UNIVERSIDAD DE ORIENTE.

NÚCLEO DE MONAGAS.

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA DE SISTEMAS.

CURSOS ESPECIALES DE GRADO.

ÁREA: AUTOMATIZACIÓN Y CONTROL DE PROCESOS INDUSTRIALES.

ESTRATEGIAS PARA LA AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL.

UNIDAD V: NUEVOS PARADIGMAS DE LA AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL.

(Tema 5: Enfoque desde los Sistemas Holónicos de Manufactura para Procesos de Producción Batch)

EQUIPO PLC

TUTORA:

ING. JUDITH DEVIA.

PARTICIPANTES:

ABREU M. EDGAR L.

C.I.: V-18.657.589.

MARQUEZ O. FRANCISCO E.

C.I.: V-19.782.155.

ABRIL DE 2014

ÍNDICE

Pág.

INTRODUCCIÓN……………………………………………………………………… 1

MARCO TEÓRICO:

Conceptos Básicos……………………………………………………………. 2

Holón Recurso………………………………………………………………… 2

Producción Batch……………………………………………………………… 3

Ventajas de Producción Batch………………………………………………. 3

Modelos de HMS………………………………………………………………. 3

Modelo de Actividades desde las características HMS……………………. 4

Ventajas de HMS………………………………………………………………. 5

DISCUSIÓN……………………………………………………………………………. 6

CONCLUSIONES……………………………………………………………………… 8

REFERENCIAS……………………………………………………………………….. 9

INTRODUCCIÓN.

Un sistema de producción es aquel sistema que proporciona una estructura que agiliza la descripción, ejecución y el planteamiento de un proceso industrial. Estos sistemas son los responsables de la producción de bienes y servicios en las organizaciones. De esta manera se conceptualiza la producción a nivel industrial en función de la robustez de los procesos, que garanticen niveles de producción satisfactorios a las necesidades del mercado.

Los Sistemas de Control Inteligente de Manufactura son organizaciones con un alto grado de distribución, estos generan ventajas a partir de las tecnologías de la información para la comunicación y de la teoría moderna de control, haciendo que haya integración en estos sistemas que compiten en un medio altamente dinámico y de economías agiles.

En esas circunstancias, se ha centralizado el desafío en desarrollar sistemas de control inteligente con capacidades de autonomía, cooperación y de inteligencia, adaptación rápida a los cambios del entorno y más robustos contra la ocurrencia de disturbios. Para ello se han propuesto varias arquitecturas, de las que se harán mención en el desarrollo de este trabajo, basadas en los paradigmas holónicos (control holónico) y la inteligencia artificial (IA) distribuida mediante sistemas Multi-Agente.

MARCO TEÓRICO.

Conceptos Básicos.

Holón: bloque autónomo y cooperativo de un sistema de fabricación que transforma, transporta, almacena y/o valida información. Un holón puede ser también una parte física del proceso. Un holón puede, incluso ser parte de otro holón. [1]

Un sistema de fabricación holónico es un sistema de fabricación en el cual, los diferentes elementos que lo componen son modelados como holones, siendo estos unas entidades autónomas y cooperantes. Desde este punto de vista, pueden desarrollarse sistemas de programación y control de la producción más eficientes, robustos ante posibles perturbaciones y adaptables a cambios. [1]

Por definición, las unidades de producción holónicas son unidades autónomas que permiten el modelamiento de la información e infraestructura que compone el sistema de control inteligente de manufactura. El holón recurso definido como componente de la unidad de producción holónica, permite el modelamiento del comportamiento de las dinámicas existentes en los elementos que realizan una parte del proceso de manufactura. La misión y la ingeniería del holón representan las componentes funcionales del holón y representan el objetivo y el conocimiento de producción respectivamente. [2]

Holón Recurso.

Koestler concluyó que las partes o los todos no existen en el dominio de la vida y propuso la palabra “Holón” para representar esta naturaleza híbrida, como una combinación de la palabra griega holos, la cual significa todo, y el sufijo on, el cual significa partícula.

