Los expertos del Centro de Innovación de Clientes de Belden crearon una solución a medida para ayudar a una fabrica de 95 años de antigüedad a eliminar los puntos ciegos de la producción, ganar visibilidad OEE y transformar el mantenimiento de las máquinas.

Cliente

Como fabricante líder mundial que apoya iniciativas de digitalización e ingestión de datos en todo el mundo, esta empresa trabaja en estrecha colaboración con clientes de diversos mercados y emplea a más de 8.000 trabajadores, desde ingenieros y arquitectos de soluciones hasta expertos operativos y operarios de máquinas.

Como parte de su misión, el fabricante también da prioridad a las operaciones sostenibles y sigue procesos de manufactura Lean para eliminación de los residuos sin comprometer el rendimiento o la calidad del producto.

Retos

Para mejorar la eficiencia operativa y la capacidad en una de sus plantas más antiguas -y dar el primer paso hacia la Industria 4.0-, este fabricante quería poder visualizar los flujos de trabajo casi en tiempo real y recopilar datos de eficacia general de los equipos (OEE) para analizar y mejorar el rendimiento de las máquinas.

A lo largo de los años se había desplegado una mezcla dispar de tecnología de control en todo el proceso de fabricación, lo que creaba retos de digitalización únicos. Algunas máquinas tenían PLC y otras no. Algunos PLC estaban conectados a la red, mientras que otros no. Máquinas con setenta años de antigüedad trabajaban junto a equipos totalmente nuevos, y gran parte de los equipos heredados de la planta carecían por completo de capacidades de conectividad a la red. Tampoco había forma de controlar el estado de los componentes más antiguos pero críticos, como los motores. Obtener esta información era crucial para minimizar el tiempo de inactividad de los equipos, especialmente porque esta planta produce algunas de las líneas de productos más rentables del fabricante. Había puntos ciegos por todas partes, pero también oportunidades.

«Esta planta de 95 años de antigüedad era como un museo de máquinas y tecnología heredadas», explica Sylvia Feng, directora global del grupo de Consultoría de Automatización Digital, que forma parte del Centro de Innovación de Clientes de Belden.

«Se utilizaban varias marcas de PLC y protocolos industriales, junto con varias añadas de maquinaria y generaciones de tecnología de control. Esto hacía que hablar con todos los PLC y máquinas fuera un reto».

También se creaban retrasos e islas de automatización en toda la planta. Los operarios manejaban las máquinas basándose en el conocimiento tribal y diagnosticaban los problemas por ensayo y error, porque no existían datos que les ayudaran a tomar decisiones informadas. A medida que los empleados con más antigüedad se acercaban a la jubilación, el manejo de los equipos se hacía aún más difícil.

Los supervisores iban y venían constantemente de la planta a la oficina para elaborar informes basados en la información del día anterior. Como carecían de información en tiempo real sobre el rendimiento de los operarios y las máquinas, les resultaba difícil comprender el verdadero rendimiento de la línea de producción o saber en qué máquinas debían centrarse.

Además, el equipo de mantenimiento tenía que hacer malabarismos con un programa de mantenimiento basado en el tiempo y carecía de personal suficiente. Como resultado, los empleados dedicaban un tiempo precioso al mantenimiento de equipos poco utilizados, en lugar de priorizar las tareas de mantenimiento en función de la utilización de las máquinas.

Debido a los diferentes protocolos y entradas de datos utilizados en toda la planta, una solución independiente del proveedor sería clave para recopilar y contextualizar los datos operativos críticos, reunirlos todos en un único plano de datos unificado y crear flexibilidad para el análisis avanzado (en las instalaciones o en la nube).

Colaboración y descubrimiento

Aunque sus objetivos de rendimiento y capacidad estaban claros, el equipo de la planta carecía de la experiencia y los conocimientos internos en digitalización necesarios para hacer realidad su visión de forma rentable.

«Sabíamos que necesitábamos ayuda para encontrar un enfoque más automatizado para comprender nuestros equipos y las operaciones de nuestra fábrica», explica el director de operaciones de la planta.

En el pasado, la planta había intentado mejorar las capacidades de automatización y digitalización con soluciones fijas. Estas soluciones no cumplían los requisitos de TI, y el equipo no podía justificar las inversiones.

