¿Qué es la Automatización Totalmente Integrada?

Cuando una empresa del sector farmacéutico en Suiza instaló una nueva línea para empaquetar tabletas, involucró máquinas de última generación. Hubo una combinación perfecta de una máquina de empaquetado en blíster de alta velocidad desarrollada por un fabricante alemán, una máquina de empaquetado en cartón desarrollada por una empresa italiana y una máquina de empaquetado en cajas proporcionada por un integrador local. El equipo en sí funcionó con una eficiencia excepcional. Sin embargo, el gerente de la instalación experimentó problemas al intentar recopilar información relacionada con el funcionamiento de la línea de producción en su conjunto, y solo tenía plataformas de control separadas para cada una de las máquinas junto con diferentes tipos de información presentados en diferentes formatos. Aunque todas las máquinas estaban automatizadas, toda la línea de empaquetado no operaba de manera completamente integrada, lo que es exactamente lo que se busca resolver con la automatización completamente integrada. Esto significa proporcionar al sistema un sistema que no solo es un producto, sino también una filosofía de diseño y una plataforma de ingeniería que asegura que cada elemento del sistema de producción, incluidos controladores, accionamientos, sensores, indicadores de energía y otros, trabajen juntos sobre la base de un conjunto común de información y conocimiento.

Lo que realmente significa la Automatización Totalmente Integrada

Siemens es la empresa más comúnmente vinculada a la frase Automatización Totalmente Integrada (TIA), que desarrolló como parte de un marco de ingeniería integrado en torno a la plataforma de software TIA Portal. TIA se refiere a un enfoque sistemático y abarcador de la automatización industrial, que incluye hardware, software, comunicación y datos, y no se limita a ningún proveedor en particular. TIA gira en torno a tres elementos principales. El primero es un entorno de ingeniería unificado, o la misma plataforma de software para configurar, programar y poner en marcha cada dispositivo en una red de automatización, a saber, PLCs, HMIs, motores, dispositivos de seguridad, RFIs y procesadores de comunicación sin utilizar múltiples herramientas, reintroducir información o lidiar con la incompatibilidad de versiones de diferentes programas. El segundo es la comunicación integrada, lo que significa que cada dispositivo en esta red utiliza el mismo lenguaje, es decir, PROFINET o PROFIBUS dentro del marco de Siemens, pero también cualquier otro estándar abierto como OPC UA y MQTT. El controlador no requiere controladores especiales para operar el motor, mientras que el HMI no necesita una base de datos de etiquetas separada para obtener información sobre los sensores. El tercero es datos y diagnósticos integrados, lo que significa que cada dispositivo procesa información sobre su trabajo, a saber, corriente del motor, conteo de ciclos, códigos de falla y consumo de energía, pero esta información está disponible desde un único punto y no se queda atrapada dentro de un dispositivo propietario.

TIA Portal: Implementación de Siemens de la Automatización Totalmente Integrada

“La automatización totalmente integrada” se refiere principalmente al TIA Portal de Siemens. El TIA Portal es la solución de ingeniería de software donde todos los dispositivos de las tecnologías de automatización de Siemens se convierten en parte de un entorno de desarrollo único. Antes había utilidades individuales, con STEP 7 para programar PLCs S7-300 de Siemens y WinCC flexible para configurar las HMIs. Todo el software tenía diferentes interfaces, bases de datos de etiquetas y versiones. El TIA Portal simplificó y unificó todo. El ingeniero puede crear un solo proyecto, que tendrá todos los tipos de creación del programa PLC, las pantallas HMI, los datos del accionamiento y la lógica de seguridad. Se utiliza una sola etiqueta una vez en el PLC para programarlo y se muestra rápidamente en la HMI.

Es crucial diferenciar entre el TIA Portal y la idea más general de automatización integrada. Mientras que el TIA Portal es un producto específico de Siemens, la automatización integrada es el concepto que implementa el TIA Portal. Por ejemplo, incluso si no hay un solo dispositivo de Siemens en una fábrica, puede haber automatización integrada si todos los dispositivos en esta fábrica utilizan protocolos estándar para la comunicación y un modelo de datos común. Por el contrario, es bastante posible tener una fábrica llena de dispositivos de Siemens que no están integrados porque las máquinas fueron puestas en marcha individualmente y no están conectadas. Por lo tanto, la herramienta no es el objetivo, sino más bien el sistema de producción en el que todos los dispositivos pueden ser accedidos y controlados desde un punto central mientras los datos fluyen entre los sistemas de producción y negocio. La investigación de McKinsey & Company sobre fabricación digital identifica consistentemente la integración de datos —la capacidad de recopilar, contextualizar y actuar sobre los datos de producción en tiempo real— como el único habilitador más importante de las mejoras en productividad y calidad que promete la Industria 4.0.

