Definciones asociadas a Industria 4.0

Artificial Intelligence

La Inteligencia Artificial (IA) es una rama de las ciencias computacionales encargada de estudiar modelos de cómputo capaces de realizar actividades propias de los seres humanos con base a dos de sus características primordiales: el razonamiento y la conducta. Es por lo tanto la capacidad de un sistema para interpretar correctamente datos externos, para aprender de dichos datos y emplear esos conocimientos para lograr tareas y metas concretas a través de la adaptación flexible. Esto es la capacidad de hacer predicciones y actuar en consecuencia según un objetivo establecido.

Big Data

Cuando hablamos de los macrodatos, también llamados datos masivos, inteligencia de datos, datos a gran escala o big data (terminología en idioma inglés) nos referimos a conjuntos de datos o combinaciones de conjuntos de datos, estructurados y no estructurados, cuyo tamaño (volumen), complejidad (variabilidad) y velocidad de crecimiento (velocidad) dificultan su captura, gestión, procesamiento o análisis mediante tecnologías y herramientas convencionales, tales como bases de datos relacionales y estadísticas convencionales o paquetes de visualización, dentro del tiempo necesario para que sean útiles. Por lo que se requiere aplicaciones informáticas no tradicionales de procesamiento de datos con el fin de hacer análisis de comportamiento en particular encontrar patrones repetitivos, formulando predicciones a través de los patrones observados

Las dificultades más habituales vinculadas a la gestión de estos grandes volúmenes de datos, se centran en la recolección y el almacenamiento de los mismos, en las búsquedas, las particiones, los análisis, las visualizaciones y representaciones. La tendencia a manipular enormes volúmenes de datos, se debe en muchos casos a la necesidad de incluir dicha información, para la creación de informes estadísticos y modelos predictivos utilizados en diversos campos, como los análisis sobre negocios, sobre publicidad, sobre enfermedades infecciosas, sobre el espionaje y el seguimiento a la población, o sobre la lucha contra el crimen organizado.

La importacia de Big Data es lo que las organizaciones hacen con los datos. Con Big Data se puede analizar situaciones para obtener ideas que conduzcan a mejores decisiones y movimientos estratégicos en el negocio.

Business Process Model

Corresponde al modelado de procesos de negocio (BPM), que son una relación de actividades, eventos y puntos de decisión que involucran a un conjunto de actores que coordinadamente generban un resultado de valor para los clientes. Esto es un conjunto de tareas enlazadas entre sí y destinadas a ofrecer un servicio o un producto a los clientes. Así, el modelado de procesos de negocio (BPM) se refiere a la creación de un modelo de un proceso del negocio para comprender, entender y evaluar mejor ese proceso. El modelado de procesos empresariales se basa en convenciones como el Modelo y notación de procesos negocio (BPMN) o el Lenguaje de modelado unificado (UML) para configurar modelos o simulaciones de un proceso empresarial.

CIM (Computer Integrated Manufacturing)

Entre las décadas 70 y 80, Joseph Harrinton crea el modelo CIM (Computer Integrated Manufacturing). Así es como la manufactura CIM se define como el uso de la tecnología por medio de las computadoras para integrar las actividades de la empresa. CIM es un concepto que completa optimización e integración de la compañía, no existen patrones predeterminados para llevar la integración de personas, funciones, información y necesidades de un negocio en específico. La gestión necesita una visión compartida de su empresa que muestre a todos su valor agregado, interrelaciones e interdependencias. Generalmente el problema no es la potencia de dicha tecnología dentro de la empresa, ya que la gente generalmente se resiste al cambio, sino a como usarla. Así, surge la rueda CIM como un enfoque para la integración total en la empresa, el cua hace énfasis en dos aspectos:

• Una arquitectura para soportar la integración
• Una estrategia que relacione la organización y la gestión de la información de la empresa y los datos

El modelo CIM es presentado como una rueda que interactua con 4 grandes partes:Manejo de Manufactura y Recurso humanos, Comercialización, Estrategias de Planificación y Finanzas. En la Figura 1, vemos a la izquierda la estructura inicial de la rueda CIM y a la derecha la descompocisión de CIM y los modulos funcionales del control de piso de planta y el sistema de gestión. En el modelo se muestran bloques funcionales para diseño CAD, programación, herramientas, control de producción, control de calidad, mantenimiento, diagnóstico de fallas, gestión de materiales y documentos.

El modelo CIM presenta una mejora sustancial y se rebautiza con el nombre de rueda CIM por la Sociedad de Ingenieros de Manufactura (SME, por sus siglas en inglés), en 1985 (Figura 2 izquierda) y su filosofía se basa en la Arquitectura de Sistemas Integrados. En 1993 hay una nueva filosofía como lo es el cliente y el modelo CIM vuelve a cambiar por el modelo rueda de la empresa también de SME (Figura 2 derecha)

CIM (Common Information Model)

