Aplicación y ejecución de OEE (Overall Equipment Effectiveness o Eficiencia General de los Equipos)

Actualmente, el sector industrial de Taiwán está siendo afectado por varios factores, tales como métodos de producción, calidad de personal, logística, mantenimiento de equipos y tecnología de procesamiento.

Sin embargo, el equipo de producción no refleja su capacidad correcta. Con el pasar del tiempo, el desarrollo de la industria y el continuo crecimiento de la línea de producción, conllevará costos adicionales invisibles a la empresa, lo que, a su vez, causa enormes pérdidas.

A fin de que la industria manufacturera resuelva este problema implícito, el concepto, construcción y aplicación práctica de OEE (Overall Equipment Effectiveness) son temas que los empresarios deben manejar cuidadosamente.

Introducción

OEE es una razón que consta de Disponibilidad, Rendimiento y Calidad. La mayoría de las empresas creen que OEE es la norma de oro para medir la productividad de la fábrica, y que pueden resolver cualquier problema relacionado a la baja eficiencia en general de las máquinas de producción a través de la adquisición de datos, el análisis temporal, y la optimización de datos. Lo que logra maximizar los beneficios del tiempo y reducir los costos de producción.

La fórmula para el OEE es:
OEE = A (Disponibilidad) x P (Rendimiento) x Q (Calidad)

La aplicación de OEE en fábricas puede resumirse simplemente como la “administración de maquinaria“. Además, la principal preocupación de la industria manufacturera es el costo, y el costo más evidente de la fábrica es el consumo de electricidad. Por consiguiente, si un dispositivo mecánico ha estado funcionando durante todo el día, los métodos de monitoreo del tiempo de uso real y la adquisición del consumo de energía real por la máquina son los problemas más críticos.

Hasta ahora, en la sociedad industrial moderna, los dispositivos instalados en la fábrica pudiesen contar con una función de registro, pero no había función de red alguna. En la actualidad, estos productos cuentan con la función de registro y una alarma instantánea, que pueden utilizarse para notificar al administrador de la máquina sobre la situación a través del monitoreo en tiempo real. Por lo tanto, la función de red y de registro de datos como parte de IIoT (Industrial Internet of Things) se han convertido en las mejores herramientas para la optimización de OEE.

Asimismo, OEE es un indicador fundamental del rendimiento general de un dispositivo, permitiendo a los administradores entender el estado del sistema mientras está en funcionamiento, y así maximizar los beneficios de tiempo del dispositivo.

Cada dispositivo de producción cuenta con su máxima capacidad teórica. Sin embargo, la única manera para lograr esta capacidad es operando la máquina sin interferencias ni pérdidas en la calidad.

Cómo nos afecta el OEE

Un gerente de fábrica debe controlar y monitorear las operaciones de producción de toda la planta. Por ejemplo, el equipo de mantenimiento, la productividad de los operadores de dispositivos, y los ajustes de procesos operacionales de las máquinas, etc. al igual que debe monitorear de cerca las métricas de producción claves. Al analizar de manera continua esta información, el administrador de la fábrica es capaz de identificar y resolver cualquier inconveniente de producción antes de que se vuelva un problema importante.

Sin embargo, en la sociedad moderna, serían excesivos los costos laborales asociados al empleo de todos los trabajadores para realizar las tareas descritas anteriormente.

Esta es la razón del porqué los temas relacionados con las herramientas de adquisición de datos en combinación con IIOT se han vuelto fundamentales últimamente.

Arquitectura de sistema, modo de operación y descripción de dispositivos

A continuación se presenta una descripción de la arquitectura de todo el Kit Demo de OEE.

La solución  de ICP DAS consta de varias categorías importantes, incluyendo sensores, concentradores, convertidores, controladores y HMI (Human machine interface), etc.

El modelo M-7084 es un módulo que recibe datos de señal digital desde múltiples sensores que son utilizados para conteo, frecuencia y medición de movimiento, etc. Luego, un módulo DL-10 es empleado para realizar la adquisición de datos relacionados con humedad y temperatura. Al referirse a módulo de temperatura, bien podría ser un M-7018Z para termocuplas, un M-7015P  para RTDs o un M-7005 para termistores.

Después, se puede usar un módulo tSL-P4R1 para administrar el estado de la máquina a fin de reducir el tiempo de inactividad y los costos de producción. Este módulo puede monitorear la salida del indicador de máquina sin afectar la operación del dispositivo, permitiendo que la fase de funcionamiento actual de la máquina sea realmente controlada y logre las metas de producción.

El módulo tSL-P4R1 también puede monitorear fácilmente el estado de la luz tricolor en el MES a través del sistema SCADA, aumentando el volumen de producción y uso de la maquinaria.

Instalar un módulo WISE-5231 le permite completar de modo eficiente la programación de lógica, reduciendo considerablemente los costos de los recursos necesarios en el desarrollo de sistema.