«Las soluciones que habíamos probado en el pasado no eran tan flexibles como queríamos, y eran muy caras. También habíamos optado por la «solución casera», en la que alguien lo hacía internamente. Aunque era rentable, no era tan robusta ni sofisticada y no ofrecía todo lo que necesitábamos», explica el director de operaciones de la planta. «Acabas intentando crear una solución para un problema en lugar de tener una solución a medida para tus problemas».

Esta vez, sabían que necesitaban una solución completa diseñada por un equipo de expertos para abordar sus desafíos únicos y darles ideas sobre la mejor manera de hacer funcionar la planta.

El fabricante no quería perder un tiempo valioso elaborando una lista de materiales o eligiendo productos, software y servicios para encontrar una solución. En su lugar, querían contar con el apoyo de un equipo de expertos y asesores que pudieran trabajar con ellos para

• Identificar sus mayores retos
• Diseñar y presentar una solución a medida
• Cumplir objetivos operativos específicos
• Mantener la rentabilidad

Tras conocer los servicios de ingeniería de datos que ofrece el Centro de Innovación para Clientes de Belden, el equipo supo que esta era la solución de colaboración que estaban buscando: una estrategia de digitalización a medida para cumplir sus objetivos operativos y KPI específicos, diseñada por personas con experiencia real en la transformación de plantas anticuadas en entornos de producción modernos.

Solución

Los expertos del Centro de Innovación de Clientes de Belden comenzaron con un proceso de ingeniería de datos de tres pasos que comenzó con la identificación de los objetivos operativos de la planta y el mapeo del estado actual de las operaciones de la planta. Los consultores de Automatización Digital recorrieron la planta con el director de planta para identificar los retos y observar a los operarios, supervisores, el trabajo colaborativo y los procesos en acción para obtener una visión completa.

«Todo el mundo en operaciones cree que conoce muy bien sus procesos, pero obtener una perspectiva externa de alguien que ha digitalizado operaciones y ha visto soluciones automatizadas en diferentes entornos puede aportar una perspectiva totalmente nueva y mostrarte cosas que ni siquiera sabías que necesitabas. Tener a esos expertos en digitalización caminando contigo en la planta fue una experiencia reveladora», explica el director de operaciones de la planta. «Ves las cosas de forma diferente a como las veías antes del recorrido».

A partir de ahí, los consultores de automatización digital de Belden recopilaron datos sobre los beneficios potenciales de mejorar la visibilidad y el mantenimiento que el director de operaciones podría utilizar para construir un caso de negocio interno. También ayudaron a la planta a calcular el retorno previsto de la inversión en términos de costos y valor. Una vez que la alta dirección vio las enormes ventajas de esta transformación, el proyecto fue aprobado para avanzar rápidamente.

Basándose en la información que recopilaron durante la evaluación del flujo de trabajo, el equipo de Belden diseñó una solución de digitalización para abordar los mayores retos de la planta.

«Transformamos esta caja negra en una caja de cristal», explica Feng. «De esta forma, sus operarios y supervisores pueden ver lo que ocurre en la planta y priorizar y solucionar problemas basándose en datos casi en tiempo real».

La solución proporciona al equipo la información que necesita para gestionar la planta de forma más eficiente y eficaz. Crea visibilidad en todas las métricas críticas de OEE, incluidas la disponibilidad, el rendimiento y la calidad, y democratiza esa información para que esté disponible en un solo lugar. También proporciona los datos necesarios para detectar anomalías operativas y defectos en los equipos, de modo que puedan abordarse antes de que se produzca un fallo.

La solución de Belden, independiente del proveedor, no requiere arrancar y sustituir. Se recopilaron varias fuentes de datos OT existentes de PLC, ERP, historiales, hojas Excel, HMI y archivos CSV y se convirtieron a un formato común, transformado, normalizado y contextualizado. Se desplegaron sensores por toda la planta para recopilar los datos operativos críticos que faltaban y supervisar el rendimiento, la disponibilidad y el estado de salud de las máquinas, incluidos los indicadores de vibración, temperatura, corriente, potencia y otros.