El Modelo de Información Común (CIM) es un estándar de la industria informática para definir las características de los dispositivos y las aplicaciones, de modo que los administradores del sistema y los programas de gestión puedan controlar dispositivos y aplicaciones de diferentes fabricantes o fuentes de la misma manera. Es un estándar abierto que define cómo los elementos administrados en un entorno de Tecnología de Información (IT) y se representan como un conjunto común de objetos y relaciones entre ellos. Por lo tanto, es un método para representar los diversos dispositivos informáticos utilizados, asociados con una empresa y la relación entre ellos (ver Figura 1). CIM está diseñado y publicado por el Grupo de trabajo de administración distribuida (DMTF) y es parte de la administración empresarial basada en la web (WBEM). El modelo CIM tiene como objetivo simplificar la tarea de administrar diferentes dispositivos informáticos en una empresa

CRM

Por definición, Customer Relationship Management, o Gestión de relaciones con los clientes es un enfoque para gestionar la interacción de una empresa con sus clientes actuales y potenciales. Utiliza el análisis de datos de la historia de los clientes con la empresa para mejorar las relaciones comerciales con dichos clientes, centrándose específicamente en la retención de los mismos y, en última instancia, impulsando el crecimiento de las ventas. Permite compartir y maximizar el conocimiento de un cliente dado y de esta forma entender sus necesidades y anticiparse a ellas. Las tres áreas básicas consideradas son: la gestión comercial, el marketing y el servicio postventa o de atención al cliente.

Para muchos autores CRM no es más que la “administración basada en la relación con los clientes”, un modelo de gestión de toda la organización, basada en la satisfacción del cliente (u orientación al mercado según otros). El concepto más cercano es marketing relacional (según se usa en España) y tiene mucha relación con otros conceptos como: clienting, marketing 1x1, marketing directo, etc.

Las aplicaciones para la administración de la relación con los clientes. permite centralizar en una única Base de Datos todas las interacciones entre una empresa y sus clientes., entra la venta y el marketing, y que se integran en los llamados Sistemas de Gestión Empresarial (SGE), y que incluyen CRM, ERP, PLM, SCM y SRM. El CRM recopila toda la información de las gestiones comerciales manteniendo un histórico detallado. La aplicación, debe-puede comprender varias funcionalidades para gestionar las ventas y los clientes de la empresa, esto es: automatización y promoción de ventas, tecnologías data warehouse («almacén de datos») para agregar la información transaccional y proporcionar capa de reporting, dashboards e indicadores claves de negocio, funcionalidades para seguimiento de campañas de marketing y gestión de oportunidades de negocio, capacidades predictivas y de proyección de ventas (ver Figura 1).

CAN (Controller Area Network)

Es un protocolo de comunicaciones desarrollado por la firma alemana Robert Bosch GmbH, basado en una topología bus para la transmisión de mensajes en entornos distribuidos. Además ofrece una solución a la gestión de la comunicación entre múltiples CPUs (unidades centrales de proceso). Es una red de bus serial de microcontroladores que conecta dispositivos, sensores y actuadores en un sistema o subsistema para aplicaciones de control en tiempo real. No existe un esquema de direccionamiento utilizado en las CAN, como en el sentido del direccionamiento convencional en redes (como Ethernet). Por el contrario, los mensajes se transmiten a todos los nodos de la red utilizando un identificador exclusivo de la red. Esto proporciona a los nodos información sobre la prioridad y la urgencia del mensaje transmitido. Estos buses también continúan la transmisión incluso en el caso de una colisión, mientras que Ethernet normal termina las conexiones tan pronto como se detecta una colisión. Es un protocolo completamente basado en mensajes y se utilizó inicialmente en vehículos (ver Figura 1).

El protocolo de comunicaciones CAN proporciona los siguientes beneficios:

• Ofrece alta inmunidad a las interferencias, habilidad para el autodiagnóstico y la reparación de errores de datos
• Es un protocolo de comunicaciones normalizado, con lo que se simplifica y economiza la tarea de comunicar subsistemas de diferentes fabricantes sobre una red común o bus
• El procesador anfitrión (host) delega la carga de comunicaciones a un periférico inteligente, por lo tanto el procesador anfitrión dispone de mayor tiempo para ejecutar sus propias tareas
• Al ser una red multiplexada, reduce considerablemente el cableado y elimina las conexiones punto a punto, excepto en los enganches

Data Analitycs

o Análisis de Datos es un término usado para las técnicas de extraer, “limpiar”, tratar y transformar los datos  de diversas fuentes, con el objetivo de obtener información útil, que permitir plantear estrategias y apoyar a la toma de decisiones empresariales.

DES (Discrete Event System)

En la ingeniería de control, un sistema de eventos discretos (DES) es un sistema de estado discreto, impulsado por eventos, del cual la evolución del estado depende completamente de la ocurrencia de eventos discretos asíncronos a lo largo del tiempo. Con los avances en la tecnología, el hombre comenzó a construir sistemas cada vez más complejos y completamente artificiales, al menos en el nivel conceptual de su operación que es apropiado para su gestión y control. Ejemplos de estos sistemas son: redes de transporte, redes de comunicación e informática, CPU de las computadoras, manufactura, en particular su forma "flexible".

