Supervisión de la maquinaria

Piense en la última vez que tomó una decisión importante sobre su operación de fabricación. ¿Confió en su instinto? ¿Se dejó llevar por la intuición?

¿O recopiló información para guiar sus acciones?

Los datos son la base del éxito en la fabricación.

Esta afirmación es cierta en todas las industrias y verticales, y es especialmente cierta en los talleres de mecanizado, la fabricación CNC y otras operaciones intensivas en maquinaria. Los datos son la clave para realizar sus mayores mejoras y maximizar la rentabilidad.

Las tecnologías digitales han hecho posible convertir los recorridos rutinarios de las máquinas en datos granulares, listos al alcance de su mano. También conocida como monitorización de la máquina, ahora es posible capturar y mostrar los datos de la máquina en tiempo real para obtener una mejor visibilidad y mejoras más específicas.

Esta guía le proporcionará una visión global de la supervisión de máquinas en la fabricación. Está diseñada para ayudarle a aplicar un enfoque basado en datos a los activos industriales.

A lo largo del mismo, revisaremos casos de uso, consejos de implementación y ofreceremos nuestros métodos probados para crear una solución de supervisión de máquinas que le aporte valor.

Y lo que es más importante, le mostraremos exactamente cómo ubicar sus máquinas dentro de un proceso, lo que le proporcionará una visión holística de las máquinas y del rendimiento humano en su contexto.

Nuestro objetivo es ayudarle a imaginar lo que podría hacer si dispusiera de los datos de la máquina que necesita.

La supervisión de máquinas es el proceso de extracción, almacenamiento y visualización de datos de máquinas en un contexto industrial. Es una técnica rápida y escalable para convertir los datos de las máquinas de fabricación en información en tiempo real.

La supervisión de máquinas funciona igual de bien en las industrias discretas y de procesos. En los últimos cinco años, los sensores se han vuelto más asequibles, los dispositivos de borde más flexibles y la conectividad más robusta. Hay más parámetros que controlar y más oportunidades de crear valor que nunca.

¿Qué es un sistema de supervisión de máquinas?

Los sistemas de supervisión de máquinas son las herramientas de hardware y software necesarias para procesar la información bruta generada por las máquinas.

Abarcan desde el software de supervisión y análisis hasta los sensores industriales y las interfaces de pantalla táctil montadas en las máquinas. Normalmente, los sistemas de supervisión de máquinas están coordinados por una plataforma IIoT o Frontline Operations , como Tulip.

Dependiendo del tamaño, la capacidad y la antigüedad de sus máquinas, la solución de supervisión de máquinas que funcione para usted tendrá su propia idiosincrasia. Con una pequeña inversión inicial, estos sistemas pueden ayudarle a redefinir cómo son los datos que conducen al éxito, dándole la oportunidad de definir el rendimiento y definir la eficacia de una manera que refleje sus operaciones.

No obstante, hay algunos elementos básicos que unen a todos los sistemas de supervisión de máquinas.

Software de fabricación

En su forma más básica, los sistemas de supervisión de máquinas pueden ser tan simples como un software que hace inteligibles los datos de las máquinas. Podría tratarse de un software como servicio (SaaS) basado en la nube, una plataforma como servicio (PaaS) más completa, o podría vivir in situ dentro de la infraestructura de TI de su organización.

Para los fabricantes con máquinas que ejecutan protocolos estándar basados en red como OPC UA, todo lo que necesita es una conexión ethernet para empezar. El software de supervisión de máquinas "plug-and-play" contiene todo lo necesario para rastrear, almacenar y analizar los datos de las máquinas.

Sensores, dispositivos de borde y puertas de enlace

Para las máquinas analógicas, las transformaciones de zonas industriales abandonadas o los proyectos a mayor escala, los sistemas de supervisión de máquinas también pueden requerir dispositivos de hardware básicos.

En estos casos, los sistemas de supervisión de máquinas incluirán los sensores y dispositivos necesarios para generar y traducir el rendimiento de la máquina en datos. Por ejemplo, muchos de los fabricantes con los que trabajamos dependen de máquinas analógicas construidas antes de la era digital.

Se trata de máquinas que funcionan perfectamente, pero que carecen de conexiones nativas a Internet. Otros utilizan máquinas que se comunican con protocolos propietarios, obsoletos o no estándar.

