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5/8/2018 CIM - slidepdf.com

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MANUFACTURA INTEGRADAPOR COMPUTADOR: CIM

JUAN CARLOS MANTILLA SAAVEDRA



INTRODUCCIÓNEl control automático se ha convertido en una parteindispensable de los procesos modernos. A su vez, latecnología y los avances en el área del control, han logradoun funcionamiento óptimo y confiable de los sistemasdinámicos, mejorando la productividad, costos, tiempos de

operación y simplificando el trabajo de operacionesmanuales repetitivas y rutinarias. El empleo de instrumentos para la supervisión y control devariables de proceso es casi una constante en las empresas

modernas de producción, creándose la necesidad de integrarla información de dichas variables con toda la estructuraoperativa y administrativa de la organización, buscando laoptimización de sus procesos de producción.



LEYES BÁSICAS

DEL CONTROL DEPROCESOS

“El mejor sistema de control es el más simple que cumpla con el objetivo propuesto”.

“Se debe entender muy bien el proceso antes

de intentar controlarlo”.



• Tipo de Proceso (Industrial – Piloto - Laboratorio).

• Tipo de Variables de Proceso.

• Necesidades Tecnológicas.

• Factores Económicos y Administrativos.

IMPLEMENTACION DETECNOLOGIA EN LOS PROCESOS

INDUSTRIALESLa implementación de tecnología en un proceso vienedeterminada fundamentalmente por:



PIRÁMIDE DE AUTOMATIZACIÓNMODELO CIM

El modelo CIM plantea la integración de las áreas de la

empresa, mediante el enlace de sus procesos deproducción (diseño, ingeniería y fabricación), con los degestión (planeación y administración), con el objetivo decontribuir a ejecutar eficientemente el plan operativo de

la organización.



DEFINICION MODELO CIM

La Fabricación Integrada por Computador (CIM) se define como el uso de latecnología por medio de los computadores para integrar las actividades de

una empresa. El modelo CIM es la estructura base de la automatizaciónintegrada•Órdenes de entrada•Control de inventarios•Planificación de necesidades de

materiales•

Diseño del producto y proceso•Simulación•Planificación de la fabricación•Automatización de la producción•Control de calidad•Ensamblado automático•Control de ventas



• La herramienta más poderosa que tiene el hombre en laactualidad es la información. Esta debe ser oportuna, clara yconfiable. Del correcto manejo de la misma depende elrendimiento, productividad y permanencia de las empresas en elmundo moderno.• Número elevado de variables de proceso.• Las información del proceso se requiere en tiempo real.•

La necesidad de optimizar y facilitar las operaciones de laplanta, así como la toma de decisiones, tanto gerenciales comooperativas.• Los beneficios obtenidos en la efectividad de la producción, enlos niveles de seguridad.

PIRÁMIDE DE AUTOMATIZACIÓN

JUSTIFICACIÓN DEL

MODELO CIM



Según la ISA, en su revista INTECH , titula “ El modelo

CIM juega un papel vital en la industria”.

“ La automatización y la ingeniería de control son lasdirectamente responsables de controlar cada paso en un

proceso de manufactura. La manufactura integrada por computador es una pieza vital en un proceso, porque le

provee a este el control de sus diferentes niveles con unavisión global. Las arquitecturas para el modelo CIM han

de ser flexibles para dirigir los rápidos cambios en el nivel de fábrica. El modelo CIM es una estructura que permitea los sistemas comunicarse e interoperar en todos losniveles productivos de una empresa”

PIRÁMIDE DE AUTOMATIZACIÓN



PIRÁMIDE DE AUTOMATIZACIÓN“NIVELES DEL MODELO CIM”



MODELO CIM

NIVEL CONTROL

NIVEL SUPERVISICIÓN

NIVEL GESTION FABRICACIÓN

NIVEL GESTIÓN DE NEGOCIO

NIVEL DE PROCESO E INSTRUMENTACIÓ

MESMES

ERPERP SCADASCADA PLCPLCDCSDCS

http://www.iconfinder.com/icondetails/22513/64/







http://www.iconarchive.com/show/vista-hardware-devices-icons-by-icons-land/Portable-Computer-icon.html

http://www.iconarchive.com/show/vista-hardware-devices-icons-by-icons-land/Portable-Computer-icon.html

http://www.iconarchive.com/show/perspective-icons-by-iconshock/administrator-icon.html
























SOLUCIONES INTEGRALES EN AUTOMATIZACIÓN“MODELO CIM”



SOLUCIONES INTEGRALES EN AUTOMATIZACIÓNMODELO CIM - TIA DE SIEMENS



SOLUCIONES INTEGRALES EN AUTOMATIZACIÓNMODELO CIM - DELTA V DE EMERSON



SOLUCIONES INTEGRALES EN AUTOMATIZACIÓNMODELO CIM - SNAP PAC DE OPTO22



NIVELES DEL MODELO CIM

NIVEL DE INSTRUMENTACIÓN. NIVEL SISTEMA DE CONTROL.