En estos sistemas, el principal mecanismo dinámico en la sucesión de tareas proviene de los siguientes fenómenos:

• Sincronización
• Exclusión mutua o competencia en el uso de recursos comunes, que requiere una política para arbitrar conflictos y definir prioridades, todo tipo de problemas generalmente referidos bajo la terminología genérica de programación

• El enfoque lógico que considera la ocurrencia de eventos o la imposibilidad de esta ocurrencia ("punto muerto") y la serie de estos eventos, pero que no considera el tiempo exacto de esas ocurrencias, es decir, que no considera actuaciones (W.M. Wonham et P. Ramadge), otros numerosos investigadores, han extendido el paradigma de control a los Autómatas y la teoría del lenguaje formal: el control puede inhibir algunas transiciones de estado para evitar encontrarse con comportamientos no deseados (más matemáticamente, uno trata de forzar al autómata a producir solo un sublenguaje específico del lenguaje que este autómata puede producir sin control;
• El enfoque cuantitativo que aborda el tema de la "evaluación del desempeño" (evaluado por el número de eventos que ocurren en un lapso de tiempo dado) y el de la optimización del desempeño; En este marco general, se pueden distinguir dos escuelas:
• El enfoque de "análisis de perturbaciones", cuyo propósito es resolver todo tipo de problemas de optimización no clásicos, debido al aspecto de "evento discreto", generalmente en un marco estocástico
• el enfoque "Max Plus"

• Teoría de autómatas
• Teoría de control de supervisión
• Teoría de la red de Petri
• Especificación discreta del sistema de eventos
• Cálculo diferencial booleano
• Cadena de Markov
• Teoría de colas
• Simulación discreta de eventos
• Estimación concurrente

ERP

Se refiere a Enterprise Resource Planning, o “sistema de planificación de recursos empresariales”. ERP generalmente se conoce como una categoría de software de gestión empresarial, generalmente un conjunto de aplicaciones integradas, que una organización puede usar para recopilar, almacenar, administrar e interpretar datos de desde producción a distribución o incluso recursos humanos (ver Figura 1).

ERP proporciona una vista integrada y continuamente actualizada de los procesos comerciales centrales. ERP facilita el flujo de información entre todas las funciones comerciales y gestiona las conexiones con partes interesadas externas. Los sistemas ERP se ejecutan en una variedad de hardware de computadora y configuraciones de red, generalmente usando una base de datos como un repositorio de información. Los sistemas ERP rastrean los recursos comerciales (efectivo, materias primas, capacidad de producción) y el estado de los compromisos comerciales: pedidos, pedidos de compra y nómina. Las aplicaciones que componen el sistema comparten datos entre varios departamentos (fabricación, compras, ventas, contabilidad, etc.) que proporcionan los datos.

Algunos ERP ofrecen integración con soluciones de BI o Business Intelligence, permitiendo realizar informes sobre el estado de su empresa directamente con los datos del sistema ERP. Esto ofrece un nivel de conocimiento detallado y actualizado del estado de la empresa que resulta indispensable a la hora de analizar y mejorar procesos internos como el marketing y ventas, la organización u otros aspectos clave de una compañía.

Los sistemas ERP suponen una gran inversión para las empresas, convirtiéndose en el inconveniente más común. Esto se debe normalmente al nivel de personalización que necesita un sistema ERP para cubrir las necesidades de la empresa: a mayor nivel de personalización, mayor precio. Además, algunos de los costes que un ERP conlleva pueden aparecer de forma posterior a su instalación y adquisición, lo que se denomina costes ocultos. Puede encontrar una descripción detallada de estos costes ocultos, junto con ejemplos y cálculos reales de presupuestos de los ERP.

Un sistema ERP es adecuado para todo tipo de empresas, tanto multinacionales como PYMES. La planificación de recursos empresariales es un término derivado de la planificación de recursos de manufactura (MRPII) y seguido de la planificación de requerimientos de material (MRP); sin embargo los ERP han evolucionado hacia modelos de suscripción por el uso del servicio

Embedded System

o sistema embebido o empotrado (integrado, incrustado), es un sistema informático, una combinación de un procesador de computadora, memoria de computadora y dispositivos periféricos de entrada / salida, que tiene una función dedicada dentro de un sistema mecánico o eléctrico más grande. Está integrado como parte de un dispositivo complejo que a menudo incluye hardware eléctrico o electrónico y piezas mecánicas. Debido a que un sistema integrado generalmente controla las operaciones físicas de la máquina en la que está integrado, a menudo tiene restricciones informáticas en tiempo real. Los sistemas integrados controlan muchos dispositivos de uso común hoy en día.

Los sistemas integrados abarcan desde dispositivos portátiles como relojes digitales, reproductores de MP3, un taxímetro, un sistema de control de acceso, la electrónica que controla una máquina expendedora o el sistema de control de una fotocopiadora, hasta grandes instalaciones estacionarias como controladores de semáforos, controladores lógicos programables y grandes sistemas complejos como vehículos híbridos, sistemas de imágenes médicas y aviónica (ver Figura 1). La complejidad varía de baja, con un solo chip de microcontrolador, a muy alta con múltiples unidades, periféricos y redes montadas dentro de un bastidor de equipo grande.

