gestión corporativa o ERP (Enterprise Resource Planning). Su información permite a los distintos tipos de usuario tomar decisiones. Generalmente en periodos mensuales, pero que se han ido acortando a semanas o días.

Como parte de la integración, se ha incorporado también la telefonía IP.

Sistemas de control

Los sistemas de control se conectan a sensores o instrumentos que recolectan la información de planta, y operan a través de actuadores, válvulas o motores, que actúan sobre las variables de proceso, modificando la producción.

Los tiempos aquí son generalmente minutos o segundos, aunque en algunos casos son milisegundos o incluso microsegundos.

Cada subsistema solía tener su propio sistema de control independiente y aislado, pero ahora todos los subsistemas son integrados en un sistema de control, y toda la planta puede operarse desde una sala integrada de operación. Se incluyen sistemas SCADA eléctricos, sistemas de incendio, circuitos cerrados de televisión, sistemas instrumentados de seguridad, y otros.

Convergencia y sistemas MES

La convergencia entre ambos, integrando sistemas y redes industriales con TI, es ahora inevitable ya que es la única manera de obtener lo mejor de los dos mundos.

La ISA (International Society of Automation) está ayudando a que esta integración sea posible, definiendo normas o estándares que permiten hacer esto con seguridad, cuidando todos los aspectos del diseño. Entre ellos están ISA-95, ISA-99 e ISA-62443.

Los sistemas de ejecución de manufactura (MES) son en esencia sistemas informáticos, orientados a mejorar la productividad de los activos industriales. Estos sistemas se ubican entre los Sistemas de Control y los ERPs.

Diferentes subsistemas abarcan cada uno de los aspectos, como son manejo de ciclo de vida del producto, manejo de recursos, programación de la producción, despacho y ejecución de órdenes de producción, registro de información de producción y otros.

Una mención especial merece el análisis de efectividad de producción. Estos sistemas relacionan los datos de planta con los indicadores del negocio. Uno de los factores que se manejan es el OEE (Overall Equipment Effectiveness), o índice de efectividad global de equipo. Este índice permite reflejar en un solo número el aporte de un equipo, grupo de equipos o línea de producción, a la efectividad global de la planta.

El OEE permite tener un indicador que es comparable, sin importar el tamaño o la complejidad de un sistema o de una planta, y por tanto se puede definir como meta a lograr.

Ejemplo de MES

La planta de concentrado de Coca-Cola en Chile cuenta con un sistema MES que recibe desde el sistema ERP los requerimientos de producción, y distribuye a su sistema de control y a los diferentes equipos y máquinas de la planta las tareas a realizar.

Su sistema de análisis de efectividad registra segundo a segundo el funcionamiento de cada componente de la planta. Cada vez que se produce la detención de un equipo, este solo puede partir una vez que el operador ha declarado la causa de la detención o ésta ha sido detectada automáticamente por el sistema, sea ésta una falla operativa o de mantenimiento. Los reportes entregan entonces, según el periodo seleccionado, tanto los equipos o componentes, como las causas que han sido más relevantes para una disminución de la productividad de la planta, comparando con periodos previos y con las cifras de productividad que se han definido como objetivo.

Lo anterior permite tomar las medidas correctivas necesarias, justo en el momento en que las causas son detectadas. Y por eso, más que tener la información de lo que ocurrió en el pasado, el sistema permite mejorar la productividad de la planta minuto a minuto.

Aplicación en minería

En minería, los costos de no producción son altísimos, por lo que no se escatiman gastos en minimizar las detenciones. Se diseñan sistemas altamente confiables, sobredimensionando equipos o agregando las redundancias necesarias

Sin embargo, no es común que se incorporen en el diseño sistemas de análisis de efectividad. Se  asume como algo secundario, que será incorporado por el área de operaciones cuando lo necesiten. Sin embargo, incorporar estos conceptos sobre un sistema que ya está funcionando es mucho más complejo, y termina siendo una solución parche.

En contratos con proveedores de equipos, podría definirse una meta de OEE para la puesta en servicio, lo que lograría ahorros significativos en el tiempo y costo de la puesta en marcha de la planta, atacando las fallas de manera más sistemática.

En los últimos meses muchos proyectos mineros se han detenido producto de la coyuntura internacional, combinada con problemas de disponibilidad de energía y de medio ambiente, y por otro lado los márgenes son cada vez más estrechos producto de costos crecientes. En este escenario, parece un buen momento para comenzar a poner más atención en formas de mejorar la efectividad de nuestras plantas mineras. Y la tecnología para hacerlo está disponible.

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