Automatización y TPMAutomatización y TPM

Introducción● En la incansable búsqueda de la eficientización de los procesos de

manufactura y producción, de la maximización del valor agregado en cada producto y de métodos de mejora continua; no se puede dejar a un lado la Automatización Industrial y el Mantenimiento Productivo Total (TPM).

● Estas dos herramientas son claves para el éxito de una empresa.

● Sin embargo requieren bastante estudio para su implementación y control.

● En esta presentación veremos lo más relevante de estos dos temas.

Definición de procesos industriales • Se entiende por proceso industrial a todo

desarrollo sistemático que conlleva una serie de operaciones ordenadas, las cuales se encuentran estrechamente relacionadas entre sí y cuyo propósito es llegar a un resultado preciso (producto o servicio).

• Un proceso localizado es un conjunto de operaciones y subprocesos que ocurren relativamente cercanos entre sí de manera que ocupan espacio reducido

• Un proceso distribuido es un conjunto de operaciones o subprocesos que ocurren relativamente lejanos entre sí pero comparten características en común

Tipos de procesos industriales • Procesos desatendidos: Son los que no son

controlados por ningún mecanismo o persona, y no son capaces de dar el resultado deseado.

• Proceso manualmente atendido: Son los que son controlados por el ser humano y producen resultados mucho mejores que un proceso desatendido, pero con muchas variaciones.

• Proceso automático: Son los que son controlados por algún mecanismo sin necesidad de intervención humana y siempre proporciona los mejores resultados.

Señales de proceso• Una señal de proceso es una cantidad física

variable con el tiempo cuya variación representa la información codificada de los parámetros del proceso. Estas señales pueden ser análogas, discretas o digitales.

• Señal de entrada (input): Son las que son transmitidas por el proceso y son acatadas e interpretadas por el sistema de control.

• Señal de salida (output): Son las que son enviadas por el sistema de control y son acatadas por el proceso. Estas señales tienen la función de cambiar el comportamiento del proceso.

Definición de automatización industrial

• Automatización; (del griego antiguo auto: guiado por uno mismo) es el uso de sistemas o elementos computarizados y electromecánicos para controlar maquinarias y/o procesos industriales sustituyendo a operadores humanos.

• La automatización es un paso más allá de la mecanización.

• Considerando que la mecanización proporciona a los operadores humanos con maquinaria para ayudarles con los requerimientos físicos del trabajo, la automatización reduce la necesidad de requisitos físicos, sensorial y mental del humano.

Pasos de un sistema automático• Recopilación de información: El sistema mide y

observa el comportamiento del proceso. Esto se conoce como “process inputs”.

• Análisis de la información: El sistema procesa la información y la compara con el resultado deseado de manera que se puedan hacer correcciones.

• Ejecución de la corrección: El sistema envía nuevas directivas y comandos que corrigen el comportamiento del proceso para que genere los resultados deseados.

Tipos de automatización industrialAutomatización Fija • La secuencia de procesado es fija y está

determinado por el producto, los mecanismos que participan en la producción ejercen una actividad específica.

Características (las de sistemas de prod. “en masa”)

• Gran inversión inicial en equipos a medida.• Altas tasas de producción.• Relativamente inflexible a la hora de

acomodar variaciones.• Su uso está justificado cuando se requieren

altas tasas de producción,• El elevado coste inicial se distribuye en las

múltiples uds. fabricadas.

Tipos de automatización industrialAutomatización programable• El equipo tiene la capacidad de cambiar la

secuencia de operación mediante programación para adaptarse a variaciones del producto.

Características• Alta inversión en equipos de propósito general.• Tasas de producción inferiores a la

Automatización Fija.• Flexibilidad para acomodar variaciones en el

diseño del producto.• Adecuado para los sistemas de producción por

lotes.Ejemplos:• Robots industriales, Control numérico, PLCs,

relés programables.

Tipos de automatización industrialAutomatización flexible.• Es una combinación de automatización

programable y Fija. Sólo es posible para variaciones suaves. No recomendable para lotes.