En la práctica, la implementación puede incluir la instalación de sensores industriales baratos, así como dispositivos de borde para transmitir esos datos para su almacenamiento y análisis. También puede incluir pasarelas para agregar datos de muchas máquinas, conectarse a dispositivos de IoT o establecer umbrales y programas para filtrar las señales del ruido.

Analítica

Los datos de las máquinas sólo son útiles si están disponibles para su análisis. Los sistemas de supervisión de máquinas, por tanto, incluyen las bases de datos, las tablas sin código y los cuadros de mando que permiten el análisis.

Una de las funciones más populares de los sistemas de supervisión de máquinas son los cuadros de mando de producción que muestran el estado de las máquinas y las métricas de producción de cada máquina de un departamento.

Muchos de los ingenieros y directivos con los que trabajamos quieren poder entrar en su taller de mecanizado y ver exactamente qué está ocurriendo en cada máquina en un momento dado: qué programa se está ejecutando, cuántas piezas se han producido, lo cerca que está de terminar una tirada y medidas objetivas del tiempo de actividad y de inactividad.

Otros quieren datos detallados de series temporales para sus departamentos de inteligencia empresarial y ciencia de datos. La supervisión automática puede permitir el aprendizaje automático, la IA y otros tipos de análisis de big data, incluida la calidad predictiva y la detección de anomalías.

Los análisis de supervisión de máquinas permiten realizar un seguimiento de su fábrica en una sola pantalla, al tiempo que se profundiza en los datos de las máquinas.

Fabricación configurable Applications

Aunque los datos de las máquinas son esenciales, los buenos datos deben ser una línea de base, no un fin en sí mismos.

Aquí es donde entran en juego las aplicaciones. Las aplicaciones de fabricación en máquina, como las instrucciones de trabajo digitales para los cambios, SMED y la visibilidad de procesos centrada en el ser humano, le permiten llevar más allá su solución de supervisión de máquinas. Le permiten controlar también lo que ocurre alrededor de la máquina, para un enfoque centrado en el ser humano de los procesos basados en la máquina.

Dado que más del 70% de los errores en las fábricas son atribuibles al error humano, las aplicaciones le permiten conocer el elemento más variable de cualquier proceso.

El muestreo continuo de los datos de la máquina tiene muchas ventajas evidentes. Sin embargo, no todos los beneficios y casos de uso sirven para todas las operaciones. Conocer los tipos de beneficios que ofrece la supervisión de las máquinas puede ayudarle a diseñar un sistema que cree valor para usted.

Medidas objetivas

Las mediciones manuales son propensas a errores y los datos tomados a mano son inherentemente subjetivos. La supervisión de la máquina es la única manera de crear una medida verdaderamente objetiva del rendimiento de su máquina.

Notificaciones instantáneas

Los sistemas de supervisión de máquinas no recopilan datos de forma pasiva. Puede configurar su solución para que notifique automáticamente a un responsable o técnico si se supera un umbral determinado. Esto elimina la posibilidad de daños innecesarios y costosos en la máquina, al tiempo que reduce la posibilidad de tiempos de inactividad no planificados.

Calendarios de mantenimiento perfeccionados

Los datos que recopile mediante la supervisión de la máquina pueden ayudarle a perfeccionar los programas de mantenimiento. Con un registro del ciclo de vida de la pieza y de la máquina, puede adaptar sus reparaciones para reflejar el desgaste real, sin conjeturas.

Mayor eficacia

La supervisión de las máquinas le proporciona la información que necesita para equilibrar las líneas y programar las tiradas de producción. Con un conocimiento preciso de la producción, puede eliminar los cuellos de botella y perfeccionar los programas de producción.

Inventario y consumo de recursos más precisos

Cuando mide exactamente lo que entra en una máquina, lo que sale y cuánta energía ha necesitado para producirse, puede perfeccionar sus programas de fabricación Just-in-Time y eliminar los residuos.

Sin introducción manual de datos

La introducción manual de datos requiere mucho tiempo y es propensa a errores. La supervisión de las máquinas recopila datos automáticamente y proporciona una fuente de verdad para toda la operación.

Informes de resultados simplificados

Piense en la última vez que realizó un análisis. Probablemente implicó extraer, compilar y limpiar datos de múltiples fuentes antes de que fuera posible cualquier análisis real. La supervisión de máquinas pone todos los datos que necesita en un único lugar de fácil acceso para agilizar todo el proceso de análisis.

