El tiempo de actividad: clave del éxito en la fabricación

Descubra cómo con la fabricación digital es posible reducir significativamente el tiempo de inactividad no planificado, lo que se traduce en una mayor productividad y rentabilidad.

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El indicador de rendimiento más potente en las instalaciones de fabricación es el tiempo de actividad. Determina si las organizaciones son eficientes o improductivas, lucrativas o no, un éxito o un fracaso. La digitalización puede ayudar a las empresas a superar los obstáculos operativos más comunes para conseguir el máximo tiempo de actividad, pero necesitan el apoyo de las tecnologías de comunicaciones y redes adecuadas a fin de gestionar eficazmente los datos y liberar su poder.

Mariana Alvarado, Especialista en Marketing de CC-Link Partner Association (CLPA), analiza cómo las tecnologías de red avanzadas pueden respaldar una gestión eficaz de los datos para maximizar el tiempo de actividad.  

Se calcula que, entre 2021 y 2022, las grandes plantas de producción de todo el mundo sufrían una media de 20 incidentes de inactividad no planificados al mes, lo que se traducía en 300 horas de tiempo de producción perdido en un año. Las causas detrás de estos problemas son variadas, pero a menudo se pueden atribuir a tres categorías principales: fallas o averías en los equipos, escasez de materiales y utilización inadecuada de activos o errores.

Estos paros de fabricación no programados tienen consecuencias desfavorables para los niveles de productividad y rentabilidad. En efecto, se ha calculado que una hora de inactividad cuesta a una empresa al menos un 50 % más que en 2019/2020 y puede afectar sustancialmente los ingresos anuales, con un costo de entre 39.000 y 2 millones de USD por hora.

Por lo tanto, cada vez es más importante que los fabricantes maximicen de forma proactiva el tiempo de actividad de sus instalaciones con el fin de reducir los costos y mejorar los ingresos. Para conseguirlo, las empresas deben minimizar el potencial de paradas imprevistas sin aumentar considerablemente la frecuencia de las paradas de mantenimiento programadas, ya que estas tendrían los mismos efectos negativos. La clave está en soluciones más empíricas y basadas en el conocimiento.

Digitalizar para aumentar el tiempo de actividad

Aunque el impacto de los tiempos de inactividad inesperados y planificados en las grandes organizaciones industriales y de producción se ha intensificado, ahora existen múltiples herramientas disponibles para minimizar la necesidad de detener las operaciones. Estas se basan en el uso de datos -principalmente de la planta de producción- para generar inteligencia empresarial significativa y perspectivas procesables que aborden las causas clave del tiempo de inactividad. En última instancia, pueden optimizar el rendimiento, la productividad, la eficiencia, la calidad del producto y el tiempo de actividad.

Por ejemplo, al recopilar información sobre el rendimiento de un activo y su estado, los fabricantes pueden aprovechar las estrategias de mantenimiento predictivo. Al tener una visión general del estado de sus máquinas y sus componentes, los operarios pueden identificar los primeros signos de deterioro y establecer programas de mantenimiento más precisos, así como optimizar los inventarios de piezas de repuesto. De este modo, pueden evitar paradas innecesarias de la línea, reducir los gastos operativos (OPEX) y de capital (CAPEX) y maximizar la vida útil de los equipos. En la práctica, las empresas que han adoptado soluciones de mantenimiento predictivo basadas en datos han logrado aumentar la disponibilidad de los procesos y los equipos, lo que ha reducido el tiempo de inactividad no planificado de las máquinas en puntos porcentuales de dos cifras, con importantes beneficios financieros.

Los datos también pueden utilizarse para garantizar unas condiciones de funcionamiento óptimas y, en consecuencia, la utilización adecuada de los activos. Para ser más precisos, los fabricantes pueden supervisar indicadores basados en el rendimiento, como la eficacia general de los equipos (OEE, Overall Equipment Effectiveness), y las condiciones de funcionamiento. Aún más, mediante el uso de sistemas de automatización industrial bien diseñados, pueden recibir notificaciones si se detecta alguna anomalía, por ejemplo, si se supera la temperatura, la presión o la capacidad de procesamiento, y rectificarlas para evitar problemas mayores.

Además, la recopilación y visualización de datos también puede ayudar a los operarios en su interacción con los principales equipos, guiándoles en sus intercambios con las máquinas. Como resultado, es posible respaldar la creación de entornos inteligentes eficientes y colaborativos, en los que las tareas diarias, la formación y las actividades de mantenimiento experimentan un gran avance.

Cuando los datos se generan, procesan y comparten a lo largo de toda la cadena de suministro, los fabricantes pueden recibir notificaciones sobre la escasez de materias primas o cualquier otro cuello de botella. Gracias a este alto nivel de visibilidad, también pueden adaptarse, con una planificación acorde con líneas de producción más ágiles, lo que impulsa la flexibilidad y la resistencia. Estas estrategias tienen un efecto dominó positivo, ya que la coordinación basada en datos a lo largo de toda la cadena de valor puede hacer que cada agente sea más eficiente, al mitigar posibles retos y permitirles responder mejor a los cambios del mercado.

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El rol de las tecnologías de red

Todas estas soluciones y su consiguiente aumento del tiempo de actividad -además de muchas otras ventajas- solo pueden hacerse realidad mediante un intercambio eficaz de datos entre todos los componentes pertinentes. Esta acción es clave tanto para la toma de decisiones basada en datos como para permitir actividades coordinadas entre expertos en la materia (SME, Subject Matter Experts), operarios y sistemas automatizados.

