Sistema MES para líneas de producción de MCB de alta velocidad | Benlong

Cuando una línea de producción de interruptores automáticos miniatura opera a una velocidad de 1,500 polos por hora o más, el verdadero problema de interés no es la velocidad a la que operan las máquinas, sino qué tan rápido la instalación de producción detecta, registra y reacciona a lo que las máquinas están haciendo. Con un registro de aproximadamente un polo producido cada 2.4 segundos, esta línea de producción genera una multitud de eventos de calidad, datos de calibración y resultados de pruebas. Los registros en papel y los PLC separados no pueden hacer frente a esta demanda. Por lo tanto, llegamos al punto en que la función de un sistema de ejecución de manufactura pasa de ser una herramienta opcional utilizada en una instalación de interruptores automáticos a una herramienta indispensable que se convierte en la base para el proceso de producción de interruptores automáticos.

En este artículo, describimos el proceso de cómo un sistema MES funciona en una línea de producción de interruptores automáticos miniatura de alta capacidad y por qué la eficiencia de producción superior a 1,500 polos por hora hace necesaria su utilización. Además, explicamos cómo el mismo enfoque puede aplicarse a otros proyectos de baja tensión, como las líneas de producción de medidores de energía.

Lo que un sistema MES realmente hace en el taller

MES es el sistema de software que existe entre el nivel de planificación empresarial (su ERP) y el nivel de control físico (el PLC, los probadores, las estaciones de marcado y los motores). Mientras que el sistema ERP sabe qué debe producirse y cuándo, y el PLC sabe cómo mover un cilindro o proporcionar una corriente de prueba, ninguno de estos sistemas por sí solo ofrece al gerente de fábrica una imagen en tiempo real de lo que está sucediendo en la línea de ensamblaje. Cerrar esa brecha es tarea del sistema de ejecución de manufactura MES.

En pocas palabras, un sistema MES que opera una línea de interruptores automáticos miniatura supervisa numerosas tareas simultáneamente:

Seguimiento de la producción y visualización del estado de WIP que permite rastrear cualquier producto desde el componente en bruto hasta el interruptor automático terminado.
Recolección automática de datos de probadores, mesas de calibración y máquinas de visión, eliminando así la entrada manual.
Control de calidad y SPC, asegurando la consistencia del proceso que es una tendencia continua a observar en lugar de un resultado de análisis realizado después de las pruebas.
Trazabilidad y genealogía, conectando materiales, parámetros y resultados de pruebas con números de serie e identificadores de lote.
Control de rendimiento, que significa control de calidad según los principios de OEE.
Programación y despacho, ajustando diferentes tipos de polos y clasificaciones de corriente en la misma línea de producción.
Control de documentos y recetas.

Dado que todas estas funciones se llevan a cabo en tiempo real, el sistema MES representa sin duda la única fuente de verdad sobre lo que la empresa produce y cómo se realizan las pruebas. En una línea más lenta y manual es una buena práctica; en una línea que produce 1,500 polos por hora es la única manera de mantener a la empresa en el negocio.

Dónde se sitúa el MES: ERP, MES y SCADA

La comprensión del funcionamiento de los tres sistemas en las fábricas modernas es importante, ya que los sistemas parecen confundirse mucho. La capa ERP se encarga de procesar pedidos, planificar materiales y asegurar que las finanzas estén en orden; por lo tanto, responde a la pregunta de qué debe producirse y cuándo. La capa de control en sí puede ser PLC o SCADA, que se encarga de la pregunta: “¿Cómo realizar un movimiento o una prueba?" Sin embargo, la capa MES está en medio y responde a preguntas sobre qué está sucediendo en la línea en ese momento y qué ocurrió en el pasado en el contexto de cada unidad que se está produciendo actualmente. Esta posición intermedia del MES es lo que lo convierte en un sistema tan adecuado para la línea rápida de MCB porque el ERP está lejos del piso de fabricación y, por lo tanto, es incapaz de rastrear un interruptor específico producido, mientras que el PLC está demasiado enfocado en el ciclo próximo de la máquina y carece de datos históricos.
Una vez visto desde esta perspectiva, el equipo y el software de la línea ya no se ven como compras separadas, sino como unidades que trabajan juntas. Las estaciones de prueba, calibración y marcado sirven como sensores y actuadores de la planta, mientras que el MES actúa como el sistema nervioso que transmite sus mensajes.

