Química

Es muy importante que todos los elementos que conforman el sistema de gestión logística sean altamente fiables con el objetivo de garantizar una correcta gestión de los materiales/bultos que se deben manipular. No obstante, la intervención humana, no exenta de sus errores y la dificultad del proceso en sí mismo, por la diversidad de los productos recepcionados, complica su gestión. Para evitar posibles equivocaciones es recomendable:

• Implementar almacenes automáticos, los cuales a traves de su sistema SCADA permitirán gestionar el stock en tiempo real, aportando plena fiabilidad al proceso.


• Introducir pantallas de control y visualización para mejorar la gestión de los mismos, por parte de los operarios.


• Implantar mecanismos que garanticen la comunicación de datos de forma segura y sin ninguna pérdida de ellos, como PLC’s de seguridad, etc...

Dado que en la industria química habitualmente se trabaja con grandes lotes de materias primas y productos semi-elaborados, la recepción y expedición del mismo no se puede realizar en los almacenes convencionales. Habitualmente se realiza en grandes silos desde donde se cargan y se descargan los camiones que transportan el producto.

Es fundamental en estos casos que la casuística este muy bien automatizada y que todos estos elementos estén gobernados por autómatas programables, pantallas HMI, etc. que permitan al propio transportista realizar todas estas operaciones de forma autónoma. Es por ello fundamental:

• Automatización de los elementos de campo con la instrumentación adecuada gobernada por los autómatas programables.


• Pantallas HMI/SCADA, etc. que permitan interactuar con los transportistas.


• Elementos que garanticen la seguridad de las personas que interactúan con los equipos.

Es sistema de gestión logística se encarga de gestionar todos los lotes de producto, tanto los pequeños que se guardan en el almacén, como los grandes lotes que normalmente se almacenan en grandes silos. La integración con el sistema de gestión logística resulta fundamental para gestionar de forma automática la recepción y expedición de/desde los silos. Para que el transportista pueda realizar todas estas tareas es fundamental:

• Integrar las ordenes de carga y descarga con los sistemas de visualización para que habilite al transportista a realizar las tareas.


• Disponer de estos sistemas de automatización que generen la documentación necesaria para el transportista, tales como albarán de entrega, etc.


• Integrar los sistemas de pesaje con los sistemas de automatización para que el transportista realice las operaciones de forma autónoma.

En la industria química, el disponer de un elevado número de silos donde se almacenan las materias primas, hace complejo el envío de estas materias a las áreas de elaboración. Sobre todo por la cantidad de caminos y rutas de envío que se pueden establecer. Normalmente se requiere de una gran flexibilidad para poder seleccionar la ruta de envío óptima en función de la situación de la instalación en ese momento y del producto que queramos elaborar. Es fundamental entonces:

• Disponer de sistemas de automatización que permitan dotar las instalaciones de la flexibilidad que se requiere.


• Al ser rutas largas y complejas, es fundamental la utilización de buses de campo para la integración de la instrumentación.


• Muchas veces, en estas zonas los productos que manejan son explosivos con lo que es fundamental adecuarlos a las normativas correspondientes a zonas que requieren seguridad intrínseca.

En los procesos químicos, hay una gran cantidad de elementos a controlar y variables a monitorizar. Es por ello que resulta fundamental disponer de instrumentación de campo integrada con los sistemas de automatización (ya sean PLC’s o DCS) a través de los buses de campo más comunes (Profibus, DeviceNet, ASI, etc.).

De esta forma, dispondremos de información adicional de los elementos de campo para poder realizar un mantenimiento y diagnosis de los equipos más críticos en tiempo real. A través de los sistemas SCADA, podremos monitorizar y gobernar todo el proceso de elaboración.

Un número importante de los procesos químicos son procesos de elaboración Batch o por lotes. Es fundamental en estos casos modelizar nuestra instalación (Modelo Físico) siguiendo las normas que nos determina la ISA S88 con el objetivo de obtener el máximo rendimiento a nuestras instalaciones.