El (los) procesador (es) utilizado (s), van desde aquello para propósitos generales hasta aquellos especializados en cierta clase de cálculos, o incluso diseñados a medida para la aplicación en cuestión. Una clase estándar común de procesadores dedicados es el procesador de señal digital (DSP). Dado que el sistema integrado está dedicado a tareas específicas, los ingenieros de diseño pueden optimizarlo para reducir el tamaño y el costo del producto y aumentar la confiabilidad y el rendimiento. Algunos sistemas integrados son producidos en masa, beneficiándose de economías de escala. Existen también plataformas desarrolladas por distintos fabricantes que proporcionan herramientas para el desarrollo y diseño de aplicaciones y prototipos con sistemas embebidos desde ambientes gráficos, algunos ejemplos de estás son: Arduino, mbed, Raspberry Pi, BeagleBone, etc.

ISA - 88

S88, abreviatura de ANSI / ISA-88 , es un control de proceso por lotes de direccionamiento estándar. Es una filosofía de diseño para describir equipos y procedimientos. No es un estándar para software, es igualmente aplicable a procesos manuales. Fue aprobado por la ISA en 1995 y actualizado en 2010. Su versión original fue adoptada por la IEC en 1997 como IEC 61512-1. Las partes actuales del estándar S88 incluyen:

• ANSI/ISA-88.01-2010 Control de Lote Control Parte 1: Modelos and terminología
• ANSI/ISA-88.00.02-2001 Control de Lote Parte 2: Estructura de Datos y pautas para lenguajes
• ANSI/ISA-88.00.03-2003 Control de Lote Parte 3: Modelos y representación de recetas generales y de sitio
• ANSI/ISA-88.00.04-2006 Control de Lote Parte 4: Registro de producción por lotes

S88 proporciona un conjunto consistente de estándares y terminología para el control de lotes y define el modelo físico, los procedimientos y las recetas (ver Figura 1). El estándar buscaba abordar los siguientes problemas: falta de un modelo universal para el control de lotes, dificultad para comunicar los requisitos del usuario, integración entre proveedores de automatización de lotes, dificultad en la configuración del control de lotes.

El estándar define un modelo de un proceso contituido por un conjunto ordenado de etapas de proceso, cada etapa contituida por un conjunto ordenado de operaciones de proceso y cada operación contituida por un conjunto ordenado de acciones de proceso.

El modelo físico comienza con la empresa que puede contener un sitio, este puede contener áreas, cada área puede contener celdas de proceso, cada celda puede contener unidades, cada unidad puede contener módulos de equipo que pueden contener módulos de control. Algunos de estos niveles pueden ser excluidos, menos el nivel de la Unidad.

El modelo de control de procedimiento consiste en procedimientos de receta constituidos por un conjunto ordenado de procedimientos unitarios, cada procedimiento constituidos por un conjunto ordenado de operaciones y cada operación constituidos por un conjunto ordenado de fases. Algunos de estos niveles pueden no ser incluidos.

Las recetas pueden ser de los siguientes tipos: general, sitio, maestro, control. El contenido de la receta incluye: encabezado, fórmula, requisitos del equipo, procedimiento y otra información requerida para hacer la receta.

ISA - 95

ANSI / ISA-95, o ISA-95 como se lo conoce más comúnmente, es un estándar internacional de la Sociedad Internacional de Automatización para desarrollar una interfaz automatizada entre la empresa y los sistemas de control. Este estándar ha sido desarrollado para fabricantes globales. Fue desarrollado para ser aplicado en todas las industrias y en todo tipo de procesos, como procesos por lotes, procesos continuos y repetitivos.

Los objetivos de ISA-95 son proporcionar una terminología consistente que sea una base para las comunicaciones del proveedor y del fabricante, proporcionar modelos de información consistentes y proporcionar modelos de operaciones consistentes que sean una base para aclarar la funcionalidad de la aplicación y cómo se utilizará la información.

El estándar ISA-95 esta consttituido de 5 partes:

ANSI/ISA-95.00.01-2000, Integración del Sistema de Control de la Empresa, Parte 1 : Modelos y Terminología, consiste en terminología estándar y modelos de objetos, que pueden usarse para decidir qué información debe intercambiarse. Los modelos definen los límites entre los sistemas empresariales y los sistemas de control. Ayudan a abordar preguntas como qué tareas pueden ejecutarse mediante qué función y qué información debe intercambiarse entre las aplicaciones. Seguido está el modelo funcional de control empresarial: Modelo ISA-95

• Contexto
• Modelos de jerarquía
• Programación y control (Purdue)
• Jerarquía de equipos
• Modelo de flujo de datos funcionales
• Funciones de Manufactura
• Flujos de datos
• Modelos de objetos
• Objetos
• Relaciones de objeto
• Atributos de objeto
• Modelos de actividad de operaciones
• Elementos de operaciones: PO, MO, QO, IO
• Modelo de flujo de datos de operaciones
• Funciones de operaciones
• Relaciones de objetoFlujos de operaciones

En la Figura 1 se muestra el enfoque jerárquico del modelo de ISA 95 basado en la piramide de automatización.

ANSI / ISA-95.00.02-2001, Integración del sistema de control empresarial, Parte 2 : Los atributos del modelo de objetos consisten en atributos para cada objeto que se define en la parte 1. Los objetos y atributos de la Parte 2 se pueden usar para el intercambio de información entre sistemas diferentes, pero estos objetos y atributos también pueden usarse como base para bases de datos relacionales.