Por qué una línea de MCB de 1,500 polos/hora necesita un sistema MES

Las matemáticas del rendimiento hacen imposible el seguimiento manual

Operar a una velocidad de aproximadamente 1,500 polos por hora significa que se termina un polo aproximadamente cada 2.4 minutos. El número de polos producidos en un turno sería de aproximadamente 12,000 polos, y los números para dos turnos superan los 24,000. Bajo tales circunstancias, cuando los defectos pasan desapercibidos durante diez minutos, ya se han producido y están en camino alrededor de 250 polos. Registrar tal cantidad de datos puede resultar imposible; por lo tanto, no se puede responder a la pregunta “¿cuántos polos perdimos?”.

Trazabilidad y genealogía a nivel de unidad

Cada mini interruptor automático (MCB) tiene una historia única: la serie de tiras bimetálicas, el tipo de bobinas del canal de arco utilizadas, el tipo de puntos de plata usados, la cantidad de calibraciones realizadas en la maquinaria utilizada para establecer los valores de disparo y el tiempo final de disparo logrado. Un MES permite vincular todos estos factores a un número de serie o código de lote, algo que finalmente proporciona la genealogía de cada MCB. Si se presenta una queja en el campo por parte de un distribuidor que opera en India, Medio Oriente o Brasil, solo se necesita revisar un número de serie para conocer la historia completa del producto desde su fabricación hasta la prueba y poder actuar en consecuencia.

Convertir la línea de prueba automática en una fuente de datos en vivo

Aquí es donde el Línea de prueba automática de MCB se vuelve central en la imagen digital.

A diferencia de las líneas de prueba típicas, una línea de prueba preparada para MES envía toda la información medida a la capa de software vía OPC UA o Modbus TCP: disparo instantáneo en curvas B, C y D, calibración térmica a 1.13× y 1.45× In, resistencia de contacto e inspección visual de la carcasa, etiqueta y tornillos. A diferencia de la prueba típica, que evalúa solo 5-10% de muestras de producción, la línea de prueba registra cada unidad en el ciclo de producción, proporcionando al MES un registro completo de datos.

Esto permite a los ingenieros realizar un verdadero control estadístico del proceso. Con la información del sistema de adquisición de datos, la deriva de calibración se muestra como un cambio gradual en el valor medio mucho antes de que se cumplan las especificaciones. La línea puede corregirse durante la producción y antes de que se envíe el lote defectuoso.

Visibilidad en tiempo real del OEE y del tiempo de inactividad

Normalmente, una línea de producción de alta velocidad no sufre la pérdida de rendimiento por una sola avería importante. En cambio, la línea pierde rendimiento por múltiples incidentes pequeños. Por ejemplo, a una velocidad de 1,500 piezas por hora, un retraso de cinco minutos se traduce en la pérdida de 125 piezas. AMES ayuda en este punto calculando continuamente el OEE. Las métricas virtuales desglosarán las pérdidas en disponibilidad, rendimiento y calidad, permitiendo al gerente de planta ver a qué se debió el tiempo perdido. Al mismo tiempo, se puede ver un historial de paradas de dos minutos en una estación particular junto con el análisis del OEE.

Contención de calidad y control en circuito cerrado

Cuando una condición de prueba está fuera de los límites y se identifica un lote de componentes como sospechoso, el MES puede tomar las siguientes acciones automáticamente: emitir una alerta, poner en cuarentena las unidades afectadas y evitar que un lote defectuoso llegue a la etapa de embalaje. En operaciones manuales, depende de que las personas noten y retengan la información. En contraste, en los procedimientos controlados por MES, la regla se sigue con la primera indicación.

