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EL CAMINO HACIA LAS EFICIENCIAS OPERATIVAS

Simon Ellam de Siemens Industry Automation

Los gerentes de plantas de proceso luchan por eficiencias operativas. Maximizar el rendimiento, la disponibilidad y la calidad del producto, a la vez que se minimizan los costos de operación, mantenimiento y energía, se encuentra detrás de aprovechar al máximo su planta. Simon Ellam de Siemens Industry Automation describe una selección de las áreas clave que pueden tener un gran impacto en la maximización del potencial de la eficiencia operativa de una planta de proceso.

La eficiencia operativa es la capacidad de una organización para ejecutar sus planes tácticos mientras mantiene un equilibrio saludable entre los costos y la productividad. Las plantas de procesos operativos de las empresas se preocupan por la eficiencia económica de la operación de la planta como una relación de ganancias y costos. Todos los factores que contribuyen a esta ecuación deben ser optimizados: el rendimiento, la disponibilidad de la planta y la calidad del producto. Deben minimizarse todos los factores que impactan en esta ecuación: costos de operación y mantenimiento, consumo de energía y consumo de materia prima, productos fuera de especificaciones, emisiones, riesgos de seguridad y contaminación ambiental.

Hay muchas áreas que pueden respaldar objetivos de eficiencia y una verdadera optimización de procesos en una planta de proceso. Los siguientes son indicativos, aunque no exhaustivos, de algunos aspectos clave a considerar en el camino hacia la mejora de las eficiencias operativas.

Operación transparente del proceso

El sistema de control distribuido (DCS) es la 'ventana al proceso': la interfaz hombre-máquina. Cualquier acción en la planta de proceso puede ser operada y controlada a través del DCS. Las interfaces de usuario claramente estructuradas ofrecen una excelente visión general de todo el proceso de producción y proporcionan una operación de proceso segura y cómoda. Teniendo en cuenta la cadena de suministro general de una planta de producción desde el suministro de materia prima hasta la entrega del producto, la producción en sí misma es el paso central, y el DCS es la fuente de datos central para obtener información sobre la producción. La integración del DCS en los procesos de TI de la gestión de la cadena de suministro es la base de la transparencia de costes en la producción, de modo que el efecto financiero de las secuencias de operaciones específicas puede contabilizarse o predecirse.

Control avanzado de procesos (APC)
Los métodos de APC pueden ser una herramienta esencial para ayudar a mejorar la eficiencia operativa de las plantas de proceso con respecto a la productividad y economía, calidad del producto, operabilidad y disponibilidad, agilidad, seguridad y cuestiones ambientales. Las soluciones de APC se pueden realizar de forma mucho más rentable gracias a una implementación integrada de DCS con bloques de función estándar y asistentes y plantillas predefinidos para implementar los principios básicos de APC.

Gestión de la Energía

La gestión energética, tal como se define en DIN 4602, es la coordinación predictiva, organizada y sistemática de la adquisición, conversión, distribución y uso de la energía para cubrir los requisitos teniendo en cuenta los objetivos ecológicos y económicos. Las herramientas de planta de proceso pueden ayudar con la estandarización, visualización y archivo de energía y promedios de salida con marcas de tiempo. Los datos de consumo de la planta se recopilan a través del bus de campo y la transparencia del consumo de energía es un requisito previo básico para las estrategias de optimización de la gestión de la energía de la planta. De esta forma, la gestión de la energía se ancla junto con la estación del operador y las estaciones de mantenimiento como el tercer pilar del sistema de control del proceso.

Programación por lotes
La transformación de las órdenes de producción a un cronograma detallado de lotes en ciertas unidades de planta en tiempos de inicio determinados contiene un potencial de optimización en el sentido de una operación eficiente de la planta. Se deben buscar varios objetivos de optimización al mismo tiempo mientras se consideran recursos de producción limitados. Estos pueden incluir: cumplimiento de fechas de entrega y especificaciones de calidad del producto; maximizar el rendimiento de la capacidad; minimizando los esfuerzos de limpieza cuando se ejecutan diferentes productos en el mismo reactor de tanque y evitando cargas máximas en el consumo de energía. De nuevo, las herramientas de optimización de procesos como SIMATIC BATCH pueden ayudar con la planificación de lotes y la ejecución automática de lotes planificados.

