Cuando una empresa necesita reemplazar un sistema de TI clave vinculado a la fabricación, tiene que encontrar la forma que suponga el mínimo impacto negativo en los programas de producción.
El tiempo de inactividad es una palabra que no agrada a nadie en el negocio de la fabricación de automóviles. Cualquier interrupción de la producción fuera de las interrupciones anuales programadas, puede acumularse rápidamente en pérdidas de ingresos de seis y siete cifras, o incluso más.
La automotriz india Tata Motors afrontaba tal tipo de desafío cuando en la primera parte de esta década buscaba reemplazar un sistema de ejecución de la fabricación (MES) de seis años de antigüedad en su planta de Pune, donde produce sus vehículos Zest, Bolt e Indica. Según Satarupa Roy Sarkar de Tata Motors IT, el sistema no sólo estaba sufriendo de fallos esporádicos en el servidor, sino que también se estaba volviendo demasiado lento en reaccionar cuando se detectasen fallos en la línea. "Necesitábamos que esto sucediese de forma más rápida con alertas automáticas y comunicaciones trazables", afirma.
Pero Tata pronto se dio cuenta de que una parte esencial de la solución sería la instalación de un MES completamente nuevo y más moderno. "Además de mejorar el rendimiento de la producción, queríamos estandarizar las aplicaciones, los procesos y la tecnología con dos plantas hermanas, ambas de las cuales estaban en terrenos no urbanizados", dice Jagdish Belwal, director de información de Tata Motors.
Dado que la empresa ya utiliza el MES FactoryTalk ProductionCentre (FTPC) de Rockwell Automation en esas dos nuevas plantas, decidió cambiarse a FTPC también en Pune. Normalmente, un proyecto de esta magnitud - incluyendo las instalaciones de servidores, las redundancias de red y el cambio de aplicaciones para seis talleres de la cadena de montaje y 93 funciones - habría dado lugar a una parada importante. En su lugar Tata optó por aplicar los cambios mientras la planta estaba funcionando - con poco o ningún tiempo de inactividad y un efecto mínimo sobre la producción. Se formó un equipo de transición de poco más de 20 miembros con representantes de las operaciones de tecnologías y servicios de consultoría de Tata, del integrador local de sistemas de Mestech Services, así como de Rockwell y del equipo de negocios de TI de la misma Tata Motors.
Controles y contrapesosLa experiencia que poseía el equipo resultó necesaria, ya que tuvo que hacer frente a algunos problemas inesperados. "Empezamos con la simple suposición de que cuando un sistema estaba funcionando y era visible para todos, no necesitábamos definir los controles y contrapesos necesarios en profundidad", explica Belwal. "Pronto nos dimos cuenta de que habíamos subestimado la cantidad de personalización a la que se había sometido el MES existente desde que se instaló".
El proyecto requería por lo tanto de un enfoque innovador. El equipo creó puentes de datos entre el sistema antiguo y el nuevo que podrían funcionar en paralelo durante el proceso de migración. Los datos capturados por un sistema se transferían a través de un puente de datos al otro sistema. La estrategia de una migración progresiva suponía que si se produjese cualquier fallo durante la transición, el equipo de desarrollo podría cambiar entre los dos sistemas sin afectar a la producción.
"La transición llevó mes y medio", dice Satarupa. "Fuimos taller por taller, función por función. Se procedió con mucho cuidado, ya que nuestro objetivo principal era evitar el tiempo de inactividad". El equipo de Tata Motors logró el objetivo. De hecho, se consiguió realizar la migración con un tiempo de inactividad de tan sólo el 0,1% - y sin pérdidas en la producción. "Hemos tenido un tiempo de inactividad total de 2 horas y 45 minutos de entre cerca de las 1.600 horas que estuvieron los talleres en ejecución", continúa Satarupa. "Ese tiempo de inactividad estaba planeado en el proceso junto con el equipo de fabricación, por lo que pudimos mantener los niveles normales de producción".
El fabricante de piezas Faurecia, que tuvo unas ventas anuales de unos 21.000 millones de dólares en 2014, también se ha dedicado a mejorar el rendimiento de su MES. En los últimos 12 meses ha llevado a cabo un proyecto piloto en su planta de Porto Real en Brasil, para aumentar su capacidad de acceder y explotar los datos recogidos por el sistema para mejorar tanto la profundidad de la información acerca de las partes involucradas como el rastro de trazabilidad asociado.