Documentación lista para auditorías para mercados de exportación

Los productores de MCBs con enfoque en exportaciones dependen de certificaciones que incluyen IEC 60898 para MCBs, lo que significa que los fabricantes necesitan tener prueba de sus envíos y productos. Es un estándar que requiere que los fabricantes de MCB produzcan documentación. Con un MES, es posible automatizar los informes a través de sistemas informatizados en lugar de buscar en archivos en papel. Las auditorías se convierten en una consulta a la base de datos. Como resultado, un usuario podrá documentar la producción y lograr éxito en las auditorías.

Eficiencia laboral y una línea sin papel

También hay un beneficio más directo. La velocidad de la entrada manual de datos es extremadamente lenta. Además, es propensa a errores y reduce la moral. Los operadores tardan en volver a ingresar números que un probador ya ha medido. Tan pronto como el MES comienza a tomar este tipo de datos automáticamente, las mismas personas pueden hacer más trabajo en la línea de producción y trabajar con problemas reales en lugar de transcribir informes de prueba. Además, esto resulta en menos errores. Esto significa que los datos serán más claros, y dado que los datos son más claros, son más útiles para los procesos de calidad en la planta. Para una línea de producción que produce miles de polos cada día, la automatización del registro manual tiene un efecto significativo, ya que permite eliminar una fuente de error humano y liberar a los empleados para trabajos más importantes.

MES en líneas de producción de medidores de energía

La importancia de un sistema de ejecución de manufactura se aplica más allá de los interruptores automáticos. De hecho, la producción de medidores de energía proporciona un ejemplo aún mejor porque la fabricación de medidores está sujeta a regulación metrológica legal. Cada medidor debe ser calibrado en base a un estándar de referencia y debe cumplir con ciertos requisitos de precisión para múltiples niveles de carga. El resultado es una documentación sustancial de todas las constantes de calibración y gráficos de error.

En una línea de producción automática de medidores monofásicos, un sistema MES captura esos valores de calibración, lecturas de error en cada punto de carga probado, y la revisión de firmware o hardware, y los vincula al número de serie del medidor. Las ventajas son similares a las del MCB, la única diferencia desde un punto de vista legal: ofrece trazabilidad de verificación que cumple con los requisitos de las autoridades metrológicas, control de lotes a través de actualizaciones de firmware y análisis rápido de devoluciones en campo. Cuando un medidor es cuestionado incluso después de muchos años desde su entrega, toda la información relevante relacionada con su producción y prueba puede recuperarse simplemente haciendo referencia a un número de serie. Para un fabricante de medidores de servicios públicos, la capacidad de auditoría es algo natural y no un lujo.

La producción de medidores también tiende a ser más disciplinada en comparación con la fabricación de componentes básicos, simplemente debido al hecho de que una revisión de firmware o una actualización del chip de medición puede influir en el rendimiento de precisión. La capa de ejecución asegura que cada lote de medidores sea controlado con precisión para que, en caso de que una cierta versión de firmware sea señalada por tener ciertos defectos, los números de serie de los medidores defectuosos puedan obtenerse con facilidad en lugar de ser buscados. Esto significa que un proveedor puede proporcionar a una autoridad metrológica o a un gran operador de servicios públicos información completa en lugar de disculpas.

Más allá de los MCB y medidores: otros proyectos de baja tensión

El mismo principio de lógica digital se aplica en toda la línea de baja tensión en diferentes tipos de interruptores. Por ejemplo, MCCB, RCCB, contactor de CA, dispositivo de protección contra sobretensiones (SPD) y ACB acumulan datos de medición paramétrica, y se implementa el monitoreo de unidades para todos los productos. Los controles automatizados de procesos como parte de la producción también indican la entrega de productos de calidad impecable. Se puede hacer un argumento similar cada vez que una línea de producción gana velocidad significativa, o la seguridad de las unidades fabricadas depende de los resultados de las mediciones.