En las investigaciones realizadas sobre los Sistemas Holónicos de Manufactura (HMS) se han planteado tres tipos de holones básicos: Misión, Ingeniería y Recurso. El holón recurso (HR) es de especial interés porque este representa recursos físicos y con la implementación de HMS se cambia el paradigma del sistema de control de estos recursos. [3]

El Holón Recurso (HR) representa recursos físicos en las empresas y por tanto es de especial interés en el área de la automatización y el control. El paradigma holónico podría sugerir cambios en los controladores actuales o bien, en el mejor de los casos, permitiría la adición de los atributos holónicos sin perjudicar las configuraciones existentes. [3]

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El estudio del comportamiento dinámico del HR permitiría conocer en profundidad su conducta y obtener un modelo que lo represente, para lo cual se busca reunir las principales dinámicas que rigen su comportamiento, con el fin de construir un modelo que las reúna y poder hacer así una evaluación de sus propiedades.

El HR está a su vez dirigido en tres partes principales: Parte física, interface intra-holón y toma de decisiones. El nivel de decisión del RH presenta un comportamiento con dinámicas discretas, las cuales, integradas se pueden interpretar como un problema de control, en el cual se controla un proceso mediante estas decisiones y a la vez tiene un comportamiento en lazo abierto controlado por otro holón. [3]

Producción Batch.

Producción Batch (Lotes): Se caracteriza por la producción del producto en lotes. Cada lote del producto pasa de una operación o centro de trabajo a otro. En este caso el proceso de obtención del producto requiere más operaciones y estas son más especializadas, con lo que difícilmente un mismo operario podría dominarlas todas. Se denomina también configuración por proceso.

El proceso Batch produce una cantidad finita de producto que fluye libremente (usualmente líquidos o polvos), mediante la ejecución ordenada de operaciones y actividades de proceso. Es un proceso que lleva a cabo la producción de una cantidad finita de material a través de someter a una cantidad finita de material de entrada a un conjunto ordenado de actividades de procesamiento sobre un periodo finito de tiempo usando una o más piezas de equipo. [4]

Ventajas del Proceso Batch.

Las ventajas que ofrecen los procesos Batch son la optimización en el uso de capacidades de producción mediante la arbitración de equipos y capacidades, mejora de la producción, aumenta el rendimiento efectivo. Se reducen los costos y mejora la calidad, al aplicar un sistema de gestión y control de lotes y a su vez logra la coordinación, validación y documentación de aquellas operaciones manuales que son requeridas en el proceso. [5]

Modelos de HMS.

Modelos que representan la estructura de control, supervisión, planificación y programación de sistemas de producción de procesos Batch desde el paradigma de los Sistemas Holónicos de Manufactura: [6]

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Modelo de Activos Basado en la Unidad de Producción: presenta el objetivo de satisfacer el cumplimiento de los requerimientos de producción, en la cual la Unidad de Producción es el componente fundamental dentro de la organización de la empresa. Por lo tanto, la Unidad de Producción se concibe como la composición de un conjunto de unidades elementales que pueden tomar sus propias decisiones respecto al cumplimiento de su objetivo, pero dentro de la holarquía está obligada a informar su estado en el cumplimiento de una meta o si ésta no se puede cumplir debido a fallas en su comportamiento. [6]

Modelo de Proceso Basado en la Cadena de Valor: toma en cuenta el flujo de información, conocimientos y productos que deben existir entre las distintas Unidades de Producción con el fin de acrecentar el valor del producto y de la información del proceso de producción. Permite identificar de manera independiente los objetos de negocios y los procesos de negocios para cada una de las Unidades de Producción que conforman la holarquía. La flexibilidad y autonomía de las Unidades de producción en la cadena de valor del producto evita relaciones rígidas entre los recursos utilizados y los procesos de negocios que se deben desarrollar para el cumplimiento de los objetivos globales y la obtención del mejor desempeño global del sistema. [6]

Modelo de Actividades desde las características HMS.

