SUPERVISIN Y CONTROL INTELIGENTE DE SISTEMAS Y PROCESOS

El progreso tecnolgico puede cuantificarse a partir de la cantidad y complejidad de tareas que realizan automticamente los procesos industriales y sistemas productivos sin que medie un proceso deliberativo externo (humano) de intervencin acerca de cmo una tarea debe ser realizada. A pesar de los significativos progresos tecnolgicos, la componente humana es hoy todava la nica parte de un proceso o sistema productivo que es realmente adaptable, reconfigurable y gil para poder gestionar con eficiencia y eficacia la calidad de desempeo en un entorno caracterizado por mercados globales de productos y servicios especiales. Esta falta de agilidad, flexibilidad y adaptacin autnoma es una causa fundamental de la prdida de competitividad que se percibe en los sistemas productivos actuales.El objetivo de esta lnea de investigacin es el desarrollo de metodologas, algoritmos y conceptos que posibiliten un avance significativo hacia la implementacin de sistemas cognitivos de manufactura como hito imprescindible para lograr un cambio paradigmtico en el desarrollo de una nueva generacin de procesos industriales y sistemas productivos, donde el rol de la automatizacin de funciones complejas como la supervisin, optimizacin y verificacin en-lnea se considera clave para afianzar y consolidar la agilidad y facilidad de reconfiguracin de los procesos industriales en un marco de autonoma, evolucin y acumulacin del conocimiento.Para lograr este objetivo los sistemas productivos deben incorporar medios cognitivos similares a los que poseen los seres humanos que les permite reaccionar a situaciones imprevistas, planificar y razonar sobre cursos de accin alternativos para gestionar fallos y eventos inesperados, aprender y ganar experiencia haciendo, mientras que se recurre a la comunicacin con otros agentes cognitivos para integrar aprendizaje con prediccin y planificacin. La visin de los trabajos que se desarrollan es contribuir a implantar por diseo las funcionalidades relacionadas con el aprendizaje, razonamiento y planificacin automtica en procesos y sistemas productivos, y a partir de estas nuevas capacidades resolver problemas como la optimizacin dinmica, supervisin y control de la calidad de desempeo en un marco de incertidumbre paramtrica y errores significativos en la estructura de los modelos y representaciones matemticas utilizadas en la fase de diseo y escalado de los mismos.De la mano de la manufactura cognitiva, la automatizacin de tareas de supervisin y optimizacin en tiempo real de sistemas complejos controlados ha ingresado definitivamente en un cambio paradigmtico promovido por la creciente incorporacin de la autonoma para actuar en el diseo y programacin del aprendizaje por refuerzos como herramienta fundamental para aumentar la seguridad y calidad de prestacin. Esta autonoma impone que el diseo de un sistema o proceso enfatice la capacidad intrnseca de aprender, y a partir de ello actuar y tomar las acciones apropiadas para hacer frente a las incertidumbres del entorno sobre el que acta. La capacidad de aprender como rasgo distintivo del diseo y construccin de una entidad autnoma de control o supervisin (agente autonmico) permite abordar tareas complejas en la jerarqua de control sin necesidad de incluir a priori la lgica de actuacin de manera explcita en la programacin del controlador. Por el contrario, en los sistemas cognitivos se concibe como la capacidad de transformar una meta, rol, objetivo o requerimiento a satisfacer en una poltica de actuacin adaptativa. Para lograr este objetivo, el sistema o proceso incorpora en su diseo una mquina de aprendizaje automtico que le permite transformar la experiencia (real o simulada) en conocimiento y, sustentado en la capacidad de aprender, tambin adaptarse permanentemente al entorno que le influye y sobre el que acta.

LA SUPERVISIN Y CONTROL DE PROCESOS.

La supervisin en el hecho de controlar a distancia los procesos industriales, de forma remoto y computarizada un usuario o una maquina controla los diferentes procesos que se dan en una fbrica. La principal funcin de la supervisin es la centralizacin del control de procesos fuera del rea de control o fuera de maquina a controlar. En la supervisin actan tanto las personas como las mquinas. De esta separacin del control hombre mquina podemos ver las dos diferencias claras de la supervisin, la supervisin activa o control manual donde el hombre a travs de una pantalla simulador controla los procesos en mayor o menor grado de se estn realizando, tambin est la supervisin pasiva o automtica, es decir el computador oPC a travs de su aplicacin controla las variables del sistema y solo avisa a la persona cuando encuentra un error. Tan importante como la supervisin son las jerarquas de control que se establecen en una red industrial de procesos, tambin existen en el mercado diferentes sistemas para el control. Estos sistemas destacamos los sistemas SCADA que explicaremos ms adelante justo despus de una breve introduccin a la supervisin.

