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Desafío
- Las aplicaciones de software personalizadas con largos plazos de entrega y poca estandarización dieron como resultado un aumento de las tareas operativas y una disminución de los productos de alto valor
Soluciones
- Inteligencia de fabricación: conectividad avanzada del sistema de control a redes EtherNet/IP™, gestión de transacciones del sistema MES y funciones integradas de seguridad y movimiento
- Software FactoryTalk View SE: proporciona visualización basada en roles que los operarios pueden utilizar para interactuar con los datos en tiempo de ejecución
- Software FactoryTalk Analytics: añade datos y corrige variaciones en tiempo real
- Software FactoryTalk Historian: recopila y almacena datos de producción
Resultados
- Aumento del rendimiento en un 230 %
- Se requiere menos tiempo para el control manual del proceso, lo que aumenta la productividad del operario
- La duración del ciclo se redujo en un 40 % y los desechos en un 20 %, mejorando el uso del espacio de las instalaciones
Potenciando las pulsaciones
El corazón humano tiene su propio sistema eléctrico que controla todos los aspectos relacionados con el bombeo de la sangre por el resto del cuerpo. Como cualquier sistema, cuando la estructura interna de un corazón se interrumpe, no puede funcionar. Los desfibriladores tratan las pulsaciones irregulares con pulsos electrónicos. La energía que salva vidas detrás de cada impulso reside en su batería.
En una de sus instalaciones de EE. UU., un fabricante mundial de dispositivos médicos produce estas baterías y otros componentes, como condensadores de alto voltaje, alimentadores y electrodos. Recientemente, la compañía anticipó una subida en la demanda de productos que supuso la duplicación de la producción actual en ese sitio. Sin embargo, el proceso de ensamblaje manual de la compañía experimentó retrasos y problemas que obligaron a la compañía a considerar un nuevo camino.
Deficiencias descubiertas
Antes de que los componentes entren en los dispositivos médicos, el fabricante debe validar el diseño de su producto y el proceso de fabricación para cumplir con las normativas federales. Además, debido al potencial reaccionario de las baterías, la planta de producción de la compañía debe mantener un nivel de humedad inferior al 2 % en todo momento. Los cambios en este entorno serían una inversión costosa. Para verificar que el personal abordara la causa raíz de los retrasos de ciclo, la compañía grabó los procesos en acción y lo que encontró fue asombroso.
“Descubrimos que tomaría hasta 25 segundos adquirir una masa durante el proceso de pesaje simple”, dijo un ingeniero de desarrollo de procesos del fabricante. “Los operarios miraban sus pantallas esperando que se llevara a cabo la transacción del sistema MES. El sistema automatizado que teníamos, obviamente, perdía el tiempo”.
Entre esperar la finalización de cada transacción del sistema MES y ensamblar los dispositivos, los operarios miraban las pantallas con tanta frecuencia que muchos dejaban el trabajo con dolor de cuello y los músculos tiesos. “Notamos que las cabezas de los operarios se inclinaban hacia arriba y hacia abajo al mirar las pantallas”, añadió el ingeniero. “Te dolía el cuello solo de verlos”.
Una vez que la compañía reconoció las dificultades, el equipo concluyó que el 40 % de las tareas operativas no añadían ningún valor al producto.
Producción “no fault forward”
Mientras buscaban una solución, los ingenieros asistieron al evento de formación para usuarios TechED™ de Rockwell Automation. Uno de ellos asistió a una sesión de Cybertrol Engineering, un socio de soluciones para control, procesos e información dentro del programa PartnerNetwork™ de Rockwell Automation. El caso práctico de Cybertrol describía el concepto de producción “no fault forward”, lo que dio al ingeniero la esperanza de que Cybertrol podría ofrecer una nueva perspectiva a los problemas de la compañía.
Con la ayuda de Cybertrol, el fabricante de dispositivos médicos implementó una solución de fabricación que estandarizó los controladores (PAC) CompactLogix™ de Allen-Bradley®, incluso en áreas donde el ensamblaje era completamente manual. Ahora, en lugar de emplear 12 estaciones de trabajo y siete aplicaciones de recolección de datos diferentes, los operadores pueden utilizar una de las siete estaciones de trabajo idénticas. El controlador gestiona la interacción con el sistema MES creado por la compañía, por lo que el operario no tiene que involucrarse o esperar directamente.
“La secuencia es la misma para todos los procesos”, dijo el ingeniero de desarrollo de procesos. “Las seis cosas básicas suceden sin importar cuál sea el proceso: ensamblaje automático o manual. El controlador lógico programable está ahí para aplicar la secuencia estándar de eventos y saber que todo se hace en el orden correcto cada vez. Si se omite un paso o no se registra algún evento, los operadores no pueden mover el producto hacia adelante hasta que se resuelva el problema; no fault forward”.