Los Componentes Clave de una Arquitectura de Automatización Totalmente Integrada

A automatización totalmente integrada el sistema no es una caja única. Es una arquitectura en capas en la que cada capa se basa en la que está debajo, y en la que la integración entre las capas es lo que crea el valor. La tabla a continuación resume los componentes clave y sus roles en el todo integrado.

Lo que la Automatización Totalmente Integrada Ofrece a la Fábrica

Los beneficios de la integración total de la automatización no son meros conceptos teóricos. Son prácticamente visibles. Se pueden ver los efectos positivos de la automatización en los procesos de producción, como en el piso de la fábrica, en el departamento de ingeniería y en la división de mantenimiento. Entre los principales beneficios obtenidos de la transición de formas de automatización aisladas a integradas mencionados por los fabricantes se encuentran los siguientes.

• Reducción del tiempo de ingeniería. Un entorno de ingeniería integrado elimina la necesidad de recrear los datos en el PLC, HMI y herramientas de accionamiento. Cualquier modificación en el diseño se propaga directamente. Un proyecto de automatización de tamaño mediano utiliza este enfoque para minimizar las horas de ingeniería en un 20-40% menos de lo que sería el caso en un entorno de múltiples herramientas y múltiples proveedores.
• Puesta en marcha y cambio más rápidos. La comunicación integrada se refiere a una situación en la que un nuevo dispositivo, como un bloque de E/S remoto, un accionamiento o un sensor de seguridad, es reconocido automáticamente por el controlador mientras se configura desde la plataforma principal de ingeniería. El proceso que normalmente habría tomado un largo día de configuración de red y mapeo de etiquetas se convierte en solo unas pocas horas de trabajo.
• Mejora de los diagnósticos y reducción del tiempo de inactividad. El departamento de mantenimiento puede diagnosticar problemas sin siquiera tener que acercarse al dispositivo cuando todas las máquinas envían información sobre sus fallos y rendimiento a una ubicación central. Un servoaccionamiento que consume corriente que excede el valor de referencia puede generar una solicitud de mantenimiento incluso antes de que ocurra la avería. Esto conduce a la reducción del Tiempo Medio de Reparación (MTTR), porque la información está disponible de inmediato.
• Trazabilidad completa y datos de calidad. Para las empresas en los sectores regulados de productos farmacéuticos, dispositivos médicos y alimentos y bebidas, la trazabilidad a lo largo del proceso de fabricación—desde la fuente de la materia prima hasta el muelle de envío final—es una necesidad dictada por los organismos reguladores. Utilizar un sistema de automatización integrado que vincule todas las etapas del proceso de producción a un número de serie único garantiza la trazabilidad como un subproducto del proceso de producción en lugar de lograrse a través de la acumulación de información después del hecho.
• Transparencia energética y reducción de costos. Cuando la energía se monitorea a nivel de dispositivo mediante integración, el gerente de planta puede saber exactamente cuánta energía se consume, así como el equipo y la etapa en la que ocurre esta actividad. Una línea de fabricación que está construida con apagado automático de energía de equipos, que están inactivos durante los descansos de producción, puede disminuir el consumo de energía hasta 15% sin afectar los niveles de producción.

¿Es la Automatización Totalmente Integrada adecuada para cada fabricante?

Elegir seguir una política de automatización totalmente integrada, ya sea a través del Siemens TIA Portal o una plataforma de arquitectura abierta alternativa, no es una opción en blanco y negro. Por ejemplo, si una empresa tiene solo una máquina que se carga y descarga manualmente, entonces no requieren una plataforma de ingeniería completa, y un PLC básico y HMI serán suficientes. Por el contrario, si la empresa tiene una línea de producción complicada que tiene muchas máquinas, plataformas de ingeniería y estándares regulatorios respecto a la trazabilidad, entonces la integración será rentable. Al evaluar la situación de manera práctica, es importante establecer cuántas plataformas de control están en operación ahora y cuánto tiempo se gasta tratando de integrarlas, y si la empresa tiene la necesidad de obtener información de la producción respecto al orden del proceso de producción. Para aquellas empresas que ahora se están convirtiendo en inversores en una nueva línea de productos, como líneas de producción y pruebas automatizadas, es mejor elegir su automatización desde la etapa de diseño de todo el sistema. Una línea creada para seguir el enfoque de integración desde el principio y basarse en protocolos de comunicación como PROFINET u OPCUA, etc., será más fácil de telemandar, conectar a su MES o reconfigurar a medida que avanza. Por el contrario, será difícil hacer que una línea operada anteriormente funcione si fue construida de manera aislada. Las líneas automatizadas de Benlong, que incluyen el Línea de montaje automática MCB and the AC contactor automatic assembly and testing production line, están diseñadas sobre arquitecturas de control abiertas e integradas que soportan la visibilidad de datos y los diagnósticos remotos que una fábrica moderna y conectada exige.

