UNIVERSIDAD DE ORIENTE

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA DE SISTEMAS

CURSOS ESPECIALES DE GRADO

ESTRATEGIAS PARA LA AUTOMATIZACION INDUSTRIAL

MATURIN MONAGAS VENEZUELA

GEMMA

(Guía de estudio de los modos de marchas y paradas)

Profesora:

Judith Devia

Realizado por:

Equipo

DCS

Cedeño W. Anthony J C.I.: 20597736

López R. José A. C.I.: 21350912

Maturín, Marzo 2014

ÍNDICE

INTRODUCCIÓN .................................................................................................................. 1

MARCO TEÓRICO ............................................................................................................... 2

1. GEMMA y GRAFCET ................................................................................................... 2

2. Descripción de la guía GEMMA .................................................................................... 2

3. Utilización de la GEMMA ............................................................................................. 6

4. Metodología a seguir en la implementación de un automatismo ................................... 6

DISCUSIÓN ........................................................................................................................... 7

CONCLUSIONES .................................................................................................................. 9

REFERENCIAS BIBLIOGRAFIAS .................................................................................... 10

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INTRODUCCIÓN

En un proceso productivo automatizado, aunque todo el mundo lo desearía, la máquina no está funcionando siempre en modo automático y sin problemas sino que, a menudo, aparecen contingencias que hacen parar el proceso, como por ejemplo averías, material defectuoso, falta de piezas, mantenimiento, etc. o, simplemente, debemos parar la producción el viernes y retomarla el lunes

En los automatismos modernos, estas contingencias son previsibles y el propio automatismo está preparado para detectar defectos y averías y para colaborar con el operador o el técnico de mantenimiento en la puesta a punto, la reparación y otras tareas no propias del proceso productivo normal.

Para fijar una forma universal de denominar y definir los diferentes estados que puede tener un sistema, la ADEPA (Agence nationale pour le DÉveloppement de la Productique Appliquée à l'industrie, Agencia Nacional para el Desarrollo de la Producción Automatizada) ha preparado la guía GEMMA (Guide d'Etude des Modes de Marches et d'Arrêts, Guía de estudio de los modos de marchas y paradas).

La GEMMA es una guía gráfica que permite presentar, de una forma sencilla y comprensible, los diferentes modos de marcha de una instalación de producción así como las formas y condiciones para pasar de un modo a otro.

La GEMMA y el GRAFCET se complementan, una al otro, permitiendo una descripción progresiva del automatismo de producción

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MARCO TEÓRICO

1. GEMMA y GRAFCET

Su iniciales significa Guide d'Étude des Modes de Marches et Arrêts, traducido al español, Guía de estudio de los modos de marchas y paradas. GEMMA es un útil-método que define un vocabulario preciso, constituye un método de aproximación guiado y sistemático para los diseñadores de sistemas. La GEMMA es una guía gráfica que permite seleccionar y describir de forma simple, los diferentes estados de marcha y parada, así como sus posibles evoluciones de un estado a otro. 1

El Grafcet es un método gráfico de modelado de sistemas de control secuenciales. Surgió en Francia a mediados de los años 70, y fue creado por una agrupación de algunos fabricantes de autómatas, en concreto Telemecanique y Aper, junto con dos organismos oficiales, AFCET (Asociación Francesa para la Cibernética, Economía y Técnica y ADEPA (Agencia Nacional para el Desarrollo de la Producción Automatizada).

Fue homologado en Francia (NFC), Alemania (DIN), y con posterioridad por la Comisión Electrotecnia Internacional (IEC 848, en 1998). Describe la evolución de un proceso que se pretende controlar, indicando las acciones que hay que realizar sobre dicho proceso y que informaciones provocan el realizar una u otra acción

2. Descripción de la guía GEMMA

Un automatismo consta de dos partes fundamentales: el sistema de producción y el control de este sistema (ordenador, autómata programable, etc.). El sistema de producción puede encontrarse en tres situaciones, en las cuales el sistema puede estar o no produciendo: Funcionamiento, por lo tanto está en producción; parado, o en proceso de parada; en defecto, circunstancias en las cuales o bien el producto derivado no es aprovechable o lo es, si se manipula adecuadamente a posteriori.