El equipo de Belden ayudó al cliente a crear un plano de datos común a través de sus servicios de ingeniería de datos para permitir la visualización y el análisis de datos. El equipo de Belden trabajó con varios grupos de usuarios para diseñar la interfaz de usuario para apoyar a las personas dentro de la planta y potenciar varias funciones del cliente con conocimientos que les ayudarán a optimizar sus operaciones diarias.

La solución incluye

Cuadro de mandos de OEE con datos casi en tiempo real de todos los tipos de equipos
Capacidad para profundizar en los datos operativos para el análisis de la causa raíz
Herramienta de análisis de mantenimiento multicapa para priorizar las actividades diarias, supervisar los activos críticos y alertar al personal en caso de anomalía.

Dado que las máquinas de la planta eran fundamentales para las operaciones y no podían actualizarse ni sustituirse, Belden se aseguró de que siguieran funcionando durante todo el proceso de digitalización.

En lugar de gestionar varios proveedores a lo largo del proyecto, la planta trabaja con un socio de confianza -Belden y su Centro de Innovación de Clientes- que es responsable de ayudar a los miembros del equipo a mejorar la visibilidad de la OEE y a agilizar el mantenimiento.

Impacto y resultados

En lugar de hacer conjeturas, los operarios y supervisores disponen ahora de métricas que les informan continuamente sobre la disponibilidad, el rendimiento y la calidad. Esta información puede ser entendida incluso por aquellos que no tienen conocimiento tribal o historia con el equipo y desencadenar las acciones correctas para aumentar la OEE.

En lugar de documentar las paradas y los tiempos de inactividad de los equipos con lápiz y papel en una hoja hora a hora, los operarios pueden centrarse ahora en actividades de valor añadido y fabricar más productos. Los datos se capturan directamente desde la fuente de forma fácilmente digerible y se muestran en un único lugar para que todos puedan ver lo que está ocurriendo con sus máquinas y procesos. Los datos OEE en tiempo real revelan qué líneas funcionan bien, cuáles necesitan atención y cuáles están paradas, así como los motivos de los tiempos de inactividad. La precisión de los datos ha mejorado gracias a la digitalización de las máquinas.

«Esta solución nos proporciona visualización a mí y a mis supervisores de mantenimiento», explica el jefe de mantenimiento. «Podemos llevar una tableta y ver un resumen de la instalación. En función de los colores, sabemos si estamos funcionando o si estamos parados. Podemos controlar las temperaturas, las vibraciones y el consumo de corriente de los motores, por ejemplo. Tenemos muchos equipos antiguos, y Belden no vino y nos dijo: ‘Tenéis que actualizar todo esto’. Encontraron una forma distinta de acceder a los datos».

El mantenimiento predictivo también es ahora una realidad para la planta. En lugar de seguir un calendario, el personal crítico puede ocuparse de las acciones de mayor impacto basándose en lo que dicen los datos casi en tiempo real sobre el estado de los activos críticos, como los motores. Los operarios saben inmediatamente si un parámetro concreto (vibración, temperatura, corriente, tensión, etc.) se está comportando de forma diferente. Si es así, la alerta se enviará al equipo de mantenimiento por mensaje de texto y correo electrónico para que el problema pueda resolverse de inmediato antes de que se produzca un fallo. Esto ayuda al equipo a priorizar la asignación de recursos y las actividades de mantenimiento para que la planta experimente menos paradas no planificadas.

Gracias al trabajo de ingeniería de datos de Belden, la planta también está preparada para el futuro. Su red OT recién desplegada y la infraestructura de ingestión de datos podrán respaldar las futuras iniciativas de Industria 4.0 y fabricación inteligente, incluidos los gemelos digitales, la inteligencia artificial y el aprendizaje automático, y el despliegue de 5G.

Como resultado del trabajo de Belden, la planta ha experimentado mejoras de productividad de dos dígitos junto con estimaciones extremadamente conservadoras de al menos medio millón de dólares en ahorros por año.

«Si la planta es capaz de aumentar la capacidad según lo previsto, entonces eso equivaldrá a 1 millón de dólares en ingresos adicionales. El periodo de amortización de este proyecto se estima en 1,25 años», explica Feng.

Esta es una traducción y adaptación de https://www.belden.com/resources/case-studies/double-digit-productivity-improvements-through-beldens-digitization-solutions-capabilities propiedad de BELDEN y cuenta con todos los derechos reservados