LA SUPERVISIN DE PROCESOS.

La industria posee cada vez procesos productivos ms automatizados, complejos y en los que coexiste una gran diversidad de elementos: autmatas, ordenadores, accionamientos neumticos, robots, etc. Adems los sistemas de produccin fuertemente centralizados y poco flexibles que se utilizaban hace varias dcadas ya no son admisibles.

Esto dio lugar hace unos aos a la aparicin de los sistemas de produccin flexibles que proporcionan respuestas rpidas al mercado fuertemente cambiante en el que estn inmersas las empresas. A medida que aumenta la flexibilidad de los sistemas de produccin, aumenta la complejidad del sistema de control necesario para gobernarle.Esto ha dado lugar a la aparicin de los sistemas de control "inteligentes" basados en conceptos de: descentralizacin, autonoma, monitorizacin, cooperacin y colaboracin.

Todo este aumento de complejidad lleva a que el personal de mantenimiento cada vez se encuentra con ms dificultades a la hora de intervenir, necesitando un personal cada vez ms preparado tcnicamente y sobre todo en un proceso de formacin continuo, debido a los cambios frecuentes que sufren los procesos productivos. Adems, debido a la modificacin constante del proceso productivo, en periodos muy cortos, se hace necesario un sistema que garantice la fiabilidad, idoneidad y normalizacin de esas modificaciones, de acuerdo a unas normas acordadas.

Con esta lnea de investigacin se pretende desarrollar e implantar herramientas dirigidas a los responsables de mantenimiento de las empresas, de tal forma que se pueda intervenir rpidamente en caso de avera y con una mnima formacin del personal.

Potenciar el campo del control y supervisin de sistemas complejos basados en Redes y Buses de Campo. Interesndose de forma especial por aquellas configuraciones que "mezclan" distintas tecnologas y que requieren que el dilogo entre todos los participantes sea lo ms transparente posible para explotar al mximo las posibilidades de todo el conjunto, tanto desde el punto de vista de Fabricacin como desde el punto de vista de Supervisin, ayuda al Mantenimiento y Gestin.

Mejor control de sus procesos logsticos Acceso permanente a sus propios KPI Actuacin basada en hechos en lugar de sensaciones Rpida puesta en marcha de la operativa (soporte de refuerzo)La supervisin de procesos proporciona la informacin necesaria para controlar sus procesos logsticos y adaptarse a la variabilidad de las condiciones existentes, con el fin de servir mejor a sus clientes. Puede emprender acciones puntuales, basadas en hechos concretos, para evitar la aparicin de problemas y mejorar el rendimiento del proceso.

Las herramientas de supervisin de procesos de Vanderlande Industries proporcionan informacin en tiempo real de sus procesos logsticos. Como parte integrante de los paquetes de softwareVISION,VITALyVIBES. Esto permite comparar distintos emplazamientos, reducir el coste por artculo manipulado, etc.

ESTAS HERRAMIENTAS INCLUYEN:BPI (Business Process Intelligence): realiza informes personalizados y advierte rpidamente cuando los KPI estn fuera de los rangos definidos.SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition): herramienta de supervisin del sistema en tiempo realODB (Operations Dashboard): muestra los datos y capacidad de los procesos casi en tiempo realTEM (Traffic light Environment Monitor)Las herramientas por s solas no son suficientes. Para utilizarlas de forma efectiva e interpretar correctamente los datos, Vanderlande Industries ofrece el servicio deConsultora de Negocio e Implementacin, con el fin de proporcionar anlisis e informacin sobre el proyecto a nuestros clientes y traducir los resultados en mejoras reales.

Durante la fase de puesta en marcha/refuerzo podemos supervisar los procesos y dar asistencia in situ para el arranque operativo, incluyendo formacin y preparacin prctica para los operarios y supervisores. En otras palabras, asistencia ptima para la carga de trabajo diaria y sus procesos logsticos.

Sistema Supervisor-diagnosticador

Elementos que lo componen:

Mdulo de carga del programa. Ser el encargado de interpretar el programa del autmata. Construir el rbol de decisin que ser con el que trabaje la herramienta. Dependiente del autmata. Dependiente del autmata.

Mdulo de comunicaciones, ser el encargado de extraer la informacin del estado en el que se encuentra el autmata.

Mdulo-Herramienta Supervisor-Diagnosticador basado en PC. Genrica, independiente del autmata. Es el que implementa todas las reglas de decisin y diagnstico, adems de incluir una "interface" amigable e intuitiva para el operario de mantenimiento.