Cultura de taller basada en datos

Como hemos argumentado en otro lugar, una cultura digital basada en los datos es el factor menos reconocido -pero el más importante- del éxito de los proyectos. La supervisión de las máquinas ayuda a animar a todo el mundo en el taller a consultar los datos en cada fase del proceso de fabricación.

Cada fábrica es diferente. Por lo tanto, cada programa de supervisión de máquinas necesitará hacer un seguimiento de parámetros diferentes.

Los fabricantes con los que trabajamos a menudo acuden a nosotros con preguntas o hipótesis específicas sobre sus máquinas.

Es habitual que las conversaciones se abran con una afirmación como: "Mis herramientas están envejeciendo demasiado rápido. Quiero saber por qué". O: "Creo que mis operarios dejan las máquinas paradas más de lo que informan y mis cálculos de OEE son erróneos".

Dependiendo de lo que quiera saber, le recomendamos diferentes casos de uso de la supervisión de máquinas.

He aquí algunas de las más comunes que aportan un valor constante a los clientes.

Estado de modelado para mejorar la OEE

¿Cómo mide actualmente el tiempo de actividad y el tiempo de inactividad? ¿Cuántos minutos al día pasa cada una de sus máquinas al ralentí? ¿Cómo sabe que sus mediciones son correctas?

Los sistemas de supervisión de máquinas miden de forma constante y objetiva el estado de las máquinas. Con la monitorización de máquinas, puede ver exactamente cuánto tiempo pasa cada máquina en cada estado. Los operarios pueden anotar los tiempos de inactividad con códigos de motivo, lo que le permite documentar la causa raíz en su origen.

El uso de un sistema de supervisión de máquinas para realizar un seguimiento del estado le ayuda a equilibrar las líneas, realizar un seguimiento del trabajo en curso y planificar la producción, y sienta las bases para calcular los KPI esenciales de las máquinas, como la calidad, la disponibilidad, la utilización y la OEE, entre otros.

Seguimiento de la producción y optimización de las rutas de trabajo

Con la supervisión de las máquinas, puede realizar un seguimiento del trabajo en curso en todo el flujo de valor. Los cuadros de mando pueden mostrarle exactamente lo cerca que está de completarse una tirada concreta y si está cumpliendo o no las cuotas de producción.

Con estos datos, puede planificar mejor la producción y asegurarse de que los trabajos se encaminan con rapidez y precisión a la estación correcta una vez finalizados.

Control de las condiciones

Los programas de mantenimiento no deberían estar sujetos a conjeturas. Los tiempos de inactividad imprevistos y las averías inesperadas son demasiado caros como para dejarlos al azar.

La monitorización de máquinas le ayuda a realizar un seguimiento del estado de cada una de sus máquinas para una comprensión más completa del ciclo de vida de las piezas y los activos. Los sensores pueden ayudarle a controlar parámetros como la vibración, la temperatura, el ruido y el desplazamiento de las piezas para medir la degradación de los componentes mecánicos en tiempo real.

También puede controlar las condiciones ambientales. Quizá su fábrica sea excesivamente húmeda. Tal vez el calor no se está disipando como se esperaba de las máquinas en una esquina de su fábrica. Hay innumerables factores que conducen a la degradación prematura de las máquinas, y es imposible llegar a las causas profundas sin los datos adecuados.

La información sobre el estado de las máquinas es esencial para optimizar los programas de mantenimiento y para saber cómo se comportan sus máquinas en su taller. Dado que la supervisión de máquinas recopila datos sobre el rendimiento y el estado de las máquinas en sus condiciones locales, puede crear los cimientos de los programas de mantenimiento predictivo.

Seguimiento de los recursos

Muchas oportunidades de ahorro de costes requieren maximizar la eficiencia del consumo de recursos de un activo. Los sistemas de supervisión de máquinas permiten medir el consumo de energía, corriente u otros recursos, como el refrigerante, la cera de inyección o el agua.

Comprender cómo su máquina utiliza los recursos en las condiciones locales puede ayudarle a afinar el uso, planificar el inventario y los buffers, y reducir los costes duros.

Optimización del programa

Hay varias formas de utilizar la supervisión de máquinas para la supervisión del CNC. Una de las mejores es el seguimiento del éxito de un programa determinado. La información recopilada mediante la comprobación de las piezas producidas con respecto a la trayectoria de la herramienta, el ciclo de vida de la herramienta y los avances y velocidades puede conducir a programas más eficientes y a un mayor rendimiento.