Preguntas frecuentes

¿Qué es la automatización totalmente integrada?

Automatización totalmente integrada (TIA) se trata de tener una forma común en la que los componentes del proceso de automatización industrial, como PLCs, variadores, dispositivos HMI, equipos de seguridad y comunicaciones, son diseñados y controlados a través de una única plataforma de software. Aunque el concepto está estrechamente asociado con el TIA Portal desarrollado por Siemens, el concepto de arquitectura de automatización integrada de extremo a extremo es igualmente aplicable a todos los fabricantes y sistemas que cumplen con estándares internacionales.

¿Qué es el Portal de Automatización Totalmente Integrada de Siemens?

El Portal TIA de Siemens significa Portal de Automatización Totalmente Integrada, que se refiere a un marco de ingeniería de software basado en productos de automatización de Siemens. Esto significa que puede trabajar con PLCs SIMATIC, variadores SINAMICS, dispositivos de Interfaz Hombre-Máquina SIMATIC y seguridad SIMATIC. Gracias al software, es posible que un ingeniero programe, configure y lance todos los dispositivos desde un único proyecto junto con la base de datos de etiquetas y configuraciones de comunicación.

¿Qué es la automatización integrada?

Automatización integrada Idea amplia que implica vincular todos los dispositivos y sistemas dentro de una fábrica. Esto significa que los dispositivos transfieren información entre ellos, se comunican a través de protocolos uniformes y pueden ser controlados desde un solo lugar. La automatización totalmente integrada es lo que corresponde a este concepto y es una solución proporcionada por un proveedor particular, pero no hace que este concepto dependa de ningún proveedor en particular.

¿Cuál es la diferencia entre Siemens TIA y AX?

El Portal TIA de Siemens, Portal de Automatización Totalmente Integrada (TIA Portal), es la plataforma de ingeniería desarrollada para las familias de PLC, HMI y variadores de Siemens. AX es una nueva plataforma de ingeniería nativa de la nube creada por Siemens que está dirigida a la convergencia IT – OT, accesibilidad basada en la web e implementación de prácticas modernas de desarrollo de software. AX no reemplaza al TIA Portal; actúa como una plataforma complementaria para aquellas aplicaciones que necesitan conectividad en la nube, ingeniería remota y desarrollo orientado a IT.

Referencias

• Siemens — Portal de Automatización Totalmente Integrada (TIA). La página oficial del producto para la plataforma de ingeniería Siemens TIA Portal, que describe su arquitectura, componentes integrados y aplicación en diversas industrias.
• McKinsey & Company — Fabricación digital e Industria 4.0. Investigación sobre la importancia de la integración de datos y entornos de ingeniería unificados para lograr los beneficios de productividad y calidad de la fabricación digital.
• Sociedad Internacional de Automatización (ISA) — ISA‑95 y estándares de integración de automatización. Los estándares internacionales para integrar sistemas empresariales y de control, definiendo los modelos de datos y las interfaces de comunicación que sustentan las arquitecturas de automatización integradas.
• Rockwell Automation — Arquitectura Integrada y Empresa Conectada. El equivalente de Rockwell Automation del concepto de automatización integrada, proporcionando un punto de comparación para las implementaciones específicas de los proveedores del principio de ingeniería unificado.

Automatización totalmente integrada no es un producto que un fabricante compra en el estante. Es una disciplina de ingeniería: una decisión de diseñar el sistema de producción de tal manera que cada dispositivo, cada controlador y cada herramienta de software funcione en conjunto como un todo único, coherente y transparente en datos. Para el gerente de planta, esto indica que cuando se realiza un pedido de producción en el sistema ERP, puede pasar directamente al piso de la planta sin interrupciones ni retrasos. Esto significa que un fallo en la calidad de un producto en la línea de producción puede rastrearse hasta un lote particular de materia prima. Para un ingeniero, esto significa que las modificaciones realizadas en el diseño tendrán un efecto dominó, lo que significa que el diseño modificado se implementará en todas partes. Y para el técnico de mantenimiento, esto significa que un actuador obsoleto emitirá advertencias sobre su fallo antes de colapsar nuevamente y necesitará servicio nuevamente. Las líneas de ensamblaje y prueba de Benlong Automation se desarrollan basándose en este principio integrado de sistemas abiertos, conectados y originalmente diseñados para ser parte de un sistema de fábrica más grande y no solo de sistemas aislados.