Arquitectura información medición rendimiento fabricación

Universidad Politécnica de Madrid
Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales
Departamento de Ingeniería Mecánica y Fabricación
Tesis Doctoral:
Arquitectura de Información para Medición
de Rendimiento en entornos E-Manufacturing
Autora: Hilaida Terán Delgado
Directores:
Dr. Juan Carlos Hernández Matías
Dr. Jesús Pérez García

1. Ámbito y justificación de la Tesis
2. Problemas Detectados
3. Objetivos de la Tesis
4. Sistema Propuesto
Acerca de la Tesis
2/53
Nuevo aporte TIC para medición de rendimiento de fabricación
¿Qué mejoras ofrece?
El nuevo aporte, ¿en qué consiste? y ¿cómo ha sido
validado?
¿Qué falta por hacer?
¿Qué se ha hecho en TIC para la medición
de rendimiento de fabricación?

Esquema de defensa
3/53
1. Marco teórico
2. Arquitectura de información
3. Desarrollo experimental
4. Resultados

Esquema de la Defensa
1. Marco teórico
3. Desarrollo Experimental
4. Resultados
4/53

Marco teórico
Evolución de la integración de la información en fabricación
Etapa 1 Etapa 2 Etapa 3 Etapa 4
Eventos de
procesos
productivos
PLC, Máquina
s automáticas
Supervisión e
integración de
datos de
planta
Sistemas
SCADA
Integración de
información
general
Sistemas
MES, ERP,
SCM, CRM,
Integración de
información
Web
E-manufacturing
GestorInformación
5/53

Marco teórico
6/53
Jerarquía de los sistemas de información en fabricación
Nivel 4
Planificación y
logística de la
empresa
Nivel 3
Actividades de gestión
de planta
Nivel 2
Adquisición y control automático de
procesos
Nivel 1
Controladores
Nivel 0
Proceso productivo

Marco teórico
Entornos E-manufacturing
E-manufacturingPlanta
1 Planta
2
Planta
n
SCM CRM
Proveedores
Clientes y
Distribuidores
Ordenes
de
Entrada
Estado
De
Ordenes
Ordenes
de
Entrada
Estado
De
Ordenes
Procesos de Fabricación
Controles de Proceso
Planta (Dispositivos I/O)
Procesos de Fabricación
Controles de Proceso
Planta (Dispositivos I/O)
Nivel 4 - ERP
Nivel 3 - MES
Niveles 2,1
Nivel 4 - ERP
Nivel 3 - MES
Niveles 2,1
Proceso Productivo Proceso Productivo
Nivel 0 Nivel 0
Problemasysoluciones
7/53

Marco teórico
Medición de Rendimiento (PM)
Sistemas de Negocio
Sistemas de Control de Fabricación
Bases de datos
personalizadas
Datos históricos
de plantas
Servicios
PLC / SCADA
Sistemas de
mantenimiento
•Ordenes de
producción
planificadas
•Chequeo de
situación de
recursos
•Plan de fabricación
•Liberación de
ordenes de
producción
•Cierre de órdenes
•Expedición y
logística
•Eventos y alertas
•Ratios ocupación
•Inventarios
•Rendimientos
•Estatus de ordenes
•Datos de calidad y
laboratorio
•Historia del proceso
•Mejores prácticas
de desviaciones
•Eficiencia
•Seguimiento de
paros
•Ratios de trabajo
de repaso y de
rechazos
Indicadores
KPI
8/53

Marco teórico
Entornos e-manufacturing de medición de rendimiento
9/53

Marco teórico
10/53
ISA-95
BSCSCOR
Estándares y modelos internacionales de información de fabricación y
medición de rendimiento

Marco teórico
11/53
Norma ISA-95
Planificación de negocios y logística
Operaciones y control
De fabricación
Control
de lotes
Control
discreto
Control
continuo
Nivel 4
Nivel 3
Niveles
2,1,0
Dirección de Interfaz
Partes 1 y 2
Dirección de Área
Partes 3 y 4

Marco teórico
12/53
Modelo SCOR
clientes
proveedores
Planear
Aprovisionar Hacer Entregar
Apoyo Acuerdos con proveedoresAlinear con operaciones financieras
Retornar

Marco teórico
13/53
Sistema BSC
Perspectiva financiera
Perspectiva cliente
Perspectiva aprendizaje y crecimiento
Perspectiva
negocios internos

Marco teórico
14/53
1. Los estándares y modelos de alto impacto internacional no
contemplan una terminología precisa y unificada de información de
medición de rendimiento en fabricación
2. Las estrategias e-manufacturing no son capaces de gestionar de
manera ágil y homogénea la información de medición de
rendimiento. La mayoría de los entornos industriales sufren de
gran heterogeneidad de datos
3. Las organizaciones aún usan medidas de eficiencia que solo
miden una porción de la verdadera productividad y tienden a usar
solo sistemas medición basados en principios contables.
Identificación de problemas