Simulación y entrenamiento
La simulación es una tecnología para ayudar a replicar procesos utilizando un modelo simplificado para copiar la realidad. La simulación ayuda a aumentar la eficiencia en diferentes fases del ciclo de vida de la planta. En las primeras etapas de la ingeniería de DCS, los ingenieros utilizan la simulación para probar el software DCS con el objetivo de aumentar la eficiencia de la ingeniería y acelerar la puesta en marcha de la planta. En etapas posteriores de la operación de la planta y con el fin de aumentar la eficiencia operativa, se puede aplicar el dispositivo de los Sistemas de guía del operador (OGS) y los Sistemas de capacitación del operador (OTG) para fines de capacitación del operador utilizando modelos de simulación. También se puede utilizar en funcionamiento si, por ejemplo, la evaluación de una nueva operación, como la aceleración de los cambios de grado del producto o los procedimientos de arranque y apagado, deben examinarse de cerca.

Si se realizan nuevas plantas de proceso y se usan métodos de simulación desde el principio en todos los ciclos de vida de la planta, los beneficios son claros en áreas como el arranque sin problemas de la planta y la puesta en servicio rápida y eficiente. La preparación temprana del equipo del operador usando una simulación realista y la prueba temprana del software DCS también contribuyen a dichas ventajas.

Un OTS normalmente contiene las mismas imágenes de sistema operativo que la planta real, en combinación con controladores reales o emulados por PC, con el fin de proporcionar un entorno de entrenamiento realista para los operadores. En lugar del proceso real, un simulador de proceso dinámico está vinculado a los controladores. Esto permite una capacitación eficiente y realista del operador y escenarios de entrenamiento repetibles sin un riesgo de seguridad excesivo.

Seguridad y proteccion
El objetivo de la ingeniería de seguridad es evitar accidentes y daños consecuentes después de la ocurrencia de errores a fin de lograr la máxima seguridad para los seres humanos, el proceso y el medio ambiente. La operación y construcción de plantas de proceso con potencial de riesgo deben cumplir con la norma internacional IEC 615 11 para sistemas instrumentados de seguridad funcional de seguridad. Un 'sistema instrumentado de seguridad' es una combinación de sensores, dispositivos lógicos (por ejemplo, el PLC) y actuadores que detecta situaciones anormales y conduce el proceso a un estado seguro. Para ayudar a respaldar los objetivos de seguridad en la planta, las soluciones tales como un enfoque integrado de seguridad pueden proporcionar una verdadera tranquilidad.

Proporcionar funciones estándar y de seguridad combinadas en un único controlador y arquitectura de bus de campo puede ofrecer beneficios económicos impresionantes a la vez que aumenta los niveles de seguridad generales de un proceso de fabricación. Las arquitecturas DCS ahora pueden acomodar la conexión de dispositivos de campo de seguridad desde E-Stops e instrumentos de seguridad a variadores de velocidad variable habilitados para seguridad en una sola infraestructura de cableado de planta, eliminando la necesidad de costosas instalaciones de circuitos de seguridad por cable. Combine esto con herramientas de ingeniería de seguridad integradas y pantallas de operador que integran la información del operador de seguridad crítica en imitaciones basadas en la planta estándar que pueden proporcionar una ventaja tanto para la eficiencia operativa como para requisitos de seguridad cada vez mayores.

Servicios de ciclo de vida
Los costos que surgen en la fase operativa de una planta de proceso constituyen una parte importante del costo total del ciclo de vida durante el típico año 15-20. La vida útil de un sistema de control de planta. La línea de base para los costos del ciclo de vida rentable es la alta disponibilidad de la planta, lograda por un DCS robusto con un sólido software de aplicación basado en estándares y mantenimiento preventivo de la planta. Los costos de los servicios de soporte de ingeniería, mantenimiento y actualizaciones también juegan un papel importante. En consecuencia, la gerencia de la planta debe ser consciente de que los principales requisitos para un paquete de servicios integrales incluyen: protección de la inversión a través de productos de servicio; disponibilidad del sistema asegurando la capacidad de servicio; capacidad de servicio utilizando conceptos de migración adecuados y una gestión clara de obsolescencia vinculada al retiro de componentes técnicos o versiones de software en el mercado.

La obsolescencia ha demostrado ser un problema cíclico que ha culminado en la gran cantidad de sistemas de control heredados que vemos en la infraestructura de plantas del Reino Unido. Las conclusiones que los propietarios / operadores de plantas sacan con razón es que una gran parte del proceso de toma de decisiones para migrar a un sistema de control de procesos moderno es su capacidad de modernizarse e innovarse sin reproducir los mismos problemas heredados que antes. Una plataforma DCS moderna como Simatic PCS 7 viene con esas garantías de ciclo de vida incorporadas, por lo que los fabricantes de procesos ya no necesitan sentir que se trata de una cruz que tienen que soportar.

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