Según Rafael Unruh, director del centro de competencia para la empresa, la planta está dedicada a un solo cliente. "El proceso de producción supone el montaje de asientos para Peugeot, secuenciando y montando componentes tales como espumas, fundas y reposacabezas", afirma, aunque también hay algunas operaciones relacionadas con los airbags. Pero al igual que en todas las otras plantas de Faurecia, el MES es un sistema interno propio de Faurecia llamado IJCore. Sin embargo, tal y como confirma Unruh, Faurecia estaba cada vez más preocupada de no estar explotando el sistema de forma que le permitiese mantenerse a la par con la evolución de las demandas del cliente. "Necesitábamos proporcionar una mayor transparencia a nuestros procesos y productos, para que nuestros clientes pudiesen planificar y reaccionar en consecuencia y mejorar su propia eficiencia", explica.
Sin embargo, la raíz del problema no era tanto el propio MES sino la anticuada tecnología de comunicaciones utilizada para introducir datos en el MES procedentes de los varios PLCs (controladores lógicos programables) acoplados al equipamiento de la zona de producción. La configuración existente se basaba en un conjunto de protocolos conocidos como OPC DA (Open Platform Communications Data Access) cuyos orígenes se remontan a la década de 1990. Estos se utilizaban en combinación con una plataforma de comunicaciones llamada KEPServerEX del proveedor de sistemas Kepware, que recientemente ha sido adquirido por la empresa Parametric Technology Corporation (PTC), más conocida por su software de diseño Creo.
Internet de las cosasDespués de evaluar varias opciones, Faurecia optó por actualizar esa tecnología subyacente mediante la implantación del REST Server Agent en el producto IoT Gateway de Kepware, que se introdujo formalmente al mercado en el último trimestre de 2015. Esto implica que los distintos PLCs - que son de Allen-Bradley, Modbus y Siemens - están ahora conectados al MES por un sistema basado en los protocolos que sirven de base a las comunicaciones modernas basadas en Internet, por lo que la red de la zona de producción es una red del 'Internet de las cosas' (IoT). Unruh indica que este enfoque se engrana con precisión en los objetivos de Faurecia. "Se ha adaptado perfectamente a nuestra reestructuración de la aplicación", afirma, explicando que se han mejorado tanto la robustez como la facilidad de uso de la configuración general. "Hasta ahora, hemos observado que al usar el nuevo método de comunicaciones obtenemos una mejora del consumo de CPU del IJCore, una reducción del tiempo de respuesta y una mejor gestión de las excepciones".
Unruh explica que en esta etapa inicial se hace énfasis en el uso más eficaz de los datos existentes, en lugar de la explotación de nuevos recursos. "Como paso inicial estamos reuniendo los mismos datos recogidos previamente, pero la nueva arquitectura se está abriendo y expandiendo el ámbito para el uso de los datos", afirma. Una de estas innovaciones implica el aumento de la "movilidad" del acceso a los datos. Dice que por ejemplo ahora es posible tener "tablets en la zona de producción para obtener información en tiempo real sobre el proceso, las máquinas, etc."
Pero la palabra clave es la "trazabilidad". Tal y como explica Unruh: "Básicamente, los datos que están siendo gestionados por el sistema IJCore están vinculados a la trazabilidad y la conformidad de las piezas y componentes que se ensamblan en los asientos. Estamos recogiendo datos tales como el número de serie único de algunos componentes o el par y el ángulo de los tornillos".
Pero el trabajo realizado hasta ahora posibilita una reestructuración más fundamental de las TI en el del propio sistema IJCore. Indica que los primeros pasos en esa dirección ya están en marcha. "El sistema IJCore está en proceso de reestructuración", confirma, agregando que mientras la fase inicial del proyecto ha abordado la "entrega" más eficiente de los datos, la siguiente se centrará en proporcionar más "visibilidad" a esos datos tanto para los usuarios internos como para los clientes.
Sobre el primero de estos aspectos, por ejemplo, dice que la velocidad neta de entrega de los datos a los operadores es ahora evidentemente "más rápida que antes". Continúa diciendo que la mayor ventaja de implementar un enfoque basado en el IoT, es que va a abrir un abanico de posibilidades que se derivan de la capacidad de poner "literalmente en manos de los directivos los datos de producción en tiempo real".