Una vez modelizado nuestro proceso, es necesario disponer de herramientas Software Batch capaces de gestionar las instalaciones en base al modelo de la ISA S88. Estas herramientas software de gestión de procesos por lotes es importante que sean capaces de gestionar formulas de producto asociadas a cada batch. Por tanto:

• Modelización de la instalación en base a la ISA S88.


• Implementación de software de gestión de procesos Batch o por lotes que sea capaz de gestionar formulas de producto asociadas a cada Batch.


• Integración de la gestión manual de materiales minoritarios con el sistema Batch.

Hoy en día, resulta fundamental disponer de información en tiempo real e histórica para la toma de decisiones y mejora continua. Instalaciones debidamente automatizadas, procesos batch correctamente modelizados y gestionados con potentes herramientas software especificas, nos van a permitir disponer de trazabilidad en nuestros procesos de elaboración.

No importa lo complejo que sea el proceso, ni el numero de Batches que corran por nuestras instalaciones. Habitualmente, este tipo de aplicaciones disponen de potentes sistemas de reporting que permiten anidar toda esta información.

Para una gestión optimizada, es importante que los sistemas de automatización de elaboración estén debidamente integrados con los Planificadores de Recursos de Empresa tales como SAP, BAAN, etc. Con ello conseguiremos que las diferentes áreas de elaboración reciban automáticamente las ordenes de fabricación así como la lista de Materiales (BOM) que forman parte de ella.

Esta integración es especialmente relevante en los procesos batch dado que en muchos casos el propio ERP es el que gestiona las formulas de producto. El SCADA es una pieza relevante en esta integración que acostumbra a ser Bidireccional dado que nos interesa también reportar al ERP cierta información como producciones, consumos, etc.

En aquellos procesos con riesgo de incendio o explosión por presencia de una atmósfera explosiva originada por gases, líquidos inflamables o polvos combustibles, las instalaciones eléctricas y la instrumentación deben cumplir unos requisitos especiales. Es fundamental que cuando se automaticen estos procesos de elaboración se tenga en consideración la seguridad de las personas como requisito indispensable en la fase de diseño.

Un análisis de riesgos nos va a determinar los niveles de seguridad que van a ser requeridos en estas zonas clasificadas así como los elementos de automatización (PLC, barreras, instrumentación, etc.) que nos van a permitir cumplir con dichos requisitos.

Va a ser necesario, para estas zonas clasificadas el cumplimiento de las normativas ATEX.

Para aquellas instalaciones que requiramos que estén funcionando constantemente y que no paren ante determinadas anomalía, es importante que dispongan de elementos que garanticen una alta disponibilidad de las mismas. Para ello hay que tener en consideración el disponer de sistemas que sean redundantes.

En función de las necesidades, vamos a poder redundar toda la cadena de automatización, desde la instrumentación de campo, los diferentes elementos de E/S, los autómatas programables PLC, las comunicaciones así como los sistemas SCADA.

La industria química no se caracteriza por tener sistemas de envasado/acondicionado complejos como en otros sectores, debido esencialmente a que trabaja con grandes lotes de producto terminado.

En muchos casos, estos lotes son enviados a granel directamente a los silos de expedición. Cuando los lotes se tiene que acondicionar en formatos pequeños, entonces es necesario disponer de equipos específicos para su envasado.

Para una correcta gestión de los equipos que forman parte de las líneas de acondicionado, es importante que éstos estén debidamente automatizados en función de las diferentes disciplinas de control requeridas: Motion control, Drives, etc. y cumpliendo determinados estándares asociados a la automatización de maquinas, tales como PackML.

Una pieza clave serán los sistemas HMI/SCADA con los que los operadores interactuarán para una correcta gestión de los equipos.

Para aquellas instalaciones que requieran acondicionar lotes de producción en pequeños formatos, es importante que los diferentes equipos (maquinas, personas, etc.) que conforman las líneas, estén totalmente alineadas con el objetivo para conseguir el máximo rendimiento de las instalaciones.

Herramientas para la mejora continua específicas para el envasado/condicionado, por ejemplo OEE (overall equipment effectiveness) nos van a permitir obtener el máximo rendimiento de las mismas.