Marco teórico
15/53
1. Una terminología precisa y un modelo unificado de información PM en
entornos e-manufacturing
2. Mecanismos automatizados y simplificados de gestión de la
información PM que permitan mejoras significativas en las tareas
recopilación, transformación y sincronización de los datos.
Arquitectura de información para medición de rendimiento en entornos
e-manufacturing
Aporte propuesto

Marco teórico
16/53
Metodología y herramientas utilizadas

1. Introducción
3. Desarrollo Experimental
4. Resultados
17/53

Arquitectura de información
18/53
Componentes

Los sistemas de indicadores y su entorno de información
19/53
¿cómo obtener su
valor?
¿cuáles son las
fuentes de
información?
¿cómo planificar las
mediciones?
¿dónde están las
fuentes de
información?
¿cómo obtener las
mediciones?¿cómo visualizar
los resultados?
¿cómo sincronizar
las fuentes de
información?
¿qué tipos de
recursos medir?
¿Cuáles son los
indicadores
apropiados?
Indicador
Clave
¿mide todo el
proceso productivo
o parte de él?
¿cuándo obtener
las mediciones?
¿cuál es su relación
con otras medidas?
¿cuál escala,
unidad de medición
a utilizar?

Fusión de elementos de información
20/53
Definición
Localización
ProgramaciónResultados
Visualización
ISA-95SCOR
BSC
Indicador
Clave

21/53
Ejemplo de indicador Modelo de objetos Marco Web de Información
•MTTR: tiempo medio de reparación
•TTR: tiempo total de reparación
•F. Fallo de equipo
n
i
i
F
TTR
MTTR
1
•MTTR:
•Medida
•Fórmula
•Categoría
•Objetivo
•TTR:
•Medida
•Adquisición Medición
•Recurso Máquina
•Tiempo de reparación
•Objetivo
•F:
•Medida
•Adquisición Medición
•Recurso Máquina
•Fallo
•Objetivo

Indicadorclavede
rendimiento
Definición
Entidad de
medición
Enfoque de
medición
Medida
22/53
Modelo conceptual Modelo de objetos Marco Web de Información

23/53
nivel
inter-organización medición de rendimiento de fábricas del
grupo empresarial
empresa empresa a, empresa b
planta fábrica 1 de la empresa a
fábrica 2 de la empresa b
área área a de la fábrica 1
área b de la fábrica 2
área c de la fábrica 2
centro de trabajo centro aa del área a
centro bb del área b
centro cc del área c
unidad de trabajo célula de trabajo 1 del centro aa
célula de trabajo 2 del centro bb
célula de trabajo 3 del centro cc
Jerarquía de equipos Proceso productivo
Localización
de medición
Segmento
de medición
TTR, F

Indicadorclavede
rendimiento
Definición
Localización
Entidad de
medición
Enfoque de
medición
Medida
24/53
Segmento de
medición
Localización
de medición
Jerarquía de
equipos

25/53
Programa de medición
MTTR localización período de tiempo
TTR localización sub-proceso período de tiempo
Requerimiento de medición
Requerimiento de medición de segmento
1
2

Indicadorclavede
rendimiento
Definición
Localización
Programación
Entidad de
medición
Enfoque de
medición
Medida
26/53
Segmento de
medición
Localización
de medición
Jerarquía de
equipos inter-
organizacional
Requerimiento
de medición de
segmento
Requerimiento
de medición
Programación
de medición

27/53
1. Obtener el valor de MTTR
2. Obtener el valor de TTR
3. Obtener el valor de F de sub-proceso
Programa de medición
Mediciones de rendimiento
Req. de medición de segmento
1. Resultado de MTTR
2. Resultado de TTR
3. Resultado de F de sub-proceso
Respuesta de medición
Respuesta de medición
Resp. de medición de segmento

Indicadorclavede
rendimiento
Definición
Resultados
Localización
Programación
Entidad de
medición
Enfoque de
medición
Medida
28/53
Segmento de
medición
Localización
de medición
Jerarquía de
equipos inter-
organizacional
Requerimiento
de medición de
segmento
Requerimiento
de medición
Programación
de medición
Respuesta de
medición de
segmento
Respuesta de
medición
Medición