ANSI / ISA-95.00.03-2005, Integración del sistema de control empresarial, Parte 3 : Modelos de gestión de operaciones de fabricación se centra en las funciones y actividades en el nivel 3 (capa Producción / MES). Proporciona pautas para describir y comparar los niveles de producción de diferentes sitios de manera estandarizada (ver Figura 2).

ANSI / ISA-95.04 Modelos de objetos y atributos, Parte 4 : "Modelos de objetos y atributos para la gestión de operaciones de fabricación". Esta especificación técnica define modelos de objetos que determinan qué información se intercambia entre las actividades de MES (que se definen en la parte 3 por ISA-95). Los modelos y atributos de la parte 4 son la base para el diseño y la implementación de estándares de interfaz y aseguran un lapso flexible de la cooperación y el intercambio de información entre las diferentes actividades de MES.

ANSI / ISA-95.05 Transacciones B2M, Parte 5 : "Transacciones de negocio a manufactura". Esta especificación técnica define el funcionamiento entre los sistemas de automatización de oficina y producción, que se pueden usar junto con los modelos de objetos de las partes 1 y 2. Las operaciones conectan y organizan los objetos y actividades de producción que se definen a través de partes anteriores del estándar. Dichas operaciones tienen lugar en todos los niveles dentro de una empresa, pero el enfoque de esta especificación técnica radica en la interfaz entre la empresa y los sistemas de control. Sobre la base de los modelos, la operación se describirá y se convertirá en el procesamiento de la operación explicado lógicamente.

Dentro de las áreas de producción se ejecutan actividades y la información se transmite de un lado a otro. El estándar proporciona modelos de referencia para actividades de producción, actividades de calidad, actividades de mantenimiento y actividades de inventario.

Industrial Internet

La Internet industrial es la integración y vinculación de big data, herramientas analíticas de datos y redes y redes inalámbricas con equipos físicos e industriales, o de otra manera aplicación de funciones de red de meta-nivel, a sistemas distribuidos. El término fue acuñado por General Electric (GE), en su corporación estadounidense.

En la actualidad la Internet industrial incorpora ideas de máquinas inteligentes, o equipos específicos, con tecnología integrada e Internet de las cosas (IoT).

IoT / IIoT

La definición de Internet de las cosas ha evolucionado debido a la convergencia de múltiples tecnologías, uso de analítica de datos, máquinas de aprendizaje, sensores y sistemas integrados. Hay una serie de preocupaciones serias sobre los peligros en el crecimiento de IoT, especialmente en las áreas de privacidad y seguridad, y, en consecuencia, las gestiones en la industria y el gobierno para abordarlos

El internet industrial de las cosas (IIoT, por sus siglas en Ingles) se refiere a la extensión y uso del internet de las cosas (IoT) en sectores y aplicaciones industriales. Con un fuerte enfoque en la comunicación máquina a máquina (M2M), big data y machine learning. Permite a las industrias y empresas tener una mayor eficiencia y confiabilidad en sus operaciones. Abarca aplicaciones industriales, que incluyen robótica, dispositivos médicos y procesos de producción definidos por aplicaciones (ver Figura 1).

El IIoT va más allá de los dispositivos de consumo normales y la interconexión de dispositivos físicos generalmente asociados con el IoT. Lo que lo distingue es la intersección de la tecnología de la información (IT) y la tecnología operativa (OT).

Al adoptar dispositivos conectados e inteligentes, las empresas pueden recopilar y analizar mayores cantidades de datos a mayores velocidades. Esto no solo mejorará la escalabilidad y el rendimiento, sino que también puede cerrar la brecha entre los pisos de producción y los procesos de negocio. La integración de IIoT brinda a las entidades industriales una visión más precisa de cómo se mueven sus operaciones y ayuda a tomar decisiones comerciales más acertadas.

En el contexto de la cuarta revolución industrial, denominada Industria 4.0 , el IIoT es parte integral de los sistemas ciber-físicos. Los procesos de producción se transformarán con la ayuda de big data y análisis de datos. En un contexto más amplio, el IIoT es crucial para usar casos relacionados con ecosistemas o entornos conectados, como la forma en que las ciudades se convierten en ciudades inteligentes y las fábricas en fábricas inteligentes.

IT / OT

IT trata con información, mientras que OT trata con máquinas. El primero gestiona el flujo de información digital (léase: datos), por ejemplo: CRM, ERP, correo electrónico, etc. Mientras que el segundo gestiona el funcionamiento de los procesos físicos y la maquinaria utilizada para llevarlos a cabo, esto es, detecta o causa un cambio a través del monitoreo directo y/o control de dispositivos físicos, procesos y eventos en la empresa". Algunos ejemplos de OT son: la conexión en red de procesos operativos y sistemas de control industrial (ICS), incluidas las interfaces hombre-máquina (HMI), sistemas de control de supervisión y adquisición de datos (SCADA), sistemas de control distribuido (DCS) y controladores lógicos programables (PLC), ver Figura 1.