Características• Alta inversión en equipos a medida.• Producción continua de mezclas• variables de productos.• Tasas de producción media.• Flexibilidad para acomodar.• variaciones en el diseño del producto.

Automatización del sistema de apoyo a la producción

Objetivo: reducir el esfuerzo humano en el diseño, planificación, gestión y control de la producción.

Manufactura Integrada por Computadora (CIM)• Esta se propone utilizar el poder de análisis, cálculo y

procesamiento de las computadoras al servicio de la producción.

Incluye• CAD: diseño del producto.• CAM: diseño de proceso a partir del producto.• CAD/CAM: integración de ambos en un solo programa.• ERP(Enterprise Resource Planning): Integra y maneja los

negocios asociados con las operaciones de producción • En general CIM=CAD+CAM+(Autom. de la gestión).

Esquema funcional de un Sistema de Manufactura Integrada por Computadora

Tipos de sistemas automáticosLógica cableada• Lógica cableada o lógica de contactos, es una forma

de realizar controles, en la que el procesamiento de datos (botonería, fines de carrera, sensores, presóstatos, etc.), se efectúa en conjunto con contactores o relés auxiliares, frecuentemente asociados a temporizadores y contadores.

• la lógica cableada opera de igual forma que la lógica tradicional, donde las variables solamente pueden tener dos estados posibles, “verdadero” o “falso”.

• Crea automatismos rígidos, sin posibilidad de cambiar variables y parámetros. Si se ha de realizar otra tarea será necesario realizar un nuevo diseño.

• Se emplea en automatismos pequeños, o en lugares críticos, donde la seguridad de personas y máquinas, no puede depender de la falla de un programa de computación.

Tipos de sistemas automáticos Sistemas controlados por PLC (programmable logic

controller) • Son dispositivos electrónicos diseñados para

programar y controlar procesos secuenciales en tiempo real.

• Los PLC reproducen programas informáticos que permiten controlar procesos.

• Estos equipos pueden contar tanto con salidas como entradas del tipo Analógico y/o Digital.

• Su costo tiende a ser moderado para sus grandes aplicaciones.

• Suplantan completamente a la lógica cableada, dejando de esta manera solo elementos de potencia.

• Ahorra tiempo en la elaboración de proyectos .• Es posible realizar modificaciones sin costos

adicionales.

Tipos de sistemas automáticos SCADA: Supervisory Control And Data Acquisition

(Adquisión de Datos y Control Supervisorio).• Es un sistema basado en computadores que permite

supervisar y controlar variables de proceso a distancia, proporcionando comunicación con los dispositivos de campo (controladores autónomos).

• provee de toda la información que se genera en el proceso productivo a diversos usuarios (supervisión, control de calidad, control de producción, almacenamiento de datos, etc.).

• Un sistema SCADA incluye un hardware de señal de entrada y salida, controladores, interfaz hombre-máquina (HMI), redes, comunicaciones, base de datos y software.

Tipos de sistemas automáticos• El término SCADA usualmente se refiere a un sistema

central que monitoriza y controla un sitio completo o una parte de un sitio que nos interesa controlar

La mayor parte del control del sitio es en realidad realizada automáticamente por:

• La unidad terminal remota(UTR): Dispositivo basados en microprocesadores, el cual permite obtener señales independientes de los procesos y enviar la información a un sitio remoto donde se procese.

• El Controlador lógico programable(PLC).

• El Controlador de automatización programable (PAC): Conjunto formado por una CPU, módulos de entradas y salidas, y uno o múltiples buses de datos que lo interconectan todo.

Esquema básico de un SCADA

Ventajas de la automatización industrial

●Mejora en la calidad del trabajo del operador y en el desarrollo del proceso, esta dependerá de la eficiencia del sistema implementado.

●Se obtiene una reducción de costos, puesto que se racionaliza el trabajo.

●Se reduce el tiempo de procesado.

●Existe una reducción en los tiempos de procesamiento de información.

●Disminución de la contaminación y daño ambiental.