El gráfico GEMMA muestra estas cuatro situaciones (control sin alimentación, funcionamiento, parada y defecto) con rectángulos grises y un quinto rectángulo, marcado en líneas discontinuas, que indica que el sistema productivo está en producción. 3

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Ilustración 1 Modos de Funcionamiento

Cada una de las situaciones mencionadas se puede subdividir en varias de forma que, al final, hay 17 estados de funcionamiento posibles que estudiaremos a continuación. Conviene mencionar que no todos los procesos precisarán todos estos estados pero podemos afirmar que los estados necesarios en cada proceso podrán fácilmente relacionarse con una parte de los que propone la GEMMA. 2

Grupo F: Procedimientos de funcionamiento

Este grupo contiene todos los modos de funcionamiento necesarios para la obtención de la producción; es decir los de funcionamiento normal (F1 a F3) y los de prueba y verificación (F4 a F6).

F1 - Producción normal. Es el estado en el que la máquina produce normalmente, es decir hace la tarea para la que ha sido concebida. Este estado no tiene por qué corresponder a un funcionamiento automático. Además es el estado más importante y en él se debe realizar las tareas por las cuales la maquina ha sido construida.

F2 - Marcha de preparación. Corresponde a la preparación de la máquina para el funcionamiento, es decir las acciones necesarias para que una maquina entre en producción (precalentamiento, preparación de componentes, etc.).

F3 - Marcha de cierre. Corresponde a la fase de vaciado y/o limpieza que muchas máquinas han de realizar antes de parar o de cambiar algunas características del producto.

F4 - Marchas de verificación sin orden. En este caso la máquina, normalmente por orden del operador, puede realizar cualquier movimiento (o unos determinados movimientos preestablecidos). Se usa para tareas de mantenimiento y verificación.

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F5 - Marchas de verificación en orden. En este caso la máquina realiza el ciclo completo de funcionamiento en orden pero al ritmo fijado por el operador. Se usa para tareas de mantenimiento y verificación. En este estado existe la posibilidad de que la máquina produzca.

F6 - Marchas de test. Permiten realizar las operaciones de ajuste y de mantenimiento preventivo.

Grupo A: Procedimientos de parada

Este grupo contiene todos los modos en los que el sistema está parado (A1 y A4), los que llevan a la parada del sistema (A2 y A3) y los que permiten pasar el sistema de un estado de defecto a un estado de parada (A5 a A7). Corresponden a todas las paradas por causas externas al proceso.

A1 - Parada en el estado inicial. Es el estado normal de reposo de la máquina. Se representa con un rectángulo doble. La máquina normalmente se representa en este estado (planos, esquema eléctrico, esquema neumático, etc.) que se corresponde, habitualmente, con la etapa inicial de un GRAFCET.

A2 - Parada pedida a final de ciclo. Es un estado transitorio en el que la máquina, que hasta aquel momento estaba produciendo normalmente, debe producir sólo hasta acabar el ciclo actual y pasar a estar parada en el estado inicial.

A3 - Parada pedida en un estado determinado. Es un estado transitorio en el que la máquina, que hasta aquel momento estaba produciendo normalmente, debe producir sólo hasta llegar a un punto del ciclo diferente del estado inicial.

A4 - Parada obtenida. Es un estado de reposo de la máquina diferente del estado inicial.

A5 - Preparación para la puesta en marcha después del defecto. Corresponde a la fase de vaciado, limpieza o puesta en orden que en muchos casos se ha de hacer después de un defecto.

A6 - Puesta del sistema en el estado inicial. El sistema es llevado hasta la situación inicial (normalmente situación de reposo); una vez realizado, la máquina pasa a estar parada en el estado inicial.

A7 - Puesta del sistema en un estado determinado. El sistema es llevado hasta una situación concreta diferente de la inicial; una vez realizado, la máquina pasa a estar parada.