Optimización del ciclo de vida de las herramientas

La supervisión de la máquina le permite tener en cuenta todas las variables que influyen en el ciclo de vida de la herramienta. Le permite realizar un seguimiento del número de horas de una herramienta, qué programas se ejecutaron, quién realizó los cambios, si la máquina se limpió adecuadamente o no, y mucho más.

Le proporciona los datos que necesita para identificar qué parámetros están contribuyendo a acortar la vida útil de las herramientas, de modo que pueda maximizar su inversión en herramientas de mecanizado.

Empezar con la supervisión de máquinas es sencillo. Con el software plug-and-play, a menudo se necesita poco más que una conexión a Internet para empezar. Además, trabajamos directamente con los clientes para diseñar soluciones de supervisión de máquinas que obtengan resultados, rápidamente.

He aquí una serie de pasos de eficacia probada que puede seguir para iniciarse en la supervisión de máquinas.

Haga balance de sus operaciones

El primer paso es evaluar sus capacidades y necesidades actuales.

Por ejemplo, ¿cuántas máquinas se utilizan en su taller? ¿Cómo de diversos son sus rendimientos y programas de producción? ¿Son algunas (o quizá todas) sus máquinas analógicas? ¿Qué importancia tienen los operarios en el proceso de mecanizado? ¿Necesitará integrarse con un MES? ¿Qué protocolos utilizan sus máquinas? ¿Alguno de los protocolos es propietario o está obsoleto? ¿Cuáles son sus requisitos de seguridad e infraestructura?

La simple descripción de sus operaciones actuales contribuirá en gran medida a informar sobre el tipo de estrategias y soluciones de supervisión de máquinas a las que debe dar prioridad.

Formular algunas hipótesis iniciales

No necesita saber exactamente qué problemas le gusta resolver desde el principio.

Aún así, ayuda tener algunas hipótesis sobre por qué su rendimiento actual no está donde le gustaría que estuviera. Estas hipótesis pueden ser corazonadas o pueden estar respaldadas por sus datos históricos.

Una de las virtudes de la supervisión de máquinas es que crea una nueva fuente de conocimientos. La supervisión de máquinas puede revelar incógnitas desconocidas, así como aportar claridad a sus preguntas sobre mecanizado, simplemente ampliando la cantidad de información disponible.

Crear una fuente de verdad

A partir de aquí, todo son detalles de implementación. Éstos variarán en función de sus operaciones y necesidades.

En cualquier caso, el primer paso en todos los viajes de supervisión de máquinas es establecer una fuente de verdad.

Según nuestra experiencia, el parámetro más sencillo de medir con este fin es el estado. Crear una comprensión objetiva del tiempo de actividad y del tiempo de inactividad puede arrojar luz sobre una gran cantidad de otras cuestiones. Hemos trabajado con fabricantes que pensaban que funcionaban con un 90% de tiempo de actividad. Una vez que empezaron a tomar datos, se dieron cuenta de que estaban por debajo del 60%. Este simple hecho crea una razón para escarbar bajo la superficie y averiguar por qué.

Si sus máquinas se comunican mediante protocolos como OPC UA, MTConnect, Modbus o MQTT, analizar el estado es una simple cuestión de recopilar y organizar los datos. Si no es así, podemos ayudarle a establecer servidores Kepware y a equipar el hardware necesario para hacer inteligibles los datos de sus máquinas.

• Tulip soporta OPC UA de forma nativa, y otros protocolos pueden conectarse a la plataforma a través de Node-RED o de una solución como Kepware.

Evalúe sus hallazgos y añada matices

Tras tomar una muestra inicial de datos estatales, podrá validar sus hipótesis y afinar sus preguntas.

Por ejemplo, Frontline Operations Plataformas como Tulip le permiten matizar sus datos de estado. Con Tulip, puede crear estados personalizados, lo que le permite registrar el rendimiento de la máquina según sus especificaciones precisas. Cuando se superan ciertos umbrales predeterminados, puede activar una notificación automática a un supervisor o técnico.

Incorporar al operador

Las máquinas nunca funcionan aisladas. Siempre hay un humano en escena, incluso en las fábricas putativamente "apagadas".

Tulip le permite tener en cuenta al ser humano en sus procesos mecánicos.

