Redes industriales Tema 1. Pirámide de automatización

Redes industriales

Tema 1. Pirámide de automatización

1.1 Pirámide CIM - Computer Integrated Manufacturing

Juntar todos los sistemas de comunicación es un proceso muy complicado; nos podemos enfrentar con distancias largas, áreas con acceso limitado, condiciones ambientales extremas, equipos de diferentes fabricantes, diferentes estándares y conexiones, equipos actualizados y de otra época. También se tienen que abarcar diversas áreas pues se puede aplicar a diferentes niveles dentro de la planta con el fin de integrarlos en un solo sistema y hacer la comunicación más rápida y efectiva. Debido a esto, existe un gran número de posibilidades de implementación; se puede recurrir a diferentes elementos y tecnologías, dependiendo de las necesidades y el tipo de automatización o intercomunicación que se desee llevar a cabo. Por este motivo es necesario conocer los diversos elementos y posibilidades existentes para poder tomar decisiones a la hora de la implementación de tecnologías y sistemas que mejor se adapten a los requisitos concretos.

Cada tecnología nueva o sistema de comunicación tiene el propósito de simplificar los procesos existentes, hacerlos más rápidos y eficientes. Por lo mismo las personas que diseñan las redes siempre están trabajando en conjunto con ingenieros de calidad, ingenieros industriales y administración, para ayudarles a mejorar todos los procesos de la fábrica. En la etapa de diseño se necesita acceso a grandes cantidades de información (últimas tecnologías, costos de equipos y construcción, estudios de mercado, posibilidades de crecimiento y renovación, etc.) en tiempos limitados. Se ocupa conectar las bases de datos con los administrativos, los clientes con vendedores, los proveedores con almacenes y recursos humanos con todos los trabajadores.

Los sistemas de automatización industrial y su funcionamiento están centrados en la optimización global de una fábrica por:

• La mejora de procesos de fabricación.
• La reducción de costos.
• El incremento de la calidad.
• La mejora de la eficiencia.
• La mayor flexibilidad de los procesos de producción.
• La mejora de aquellos factores que permiten adaptarse de manera eficiente a las necesidades del mercado al que está orientado el producto.

Con todos los requerimientos de optimización anteriores, es necesario que el proceso de fabricación sea capaz de aportar información útil al personal gestor y comercial encargado de operaciones como la venta y envío del producto, para poder adaptar la producción de forma rápida y eficaz, dependiendo de las necesidades del mercado. De este modo se consigue un proceso de fabricación dinámico en el cual la producción es optimizada con criterios globales y no necesariamente técnicos. Todo ello, sin perder de vista los requerimientos de calidad y seguridad que se aplican actualmente.

1.2 Niveles de pirámide.

Los diferentes fabricantes de equipos quieren ser únicos en su área y por cuestiones comerciales prefieren no compartir las tecnologías y protocolos desarrollados por ellos. Por esa misma razón, los ingenieros dentro de la planta tienen que buscar opciones para conectar equipos de diferentes grupos. Primero se dividen todos los procesos de la planta en varios grupos o niveles y luego instalan los sistemas óptimos en cada uno de los niveles de la pirámide de automatización de procesos industriales. Las empresas utilizan varios niveles jerárquicos en su organización.

Cada subsistema de un nivel debe tener comunicación directa con los subsistemas del mismo nivel y con los niveles inmediatamente superior e inferior; por lo tanto, la forma más adecuada para estructuras de este tipo es una pirámide.

Dentro de cada nivel de la pirámide existen diferentes tecnologías para comunicación directa, que varían dependiendo del nivel en el cual están aplicados. Revisaremos estos tipos de tecnologías detalladamente en los temas posteriores.

[pic 1]

La comunicación entre niveles se realiza por medio de protocolos, algunos de los cuales vamos a estudiar en este curso. La pirámide funciona con el principio top down (de arriba por abajo) o bottom up (de abajo hacia arriba).

[pic 2]

Generalmente están incluidos los siguientes niveles:

• Nivel de campo: dispositivos de campo, sensores, actuadores, pequeños sistemas de control; la mayoría de ellos son neumáticos simples o neumáticos controlados por la computadora. Se utilizan sistemas como PROFIBUS con distancia largas.
• Nivel de célula o control: equipos que ejecutan o controlan las actividades de la planta; fabricación PLC (Programmable Logic Controller), CN (Control Numérico), robots y computadoras industriales. Los dispositivos en este nivel controlan sistemas eléctricos, electroneumáticos y electrohidráulicos. En este nivel aparte de utilizar PROFIBUS también se agrega otro sistema de comunicación llamada DEVICE NET.
• Nivel de proceso o supervisión: control del proceso, estaciones de trabajo, computadoras industriales. En este nivel se utilizan más PLC para control del proceso de automatización.  
• Nivel de planta: planificación, logística y control de producción. Se utilizan programas para integrar los sistemas industriales.
• Nivel de corporación, gerencia o corporativo: administración de los recursos de la empresa; se encuentran los componentes necesarios para finanzas y ventas. Estos dos niveles son responsables de toda la comunicación de la empresa. Utilizan Ethernet e Internet para poder tener aplicaciones y programas muy diversos y complicados, y tener comunicación afuera de la empresa a distancias largas.

1.3 Ejemplos de aplicación

En cualquier empresa la comunicación entre diferentes niveles es crucial. En el caso de un negocio familiar podemos establecer la comunicación mediante una simple red, pero en el caso de una planta donde trabajan tres mil personas y donde hay una gran cantidad de equipos una simple red no será suficiente; se debe resolver usando un sistema complejo, de múltiples capas diseñado con el propósito de minimizar los gastos y crear riqueza en todos los aspectos. 
Con esta información los administradores de la empresa pueden extraer estadísticas acerca de los costos de producción, el rendimiento de la planta y las estrategias de venta; en general pueden disponer de datos que permitan a los niveles directivos la toma de decisiones adecuada para una mejor optimización en el funcionamiento de la planta, todo ello de una manera rápida y flexible.

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