Grupo D: Procedimientos de defecto

Este grupo contiene todos los modos en los que el sistema está en defecto tanto si está produciendo (D3), está parado (D1) o está en fase de diagnóstico o tratamiento del defecto (D2). Corresponden a todas las paradas por causas internas al proceso.

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D1 - Parada de emergencia. No tan solo contiene la simple parada de emergencia sino también todas aquellas acciones necesarias para llevar el sistema a una situación de parada segura.

D2 - Diagnóstico y/o tratamiento de los defectos. Permite, con o sin ayuda del operador, determinar las causas del defecto y eliminarlas.

D3 - Producción a pesar de los defectos. Corresponde a aquellos casos en los que se debe continuar produciendo a pesar de que el sistema no trabaja correctamente. Incluye los casos en los que, por ejemplo, se produce para agotar un reactivo no almacenable o aquellos otros en los que no se sigue el ciclo normal dado que el operador sustituye a la máquina en una determinada tarea a causa de una avería.

Ilustración 2 Esquema general

Fijémonos que el estado D1 (parada de emergencia) tiene un camino de entrada que parece no venir de ningún sitio. Este camino indica que en la mayoría de casos se puede pasar a este estado desde cualquier otro pero en todos los caminos de este tipo suele haber las mismas condiciones; para no complicar el diagrama se deja de esta forma y el diseñador añadirá las especificaciones necesarias.

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3. Utilización de la GEMMA

Como se ha expuesto en el apartado anterior la guía GEMMA contiene todos los posibles estados del proceso de producción. El diseñador deberá escoger que estados son necesarios en su automatismo y estudiar los estados de evolución definiendo las condiciones de paso. Algunos de los casos más frecuentes son:

*Marcha por ciclos y paro a fin de ciclo

*Marcha de verificación con orden

*Marcha de verificación sin orden

*Paros de emergencia

*Paro en un punto

4. Metodología a seguir en la implementación de un automatismo

Una vez expuesta la guía GEMMA, veamos en que etapas del desarrollo de un automatismo será utilizada. Para ello en primer lugar describiremos los pasos a seguir en la implementación de un automatismo. A los distintos pasos les denominaremos etapas, E:

E1 - Determinar los aspectos generales del proceso y generar el GRAFCET de producción de primer nivel (descriptivo).

E2 - Determinar los elementos del proceso y seleccionar los detectores, indicadores y actuadores necesarios.

E3 - Representar el GRAFCET de producción de segundo nivel (tecnológico y operativo).

E4 - Estudiar los diferentes estados de GEMMA para determinar que estados son necesarios en el automatismo y realizar su descripción.

E5 - Definir sobre GEMMA los caminos de evolución entre los distintos estados.

E6 - Diseñar los elementos que componen el pupitre del operador y su ubicación.

E7 - Definir sobre GEMMA las condiciones de evolución entre los distintos estados.

E8 - Preparar el GRAFCET completo de segundo nivel a partir del de producción representado antes y de la GEMMA.

E9 - Escoger la tecnología de control: número de autómatas programables, tipo de entrada y salidas, reguladores industriales, bus de comunicación,...

E10 - Representar el GRAFCET de tercer nivel concreto (a nivel de autómata).

E11 - Instalación, implementación, puesta a punto y pruebas.3

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DISCUSIÓN

Desde el momento en que se empezaron a fundar organizaciones y empresas siempre fue necesario que estas mantuvieran un continuo control y monitoreo de sus procesos los cuales son una parte de suma importancia para la empresa ya que su beneficio o principal razón de sus fuentes de ingreso parten de una buena estructura organizativa de producción y control.

La GEMMA es una guía que permite ilustrar de manera gráfica cual es el comportamiento o los procesos de manera ordenada bajo los cuales trabaja la empresa, sirve para modelar los diseños sistemáticos de la producción y de esta manera poder apreciar de manera mas fácil todos los estados de producción, sus secuencias, sus paradas y sus marchas, de esta manera al tener esta herramienta aplicada al entorno de producción se podrá esperar que el manejo de la misma mejore notablemente.

