Normas de control por lotes
Una de las características clave que determina la flexibilidad y la modularidad de un proceso depende de si cumple con la norma de la International Society of Automation (ISA) relativa al control por lotes, ANSI/ISA-88 (conocida también como la norma S88) cuando se instaló por primera vez. La norma S88, publicada en 1995 y actualizada en 2010, define una terminología y un proceso para separar las capacidades físicas del uso o la dirección de su maquinaria y sus equipos. Establece la distinción entre lo que puede hacer (lo que puede medir, cuáles son las capacidades del equipo, etc.) y la manera en la que lo llevará a cabo (la ejecución procedimental, los pasos de procesamiento, etc.).
La separación de los aspectos físicos y procedimentales permite que los sistemas se modifiquen y adapten con facilidad a diferentes escenarios, desde nuevos equipos de procesamiento y nuevas funciones de los equipos existentes, hasta nuevas órdenes de operación o nuevos productos, todo lo cual dependerá de las necesidades del sistema de procesamiento.
Cambios del proceso de fabricación modular: Escenarios comunes
La modularidad no representa un nuevo concepto en la automatización. Desde hace mucho tiempo he utilizado la analogía de una subrutina en BASIC para representar este concepto. Un segmento de código escrito una vez se puede utilizar repetidamente de muchas maneras modificando los ajustes que utiliza para ejecutar el código. Esta es la ventaja de la modularidad.
Para destacar el valor de la modularidad, analicemos algunos escenarios de cambios simples que son habituales para los fabricantes y cómo la programación modular según la norma S88 puede facilitar dichos cambios.
1. Adición de una nueva materia prima en el proceso. Esto podría representar también un cambio de una materia prima existente. Consideremos a un simple proceso de mezclado de aditivo de tres materias primas, en el que deseamos añadir un nuevo producto químico a nuestro proceso como, por ejemplo, un viricida, y cambiar nuestras 10 recetas existentes para añadir ahora esta nueva materia prima. ¿Cuál es la forma más eficaz de hacerlo?
- Solución no modular: En una planta tradicional que no usa los principios de programación modular, cada receta debe modificarse a fin de añadir la funcionalidad del nuevo viricida. Puesto que esto se realiza sin el concepto de modularidad, toda la funcionalidad de la nueva materia prima debe reproducirse en cada receta.
- Solución modular: En la implementación modular, la funcionalidad de las nuevas materias primas se implementa como objeto. Desde el punto de vista de automatización, este objeto representa plenamente toda la funcionalidad de ese sistema de entrega de materia prima. Se escribe para las capacidades del sistema. Las recetas se escriben para ejecutar o llamar estos objetos de automatización. Por tanto, toda la funcionalidad se escribe una sola vez en el objeto que las recetas llaman durante su ejecución.
Como necesitamos crear la funcionalidad una sola vez, y no en cada receta, sería posible ahorrar hasta un 90% de los esfuerzos de implementación, lo cual constituye una importante ventaja en lo que respecta al ahorro de costos y de tiempo.
2. Receta de nuevo producto. Supongamos que desea añadir una nueva receta a un sistema existente. Este ejemplo demuestra las ventajas de poder combinar estos objetos funcionales en nuevas combinaciones y órdenes únicos con facilidad.
- Solución no modular: La nueva receta incluye todo el código para llevar a cabo cada acción requerida, cada adición de materia prima, cada agitación, cada enfriamiento y cada transferencia.
- Solución modular: La nueva receta utiliza vínculos o punteros a los objetos para las adiciones de materia prima, agitación, enfriamiento y transferencia.
Los ahorros obtenidos por la implementación de las recetas dependerán de la complejidad de la receta. Cuanto más compleja sea la receta, mayores serán los ahorros posibles. Los esfuerzos necesarios para implementar una nueva receta en una planta modular comparados a los de una planta no modular en el caso de una simple receta de 10 pasos no superan un 20%. En ambos ejemplos, se tendrán ventajas adicionales debidas a la implementación modular, incluyendo una reducción del costo de gestionar la configuración, una reducción de los gastos de pruebas y la aceleración del proceso de cambio.