Qué buscar en el software del sistema MES

No todas las implementaciones necesitan la plataforma más grande del mercado. Lo que importa es la adecuación con la línea y un camino limpio para los datos. Al evaluar software de sistema de ejecución de manufactura MES para una planta de baja tensión, algunos puntos prácticos tienen la mayor importancia:

• Ventajas de la conectividad: OPC UA y Modbus TCP significan que el equipo puede obtener datos en tiempo real, y SQL o CSV significa que puede enviar informes.
  Una unidad puede ser fácilmente identificada, ya sea por código de barras o marcado láser, o incluso tecnología RFID. Esto asegura que el mantenimiento de registros sea más fácil.
  Un despliegue modular permite a los clientes comenzar con la recopilación de datos y trazabilidad, luego agregar programación y paneles OEE.
  La integración con sistemas ERP existentes ayuda con las órdenes de producción y ayuda a rastrear la finalización del producto.
  El punto importante es que el piso de producción obtendrá paneles que realmente usará, no solo informes para la gerencia.

  La decisión importante es asegurarse de que los sistemas de ejecución de manufactura estén listos antes de la instalación. Las nuevas líneas de producción que tienen sistemas de adquisición de datos compatibles con MES, protocolos apropiados y etiquetado adecuado estarían listas en cuestión de días. Sin embargo, las líneas de producción ya construidas con procesos de prueba estrictos requerirían mucho más trabajo para ser adaptadas.

Un enfoque por fases para la implementación del sistema MES

La perspectiva de conectar toda una planta puede hacer que la implementación del sistema MES parezca un proyecto de todo o nada, pero no tiene que ser así. La mejor manera de lograr un despliegue exitoso es comenzar pequeño y hacer crecer la implementación con el tiempo. Por ejemplo, los pasos principales en la implementación de un proceso de manufactura de baja tensión incluyen:

Recopilación automática de datos y trazabilidad en la línea de prueba; aquí es donde se espera el mayor retorno,

y donde los datos ya están siendo proporcionados.
Una vez que los datos están disponibles, debe llevarse a cabo la implementación del control estadístico de procesos y paneles OEE.
Después de que se logran los pasos anteriores, es importante implementar la programación, gestión de recetas,
y mucho más, para mejorar el proceso general de producción.
Finalmente, es necesaria la implementación del ERP para asegurar que los datos regresen al
sistema.
Los beneficios de esta secuencia deberían ser obvios; las cosas más costosas y complejas deben ser
implementadas primero y solo entonces deben tomarse los otros pasos. La única dificultad será.

Los beneficios de esta secuencia deberían ser obvios; las cosas más caras y complejas deberían ser
implementadas primero y solo entonces deberían tomarse los otros pasos. La única dificultad será
obtener todo el equipo que será necesario para este proceso desde el principio, ya que de lo contrario, sería
necesario reacondicionar el equipo más tarde.

Conclusión

Una vez que los niveles de producción superan los 1,500 polos en una hora, ya no se trata solo de velocidad; se trata de una velocidad incontestable y monitoreada. Un sistema MES es lo que transforma el rendimiento no procesado en datos confiables, auditables y evaluables. Registra cada artículo, convierte una línea de prueba automática en un sensor de calidad en tiempo real, revela pérdidas que disminuyen la eficiencia de la producción rápida; y proporciona datos de certificación requeridos por los mercados de exportación. La misma plataforma permite alcanzar medidores de energía, interruptores automáticos MCCB, contactores y otros. Si una empresa aspira a ganar competencia en automatización de baja tensión, necesita el sistema MES como clave, no como una solución adicional.

Huang Xiaolei | Benlong Automatización