La salida de los productos descritos anteriormente puede ser desplegados en un sistema de monitoreo central usando el software de control gráfico de ICP DAS, InduSoft.

Campo de aplicación

Sistema de monitoreo de dispositivos

Al crear el sistema de monitoreo de dispositivos, los distintos módulos de E/S ofrecidos por WISE le permiten elegir un hardware más adecuado. En el caso de una emergencia, puede ser enviado un correo electrónico o mensaje SMS al encargado a través de WISE. Luego, puede ser solicitada una cámara IP para ejecutar el registro instantáneo de imagen, junto con la transmisión a través de un comando CGI para confirmar la condición de la instalación; reduciendo así la posibilidad de que ocurran desastres. Con WISE, usted puede ahorrar una gran cantidad de tiempo y costo en el desarrollo del sistema.

Sistema de gestión de fábrica

Generalmente, administrar la línea de producción para aumentar la capacidad de producción y reducir el inventario son elementos claves para la rentabilidad de una fábrica. Por lo tanto, varias soluciones automatizadas de administración son constantemente propuestas y aplicadas en este campo. Al implementar los diferentes controladores WISE y módulos de E/S de ICP DAS, los desarrolladores de sistema pueden establecer de manera flexible lógicas autónomas y funciones de conexión P2P avanzadas a múltiples máquinas. Al mismo tiempo se pueden conectar sin interrupción con el sistema de administración de la planta para reducir los costos de desarrollo.

Caso real

Hay muchos ejemplos de operaciones de campo usando OEE como los datos de referencia para la administración de producción, que son demostrados a continuación.

Por ejemplo, monitorear el estado operacional de la luz tricolor de la maquinaria de producción puede adquirir datos relacionados con la disponibilidad de la máquina. Luego, puede ser instalado un sensor para obtener los datos relacionados con la cantidad de producción, la velocidad de rotación del motor, el consumo de energía de la máquina, los parámetros de temperatura de la máquina, etc.

Por consiguiente, el estado de operación puede ser analizado a partir de los datos adquiridos junto con la autorización de uso de la máquina, los datos de administración de las imágenes en terreno. Lo que significa que el encargado de la fábrica puede referirse a los resultados para ejecutar la administración de producción, basándose en las mediciones a través del OEE.

Mantenimiento de equipos

Las fábricas modernas en su mayoría usan equipos automatizados. Sin embargo, los equipos tradicionales aún necesitan que el personal de mantenimiento sea el que esté a cargo cuando se reemplacen piezas dañadas o desgastadas en la máquina. También son los encargados de completar los registros de reemplazo de piezas en el archivo de control.

En este caso, sin embargo, el archivo de control es depositada en la unidad de asuntos generales, de manera que es complicado para el operador de maquinaria o para el encargado de la fábrica saber qué partes fueron reemplazadas. Es aún más difícil conocer si efectivamente el personal de mantenimiento ha reemplazado aquellas piezas, a menos que un miembro importante del personal vaya a la unidad de asuntos generales para verificar la exactitud del archivo de control. Por lo tanto, es a menudo difícil determinar de manera eficiente la causa si ocurre un error.

Por ejemplo, si la planificación de procesos de un solo día para una máquina abarca ocho horas por turno, y hay tres turnos cada día, es bastante difícil determinar quién usó la máquina ese día, y qué trabajo fue realizado en el dispositivo, sin implementar los procedimientos de adquisición de datos y control de acceso.

Sin embargo, si usted instala un ACS y un módulo TPD-703 en una máquina, puede identificar con claridad cuál miembro del personal estaba usando la máquina y el registro de cuánto tiempo fue usado el dispositivo.

Por otra parte, el personal de mantenimiento puede registrar directamente los detalles de cualquier pieza que haya sido reemplazada durante el día en el módulo TPD-703. Una vez que haya sido terminado el mantenimiento, el personal puede subir los datos al sistema. De esta manera, el administrador puede entender perfectamente el estado de cada máquina.

Como resultado, tanto la formulación como el proceso de fabricación pueden ser desplegados directamente en la interfaz. El operador de maquinaria puede confirmar la formulación, proporción, cantidad y el programa de producción al ver la pantalla, lo que ayuda a reducir intuitivamente la incidencia de errores operacionales.

Además, el controlador WISE-5231 es combinado con la función de notificación instantánea que transmite un mensaje vía comando LINE. En el caso de un error operacional con la máquina, puede enviarse inmediatamente un mensaje a un dispositivo móvil para notificar al administrador que existe una situación en terreno que necesida ser atendida.

Finalmente, los datos de producción front-end, procesos de fabricación, informes de producción, e información de alarmas inusuales pueden ser integrados en un sistema SCADA a través del software de control gráfico InduSoft.

A través del intercambio de información de la base de datos, combinado con los sistemas back-end MES y ERP que pueden emplearse para analizar los datos críticos y comprender la información en tiempo real, la calidad de producto puede mejorar considerablemente mientras que también garantiza la fiabilidad del equipo.

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