Modelo de objetos Marco Web de InformaciónEjemplo de indicador
Flexibilidad de
la producción
Costes
operativos
Gestión del
ritmo de
producción
Fiabilidad en la
entrega
Gestión de
eficiencia de
activos
Estrategia
“HACER”
Flexibilidad
de la
producción
Costes
operativos
Gestión del
ritmo de
producción
Fiabilidad
en la
Entrega
Gestión de
Eficiencia
de activos
Flexibilidad
de la
producción
Costes
operativos
Gestión del
ritmo de
producción
Fiabilidad
en la
Entrega
Gestión de
Eficiencia
de activos
KPI
1
KPI
2
KPI
i
KPI
n
KPI
1
KPI
2
KPI
i
KPI
n
Perspectiva
Calidad
Perspectiva
Mantenimiento
Perspectiva
Fabricación
Perspectiva
Inventario
Flexibilidad
de la
producción
Costes
operativos
Gestión del
ritmo de
producción
Fiabilidad
en la
Entrega
Gestión de
Eficiencia
de activos
Flexibilidad
de la
producción
Costes
operativos
Gestión del
ritmo de
producción
Fiabilidad
en la
Entrega
Gestión de
Eficiencia
de activos
KPI
1
KPI
2
KPI
i
KPI
n
KPI
1
KPI
2
KPI
i
KPI
n
MTTR
29/53

Modelo de objetos Marco Web de InformaciónCategorización de indicadores
30/53
Estrategia Perspectiva Objetivo KPI
Planear Planificación Gestión eficiencia activos Precisión de la previsión
Diseño de producto Flexibilidad de la producción Tiempo de desarrollo del producto
Planificación Costes operativos Costo de gestión de órdenes
Planificación Incrementar la velocidad de los activos Días de inventario de suministro
Aprovisionar Planificación Incrementar la velocidad de los activos Días de inventario de suministro
Planificación Costes operativos Costo de adquisición
Operaciones de logística Incrementar flexibilidad Tiempo de aprovisionamiento
Hacer Fabricación Productividad Eficiencia de la labor
Flexibilidad de la producción Tiempo de fabricación
Gestión eficiencia activos Tiempo del ciclo de proceso
Costes operativos Costo planeado por hora
Inventario Productividad Costos de inventario
Gestión eficiencia activos Confiabilidad de entrega
Gestión eficiencia activos Días de suministro
Mantenimiento Gestión eficiencia activos Tiempo medio entre fallos
Tiempo medio para restaurar
Disponibilidad
Productividad OEE
Costes operativos Costo de reemplazamiento
Calidad Costes operativos Costo de garantía
Productividad Tasa de calidad
Entregar Gestión de transporte Costes operativos Costo de gestión de órdenes
Gestión de distribución Flexibilidad de la producción Tiempo total de distribución

Indicadorclavede
rendimiento
Definición
Resultados
Localización
Programación
Visualización
Entidad de
medición
Enfoque de
medición
Medida
31/53
Segmento de
medición
Localización
de medición
Jerarquía de
equipos inter-
organizacional
Requerimiento
de medición de
segmento
Requerimiento
de medición
Programación
de medición
Objetivo
Perspectiva
Estrategia
Respuesta de
medición de
segmento
Respuesta de
medición
Medición

32/53
Modelo de objetos Marco Web de Información
Definición de medición
Modelo conceptual
indicador clave
medida derivadafunción medición medida
escala y
unidad de
medición
medida base
adquisición de medición
personal equipo material
prop personal prop equipo prop material
objetivo
perspectiva
estrategia

33/53
Modelo de objetos
Programación de medición
Marco Web de InformaciónModelo conceptual
tipo elemento
programa
medición
requerimiento
medición
req. medición
segmento
segmento
medición
localización
medición

34/53
Modelo de objetos Marco Web de Información
Ejecución de medición
Modelo conceptual
medición
rendimiento
respuesta
medición
respuesta medición
segmento
resultados

35/53
Mensaje PM genérico
cv

36/53
Esquemas para
construcción
documentos XML
medición de rendimiento
de fabricación
Estándar para el
intercambio electrónico de
datos
Esquemas para
construcción
documentos XML
Esquemas para
construcción
documentos XML
fabricación
Modelo conceptual Modelo de objetos
Plataforma de información
Marco Web de Información
Mensaje
PM
genérico
Aportación
de la
Tesis

Plantilla de
Esquemas PM-XML
Plataforma de información
Marco Web de InformaciónModelo conceptual Modelo de objetos
37/53

38/53
Modelo conceptual Modelo de objetos
Arquitectura de servicios Web
Marco Web de Información

39/53
Antes….