NIVEL SISTEMA SCADA.NIVEL MES.

NIVEL ERP.



IMPLEMENTACION DEL MODELO CIM ENUNA EMPRESA



CONCLUSIONES

El estudio de una serie de pasos básicos ampliamente aceptados(Modelo CIM del NIST) puede responder a la pregunta de cómoempezar cuando se aborda una tarea de integración tecnológica. Unaxioma básico de amplia aceptación es el siguiente “El CIM ha deplanificarse *Top Down* (de arriba hacia abajo), pero debeimplementarse * Bottom-up* (de abajo hacia arriba)”.

Existen en el mercado una gran variedad de soluciones integrales enautomatización que abarcan los niveles operativos y de gestión de lasempresas; no hay opciones buenas, no hay opciones malas, tododepende de las necesidades del proceso y del cliente.

El costo de un proyecto de implementación tecnológica que puede llegara mejorar la competitividad y productividad de una organización, nodebe ser visto como un gasto, sino como una inversión a mediano ylargo plazo.



Conocemos lo que esta pasandoen cada momento.Podemos tomar decisiones queafecten lo que esta pasandoAHORAAHORAAnalizar lo que ya ha PASADOPASADO nonos permitirá recuperar el tiempoperdido.Pasemos de ser REACTIVOSREACTIVOS a ser ACTIVOS!ACTIVOS! *GRACIAS**GRACIAS*

¿QUE HACER AHORA?



Nivel de InstrumentaciónConstituido por los INSTRUMENTOS DE

MEDICIÓN Y CONTROL que permiten elMONITOREO Y REGULACIÓN de lasVARIABLES DE PROCESO, tales como latemperatura, la presión, el nivel, el caudal, la

humedad, el pH, la velocidad, etc.



Nivel de InstrumentaciónCLASIFICACIÓN DE LOS INSTRUMENTOS

Los instrumentos de medición y control son relativamentecomplejos y su función puede comprenderse mejor si estánincluidos en una clasificación, aunque existen muchas formas declasificarlos:• EN FUNCIÓN DEL INSTRUMENTO.• EN FUNCIÓN DE LA VARIABLE DE PROCESO.• EN FUNCIÓN DE LA SEÑAL DE CONTROL.



EN FUNCIÓN DEL INSTRUMENTO• Instrumentos Ciegos: No tienenindicación visible de la variable.• Instrumentos Indicadores: Disponen deun display ó escala graduada donde puedeleerse el valor de la variable.• Instrumentos Registradores: Registrancon trazo continuo o a puntos la variablede proceso (Históricos de la variable).•

Instrumentos Convertidores: Recibenuna señal procedente de un instrumento yla convierten de manera proporcional enotra señal (Convertidor I / P).




EN FUNCIÓN DEL INSTRUMENTO• Instrumentos Transmisores: Toman lavariable de proceso, y proporcional a ésta,generan una señal de salida eléctrica ó

neumática estándar.• Instrumentos Controladores: Reciben lasseñales de los transmisores, las procesan ygeneran señales de control correctivas a los

elementos finales de control.• Instrumentos Finales de Control: Recibenla señal del controlador y modifican el estadode la variable de proceso o agente de control.




EN FUNCIÓN DE LA VARIABLE DE PROCESO• Instrumentos de Temperatura.

• Instrumentos de Presión.

•

Instrumentos de Caudal.• Instrumentos de Nivel.

• Instrumentos de Humedad.

• Instrumentos de Densidad.

• Instrumentos de Turbidez.

• Instrumentos de Velocidad.

• Instrumentos de Vibración, etc…




EN FUNCIÓN DE LA SEÑAL DE CONTROL.• INSTRUMENTOS CON SEÑALIZACION I/O CONVENCIONAL:

Señales de Entrada o Salida Analógica.3 a 15psi4 a 20mA 0 a 20mA -20 a +20mA0 a 10Vdc -10 a +10Vdc0 a 5Vdc 1 a 5VdcResistivas -150 a +150mVdc

Señales de Entrada o Salida Digital.