El esquema es el siguiente:

SCADA, Una primera idea:

SCADA es un acrnimo por Supervisory Control And Data Acquisition (control y adquisicin de datos de supervisin). Los sistemas SCADA utilizan el computador y las tecnologas de comunicacin para automatizar el monitoreo y control de procesos industriales.

Estos sistemas son partes integrales de la mayora de los ambientes industriales complejos o muy geogrficamente dispersos ya que pueden recoger la informacin de una gran cantidad de fuentes muy rpidamente, y la presentan a un operador en una forma amigable. Los sistemas SCADA mejoran la eficacia del proceso de monitoreo y control proporcionando la informacin oportuna para poder tomar decisiones operacionales apropiadas.

Los primeros SCADA eran simplemente sistemas de telemetra que proporcionaban reportes peridicos de las condiciones de campo vigilando las seales que representaban medidas y/o condiciones de estado en ubicaciones de campo remotas. Estos sistemas ofrecan capacidades muy simples de monitoreo y control, sin proveer funciones de aplicacin alguna.

La visin del operador en el proceso estaba basada en los contadores y las lmparas detrs de paneles llenos de indicadores. Mientras la tecnologa se desarrollaba, los ordenadores asumieron el papel de manejar la recoleccin de datos, disponiendo comandos de control, y una nueva funcin - presentacin de la informacin sobre una pantalla de CRT. Los ordenadores agregaron la capacidad de programar el sistema para realizar funciones de control ms complejas. Los primeros sistemas automatizados SCADA fueron altamente modificados con programas de aplicacin especficos para atender a requisitos de algn proyecto particular.

Como ingenieros de varias industrias asistieron al diseo de estos sistemas, su percepcin de SCADA adquiri las caractersticas de su propia industria. Proveedores de sistemas de software SCADA, deseando reutilizar su trabajo previo sobre los nuevos proyectos, perpetuaron esta imagen de industria-especficos por su propia visin de los ambientes de control con los cuales tenan experiencia. Solamente cuando nuevos proyectos requirieron funciones y aplicaciones adicionales, hizo que los desarrolladores de sistemas SCADA tuvieran la oportunidad de desarrollar experiencia en otras industrias. Hoy, los proveedores de SCADA estn diseando sistemas que son pensados para resolver las necesidades de muchas industrias con mdulos de software industria-especficos disponibles para proporcionar las capacidades requeridas comnmente. No es inusual encontrar software SCADA comercialmente disponible adaptado para procesamiento de papel y celulosa, industrias de aceite y gas, hidroelctricas, gerenciamiento y provisin de agua, control de fluidos, etc. Puesto que los proveedores de SCADA an tienen tendencia en favor de alguna industria sobre otras, los compradores de estos sistemas a menudo dependen del proveedor para una comprensiva solucin a su requisito, y generalmente procurar seleccionar un vendedor que pueda ofrecer una completa solucin con un producto estndar que est apuntado hacia las necesidades especficas del usuario final. Si selecciona a un vendedor con experiencia limitada en la industria del comprador, el comprador debe estar preparado para asistir al esfuerzo de ingeniera necesario para desarrollar el conocimiento adicional de la industria requerido por el vendedor para poner con xito el sistema en ejecucin.

La mayora de los sistemas SCADA que son instalados hoy se est convirtiendo en una parte integral de la estructura de gerenciamiento de la informacin corporativa. Estos sistemas ya no son vistos por la gerencia simplemente como herramientas operacionales, sino como un recurso importante de informacin. En este papel continan sirviendo como centro de responsabilidad operacional, pero tambin proporcionan datos a los sistemas y usuarios fuera del ambiente del centro de control que dependen de la informacin oportuna en la cual basan sus decisiones econmicas cotidianas. La mayora de los vendedores principales de SCADA han reconocido esta tendencia, y estn desarrollando rpidamente mtodos eficientes para hacer disponibles los datos, mientras protegen la seguridad y funcionamiento del sistema SCADA.

La arquitectura de los sistemas de hoy integra a menudo muchos ambientes de control diferentes, tales como tuberas de gas y aceite, en un solo centro de control. Para alcanzar un nivel aceptable de tolerancia de fallas con estos sistemas, es comn tener ordenadores SCADA redundantes operando en paralelo en el centro primario del control, y un sistema de reserva del mismo situado en un rea geogrficamente distante.

Esta arquitectura proporciona la transferencia automtica de la responsabilidad del control de cualquier ordenador que pueda llegar a ser inasequible por cualquier razn, a una computadora de reserva en lnea, sin interrupcin significativa de las operaciones.