GEMMA posee extensos procedimientos de organización que abarcan prácticamente todas las posibles situaciones con las que se puedan estar trabajando o con las que se puedan encontrar accidentalmente como emergencias en la ruta de producción, básicamente gemma sirve para diseñar y organizar la estructura de producción, proporcionando muchas técnicas, que en conjunto con los avances de los procesos automatizados conviene tenerla en constante uso y actualización de los procesos.

Aunque existen diversas metodologías y estructuras organizativas que son de ayuda para solventar dichos problemas que se pueden presentar como los mencionados anteriormente, la gemma es mas que todo una guía de fácil acceso a la cual requerir cuando surgen inconvenientes, para casi cualquier tipo de situación gemma posee una estructura de solución y prevención, y su modelo de ejecución es bastante agradable debido a que se apoya en GRAFCET para desarrollar sus diagramas.

GRAFCET es una herramienta que permita a la gemma desarrollar sus diseños, contiene sus numerosos procedimientos y estándares de uso, es prácticamente un lenguaje de diseño de sistemas de producción con el cual a su vez se puede unificar este lenguaje con una programación de PLC como lo es por ejemplo el Siemens S7 200, el cual permite pasar los diagramas de modelos de procesos de GRAFCET a un lenguaje para programar el PLC con estas indicaciones, ciertamente esta herramienta esta complementando enormemente a la GEMMA de esta manera su uso se extiende y progresa con la automatización y ambas van de la mano a la hora de implementar cualquiera de las dos herramientas, ya que una proporciona la estructura, las tipos, funciones y procesos y la otra representa todo el diseño de estos mediantes esquemas previamente organizados y estandarizados.

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La manera en la que se realiza este procedimiento al igual que otros modelos de estructuración y organización, es bastante rigurosa, pero esto es debido a la gran cantidad de diseños posibles, de situaciones que van desde las más usuales hasta las más inusuales y todo para que se pueda tener una preparación, que cuente con la seguridad de una guía grafica, en la que se pueda apreciar de manera rápida y sencilla los procedimientos que ocurren en el proceso de producción y que debe hacerse o que es lo que sucederá en casos de obstrucciones en cualquier parte de la ruta de procesamiento.

La aplicación de gemma a nivel empresarial no es una revelación de ayer, viene desarrollándose desde hace muchos pero con la existencias de diversidad de metodologías y maneras de mantener controlada o monitoreada una empresa, al final quienes decidan optar por esta metodología en mi opinión es porque requieren de ilustraciones mas graficas que puedan mostrar de manera muy fácil a empleados comunes sobre como es el procedimiento en la empresa y cuales son los casos especiales que se podrían presentar, de esta manera se podrán evitar confusiones al momento de presentarse una dificultad técnica o el ingreso de una nueva etapa de proceso dependiendo del tipo de producción que se este llevando a cabo.

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CONCLUSIONES

La GEMMA proporciona una metodología sistemática para el estudio de modos de marcha y parada de un sistema automatizado.

La GEMMA representa cada una de las cuatro situaciones (sin alimentar, funcionamiento, parada y defecto) mediante sendos rectángulos y la producción mediante un quinto rectángulo que se intersecta con los tres rectángulos principales, tal como muestra la figura siguiente.

La GEMMA contiene todos los posibles estados del proceso de producción. El diseñador deberá escoger que estados son necesarios en su automatismo y estudiar los estados de evolución definiendo las condiciones de paso.

El GRAFCET es un método gráfico de modelado de sistemas de control secuenciales. El GRAFCET se complementa perfectamente con la implementación de la GEMMA.

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REFERENCIAS BIBLIOGRAFIAS

1- Curso GEMMA. http://olmo.pntic.mec.es/jmarti50/gemma/gemma1.htm (Mar 17 2014)

2- Presentación de la guía GEMMA. http://recursos.citcea.upc.edu/grafcet/gemma/presenta.html (Mar 17 2014)

3- Modos de marcha y parada. La guía GEMMA. http://isa.uniovi.es/~vsuarez/Download/GemmaTelemecanique.PDF (Mar 17 2014)