0-220Vac 0-120Vac0-24Vdc 0-12Vdc 0-5VdcRelé EM Relé SSPWM TPO




EN FUNCIÓN DE LA SEÑAL DE CONTROL• INSTRUMENTOS CON PROTOCOLOS ESPECIALES:

RS – 232 RS – 485 HART

•INSTRUMENTOS CON PROTOCOLOS PARA BUSES DE CAMPO:Ethernet Profibus FieldbusModbus ASI

IMPORTANTE: En la designación de instrumentos se puedeutilizar la combinación de todas las clasificaciones, y en general,

cualquier otra denominación estandarizada en el campo de lainstrumentación.• Ej1: Transmisor Indicador de Presión 4 a 20mA.• Ej2: Transmisor de Caudal protocolo HARD.• Ej3: Controlador Registrador de Temperatura.


ó



Nivel de InstrumentaciónCOMUNICACIONES

La evolución de las señales hacia el campo digital ha sidopropiciada por la irrupción de los microprocesadores.

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Nivel Sistema de Control

Este nivel recibe y proporciona la información deactuación directa al nivel de proceso e instrumentación, yrecibe y proporciona la información de estado del proceso al nivel sistema SCADA.



Nivel Sistema de ControlEn este nivel se encuentran los Controladores Lógicos

Programables (PLC), Unidades Terminales Remotas (RTU),Controladores Industriales, Sistemas de Control Distribuido(DCS) y demás elementos, los cuales constituyen las unidades demando y control de un proceso.



Nivel Sistema de ControlFUNCIONES• Capturar y digitalizar las señales estándares provenientes de la

instrumentación de campo.• Almacenar información del proceso.• Ejecutar las estrategias de control del proceso.• Convertir en señales estándares de instrumentación, la información

digital producto de la ejecución de las estrategias de control.• Mantener o no comunicación permanente con el nivel sistemaSCADA, desde donde puede ser monitoreada y programada cada unade sus acciones.• Garantizar la seguridad y el control del proceso.



Nivel Sistema de ControlESTRUCTURA• Módulos de Entrada / Salida (Análogos / Digitales).• CPU (Unidad Central de Procesamiento).• Módulos de Comunicaciones (RS-232, ETHERNET, FIELDBUS,etc).• Fuentes de Alimentación (5Vdc, 12Vdc, 24Vdc).• Software de configuración y programación.•

Módulos de Acondicionamiento de Señales.



Nivel Sistema de Control

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El desarrollo de las Estrategias de Control debe estar enmarcado enun Modelo Básico de Ingeniería, con el objeto de garantizar suóptimo desempeño, estandarizando así todos sus procesos deimplementación.

GRAFCET (Gráfica de Control de Etapas de Transición): Es ungráfico de mando de modelado de sistemas, basado en

automatismos de carácter secuencial.

GEMMA (Guía de Estudio de Modos de marchas y Paradas):Representación Gáfica–Sintética de los procedimientos defuncionamiento, parada y fallo de un automatismo. Su utilización enla fase de diseño debe plantearse partiendo de una concepción del

macro-funcionamiento del sistema, reservando el GRAFCET paracada uno de los macro-estados resultantes de la GEMMA•



Nivel Sistema SCADASupervisión de Control y Adquisición de Datos

Estaciones de Trabajo constituidas por Tableros de Control yPC`s en red, con software de control, software de supervisión,software administrador de históricos, software de gestión dealarmas, software y servidores OPC, y periféricos para elcontrol y supervisión del proceso.



Nivel Sistema SCADADependiendo de la filosofía de control de laempresa, este nivel emite órdenes deejecución al nivel sistema de control y recibesituaciones de estado de dicho nivel. Igualmente recibe los programas deproducción, calidad, mantenimiento, etc, delnivel sistema MES y realimenta dicho nivelcon las incidencias ocurridas en planta(estado de órdenes de trabajo, situación demáquinas, estado de la producción, etc.).



Nivel Sistema SCADAARQUITECTURA

Mediante la Arquitectura de un SCADA, el mundo delas máquinas se integra directamente a la red

empresarial, pasando a formar parte de los elementosque permiten crear estrategias de empresa de tipoglobal. En este nivel se enlazan el área operativa con lade gestión de la empresa, cobrando vida el concepto delmodelo CIM.



CAPTURA E INTERCAMBIO DE DATOS

GESTION DE RECETAS CONTROL DE CALIDADMANTENIMIENTO PREDICTIVO HISTORIZACIÓNSUPERVISIÓN Y CONTROLGESTION DE ALARMASGESTION DE LOTES

SISTEMA SCADA

PLCPLC

DCSDCS

SISTEMA SCADA

MESMES

SCADASCADA

Ni l Si t SCADA






Nivel Sistema SCADAARQUITECTURA HARDWARE

Los Captadores de Datos recopilan los datos de los elementos decontrol del sistema (PLC´s, RTU´s, MES) y los procesan para su

utilización. Son los servidores del sistema.

