Aumentando la efectividad en la producción industrial de Comida y Bebida

1. Aumentando la efectividad
en la producción industrial
de Comida y Bebida.
Del desafío a la solución

2. Índice
Resumen ejecutivo ............................................................................................ 3
¿Quién debería leer este documento? .............................................................. 4
¡Mayor producción! ¿Sin nuevas inversiones? ................................................ 5
Qué esperar de una solución de software .......................................................... 7
Conexión del Proceso: fiable, universal para todo el equipo de producción .... 7
Características: específico, optimizador del tiempo, configurable ................... 7
Red y conectividad: amplio para toda la empresa, flexible, abierto ................. 8
Arquitectura de automatización: elección independiente de componentes de
hardware ........................................................................................................ 8
Integración y mantenimiento: fácil, optimizador del tiempo ............................. 8
¿Cómo se implanta un Sistema de Rendimiento de Maquinaria? ................... 10
Especificaciones de requisitos………………………………………………………11
Diseño de la solución .................................................................................... 11
Integración del Sistema…………………………………………………………….15

3. Resumen ejecutivo
La industria de fabricación de Comida y Bebida está sufriendo una presión
estable creciente. Una vez que se ha hecho una inversión, mientras que exista
demanda para los productos, los equipos de producción se encuentran bajo
presión para producir lo más posible con las instalaciones de producción
existentes, mientras que se mantienen los costes lo más bajos posibles.
La automatización está directamente unida con esta situación dinámica y se
enfrenta al reto de suministrar soluciones cada vez más ágiles y abiertas. En
este contexto, el software industrial representa el núcleo de los sistemas
dedicados a aumentar la eficacia en la producción.
Dirigida a todos los miembros del equipo de producción de Comida y Bebida,
este documento contiene directrices para la selección de aplicaciones de
software y soluciones de construcción hacia el cumplimiento de los objetivos
anteriormente mencionados.
La solución ejemplo, utilizando software zenon, es universal, flexible y abierta; y
permite una implantación de alto valor a un enfoque clásico de medición de la
Eficacia Conjunta de la Maquinaria (OEE, por sus siglas en inglés). Para la
fabricación de Comida y Bebida estas medidas se traducen en beneficios claros:
eficacia en la producción, costes de producción reducidos, alta calidad y
cumplimiento con la normativa.

4. ¿Quién debería leer este documento?
Este documento está concebido para ser una guía para cualquiera que esté
implicado en la implantación de herramientas basadas en la automatización para
aumentar la eficacia de producción en la fabricación de Comida y Bebida:
a) Los Gestores de Producción y Empaquetado:
...están por lo general gestionando un entorno de producción muy
dinámico y están constantemente recibiendo objetivos aumentados, para
la eficacia y la efectividad, para el cumplimiento normativo, para la
claridad o para el consumo de recursos. Aquí encontrarán, utilizando las
herramientas adecuadas, la forma de saber cómo un alto rendimiento se
convierte en algo mucho más sencillo.
b) Los Gestores de Rendimiento:
...se centran en las continuas mejoras en el rendimiento de la producción
y requieren una visión general completa: procesos y recursos, conceptos
de gestión e indicadores clave, herramientas y metodología. En este
documento encontrarán consejos prácticos para elegir e implantar una
solución basada en software para apoyar estos objetivos.
c) Los Ingenieros de Automatización y Mantenimiento:
...son siempre una parte clave de cualquier equipo implicado en la
integración o mantenimiento de un sistema de automatización. Este
documento les proporciona información básica para redactar
especificaciones de requisitos y para que los sistemas de automatización
integrada apoyen una productividad aumentada.
d) Los Equipos informáticos
...normalmente no cubren tareas relacionadas con la infraestructura de la
planta de producción; sino que a menudo colaboran con el personal de
automatización. Un mejor entendimiento de los desafíos y soluciones en
las áreas de producción les hará el trabajo conjunto más fácil.
e) Los Proveedores de equipos de producción y servicios de
integración:
...nuevas máquinas con nuevas capacidades o solamente rendimiento
aumentado, sistemas para un área de producción o sobre una planta
completa; los proveedores han de responder constantemente a nuevos
desafíos. Este documento representa información actualizada sobre
nuevas tecnologías de la automatización y su aplicación.