"Creo que se tratará cada vez mas de ser ágiles y móviles", afirma Unruh. "Estamos rompiendo los paradigmas asociados a estar atrapados en tecnologías anticuadas, y nos estamos preparando para un futuro basado en la Industria 4.0 con el IoT".
La cadena de informaciónUn MES es el nivel de software que enlaza la información comercial sobre los pedidos, la programación y las finanzas tal y como se representan en un sistema ERP, con las operaciones reales de la zona de producción. En esencia, se asegura de que las operaciones de fabricación están correctamente orientadas hacia el cumplimiento de los pedidos reales de acuerdo a las planificaciones reales: "Se trata de la gestión de pedidos, el seguimiento de las piezas a través del sistema, la calidad y el rendimiento del equipo de trabajo - hace un seguimiento del flujo de trabajo en la zona de producción y luego envía esa información de vuelta a la cadena".
Esta radiografía de las funciones de un MES la proporciona Todd Montpas, gestor de producto de software de información en Rockwell Automation - proveedor del sistema FTPC utilizado por Tata Motors. Continúa, "la entrada de datos a un MES lo proporcionan tanto los controladores de maquinaria individuales como otros sistemas de la zona de producción tales como los que se ocupan del mantenimiento".
Tata trabajó con Rockwell para integrar las alertas automatizadas y las comunicaciones trazables en un MES mejoradoNo obstante, Montpas confirma que cada vez son más estrictos los requerimientos de un sistema MES que se plantean en el entorno de fabricación actual. Identifica como factor clave el requisito de registrar no sólo "lo que se fabrica", sino también "la forma en la que se fabrica".
En el caso de la industria automotriz esa tendencia también se ve agravada no sólo por la gran variedad de productos resultante de las opciones de elección del cliente, sino también por la velocidad a la que los OEMs tienen que responder a otros factores externos que van desde la legislación medioambiental hasta los cambios en el precio de los combustibles. La consecuencia es un incremento masivo de la "complejidad" al que los productos MES más antiguos no pueden hacer frente, porque fueron creados para un entorno mucho menos dinámico. "No cuentan con la flexibilidad requerida", afirma Montpas.
En consecuencia, la mayoría de las empresas deberá afrontar en algún momento la tarea de cambiar de un MES a otro - si no lo han hecho ya - y en particular las que están en el negocio de la fabricación de automóviles. Por otra parte es casi seguro que esa tarea implique un proceso de implantación en el que se ejecuten en paralelo los sistemas antiguos y los nuevos. El tiempo de inactividad que resultaría de no hacerlo de ese modo sería simplemente inaceptable, tal y como observa Montpas. Confirma que este imperativo ha hecho que varios de los clientes de Rockwell de la industria automotriz hayan seguido este camino.
Ahora hay una forma establecida para abordar la tarea. Montpas confirma que su núcleo es la necesidad de un procedimiento "por etapas" en el que se abordan sucesivamente las diferentes áreas de una planta. La formación adecuada es también un requisito obvio, pero Montpas dice que hay además una técnica relacionada más específicamente con las TI que puede desempeñar un papel muy útil. Durante un período transitorio, se puede hacer que las pantallas de control a las que miran los operadores muestren la información en ambos formatos de visualización; el de los sistemas antiguos y el de los nuevos.
Explica que lo que pasará entonces es que a medida que los operadores se acostumbren al nuevo sistema y su claridad superior, realizarán ellos mismos la migración a su propio ritmo. La gran ventaja es que "en el caso de algún tipo de problema no habrá trabajadores de manos cruzadas diciendo que no saben cómo afrontarlo".
Esto implica que se proporcionará la misma información al mismo tiempo a ambos sistemas, pero sólo uno de ellos tendrá el control. El sistema antiguo se ocupará de la zona en cuestión "hasta el momento en que se desconecte" tras lo cual el nuevo sistema se hará cargo inmediatamente. Pero añade que al igual que el nuevo sistema puede servir como una herramienta de monitorización y visualización antes de ese momento, el sistema antiguo puede servir al mismo propósito tras el cambio. Todo este planteamiento constituye un "método de bajo riesgo para la implantación de un nuevo MES", concluye.