Ofrece una estructura jerarquía temporal que es conformada dinámicamente para satisfacer los objetivos de producción. [6]

Control de la Unidad de Producción: esta actividad tiene como objetivo controlar el proceso de producción en el nivel de planta, así como adquirir y desplegar la información del Batch en ejecución. Para satisfacer estas funcionalidades, en el nivel de control de la Unidad de Producción existirá una familia parametrizada de controladores continuos y/o discretos que se encargarán de mantener la dinámica del proceso de producción dentro de la región de operación deseada, así como trasladar el sistema desde una región de operación a otra de acuerdo con la instancia del método de producción. La arquitectura de comunicaciones e información soporta la transferencia y el almacenamiento de la información del estado de los recursos, así como permite al observador de estados capturar la presencia de los eventos que se presentan.

Supervisión de la Unidad de Producción: objetivo iniciar, controlar, monitorear y finalizar las operaciones que se realizan en la actividad de control de la Unidad de Producción. Por lo tanto este componente se encarga de asegurar que las Unidades de Producción sean autónomamente capaces de establecer y mantener las acciones de control, así como llevar a cabo las tareas asignadas con los requisitos exigidos para la ejecución del Batch. [6]

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Coordinación de la Unidad de Producción: se encarga de controlar la ejecución de los Batch y los recursos existentes en la Unidad de Producción, a su vez asegura que sea autónomamente capaz de establecer y mantener las operaciones, así como llevar a cabo sus tareas asignadas con los requisitos exigidos por las funciones de ejecución de manufactura, incluso ante los disturbios y fallas que se puedan presentar durante su operación.

Administración de la Información de Producción: se encargada de la adquisición, almacenamiento, análisis y reporte de la información de desempeño del sistema de producción Batch. [6]

Administración del Método de Producción: se encarga de crear, almacenar y gestionar la información referente a la manera adecuada para obtener los productos. Esta información es compartida por los procesos de negocios de la empresa con el nivel de detalle adecuado que permita realizar las demás funciones que conforman el modelo de actividades.

Planeación y Programación de la Producción: corresponde al conjunto de acciones que se encargan de analizar las órdenes de producción, realizar la descomposición de una orden en una secuencia de operaciones, establecer el programa de producción para el cumplimiento de los objetivos de la empresa y determinar el uso óptimo de los recursos para satisfacer los requerimientos de producción. Permite conformar dinámicamente la holarquía, agregando o eliminando Unidades de Producción sin requerir modificaciones al sistema completo. Debe realizar la asignación de los recursos específicos que serán encargados de ejecutar las operaciones de producción previamente obtenidas en el proceso de planificación. [6]

Ventajas de HMS.

Los Sistemas Holónicos de Manufactura traen consigo innumerable cantidad de ventajas, como solución a los siguientes problemas: [3]

La necesidad de personalización masiva, en el caso de ‘make-to-order’ en vez de ‘make-to-stock’, lo cual sugiere la producción basada en pedidos y no en existencias.

Combinación híbrida de volumen y variedad de producción en un único piso de planta.

La necesidad de los clientes para tener sus productos específicos en un corto tiempo.

La necesidad de tener cadenas de suministro estrechamente integradas y contar con almacenes con mínima existencia.

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DISCUSIÓN.

Dada la investigación realizada se puede deducir que un proceso Batch es un sistema que induce la producción de cantidades finitas de material, sometiendo a las cantidades de material de entrada a un conjunto ordenado de actividades de procesamiento sobre un periodo finito de tiempo usando uno o más recursos.

Algunas de las ventajas resaltantes que pueden ofrecer los procesos Batch son: optimiza el uso de capacidades de producción, reducen los costos del proceso, mejora la calidad del producto. Todo esto es posible gracias a la adecuada coordinación y documentación de los procesos manuales.

El flujo de información y productos a través de la cadena de valor va produciendo cambios en el estado de la holarquía, el cual está constituido por el reporte autónomo de cada unidad de producción que la conforma. Por otra parte, se presenta el objetivo de satisfacer el cumplimiento de los requerimientos de producción, en la cual la Unidad de Producción es el componente fundamental dentro de la organización de la empresa.