5. ¡Mayor producción! ¿Sin nuevas inversiones?
Estamos en una época en que las nuevas inversiones en instalaciones de
producción no solo se planean detenidamente, sino que a menudo se ven
retrasadas o canceladas. Sin embargo, el volumen de producción de la mayoría
de los productores de Comida y Bebida permanece en una curva de crecimiento.
Sus productos son demandados, debido a su calidad, porque siguen las
demandas y tendencias de los clientes (por ejemplo, los productos “bio” o “light”)
o, simplemente, por su excelente marketing. La consecuencia natural es que a
las plantas de fabricación se les pide una y otra vez: ¡produzcan más!
¿Pero cómo se produce más sin invertir en instalaciones de producción? La
respuesta implica hacer hincapié en la utilización eficiente y efectiva de la
maquinaria existente, utilizando las herramientas adecuadas y capaces.
La Eficacia General de la Maquinaria (OEE), es un indicador familiar utilizado en
muchas plantas de producción de Comida y Bebida. Aumentando la OEE de una
línea de producción en un 5%, sin una inversión de capital relevante, es
significativo. Los beneficios son claros y se pueden medir y ¡una facturación
mayor con la misma inversión resulta en un mayor beneficio! El indicador OEE
se centra en las mejoras mediante sus tres componentes: Disponibilidad,
Rendimiento y tasa de Calidad.
OEE[%] = Disponibilidad[%] x Rendimiento[%] x Tasa de Calidad [%] /
10000
OEE no es sólo
un indicador; se
centra en las
mejoras
potenciales.

6. Theoretical Production Time: Tiempo de Producción Teórico
Planned Production Time: Tiempo Planeado de Producción
Planned Down-Time: Tiempo de Parada Planeado
Gross Operating Time: Tiempo de Explotación Bruto
Unplanned Down Time: Tiempo de Parada no Planeado
Equipment Failure: Avería de la Maquinaria
Setup & Adjustment: Configuración y Ajuste
Availability: Disponibilidad
Net Operating Time: Tiempo de Explotación Neto
Speed Losses: Pérdidas de Velocidad
Idling & Minor Stops: Paros y Paradas Menores
Reduced Speed: Velocidad reducida
Performance: Rendimiento
Valuable Operating Time: Tiempo de Explotación Valorable
Quality Losses: Pérdidas de Calidad
Defects in Process: Defectos en Proceso
Startup Losses: Pérdidas de Arranque
Quality: Calidad
En un enfoque basado en OEE, existe una clara necesidad de recopilar
información del suelo de la planta, para procesarla y presentársela al equipo de
producción. Junto con los cuatro factores expresados como porcentaje (OEE y
sus componentes), se requiere un análisis más detallado de las causas que
reducen la eficacia medida.
Por un lado, debería ocurrir en tiempo real; el operador será capaz de mejorar o
ajustar los procesos antes de que sea demasiado tarde. Por otra parte, el
almacenamiento de datos y otros procesos aportan unas ventajas extensivas
mediante el análisis del historial. Las estadísticas, en relación con los cambios
de producción, lotes y artículos, revelará claramente el potencial de mejora. De
esta forma, las acciones orientadas hacia la eficacia siempre serán prioritizadas
de forma óptima.
EPS =
Sistema de Rendimiento de Maquinaria

7. Qué esperar de una solución de software...
El software situado en el centro del proceso de producción ya sea para la
operación de máquinas, la supervisión en línea o la gestión de operaciones, es
capaz de influir en los tres componentes OEE. Este software es, de hecho, el
núcleo del sistema dedicado a aumentar el rendimiento de su maquinaria. Lo
denominaremos EPS (Sistema de Rendimiento de Maquinaria). Los usuarios
industriales dan varios nombres a este sistema: SCADA (Control Supervisor y
Adquisición de Datos), MIS (Sistema de Información de Gestión), LMS (Sistema
de Gestión en Línea), DAS (Sistema de Adquisición de Datos) etc. Los requisitos
del usuario son más importantes que la terminología empleada.
¿Cómo se elige un software para construir un EPS? ¿Qué ha de esperarse de
él?
A modo de ejemplo, consideraremos el software de zenon SCADA/HMI,
desarrollado por COPA-DATA.
Conexión del Proceso: fiable, universal para todo el equipo de
producción
Las plantas de producción a menudo utilizan una mezcla de maquinaria antigua
y nueva, dispositivos e instrumentación de medidas que a menudo provienen de
diferentes proveedores. Estos componentes son seleccionados normalmente
para el rendimiento, bajos costes de reparaciones, o por motivos de consumo de
energía. Una condición clave para la implantación exitosa de un EPS es la
disponibilidad de comunicación fiable con todos estos “participantes” de la línea
de producción.
SOLUCIÓN: zenon está diseñado para comunicarse con una amplia gama de
hardware de automatización proporcionando más de 300 protocolos de
comunicación. La velocidad de transferencia de datos y la gestión de la calidad
de la conexión aportan fiabilidad y realidad a los procesos.
Características: específico, listo para usar, configurable
Debido a los requisitos como los mencionados en el capítulo 2, el desarrollo de
un sistema de automatización puede representar una gran oferta de
programación. No es el caso si la solución de software representa el equilibrio
correcto entre los módulos ya hechos y la configuración flexible.