The Rockwell Automation products installed cleanly. You get it, install it and it runs. We did it all in one afternoon. It was a big, added benefit that the servers are the corporate standard and can be supported by IT when it comes to security updates and more.
Debido a que el controlador gestiona directamente la interacción con el sistema MES, los operadores no están obligados a trabajar en su horario. El controlador administra las interacciones a través de un servidor dedicado a la comunicación del sistema MES, que hace que las interacciones sean fluidas para el operador.
Además de esta infraestructura de control mejorada, la compañía superpuso el paquete de programas FactoryTalk® de Rockwell Automation para la visualización y la inteligencia de fabricación, incluido el software FactoryTalk View Site Edition, FactoryTalk Historian y FactoryTalk Analytics™ de Rockwell Automation. Los operadores interactúan con los datos en tiempo de ejecución mediante el software FactoryTalk View. El software FactoryTalk Historian identifica, recopila y almacena de forma automática datos de producción del sistema de control. El software FactoryTalk VantagePoint añade estos datos y correlaciona y presenta la información de la producción a las operaciones a través de tableros fáciles de leer, para que las variaciones se identifiquen y corrijan de forma sencilla en tiempo real.
El paquete FactoryTalk también añadió acceso remoto a las máquinas del fabricante de dispositivos médicos por primera vez. Con las opciones de interfaz basada en explorador, los ingenieros ahora pueden programar desde la oficina o desde casa, mediante una conexión VPN, en lugar de conectarse de forma directa en la planta.
“Los productos de Rockwell Automation se instalaron de forma limpia”, dijo el ingeniero. “Lo obtienes, lo instalas y se ejecuta. Lo hicimos todo en una tarde. Que los servidores tuvieran los estándares corporativos y fuesen compatibles cuando se trataba de las actualizaciones de seguridad, etc., fue una gran ventaja adicional”.
Según el ingeniero, la asistencia técnica de TI fue una ventaja adicional durante todo el proceso. La proliferación en la planta de dispositivos conectados a Ethernet ha fortalecido la constante colaboración entre las operaciones de planta y el IT corporativo. Para el fabricante, esta asociación dio como resultado una compatibilidad a largo plazo, la utilización de la infraestructura existente y el fin de la proliferación de equipos en la planta.
Aumento del rendimiento, reducción de desechos
En menos de un año, las actualizaciones se pagaron por sí solas. A través de una duración del ciclo reducida, el fabricante pudo aumentar el rendimiento en un 230 %, sin mano de obra adicional. Los desechos se redujeron en un 20 % mediante la implementación de un proceso más riguroso del sistema “no fault forward”. El uso de controladores y la HMI en procesos manuales permitió eliminar los teclados y mejorar la experiencia del operador a través de métodos universales de formación y mejoras ergonómicas.
La inteligencia de fabricación proporcionada por las aplicaciones FactoryTalk le permite diagnosticar problemas en la planta. Antes de las mejoras, la compañía experimentaba tiempos de transacción lentos durante cada turno. Aun así, se intentaba identificar la causa. Después de la implementación, se descubrió que el problema ocurría exactamente a las 5 p. m. durante una copia de seguridad de respaldo programada del servidor, que interrumpía el sistema.
“Una vez que nos dimos cuenta del problema, trabajamos para reprogramar la copia de seguridad de respaldo”, dijo el ingeniero. “Nos dio la manera de empezar a medir y desglosar el problema por horas. Empezamos a hacer las preguntas adecuadas para aumentar la productividad”.
Sin transacciones del sistema MES que los ralenticen, ahora los operadores pueden ejecutar los siete módulos cada semana, con 7 a 12 cambios y que se reduzcan en 5 minutos.
Existía un gran escepticismo sobre la integración de un sistema PAC en un proceso de ensamblaje manual, sin embargo, el fabricante prometió que solo operaría con un enfoque de valor añadido.
“Hay algunas represalias por tomar riesgos”, dijo el ingeniero. “Haz que la forma fácil sea la correcta. Si pudieras formatear una infraestructura donde la forma más fácil es la correcta, entonces la gente lo haría. Es probable que la gente prefiera una solución plug-and-play y no un complicado sistema de varios equipos, y eso es lo que empieza a suceder”.
Los resultados mencionados anteriormente son específicos del uso que hace esta compañía de los productos y servicios de Rockwell Automation junto con otros productos. Los resultados específicos pueden variar para otros clientes.
Allen-Bradley, CompactLogix, FactoryTalk, PartnerNetwork, TechED y VantagePoint son marcas comerciales de Rockwell Automation Inc.
EtherNet/IP es una marca comercial de ODVA Inc.
Publicado 24 de febrero de 2019