Entendiendo IT

• La mayoría de las organizaciones entienden los roles y funciones de IT; pero en el contexto de su relación con OT, probablemente valga la pena expandirse. En pocas palabras, IT se refiere a la aplicación de la red, el almacenamiento y los recursos informáticos para la generación, administración, almacenamiento y entrega de datos en y entre las organizaciones.
• En un sentido más amplio, IT se define por su capacidad programable. Es decir, si bien ciertas tecnologías están diseñadas para realizar un conjunto estático de funciones (piense: un pistón), la IT puede ajustarse, aumentarse y reprogramarse de innumerables formas para adaptarse a las redes, aplicaciones y necesidades de los usuarios en evolución. Además, IT abarca hardware (computadoras, servidores físicos y equipos de red, por nombrar algunos tipos) y software, aplicaciones, sistemas operativos y capacidades de virtualización, entre otros.

Entendiendo OT

• Ya sea que sea nuevo en OT o simplemente sea nuevo en pensarlo en relación con IT, la próxima generación de tecnología operativa conectada exige que los encargados de la toma de decisiones entiendan OT en su sentido tradicional y como un área de innovación emocionante. En el nivel más básico, OT se refiere a la tecnología que monitorea y controla dispositivos y procesos específicos dentro de los flujos de trabajo industriales.
• En comparación con IT, OT es único en el sentido de que el hardware y el software relacionados suelen estar diseñados (históricamente) para hacer cosas específicas: controlar el calor, controlar el rendimiento mecánico, activar los cierres de emergencia, etc. Normalmente, esto se hace a través de sistemas de control industrial (ICS) y control de supervisión y adquisición de datos (SCADA).
• Desde plantas de energía y plataformas petroleras hasta líneas de ensamblaje de fabricación y procesos de gestión de inventario, OT es una parte esencial de algunos procesos físicos increíblemente complejos.
• Es importante destacar que OT generalmente ha requerido la supervisión humana en las coyunturas clave, al menos hasta los últimos años. Si los empleados han considerado conveniente cambiar la temperatura en el piso de una fábrica, aumentar o disminuir los niveles de humedad, o apagar la maquinaria por un motivo determinado, OT ha proporcionado una forma rápida y clara de que esto suceda: un interruptor físico, una palanca de acero, o un gran botón rojo. Por el contrario, los sistemas de IT han podido realizar operaciones clave sin intervención humana constante, siempre que esos flujos de trabajo estén dentro de las funciones programadas. De ahí la convergencia ente IT y OT (ver Figura 1)

Convergencia IT/OT

• El hardware (OT) y el software (IT) ahora trabajan de la mano para monitorear y regular los procesos comerciales esenciales fuera de los flujos de trabajo de IT regulares. Aunque estos procesos diferirán de una organización y una industria a la siguiente, tienen un papel central que desempeñar en el éxito de muchas empresas modernas, y en particular de los fabricantes.
• Para este tipo de empresas, ya sean públicas o privadas, es de vital importancia que los tomadores de decisiones clave comprendan la diferencia entre IT y OT, además de cómo cada disciplina puede (y debe) interactuar. Dado el auge de Internet de las cosas (IoT) y su aplicación exitosa en casi todas las industrias, ahora es el momento para que las organizaciones con intereses en los sistemas y redes de IT y OT inviertan en soluciones de próxima generación que puedan aportar estas dos disciplinas distintas en una asociación cada vez más estricta
• Para las empresas que invierten en ciberseguridad, IT presenta una serie de desafíos. Además de las preguntas básicas de interoperabilidad desde el principio y el mantenimiento a medida que pasa el tiempo, el número cada vez mayor de plataformas de IT hace que sea difícil protegerse contra las amenazas de ciberseguridad las 24 horas. Especialmente a medida que los dispositivos habilitados para IoT ponen el mundo físico en línea, los posibles puntos de entrada para ataques continúan multiplicándose, presionando a los CIO, CISO y sus departamentos de IT para diseñar sistemas y redes capaces de proteger la información patentada en múltiples capas de la organización.
• En el pasado, la ciberseguridad en relación con OT ha sido más sencilla que para IT. Si bien los riesgos para proteger los sistemas y redes OT son igualmente altos, por ejemplo, la integridad de la red eléctrica es esencial para la seguridad nacional, la naturaleza cerrada de la mayoría de los sistemas OT los ha hecho menos susceptibles a los ataques. Sin embargo, eso está cambiando rápidamente a medida que los límites entre IT y OT comienzan a disminuir

En la Figura 2 se muestra la relación entre IT/OT en una modelo de control jerárquico.

MES / MOM

El termino MES, que describe al Sistema de Ejecución de Manufactura (Manufacturing Execution System) se introdujo por AMR Research, luego la organización MESA lo adoptó y comenzó a escribir la importancia de crear una plataforma para administrar las operaciones en el piso de planta. MES es el paso de integrar todas las actividades entre la capa de planificación y la capa de automatización como componentes de un sistema en línea integrado proactivo que proporciona un proceso sinérgico que es mayor que el aportado por cada uno de los componentes.