8. SOLUCIÓN: zenon utiliza el principio de “parametrización en lugar de
programación”. El software HMI/SCADA ofrece módulos listos para usar como
componentes para una aplicación. Sólo es necesario configurar e
interconectarlos y ofrecerán resultados rápidamente..
En un EPS, hay módulos estándar zenon que desempeñan un papel
fundamental: Gestión de Alarmas, Lista de Eventos Cronológicos, Servidor de
Archivos, Lógica straton SCADA, Generador de Informes, Tendencias Extendidas,
Analizador de Rendimiento Industrial y Gestor de Mantenimiento Industrial.
Red y conectividad: amplio para toda la empresa, flexible, abierto
Un EPS ofrece la posibilidad de compartir información, sin tratar o procesada,
online o histórica, numérica o gráfica, dentro de la red de la empresa. De este
modo, el sistema proporciona la información adecuada a la persona adecuada.
SOLUCIÓN: zenon dispone de tecnologías de red sofisticadas (Cliente/Servidor,
Redundancia, servidor web, etc.) de una forma sencilla de implantar, utilizando
únicamente unas pocas configuraciones en el entorno de desarrollo. La
implicación de nuevos miembros del equipo de producción, permitiéndoles hacer
su trabajo en base a información de valor, es flexible y optimiza el tiempo.
Al ser diseñado como un sistema abierto, zenon se integra con otras
aplicaciones software, incluyendo sistemas informáticos de alto nivel (por
ejemplo, SAP, mediante Conexión Certificada; proporcionando un enlace directo
entre la planta de fabricación y los niveles de oficinas).
Arquitectura de la automatización: elección independiente
de componentes de hardware
Hardware y software – cada una de las partes de la automatización del proceso
está sujeta a diferentes ciclos de vida e innovación. La situación ideal es ser
capaces de elegir la mezcla óptima de nuevos productos de automatización y los
actuales. ¿Soporta el software EPS esto?
SOLUCIÓN: zenon está diseñado no sólo para comunicarse con una amplia
gama de PLCs, sino también para operar en una gran variedad de hardware
basado en procesadores, de servidores y PC's industriales y de oficina, paneles
táctiles y pequeñas PDAs (Asistente Digital Personal). Una vez que la lógica de

9. cálculo y las interfaces de usuario están listas, esto proporciona la libertad de
utilizarlas cuando sea necesario.
¿Qué aporta esto a un gestor de empaquetado? No sólo tendrá los beneficios
del EPS en el escritorio de su PC. También podrá andar por el área de
producción y mediante el uso de una PDA siempre podrá disponer de
información OEE actualizada.
Integración y mantenimiento: fácil, optimizador de tiempo
La conveniencia de la integración del sistema determina directamente los costes
del proyecto y la flexibilidad de las últimas actualizaciones. ¿Es esta tarea
solamente la reserva de los especialistas de automatización altamente
cualificados?
SOLUCIÓN: zenon no exige nociones de programación; de esta forma, la curva
de aprendizaje para el equipo de ingeniería de la planta o el socio de
automatización es reducida. Como resultado de ello, el desarrollo y el
mantenimiento se realizan en un menor tiempo y con una mayor productividad.
El entorno de desarrollo de zenon implanta conceptos dedicados a la
productividad de la ingeniería, como por ejemplo; orientación de objetos, re-
utilización o soporte de plantillas.
Para empresas grandes o para integradores de sistemas, la ingeniería
automática en zenon garantiza la estandarización y presentación robusta de las
aplicaciones HMI/SCADA por las diferentes ubicaciones, para cumplir tanto con
conceptos empresariales como con peculiaridades locales.