Las tecnologías de red están en el centro de los procesos de transferencia de datos, ya que enlazan los activos clave a través del taller, la empresa y más allá. Por lo tanto, la fabricación digital altamente productiva solo puede tener éxito si está respaldada por redes de comunicaciones industriales avanzadas que sean capaces de hacer frente a los requisitos de intercambio de datos más ambiciosos. En particular, las empresas necesitan soluciones que garanticen la confiabilidad a la hora de compartir grandes volúmenes de datos a alta velocidad y que, al mismo tiempo, ofrezcan la máxima interconectividad y flexibilidad.

Todos estos aspectos han cobrado cada vez más importancia con la aparición y el establecimiento de tecnologías digitales más avanzadas. Estas han ido aumentando el conjunto de dispositivos capaces de generar, analizar o visualizar datos y que pueden beneficiarse de estar interconectados con otros nodos de la red. Por ello, las empresas deben utilizar una solución de red que ofrezca los máximos niveles de rendimiento y funciones preparadas para el futuro.

*Digitalizar ayuda a las empresas a maximizar la actividad, pero necesitan las comunicaciones y redes para datos y liberar poder.

Impulsar la interconectividad y el rendimiento

Uno de los primeros aspectos a tener en cuenta es, sin duda, la interoperabilidad. A medida que aumenta el número de componentes y productos basados en datos que se instalan en los talleres y las empresas, es poco probable que las empresas puedan adquirir todos sus dispositivos de un único proveedor de automatización industrial. Por lo tanto, es esencial establecer un ecosistema basado en una tecnología de red abierta y compatible con versiones anteriores que pueda dar cabida a productos de múltiples proveedores. Además, la solución ideal debe ser capaz de soportar diferentes topologías y arquitecturas, y brindar la máxima flexibilidad y la capacidad de ajustarse a cualquier disposición existente.

A fin de maximizar la disponibilidad de los equipos, la visibilidad, la transparencia y, en última instancia, el tiempo de actividad, los fabricantes también deben buscar una tecnología de red capaz de gestionar multitud de datos, que pueden variar en cuanto a tipo, urgencia y origen. En particular, para ofrecer un marco orientado al futuro, la solución ideal debe ser capaz de transferir eficazmente mensajes de los dominios de la tecnología operativa (TO) y la tecnología de la información (IT) sin retrasos ni fluctuaciones.

El Ethernet Industrial es un requisito previo para facilitar la fusión de datos, ya que suministra una plataforma económica, infinitamente escalable y ampliamente adoptada que es fácil de configurar. Por tanto, está varios pasos más cerca que cualquier otra tecnología de proporcionar comunicaciones convergentes y sin interrupciones. Sin embargo, también presenta una serie de limitaciones que deben abordarse para satisfacer las necesidades futuras de la fabricación digital.

En primer lugar, el ancho de banda más popular para aplicaciones industriales se limita a 100 Mb, lo que equivale a una velocidad de 100 Mbps. Esto proporciona una capacidad limitada a la hora de gestionar los grandes volúmenes de datos que generan constantemente varios nodos de red. En segundo lugar, el Ethernet industrial estándar no es determinista por sí mismo, por lo que el uso de una única arquitectura unificada para enviar tanto el tráfico de control de tiempo crítico desde el taller como la información menos transitoria puede aumentar la latencia y las fluctuaciones, y esto acaba por afectar el rendimiento del proceso.

Para ser más precisos, dado que Ethernet proporciona una red puenteada, si hay más tramas que almacenar de las que puede almacenar la memoria intermedia de un conmutador, las nuevas tramas entrantes se descartan. Además, la tecnología no puede priorizar el tráfico urgente, y las tramas de datos pueden sufrir retrasos en función de su longitud. Por último, pueden producirse más retrasos si el puerto por el que el conmutador debe enviar una trama ya está ocupado hasta el tamaño completo de la trama.

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Creación de una red robusta para compartir datos

Estas limitaciones del Ethernet industrial convencional pueden superarse mediante la adopción de los estándares y protocolos más avanzados. Si nos fijamos en el ancho de banda y la velocidad de transmisión, es posible alcanzar hasta 1 Gbps a través del Ethernet de un gigabit, lo que facilita la integración perfecta del tráfico procedente de distintos niveles de la pirámide de automatización.

Además, la conexión en red sensible al tiempo (TSN) brinda un mayor soporte a la convergencia. Esta última ampliación de Ethernet estándar proporciona una sincronización horaria distribuida de gran precisión a través de los estándares IEEE 802.1 AS, así como funcionalidades de priorización, programación y puesta en cola del tráfico de datos (estándares IEEE 802.1 Qbv). Gracias a estas características, es posible satisfacer los rigurosos requisitos de las aplicaciones de control con tiempos de ciclo muy cortos, al dar prioridad a su tráfico urgente sobre cualquier otro dato, que se comparte sobre la base del mejor esfuerzo.

Como especialista líder en tecnología de redes con amplios conocimientos de las últimas tendencias e innovaciones que pueden ofrecer un apoyo clave a los fabricantes, CLPA ha ido adoptando los avances más prometedores a fin de ofrecer soluciones preparadas para el futuro. Hace poco, la organización incorporó funciones TSN clave a su oferta de Ethernet industrial de un gigabit abierto, CC-Link IE TSN. Esta tecnología está bien equipada para soportar las aplicaciones de fabricación digital de hoy y de mañana, lo que ayuda a maximizar el tiempo de actividad con el fin de impulsar la productividad, la rentabilidad y la competitividad.

*CC-Link IE TSN está equipado para fabricación digital. Maximiza actividad e impulsa productividad, rentabilidad, competitividad.