Los sistemas de ejecución de fabricación (MES, por sus siglas en inglés) son sistemas computarizados utilizados en la fabricación para rastrear y documentar la transformación de materias primas en productos terminado. MES proporciona información que ayuda a los responsables de la toma de decisiones de fabricación a comprender cómo se pueden optimizar las condiciones actuales en la planta para mejorar la producción. MES trabaja en tiempo real para permitir el control de múltiples elementos del proceso de producción (por ejemplo, consumos, personal, máquinas y servicios de soporte).

El MES permite reducir los cuellos de botella y las paradas por cambios de materiales y herramientas, implantando una gestión automatizada de la producción para reducir las pérdidas en estos cambios. Permite gestionar de forma adecuada la transformación de los materiales en producto terminado y embalado.

Las aplicaciones MES realizan un seguimiento de las actividades y los recursos, vinculan la administración a las actividades de la planta de producción y, a menudo, se integran con otras aplicaciones (como MRP II) utilizadas en compras, envíos, recepción, control de inventario y mantenimiento y programación, administración de definiciones de productos a lo largo del ciclo de vida del producto, programación de recursos, ejecución y despacho de pedidos, análisis de producción y administración de tiempo de inactividad para la efectividad general del equipo (eficiencia general de los equipos OEE), calidad del producto o seguimiento de materiales, etc.

MES crea el registro "cómo se construye", capturando los datos, procesos y resultados del proceso de fabricación. Esto puede ser especialmente importante en industrias reguladas, como alimentos y bebidas o productos farmacéuticos, donde se puede requerir documentación y pruebas de procesos y acciones.

En la Figura 1, dividida en 3 secciones mostramos: a la izquierda la interacción entre el MES y otros sistemas, en el centro el modelo funcional del MES y a la derecha la estructura de engranaje del MES Propuesto por McClellan, así pasamos de la definición de RUEDA de CIM a ENGRANAJES de de MES por MESA.

La idea de MES podría verse como un paso intermedio entre, un sistema de planificación de recursos empresariales (ERP), y un control de supervisión y adquisición de datos (SCADA). Algunos grupos de la industria como MESA International se crearon a principios de los años 90 para abordar la complejidad y asesorar sobre la ejecución de sistemas MES.

Las áreas de MES incluyen lo siguiente desde su inicio:

• Asignación de recursos y estado
• Operaciones / Programación detallada
• Despacho de unidades de producción
• Control de documentos
• Recolección / adquisición de datos
• Gestión laboral
• Gestión de calidad (análisis de mediciones en tiempo real, identificación de problemas)
• Gestión de procesos (monitoreo)
• Manejo de mantenimiento
• Seguimiento de productos y genealogía
• Análisis de rendimiento

Beneficios de un Sistema de Ejecución de Manufactura Un MES a menudo se integra con ERP, gestión de la cadena de suministro, gestión del ciclo de vida del producto y otros sistemas de IT clave. Un beneficio clave de usar un MES incluye:

• Mayor satisfacción del cliente
• Cumplimiento regulatorio mejorado
• Mayor agilidad y tiempo de comercialización
• Mejora de la visibilidad de la cadena de suministro
• Tiempo de ciclo de fabricación reducido
• Eliminación de trámites y procesos manuales de entrada de datos
• Plazo de entrega reducido
• Menores costos laborales

El Sistema de Ejecución de Manufactura evoluciona a la Gestión de Operaciones de Manufactura, MOM, describiéndose como el arte de establecer las políticas y reglas necesarias para mantener el valor de producción y garantizar que todos y todo operen en consecuencia. Implica la mejora continua del inventario, la producción, el control de calidad, el mantenimiento y la dotación de personal en torno a objetivos estratégicos como la reducción de costos, la innovación de productos, la sostenibilidad, la calidad y el cumplimiento normativo.

MOM como aplicación transforman digitalmente los procesos operativos y la información para permitir la eficiencia y la transparencia en las siguientes áreas:

• Gestión del rendimiento
• Ejecución de Manufactura
• Gestión Lotes y Receta

MOM está constituido principalmente por aplicaciones para: la gestión de producción, el análisis de rendimiento, la calidad y el cumplimiento, y la interfaz humano-máquina (HMI). La aplicación de gestión de producción proporciona información en tiempo real sobre trabajos y ordenes, labor y materiales, estado de la máquina y envíos de productos. La aplicación de análisis de rendimiento muestra métricas a nivel de máquina, línea, planta y empresa para el análisis situacional o histórico. La aplicación de calidad y cumplimiento se utiliza para promover el cumplimiento de estándares y especificaciones para procesos y procedimientos operativos. La aplicación HMI es una forma de aplicación de la gestión de operaciones de manufactura (MOM) que permite a los operadores manejar maquinaria de control industrial y de procesos utilizando una interfaz basada en computadora.

La evolución de MES a MOM, se ve justificada si se incorpora inteligencia o mecanismos cognitivos que permiten a la capa 3 de ISA 95 pasar de ejecución a gestión, ver Figura 2. Si bien es cierto esto trata a manufactura es aplicable no de forma directa a industria de procesos Tal vez los términos PPM (Gestión del proceso de producción) o el término Gestión colaborativa de la producción (CPM utilizado por ARC Group) se adecuen mejor a estos ya que van dirigidos a administrar la cadenade valor de proceso.