10. ¿Cómo se implanta un Sistema de
Rendimiento de Maquinaria?
Pasemos a considerar los tres pasos principales para la implantación de un EPS.
Especificación Diseño de la Integración
de Requisitos Solución del Sistema
...y supongamos que el sujeto de la mejora OEE es una línea de empaquetado,
como la del siguiente diagrama, que muestra una línea de relleno para botellas
de vidrio reutilizables.
La línea de
empaquetado, el
objeto para la
implantación de un
Sistema de
Rendimiento de
Maquinaria

11. Pallet unloading machine: Máquina de descarga de palés
Pallet packaging machine: Máquina de empaquetado de palés
Unpacker: Desempaquetadora
Packer: Empaquetadora
Crate washer: Lavador de cajas
Bottle washer: Lavador de botellas
Filler: Rellenadora
Inspector: Inspector
Labeller: Etiquetadora
Especificaciones de Requisitos
En primer lugar, es necesario describir los requisitos, normalmente en un
documento URS (Especificación de Requisitos del Usuario). El contenido debería
incluir información relativa a:
- Las máquinas/equipos que se conectarán al sistema SCADA, incluyendo
información técnica sobre la automatización de la máquina (PLC, HMI
etc.)
- Los requisitos del usuario resultantes del enfoque basado en OEE u
otros KPIs (Indicadores de Rendimiento Claves); más información en el
siguiente capítulo
- La metodología para los cálculos y análisis de OEE u otros KPIs, según
puedan diferir de una empresa a otra
- Los usuarios del sistema EPS y sus responsabilidades relacionadas con
la eficacia de la producción
- Los requisitos para la comunicación con otros sistemas de software,
incluyendo el sistema ERP (Planificación de Recursos de Empresa)
Diseño de la Solución
El objetivo principal de un EPS es aumentar el OEE para la línea de
empaquetado, mejorando sus tres componentes: Disponibilidad, Rendimiento y
tasa de Calidad.
Los aspectos clave del diseño de la solución pueden estructurarse de la siguiente
manera:
a) Disponibilidad

12. Elementos para Solución con zenon
optimizar
Conversión Mantenimiento planificado y supervisado con el Gestor de
Mantenimiento Industrial de zenon, para reducir el
Mantenimiento no planificado
mantenimiento no planeado
Limpieza Tiempo de conversión optimizado, de un producto a otro, por
Averías medio de:
■ cambio de los parámetros de las máquinas utilizando la
Gestión de Fórmulas zenon
■ transmisión de información operativa a los operarios de
máquinas utilizando la comunicación ERP/SACA a HMI
/ Una mayor disponibilidad de la máquina HMI
integrando redundancia zenon en el sistema SCADA.
/ Procedimientos de limpieza controlados y documentados
para la optimización del tiempo.
/ Gestión de averías, tiempo real e historial, incluyendo
recopilación de datos manual o automática, utilizando:
Gestión de Alarmas zenon, Analizador de Rendimiento
Industrial, Generador de Informes y Tendencias Extendidas;
el resultado proporciona una clara prioritización de acciones
correctivas.
/ Disponibilidad maximizada del propio sistema EPS utilizando
Redundancia zenon (a nivel SCADA) y su universalidad con
plataformas de hardware.

13. Visión general de la Línea de Análisis utilizando un Diagrama de
Empaquetado en zenon Catarata OEE en zenon
b) Rendimiento
Reducción de Solución con zenon
/ Visión general clara e hincapié conveniente en la
Pequeñas Interrupciones
visualización del proceso, tanto a nivel HMI como
Pérdidas de Velocidad
SCADA
/ Operación de planta orientada al rendimiento basada en
cálculo OEE en tiempo real utilizando la Lógica straton
SCADA y Controlador Matemático de zenon
/ Gestión de pequeñas interrupciones, mediante adquisición
automática de datos, filtrado en tiempo real y estadísticas
utilizando el Analizador de Rendimiento Industrial y el
Generador de Informes
/ Reducción del tiempo de parada de la máquina mediante
operación de máquina sincronizada, en base a análisis gráfico
de la evolución declarada de las máquinas en zenon
Tendencias Extendidas
/ Cálculo y estadística del historial automático en tiempo
real de las pérdidas de velocidad de la máquina
/ Implicación de otro personal que utilice la red, paneles HMI,
paneles alfanuméricos, GSM, etc.
Cálculo online de OEE en zenon Análisis Gráfico en zenon

14. c) Tasa de calidad
Artículos para reducir Solución con zenon
Rechazos de Arranque Supervisión y documentación de la infracción de los límites de
tiempo
Rechazos de Producción Con la Gestión de Alarmas de zenon
V Análisis gráfico de la evolución del parámetro del proceso
V Cálculo en tiempo real y análisis histórico de calidad
Indicadores, utilizando Informe y Lógica straton de SCADA
Generador
• Tiempo real e histórico de SPC (Control de Proceso
Estadístico), como
Parte de un concepto de Gestión de Calidad Total, utilizando
zenon
Módulo SPC
Gestión de Alarma zenon Control de Proceso Estadístico
zenon