Los Utilizadores de Datos utilizan la información recogida por losservidores, como las herramientas de análisis de datos o losoperarios del sistema. Son los clientes.

Ni l Si t SCADA



Nivel Sistema SCADAARQUITECTURA SOFTWARE

En un SCADA se tienen 2 bloques bien diferenciados:

El Programa de Desarrolloengloba las utilidades relacionadas con lacreación y edición de las diferentes ventanas de la aplicación, así comosus características (textos, dibujos, colores, propiedades de los objetos,curvas de tendencia, etc.).

El Programa Run-time permite ejecutar la aplicación creada con elprograma de desarrollo (en el proceso de desarrollo a nivel industrial seentrega, como producto terminado, el Run-time y la aplicación).

Ni l Si t SCADA




Tecnologías de Comunicación entre Aplicaciones

Permiten aplicar métodos de intercambio deinformación entre aplicaciones informáticas. OPC,SQL, ASCII , ACTIVE X.

Ni l Si t SCADA




Tecnologías de Comunicación entre Aplicaciones

OPC (OLE for Process Control)

Es un estándar abierto de comunicaciones basado en el

modelo OLE de Microsoft, para compartir datos entredispositivos de campo y aplicaciones de PC, permitiendo aestas leer y escribir valores de proceso y que los datossean compartidos fácilmente en una red de computadores.

La ISA hizo el anuncio de OPC en 1995, es regido por laFundación OPC, de dominio público y disponible paracualquier usuario. (http://www.opcfoundation.org).

Nivel Sistema SCADA



Nivel Sistema SCADAMÓDULOS DE UN SISTEMA SCADA

Cualquier sistema de visualización tiene utilidades pararealizar la configuración del sistema de comunicaciones,pantallas, contraseñas, reportes o alarmas. Los módulos máshabituales en un paquete SCADA, visto como sistema dedesarrollo gráfico, ó HMI, son (Norma UNE-EN-ISO 9241):

Configuración: Permite definir el entorno de trabajo paraadaptarlo a las necesidades de la aplicación.

Interfase Gráfica: Permiten la elaboración de pantallas deusuario con múltiples combinaciones de imágenes y/o textos,definiendo así las funciones de control y supervisión de planta.

Ni l Si t SCADA




Tendencias: Son las utilidades que permiten representar deforma cómoda la evolución de variables del proceso.

Alarmas y Eventos: Las alarmasse basan en la vigilancia de losparámetros de las variables del proceso. Son los sucesos nodeseables, porque su aparición puede dar lugar a problemasde funcionamiento. El resto de situaciones, de carácter normal, tales como puesta en marcha, paradas, cambios de setpoint, consulta de datos, etc., se denominan eventos delsistema o sucesos.

Ni l Si t SCADA




Registro y Archivado: Por registrose entiende elalmacenamiento temporal de valores, generalmente basándoseen un patrón cíclico y limitado en tamaño. El archivado hacereferencia al almacenamiento de una copia del registro en unarchivo que no se borra, quedando a disposición del usuarioque necesite recuperar esos datos.

Nivel Sistema SCADA




Generación de Reportes: Información capaz de ayudar en la toma dedecisiones. Por ejemplo, disponer de información referente a:Estado de la planta, estado de la producción, generación y registrode alarmas, adquisición de datos (para análisis de históricos, control de calidad, cálculo de costos, mantenimiento preventivo), gestión dealmacén, gestión de producción y gestión de mantenimiento.

La interacción entre las áreas de gestión y producción necesita deherramientas que permitan la generación automática de informesadaptados al entorno de gestión de la empresa (no solo reportes deinterminables datos, sino informes que ya presenten análisis y valoraciones sobre la información recibida).

Ni l Si t SCADA




Control de Proceso: Permiten programar tareas que respondan a

eventos del sistema, tales como enviar un e-mail para activar unaalarma, cambios de set points, o incluso poner en marcha o detener partes del sistema en función de los valores de las variablesadquiridas.

Receta: Es el paquete de datos que permite configurar un sistema de

forma automática. Son archivos con los datos de configuración delos diferentes elementos del sistema (velocidad de proceso,presiones, temperaturas, niveles de alarma, cantidad de piezas, etc).

Comunicaciones: Soporta el intercambio de información entre loselementos de planta, la arquitectura hardware implementada y loselementos de gestión.