Por ejemplo, los operarios pueden introducir los motivos del tiempo de inactividad en las aplicaciones que se ejecutan en un terminal de la máquina, registrando los errores y las finalizaciones del proceso en origen. Las propias aplicaciones pueden registrar qué operario estaba de servicio, qué programa de la máquina se estaba ejecutando, el número de horas de la herramienta, etc.

Este tipo de datos puede proporcionar una comprensión holística de la salud y el rendimiento de la máquina.

Construya Applications para sus mejoras únicas

Con los datos humanos y mecánicos adecuados, puede empezar a diseñar aplicaciones que le ayuden a realizar un seguimiento de la calidad y la producción en todo el flujo de valor.

La supervisión de las máquinas puede revelar las causas fundamentales de los problemas de rendimiento de las mismas. Con una plataformaFrontline Operations completa como Tulip, puede configurar aplicaciones para resolver esos problemas.

Por ejemplo, puede colocar aplicaciones de instrucciones de trabajo en cada terminal de máquina, garantizando que los cambios y el SMED se realizan correctamente. Si la calidad está afectando a la OEE, puede añadir controles de calidad en línea en cada máquina, garantizando que cada artículo que sale de la línea pasa todas las pruebas necesarias.

Este es un enfoque centrado en el ser humano para la supervisión de la máquina, y es donde los fabricantes pueden obtener las mayores mejoras. Cuando disponga de una visibilidad completa del rendimiento humano y de la máquina, podrá empezar a realizar un seguimiento de la eficacia general del proceso junto con la OEE.

Amplíe su programa

La supervisión de las máquinas se escala mejor que la mayoría de las iniciativas digitales. Esto se debe a que las soluciones que funcionan para una máquina pueden transferirse fácilmente a departamentos de 5, 10, 100, e incluso a través de plantas y geografías.

Esta capacidad de ampliación y transferencia significa que la supervisión de las máquinas puede ser la mejor inversión que haga en soluciones digitales.

¿Es fácil acceder a los datos de las máquinas?

El objetivo de la supervisión de máquinas es aumentar la cantidad y la calidad de los datos para conseguir mejoras más impactantes. Para que la supervisión de máquinas cumpla este objetivo, los datos deben ser fácilmente accesibles.

Debe buscar soluciones que no requieran una gran experiencia con SQL. En este caso, las tablas sin código permiten almacenar y acceder a tablas personalizadas sin necesidad de tener que escribir una sola consulta. De este modo, los ingenieros y directivos de fabricación pueden trabajar directamente con los datos para obtener resultados más rápidos.

¿Puedo crear estados personalizados y realizar un seguimiento de los parámetros personalizados?

Cada taller es diferente. No todos los talleres de mecanizado estarán interesados en la información. Por eso debe preguntarse hasta qué punto es difícil hacer un seguimiento de los parámetros que más le importan. Asegúrese de que cualquier solución le permite añadir columnas personalizadas, crear tablas personalizadas y crear una imagen del rendimiento de la máquina que haga posibles sus iniciativas.

¿Es fácil de usar para los operarios? ¿Los ingenieros? ¿Supervisores?

La supervisión de las máquinas tiene el potencial de influir positivamente en sus operaciones en toda la jerarquía. La cuestión es si los distintos individuos y funciones laborales la utilizarán y cómo lo harán. Al evaluar cualquier solución de supervisión de máquinas, asegúrese de que capacitará a operarios, ingenieros y directivos. Asegúrese de que es sencilla de implantar y mantener.

¿Puede complementar la supervisión de sus máquinas con aplicaciones?

Si su solución de supervisión de máquinas no es compatible con aplicaciones adicionales, estará perdiendo oportunidades de obtener las mayores mejoras. Si su departamento de TI está creando aplicaciones, es probable que se vea inmerso en lentos ciclos de desarrollo, arriesgándose a sufrir un retraso cada vez que sea necesario actualizar una función. Cuando evalúe una solución, asegúrese de que la plataforma que elija sea compatible con las aplicaciones.

Comprender cómo encajan las máquinas en los procesos de fabricación completos es esencial para mejorar dichos procesos.

Soluciones integrales de supervisión de máquinas que ponen las máquinas en línea y guían la acción del operario para ayudarle a conseguir estas mejoras.

En Tulip, trabajamos en estrecha colaboración con nuestros clientes para diseñar soluciones integrales de supervisión de máquinas que creen valor rápidamente y a escala.