●Racionalización y uso eficiente de la energía y la materia prima.

●Aumento en la seguridad de las instalaciones y la protección a los trabajadores.

desventajas de la automatización industrial

●Gran capital inicial.

●Decremento severo en la flexibilidad.

●Incremento en la dependencia del mantenimiento y reparación.

●Obsolescencia de los equipos.

●Limitaciones de de las máquinas automatizadas frente al operador.

●Necesidad de recurso humano capacitado para el control de las máquinas.

Mantenimiento total productivo (TPM)●Es un sistema de gerencia de mantenimiento, que busca la mejora continua de la maquinaria y el logro del 100% de eficiencia del proceso de producción, involucrando a todo el personal de la Empresa.

●El TPM surgió en Japón gracias a los esfuerzos del Japan Institute of Plant Maintenance (JIPM) como un sistema para el control de equipos en las plantas con un nivel de automatización importante.

●El TPM aboga por la implicación continua de toda la plantilla en el cuidado, limpieza y mantenimiento preventivos, logrando de esta forma que no se lleguen a producir averías, accidentes o defectos.

●El TPM cambia el ideal de “Yo opero, tu reparas”, para dar paso a “Yo soy responsable de mi equipo”.

Definiciones orientadas al TPM●Mantenimiento de averías (BM): arreglar al equipo solo después que se produce una avería. Era lo primero que las empresas practicaban.

●Mantenimiento preventivo (PM): arreglar al equipo antes de que se produzca una avería

●Mantenimiento correctivo (CM): Es la evolución del PM y consiste en hacer reparaciones orientadas a la mejora del equipo.

●Prevención del mantenimiento (MP): consiste en construir un equipo que requiera un mínimo de mantenimiento.

●Mantenimiento productivo (otro PM): consiste en la combinación del PM, CM y MP.

Definiciones orientadas al TPM●El mantenimiento productivo se creo con el fin de alcanzar cero averías.●Sin embargo, nunca tuvo mucho éxito debido a que esto era responsabilidad solamente del departamento de mantenimiento.●Fruto de todo esto, se desarrolla en Japón el TPM que es una mejora del mantenimiento productivo (PM).

●La principal innovación aportada es que se basa en actividades de pequeños grupos, el TPM extiende de esta forma el PM a toda la empresa.

●Va más allá del departamento de mantenimiento, e involucra a toda la empresa.

●De esta manera el PM(mantenimiento productivo), se convierte en TPM(mantenimiento productivo “total”).

Pilares del TPM

Pilares del TPMMejora continua●Consiste en actividades de mejora diseñadas a identificar los desperdicios y aumentar la eficacia del equipo.Algunos de los tipos de pérdidas más importantes que involucra el TPM son los siguientes:

●Pérdidas por disponibilidad: son aquellas producidas por falta de operación de la máquina en el tiempo en que está disponible.

●Pérdidas por rendimiento: son aquellas que se dan cuando la máquina está en funcionamiento, pero por diversos motivos su rendimiento es inferior al ideal.

●Pérdidas por calidad: son aquellas debidas a la deficiencia de un producto que no cumple las especificaciones de calidad.

Pilares del TPMMantenimiento autónomo

●Consiste en establecer un sistema de mantenimiento básico realizado por parte de los operarios del equipo.

●Debido al largo tiempo que el operario pasa con el equipo, será él el mas indicado para detectar una variación en el funcionamiento normal.

●El operario puede aportar por medio de la realización de chequeos diarios, lubricación, reposición de elementos, reparaciones, chequeos de precisión y la detección temprana de anormalidades.

Pilares del TPMFases del mantenimiento autonomo

●Limpieza inicial: El objetivo de esta fase es el de realizar una limpieza a fondo de los equipos, de tal forma que al mismo tiempo ésta suponga una forma de inspección que ayude a detectar todo tipo de anormalidades.

●Eliminar fuentes de contaminación y áreas inaccesibles: Si en la primera fase la intención era limpiar, en esta segunda el objetivo es no ensuciar y poner los medios para facilitar las inspecciones.