Nivel Sistema SCADA



Nivel Sistema SCADASISTEMA SCADA COMERCIAL VIJEO CITECT

Nivel Sistema SCADA



Nivel Sistema SCADASISTEMA SCADA COMERCIAL ICONICS

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Ni l MES



Nivel MES

MES ( Manufacturing Execution Systems), ó Sistemas

de Ejecución de Manufactura, son principalmentesistemas informáticos en línea que proporcionanherramientas para llevar a cabo las distintasactividades de la gestión de la producción.

Ni l MES



Nivel MES MESA ( Manufacturing Execution Systems Association )

define MES de la siguiente manera:“MESes un sistema dinámico de información que conducede forma efectiva la ejecución de las operaciones defabricación. A través de una información actual y precisa, el

MES guía, pone en marcha e informa las actividades enplanta a medida que ocurren los acontecimientos. Elconjunto de funcionalidades MES gestiona operaciones deproducción desde el momento del lanzamiento de la ordende fabricación hasta el punto de la entrega del producto

acabado. El MES permite una atenta gestión ycomunicación bidireccional de la información crítica sobretodas las actividades productivas, a través de laorganización y cadena de suministro.”

Ni l MES



Nivel MESModelo MES según MESA Internacional

Ni l MES



Nivel MESFUNCIONES

• Programación de la Producción.• Gestión de Materiales.• Análisis de Costos de Fabricación.• Control de Inventarios.• Control de Calidad.• Coordinación de Transporte.• Aprovisionamiento de Líneas.• Seguimiento de Lotes.• Gestión de Ordenes de Fabricación.• Gestión de Recursos de Fabricación.• Gestión de Mantenimiento Correctivo y Preventivo.• Gestión de Ingeniería para Optimización de Procesos.



GESTION DE MATERIALES

GESTION DE MATERIALES

1.Controla la recepción de materia prima haciaelementos de suministro continuo parafabricación, tales como Silos, Tanques, etc.

2.Controla las ordenes de transporte hacia laslíneas de fabricación para control de consumode materias no continuas.

3.Controla la creación de lotes de productosemielaborado y terminado durante el procesode fabricación.



ANALISIS DE COSTOS DE FABRICACION

CAPTURA E INTERCAMBIO DE DATOS

GESTION DE CONSUMOS

2. Gestión de Sistemas de Ahorrode Energía.

1. Medir y Almacenar variablespara calcular los consumos delas diferentes líneas/equipos defabricación para determinar costes de producto.



GESTION DE ORDENES DE FABRICACION

GESTION DE ORDENES DE FABRICACIÓN

1.Descargar y Ejecutar las ordenes provenientes delsistema de gestión de negocio, para ejecutarlas enlas líneas de fabricación.

2.Asociar la fabricación de determinada orden con susconsumos, tanto de Materias como de Servicios.3.Crear y Registrar Lotes de producto para el análisis

de su trazabilidad.

Ni l MES



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Nivel MESFUNCIONES

Gestión de Ingeniería para Optimización de Procesos

Herramientas especiales de software que apoyan los procesos deoptimización de la producción a todo nivel, desarrollando funcionestales como: Modelamiento de Procesos, Simulación de Procesos,Simulación de Instrumentos, Simulación de Controladores,Sintonización Automática de Lazos de Control, etc.

HYSYS: Software para el modelamiento y la simulación de Procesos.EXPERT TUNE: Software para la sintonización de lazos de control.SOLID EDGE: Software para diseño estructural.AUTOMATION STUDIO: Software para simulación de sistemasneumáticos e hidráulicos.



Ni l ERP



Nivel ERP

En este nivel se lleva a cabo la gestión e integración de los

niveles inferiores del modelo CIM; considerandoprincipalmente los aspectos de la empresa desde el punto devista de su gestión global, tales como compras, ventas,comercialización, objetivos estratégicos y planificación amediano y largo plazo.

Ni l ERP



Nivel ERP

El nivel ERP ( Enterprise Resource Planning ), ó Sistema dePlaneación de Recursos Empresariales, hace parte de losniveles de gestión empresarial, donde además también seencuentran aplicaciones de negocio conocidas como: CRM

(Customer Relationship Management ) ó Administración de lasRelaciones con el Cliente, PLM ( Product Lifecycle Management ) ó Administración del Ciclo de Vida del Productoy SCM ( Supply Chain Management ) ó Administración de laCadena de Suministros.

Ni l ERP



Nivel ERP

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Este nivel es de tipo corporativo, y aquí se realizan todas lastareas inherentes a la planeación de los recursos de laempresa, entre las que podemos encontrar:

• Gestión Comercial y de Marketing.•

Planeación Estratégica.• Planeación Financiera y Administrativa.• Gestión de Recursos Humanos.• Gestión Tecnológica.• Gestión de Sistemas de Información.

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