Para cada uno de los componentes del estado de la Unidad de Producción se debe obtener su modelo de comportamiento con el propósito de incrementar la capacidad de sistematizar, procesar y utilizar la información existente en la Unidad de Producción. Debido a que la Unidad de Producción posee la autonomía para crear y modificar dinámicamente su estructura y tiene la libertad de pertenecer a varias holarquías, la Unidad de Producción y sus componentes puedan operar sobre más de un proceso Batch de manera simultánea.

Un Sistema Holónico de Manufactura tiende a combinar las características de las estructuras jerárquicas en la conformación de jerarquías temporales denominadas “holarquías”, pero igualmente involucran la autonomía de los componentes de la holarquía mediante la decisión local en sus procesos. De esta manera un Holón puede crear y modificar dinámicamente las jerarquías y tiene la libertad de pertenecer a varias holarquías, pero a su vez no depende de la holarquía para cumplir con sus objetivos individuales.

La función denominada “Supervisión del proceso”, dentro del entorno de la automatización e integración de procesos industriales, adquiere mayor importancia a medida que los enfoques muestran tendencias hacia sistemas inteligentes, integrados y distribuidos, como los denominados Manufactura inteligente (IMS) y

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los Sistemas de manufactura holónicos (HMS). Como un paso previo que conduzca al diseño de sistemas de supervisión holónicos sobre bases formales se requiere disponer de metodologías que permitan expresar las especificaciones del sistema, modelar el comportamiento del proceso controlado y supervisado, y probar las propiedades exigidas de desempeño.

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CONCLUSIONES.

Los procesos de producción Batch son un enfoque de producción en base a procesos de producción por lotes, con la especificación de que poseen mayor número de actividades para lograr el producto final, lo que va a garantizar la calidad del producto, el control detallado de los procesos, y de igual forma reducción de costos y tiempos de producción.

Debido a la complejidad de este tipo de producción que se adapta a los principales avances que ofrece la tecnología, se busca a través de los sistemas holónicos de manufactura, establecer los parámetros de funcionamiento más alla de la analogía de un todo o una partícula, es decir, que los procesos se van a especificar como holones.

Siendo los sistemas holónicos de manufactura precursores de una perspectiva de producción diferente, que afronta las necesidades que tiene la industria en la ejecución de sus procesos productivos, es prioritario crear la relación de los procesos en función de los modelos enfocados en los HMS, para así crear beneficios tangibles en los procesos de producción Batch.

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BIBLIOGRAFÍAS.

1. Sistemas de Fabricación Holónicos. [Documento en línea]. Disponible en: http://adingor.es/congresos/web/uploads/cio/cio2002/metodos_cuantitativos/C085.pdf [Consulta: 05 de abril de 2014]

2. Quintero L. (2009). Un Modelo de Control Inteligente para Sistemas de Manufactura Basado en los Paradigmas Holónico y Multi-Agente. Tesis de maestría. Universidad Nacional de Colombia. [Documento en línea]. Disponible en: http://www.bdigital.unal.edu.co/1904/1/71770457.20101.pdf [Consulta: 05 de abril de 2014]

3. Vásquez R. (2009). Modelo de Holones Recurso en Sistemas Holónicos de Manufactura. Tesis de maestría. Universidad Nacional de Colombia. [Documento en línea]. Disponible en: http://www.bdigital.unal.edu.co/2114/1/Rubendariovasquezsalazar.2009.pdf [Consulta: 05 de abril de 2014]

4. Sistema de producción. [Artículo en línea]. Disponible en: http://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_de_producci%C3%B3n [Consulta: 05 de abril de 2014]

5. Gestión y Control de producción por lotes (Batch). [Artículo en línea]. Disponible en: http://www.omnicon.cc/versiones/2011/enerofebrero/contenido/noticia2.pdf [Consulta: 05 de abril de 2014]

6. Chacón E., Rojas O. Enfoque desde los Sistemas Holónicos de Manufactura para Procesos de Producción Batch. [Artículo en línea] Disponible en:http://eventos.saber.ula.ve/eventos/getFile.py/access?contribId=23&sessionId=25&resId=1&materialId=paper&confId=47[Consulta: 05 de abril de 2014]