●Creación de estándares de limpieza y lubricación: Los estándares son las hojas donde se detallan las acciones necesarias para preservar las condiciones alcanzadas tras los pasos 1 y 2.

Pilares del TPMFases del mantenimiento autonomo

●Inspección general: La finalidad de este paso es la de instruir a los operarios en los aspectos comunes de los diferentes equipos y en las peculiaridades de cada uno. En este paso los operarios han de recibir una formación básica.

●Inspección autónoma: En este paso hay dos objetivos básicos:

a. Actualizar los estándares realizados en los pasos 3 y 4, y mejorarlos.b. Dominar la instalación de forma que se consiga mejorar la calidad del producto.

Pilares del TPMMantenimiento planificado●En esta se pretende, con un conjunto de actividades sistemáticas y metódicas, la mejora continua del proceso, manteniendo los equipos en condiciones óptimas.

●Para conseguirlo será necesario un pleno entendimiento entre el operario que maneja el equipo, y el personal que lleva a cabo el mantenimiento.

●Un ejemplo es cuando el trabajador de una máquina diagnostique un mal funcionamiento lo indicará por una etiqueta estandarizada en el lugar donde se encuentre, el operario de mantenimiento tendrá localizada la avería y además sabrá en que consiste, pudiendo eliminarla así más rápido, y normalmente sin necesidad de que el trabajador que la maneja esté presente.

Pilares del TPMFormación●Consiste en establecer cursillos de formación para adiestrar permanentemente a los trabajadores y aumentar su nivel técnico.

●Es necesario concienciarse de la importancia de este apartado del TPM, que en ocasiones es descuidado por parte de los dirigentes.

●Es importante establecer prioridades de formación, en función de las necesidades de los trabajadores implicados en el desarrollo del sistema que se pretende implantar.

Pilares del TPMGestión temprana del equipo●Este punto se refiere a la implementación de un sistema de prevención de mantenimiento.

●Esto consiste fundamentalmente en la anticipación a la aparición de fallos, hecho muy difícil teniendo en cuenta que en ocasiones no existe ningún medio que advierta que se va a producir.

●Por tanto será necesaria la utilización de fuentes internas y externas para de alguna forma predecir cuando puede suceder una anomalía.●Las fuentes internas son los registros de las actividades de mantenimiento que ha sido necesario efectuar.

●Las fuentes externas se refieren a las recomendaciones que hace el fabricante a cerca del mantenimiento que se le ha de efectuar.

Por qué implementar TPM●Resultados Tangibles Significativos: Luego de una inversión en Tiempo, recursos humanos y financieros se logra una drástica reducción de datos en los equipos, minimización de tiempos en vacío, disminución de defectos de calidad, elevación de la productividad, reducción de los costos de Personal, inventarios y accidentes.

●Transformación del Entorno de la Planta: A través del T.P.M una planta sucia, cubierta de aceite y grasa, puede transformarse en un entorno de trabajo grato y seguro. Los clientes y visitantes quedan gratamente impresionados por estos cambios y aumenta su confianza en los productos y en la calidad de la gestión de la Empresa.

●Transformación de los trabajadores de la planta: A medida que el T.P.M empieza a rendir resultados concretos, los trabajadores se motivan y aumenta su integración en el trabajo y proliferan las sugerencias de mejora.

Conclusión●Para poder competir en el mercado hoy día las empresas intentan ofrecer una calidad óptima a un precio lo más ajustado posible, por tanto interesará minimizar costes en todo lo que sea posible.

●Puede ser que la implantación y una buena gestión del TPM y de la Automatización Industrial sea lo que marque la diferencia con el resto de las empresas, o que permita al menos estar al nivel de las demás.

●gracias al TPM es posible aproximarse a las tan ansiadas metas de “cero averías” y “cero defectos” de suma importancia en las líneas de procesos automatizadas, que claramente van a repercutir en los beneficios de la empresa.

●Si el sistema es implantado y gestionado correctamente los resultados alcanzados serán excelentes y de forma rápida.

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