MRP

El MRP (Material Requirements Planning), o planificación de requerimientos de material, es un sistema que se basa en la planificación del proceso de producción y el control de inventarios para poder gestionar la forma más eficiente posible. El principal objetivo del MRP es la administración de la producción de una empresa con el objetivo de tener las necesidades de materiales en el momento exacto para producir los productos.

El MRP se centra en el tiempo y la capacidad de la empresa en su proceso de producción para determinar qué es lo que se necesita. Los MRP son necesarios para empresas con diferentes proveedores que poseen características y tiempos de entrega diferentes. Se encargan de realizar el cálculo de las cantidades de materiales y cuándo adquirirlo para que esté disponible en el momento en que es necesario. Todo esto acompañado de la información financiera que conlleva para que valoremos los resultados de nuestra actividad en cada momento.

Específicamente, el MRP:

• Planifica actividades de fabricación, como la emisión de órdenes de entrega y de compras
• Asegura que los materiales estén disponibles para la producción
• Ayuda a mantener el inventario en un nivel óptimo

Funciones básicas:

• Controlar inventarios
• Elaborar listas de materiales
• Programar tareas elementales para administrar la producción
• Determinar cantidad de materiales que necesitamos
• Calcular los tiempos en que deben salir las órdenes de compra

Funciones avanzadas:

• Generar información financiera para valorar los resultados de la producción
• Gestionar tareas comerciales, como ventas y operaciones
• Planificar la capacidad de producción
• Calcular costos
• Gestionar pedidos
• Centralizar la relación con proveedores y clientes desde un catálogo
• Emitir reportes financieros relacionados
• Generar la contabilidad
• Trabajar con un catálogo de productos
• Importar gastos con la factura del proveedor
• Emitir facturas y remisiones automáticamente.

Process Model

o Modelo del Procesos. El proceso físico se ejecuta en una unidad para prestar el servicio de producción necesario en una etapa del modelo de producto. En la ejecución del servicio intervienen recursos de equipamiento, recursos humanos, se utilizan insumos, se obtienen productos. Dependiendo de su naturaleza, el proceso puede ser

El proceso físico se ejecuta en una unidad para prestar el servicio de producción necesario en una etapa del modelo de producto. En la ejecución del servicio intervienen recursos de equipamiento, recursos humanos, se utilizan insumos, se obtienen productos. Dependiendo de su naturaleza, el proceso puede ser:

• Discretos. Las variables que determinan el estado del proceso presentan valores discretos, y los cambios de estado se dan por la aparición de eventos. Ejemplos de estos procesos son los de manufactura, y las variables están asociadas a fin de carrera, valores on - off, etc.
• Continuos. Las variables que determinan el estado del proceso son continuas, por ejemplo: temperaturas, presiones, velocidades, flujos.
• Híbridos. Procesos donde la evolución presenta una dinámica que tiene estados discretos, y dentro de cada estado discreto existen variables continuas que determinan el estado real del sistema. Los procesos "batch" son procesos de este tipo. Los cambios de estado discreto dependen de los valores de una o más variables continuas.

Product Model

o modelo del producto consiste en la descripción del procedimiento general para la obtención del producto y su fórmula (Ver figura adyacente tomada de las recomendaciones de la ISA en ISA-95). El modelo del producto es elaborado por la unidad especializada en desarrollo e investigación, utilizada en los procesos de compras para definir la cantidad necesaria de insumos a ser adquiridos, en los procesos de planificación y programación de la producción para determinar la capacidad de producción y determinar la asignación de recursos para satisfacer objetivos de producción.

El modelo del producto indica la cantidad de etapas (Product Segment) necesarias para obtener el producto y los materiales a ser utilizados en las distintas etapas (Bill of Materials) Las etapas se asocian a servicios de producción (Process Segment), o a unidades que realizan actividades especializadas (procedimientos) de producción. Las etapas pueden ejecutarse de manera secuencial, en paralelo, pero existe un orden de precedencia en su ejecución. Una breve descripción sigue:

• Ruta de producto: Una etapa es realizada en una unidad de producción (Recurso de Infraestructura), por lo tanto, en este esquema las etapas se asocian a "unidades de producción", que pueden realizar esa tarea (ejecutan un "Process Segment"). Internamente, la unidad seleccionará el procedimiento más adecuado para alcanzar el objetivo (Process Segment). Cada "Unidad" posee la autonomía sobre los recursos de personal y equipamiento para ejecutar la etapa. Adicionalmente se tiene la información sobre los parámetros del producto (tamaño, color, calidad) que personalizan el producto, asi como los insumos de la etapa.
• Manufactura Orientada a Servicios: El modelo especifica la necesidad de unos servicios ("Process Segment") y su secuencia para poder obtener el producto final. A medida que los materiales usan dichos servicios, el producto se va formando. En la planificación de producción, se interroga a las unidades para saber cuales unidades ofertan los servicios necesarios para obtener el producto. El "Process Segment" maneja toda la información del producto correspondiente a la etapa.
• Una última opción viene dada por la construcción de una "ruta" donde se asume que las unidades no poseen la suficiente inteligencia para prestar el servicio. En este caso, la definición del producto debe acompañar a la orden de producción durante todo el proceso de producción.