Después…
40/53

41/53
1. Introducción
4. Resultados

Desarrollo experimental
42/53
Fase de preparación Fase de preparación Fase de preparaciónFase de preparación
Fábrica 2
ERP NAVISION
MS-SQL Server
PRISMA 3
(MS-SQL Server)
Fábrica 1
Aplicación
gestión
de fabricación a
medida
(MS-ACCESS)
Ficheros en texto
plano
Célula de trabajo 1
MAGMA (MS-
ACCESS)
Célula de trabajo 2 Célula de trabajo 3
Planta
Gestión
de
Fabricación
Registro
de
Mantenimiento
Grupo Industrial :__________
EMPRESA A EMPRESA B

43/53
Medir la
disponibilidad,
confiabilidad y
mantenibilidad del
Grupo Industrial
Disponibilidad
Disponibilidad
Confiabilidad
MTBF
Mantenibilidad
MTTR
Objetivo
Criterios
Célula de trabajo 1
Indicadores
Célula de trabajo 2 Célula de trabajo 3

44/53
Resultados
Base de Datos
Unificada
Célula trabajo 3
PRISMA 3: BD MS-SQL Server
Registro de
ordenes de
mantenimiento
Resultados
Célula trabajo 2
MAGMA: BD MS-ACCESS
Registro de
ordenes de
mantenimiento
Célula trabajo 1
Ficheros en texto plano:
Registro de
eventos
Indicadores Clave:
•Disponibilidad
•MTBF
•MTTR
Resultados
Período de
Medición
•Inicio:
06/2012
•Fin:
•07/2012
Estrategia
•Hacer
Perspectiva:
•Mantenimiento
Objetivo
•Gestión en la
eficiencia de
activos
Resultados

45/53
Interfaz Web
de Control
de
Integración
Entorno
e-manufacturing
Base de Datos
PM unificada
Plataforma de
Información
Arquitectura de
servicios Web
Interfaz de
Cuadro de
Mando
•Prisma
•MAGMA
•Ficheros
•Registro
integrado de
datos de medición
•Esquemas PM-XML
•SW Decodificador
•SW Traductor
•SW Evaluador
•Explotación
de datos de
medición
integrados
Fases de planificación y desarrollo

46/53
Fase de preparación Fase de planificación
Interfaz Web de Control
Fase de pruebas
1 2 3
4
5
6
7
8 9 10

47/53
1. Introducción
2. Presentación de la Arquitectura de Información
4. Resultados

Resultados
48/53
Objetivos, resultados y sus aplicaciones
Crear marco teórico que
integre toda la información
PM
Modelo conceptual Modelar la información PM
Proponer modelo
informático aplicado a PM Modelo objetos
Servir de referencia para el
desarrollo de software
Unificar el intercambio de
información PM Esquemas PM-XML
Estructurar mensajes de
información PM
Automatizar los procesos
de sincronización PM
Arquitectura de
servicios Web
Simplificar los procesos
automáticos de intercambio
Objetivos Resultados Aplicación

Resultados
49/53
Nueva propuesta,
tanto conceptual
como de arquitectura de sistemas,
que supone un avance en el desarrollo del área PM
(Performance Management)
que facilita el desarrollo de herramientas
de integración de información
para la ayuda a la toma de decisión en
e-manufacturing
Resultado global

Resultados
50/53
1. Propuesta de un modelo conceptual que integra todos los términos
y procesos PM
2. Aplicabilidad industrial del modelo garantizada por el uso
estándares y modelos internacionales.
3. Nuevo sistema de categorización de indicadores claves basado en
los conceptos de estrategia, perspectiva y objetivo.
4. Modelo de objetos con aplicabilidad garantizada por el uso de
estándares de desarrollo de software MDA, UML y XML.
5. Mecanismos de automatización de gestión simplificada de
intercambio de información PM en entornos e-manufacturing.

51/53
Resultados
Indicios de calidad. Publicaciones
1. Performance Measurement Integrated Information framework in e-
manufacturing. Enterprise Information Systems, Dic-2012. Índice de impacto:
3.684. Posición área JCR 4/135.
2. Modelo de indicadores para gestión de rendimiento en sistemas de
fabricación. Revista Venezolana de Gerencia, 2012. En revisión.
3. PM Information Exchange Framework for Decision Support Systems. 22nd
International DAAAM Symposium. Viena, Austria 2011.

52/53
Resultados
Líneas futuras de trabajo
1. Desarrollo de sistema experto para selección de indicadores
dependiendo del nivel de excelencia en fabricación usando AHP.
2. Desarrollo de arquitecturas de agentes inteligentes de gestión
distribuida de la información PM
3. Ampliación de la arquitectura para sincronización de gestión de
planta desde plataformas móviles.
4. Colaboración con comités internacionales de normalización para
promover las propuestas
5. Desarrollar el modelo de objetos y sistemas de indicadores para
otras áreas SCOR relacionadas con la logística de
aprovisionamiento y distribución

Gracias
por su atención
53/53
Fin de la
Presentación

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