Tengamos o no que acondicionar en pequeños formatos, es importante que los equipos estén debidamente integrados con los Planificadores de Recursos de Empresa ERP. Con ello conseguiremos que las diferentes líneas de Envasado reciban automáticamente las órdenes de fabricación, así como la lista de Materiales (BOM) que forman parte de ella.

En aquellos casos en que se disponga de herramientas OEE y una integración bidireccional con el sistema ERP, entonces podremos reportar directamente información relevante como unidades producidas, consumos, rechazos, etc.

En aquellos procesos con riesgo de incendio o explosión por presencia de una atmósfera explosiva originada por gases, líquidos inflamables o polvos combustibles, las instalaciones eléctricas y la instrumentación deben cumplir unos requisitos especiales.

Es fundamental que cuando se automaticen las máquinas o equipos de las líneas de envasado/acondicionado, se tenga en consideración la seguridad de las personas como requisito indispensable en la fase de diseño.

Un análisis de riesgos, nos va a determinar los niveles de seguridad que van a ser requeridos en estas zonas clasificadas, así como los elementos de automatización (PLC, barreras, instrumentación, etc.) que nos van a permitir cumplir con dichos requisitos. Va a ser necesario, para estas zonas clasificadas el cumplimiento de las normativas ATEX.

La instalación sectorizada de Contadores de los distintos vectores energéticos disponibles en los procesos de producción (Agua, vapor, gas, electricidad, etc.) y su incorporación a las plataformas de Software Industrial tales como (SCADA, MES, etc.) nos va a permite disponer de la medida en tiempo real e histórica de dichas variables.

Aprovechando los recursos de la Plataforma de Software se pueden supervisar los consumos en tiempo real, establecer alarmas frente a desviaciones, ver históricos de consumos, generar informes, etc… y vincular esta información con otros Sistemas de Información (ERP, GMAO, etc…).

Disponer de este tipo de información nos va a permitir establecer un proceso de mejora continua en lo referente a optimización del consumo energético.

El conocimiento detallado de la estructura de Costes energéticos y su impacto en los costes de producción, permite el desarrollo de “buenas prácticas energéticas” (vinculadas a la Good Manufaturing Practices, GMP), que nos garanticen un uso óptimo de la Energía en función de las necesidades de producción.

Las Herramientas de Software “Bussiness Processess Managers, BPM” permiten modelizar los flujos de las operaciones y automatizar la ejecución de operaciones vinculadas a buenas prácticas.

Las modernas Plataformas de Software Industrial permiten relacionar la ejecución de las operaciones con la información de tiempo real de los procesos y Sistemas con el fin de sistematizar la ejecución y supervisión de las GMP.

Escenarios como “hemos cambiado el PLC y no tenemos copia de seguridad de la última versión del programa” son más habituales de lo deseado.

Las herramientas de Salvaguarda de Configuraciones de equipos de planta permiten la gestión centralizada de las configuraciones y programas de los equipos (PLC´s, CNC´s, Robots, etc…) manteniendo siempre las últimas versiones de dichas configuraciones, así como el histórico de cambios realizados en los mismos.

De esta manera se garantiza una máxima disponibilidad de los equipos frente a este tipo de incidencias.

El uso de redes basadas en gran medida en tecnologías de comunicaciones comerciales y la mayor presencia de equipos informáticos en planta; hoy en día podríamos decir que una gran mayoría de los sistemas de automatización (PLC`s por ejemplo) disponen de conexión Ethernet, hacen que algunos de los riesgos asociados a estas tecnologías se trasladen, a su vez, a los equipos de planta. La vulnerabilidad en el acceso a los sistemas de control hacen que sea fundamental establecer políticas de anti intrusismo, protección ante Virus, etc.

Asimismo, se están desarrollando cada vez más tecnologías de Cyberguridad que permiten trasladar a planta las metodologías de seguridad informática ya presentes en otros ámbitos: Cortafuegos, Buenas prácticas, etc.

Las herramientas de Salvaguarda de Configuraciones de equipos de planta permiten la gestión centralizada de los Backups y programas de los equipos (PLC´s, CNC´s, Robots, SCADA, etc.) manteniendo siempre las últimas versiones de dichas configuraciones así como el histórico de cambios realizados en los mismos. Ello nos permitirá detectar cualquier acceso no autorizado a los dispositivos de planta.