15. Integración del Sistema
El diagrama que aparece a continuación muestra una arquitectura generalizada
de un EPS. De arriba abajo, sobre un área de producción, el sistema se
comunica con la automatización de las máquinas (PLCs y HMIs) y recursos
humanos. La Red Ethernet es la plataforma de comunicación central del sistema.
El nivel superior contiene el componente central – el Servidor PC – y los demás
pueden ser integrados en el sistema, todos a la vez o paso a paso, siguiendo los
requisitos de usuario: servidor de base de datos, PCs de Clientes, PCs de
Servicio y el enlace al sistema ERP.
Arquitectura de
un EPS, integrado
desde el área de
producción hasta el
nivel ERP.

16. SMS: SMS
Server PC: Servidor PC
Database Server: Servidor de Base de Datos
Client PC: PC de Cliente
Internet: Internet
Remote service PC: PC de servicio Remoto
ERP: ERP
Ethernet: Ethernet
Bus Adapter: Adaptador Bus
PLC or Bus Coupler: Acoplado PLC o Bus
HMI: HMI
Alphanumeric Display: Pantalla Alfanumérica
PDA: PDA
Machine HMI: Máquina HMI
Machine PLCs: Máquina PLCs
Sensors & actuators: Sensores y accionadores
Operator: Operador
Operators: Operadores
Supervisor: Supervisor
El software zenon implanta una amplia gama de tareas sobre esta arquitectura,
según se mencionó anteriormente.
Los diez factores clave de una integración abierta y flexible son:
1. La conexión a varias máquinas está soportada por zenon con más de 300
protocolos de comunicación disponibles, Incluyendo el Weihenstephan
Standard Client Driver (Siemens, B&R, Rockwell Automation, Beckhoff
etc.).
2. Las funcionalidades del controlador avanzado en zenon, durante la
integración, permiten la automatización y la absorción de amplias listas de
variables PLC en la aplicación HMI/SCADA.
3. A menudo sucede que el software HMI de las máquinas es zenon, cuando
es de ese modo, la integración de las aplicaciones HMI y SCADA aporta
características adicionales, como redundancia y transparencia horizontal.
4. Los datos recopilados de las máquinas (estatus, información, alarmas,
eventos, parámetros, etc.) son procesados en tiempo real utilizando la
lógica straton SCADA (IEC 61131-3 software PLC); la lógica es capaz de
ejecutar hardware situado en la red siempre que sea necesario.

17. 5. Los datos adquiridos y procesados se archivan utilizando el Servidor de
Archivos zenon, en una base de datos relacional (es decir SQL, Oracle).
6. Las funcionalidades implantadas en el Servidor del Ordenador, como la
visualización procesada, la Gestión de Alarmas, Registro de Eventos,
Tendencias, Informes, etc. están fácilmente disponibles en el Ordenador
del Cliente, utilizando zenon o un Navegador de Internet.
7. La comunicación con operadores en la planta de la fábrica se garantiza
utilizando HMIs zenon, PDAs, grandes pantallas planas y presentaciones
alfanuméricas conectadas a la red. De este modo, están disponibles para
aportar información manual al sistema (es decir identificación de causas de
interrupciones) y para recibir indicadores relativos a OEE, producción
planificada frente a ejecutada, materias primas utilizadas, mensajes
especiales del coordinador de producción, etc.; que resulta en una
información y concienciación compartida.
8. Si se utiliza un sistema ERP, por ejemplo para realizar la planificación de
producción, zenon ofrece conectividad universal con la planta de la fábrica
y características operativas integradas para todo el sistema combinado
ERP & SCADA.
9. Con zenon, la ingeniería no requiere conocimientos de programación; esto
significa que los servicios de integración y mantenimiento están disponibles
en una base más amplia del personal en plantilla o subcontratado.
10. Siempre que sea necesario duplicar un sistema EPS, el Ingeniero
Automático zenon permite un desarrollo rápido; programando una
aplicación de Asistente (VBA, .NET, C#) la aplicación se genera
automáticamente y se adapta puesto que sus componentes son
reutilizables. El tiempo de ingeniería se reduce drásticamente a unos
simples pasos "libres de programación", es decir la representación gráfica
se adapta perfectamente a cada implantación.

18. Conclusión
La industria de comida y bebida siempre está bajo presión para incrementar la
productividad, con la solución COPA-DATA la mejora continua puede lograrse
utilizando los recursos existentes. Los especialistas en comida y bebida COPA-
DATA están disponibles para tratar sus requisitos y puede contactar con ellos a
través de www.copadata.com

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