Virtualizar los sistemas de planta nos va a permitir optimizar la inversión en infraestructuras hardware así como optimizar los recursos humanos necesarios para gestionar dichas infraestructuras informáticas. Algunas de las ventajas que aporta la virtualización se enumeran a continuación:

• Ahorro de costes: es una de las razones por la cual más se ha interesado la industria química en la virtualización de equipos informáticos, puesto que donde antes necesitaban varios dispositivos, ahora pueden utilizar sólo uno.
  
  Pero no conformándose con eso, además podemos ahorrar mucho tiempo gracias a la facilidad de administración o de clonación de los discos duros virtuales, que se realizarán como cualquier otro archivo con las ventajas que esto tiene asociado.


• Creación de entornos de prueba.


• Centro de tolerancia a desastres asequible.


• Creación de entornos aislados de seguridad: Crear un sistema aislado donde las únicas conexiones con internet se harán en entornos seguros.


• Virtualización de los puestos de trabajo.

La continua sofisticación tecnológica de los equipos de planta hace muy difícil mantener “al día” al personal dedicado a darles servicio. El conocimiento del funcionamiento interno y de aplicación de los equipos está cada día más en el lado del fabricante de los mismos. Los Servicios de Formación de los fabricantes de los equipos son adecuados para que los usuarios adquieran el conocimiento necesario para su uso y mantenimiento evolutivo de las aplicaciones.

Por otro lado, los “Contratos de Soporte” de los fabricantes y que engloban el mantenimiento tecnológico (ante los cambios de versiones de firmware/software) y permiten tener al día la tecnología de una forma continuada.

Asimismo, los “Programas de Partners” de los fabricantes de tecnología permiten disponer de integradores conocedores de las tecnologías y los distintos ámbitos de aplicación: Gestión de Energía. Integración ERP, etc…

La gran diversidad de equipos y sistemas que intervienen en los sistemas automatizados actuales (Sensores, PLC´s, Servos, Variadores, Robots, etc…) y las gran diversidad de fabricantes han llevado a la necesidad de generar y usar distintos estándares a la hora de garantizar su aplicabilidad de los componentes y equipos en entornos complejos (Profinet, Powerlink, OMAC, ISA-95, B2MML, etc…).

El uso de estándares tecnológicos es una buena práctica que permite la rápida asimilación de equipos y sistemas de distintos fabricantes en los entornos de producción.

Asimismo, las Certificaciones que garantizan el cumplimiento de estándares por parte de los dispositivos o el know-how de los aplicadores de las tecnologías aseguran una correcta utilización de las mismas.

Las averías e incidentes similares que pueden surgir en las plantas son situaciones en las cuales el factor humano es determinante a la hora de afrontarlas. La experiencia, el rigor procedimental y la comunicación entre las distintas partes implicadas son fundamentales a la hora de garantizar la máxima eficacia para resolverlas.

La identificación e implantación de aquellas formas de proceder (Good Manufacturing Practices, GMP) que garantizan la óptima ejecución de las operaciones ligadas a la resolución de incidencias permite garantizar una respuesta repetitiva y predecible.

Las Herramientas de Software “Bussiness Processess Managers, BPM” permiten modelizar los flujos de las operaciones y automatizar la ejecución de operaciones ligadas a buenas prácticas.

Las modernas Plataformas de Software Industrial permiten ligar la ejecución de las operaciones con la información de tiempo real de los procesos y Sistemas con el fin de sistematizar la ejecución y supervisión de las GMP.

La rápida identificación de las averías, incluso su prevención o predicción, es fundamental cara garantizar una alta disponibildad de los activos de producción.

Las modernas Plataformas de Software permiten crear un entorno de información en el cual se pueden conectar automáticamente la información de estado de los activos (avería, marcha, paro), sus horas de uso e incluso las medidas de sensores de diagnóstico (Ultrasonidos, turbidez, etc…) y que conectadas a las herramientas de Gestión de Mantenimiento (GMAO) permiten el reporte automático de averías y suministrar datos los planes de preventivo y predictivo.