Universidad de Oriente

Núcleo de Monagas

Ingeniería de Sistemas

Cursos Especiales de Grado

Automatización y Control de Procesos Industriales

NORMA ISA SP95

Seminario: Estrategias de Automatización Industrial

Equipo SCADA

Vanessa A. Villalobos B. C.I.: 18.173.743

José D. Figuera M. C.I.: 16.516.398

Tutor: Judith Devia

Maturín, Marzo 2014

ÍNDICE

INTRODUCCIÓN .................................................................................................... 1

MARCO TEORICO .................................................................................................. 2

1. DEFINICIÓN DE TERMINOS ........................................................................ 2

1.1. UML ........................................................................................................ 2

1.2. ERP ........................................................................................................ 2

1.3. MES (Sistema de Ejecución de Manufactura). .................................... 2

1.4. ISA .......................................................................................................... 2

2. ISA SP95 ....................................................................................................... 2

2.1. ISA-95.01 Modelos y terminología ....................................................... 3

2.2. ISA-95.02. Atributos del modelo de objetos ....................................... 4

2.3. ISA-95.03. Modelos de actividad. ......................................................... 4

2.4. ISA-95.04. Modelos y atributos de los objetos ................................... 5

2.5. ISA-95.05. Transacciones de Fabricación. .......................................... 5

3. VENTAJAS DE ISA-95 ................................................................................. 5

4. ¿DÓNDE SE PUEDE UTILIZAR ISA-95? .................................................... 6

DISCUSIÓN ............................................................................................................ 8

CONCLUSIONES .................................................................................................... 9

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ...................................................................... 10

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INTRODUCCIÓN

En todo el mundo, cada empresa de fabricación se organiza de manera diferente y utiliza diferentes sistemas de automatización. Estas presentan procesos de automatización que se han extendido en todos los niveles de las organizaciones, dentro del sector industrial, ampliando los conceptos y requerimientos más allá del lazo de control y de las máquinas, hasta afectar los procesos de negocios de toda la empresa que cada día adquieren mayor complejidad. Por tanto, la búsqueda de una solución integral se impone; y ésta debe tomar en cuenta diferentes aspectos además del proceso mismo, como la estructura organizativa de la empresa, sus recursos, la gestión de los insumos y equipos, y las relaciones de estos elementos con todos los procesos administrativos.

De la misma manera, los procesos de integración empresarial dependen del conocimiento e intercambio libre pero controlado de la información y la coordinación de las actividades de la empresa, así que, es fundamental identificar claramente los recursos, procedimientos y actividades que deben considerarse esenciales para el modelado del proceso de producción y la consolidación de su información, donde el propósito de encontrar una forma de abordar la complejidad del ambiente de manufactura se considera relevante para el posicionamiento de la empresa.

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MARCO TEORICO

1. DEFINICIÓN DE TERMINOS

1.1. UML

Es el Lenguaje Unificado de Modelado, es un lenguaje gráfico para visualizar, especificar, construir y documentar un sistema. [1]

1.2. ERP

Los Sistemas de Planificación de Recursos Empresariales, según K.C. Laundon y J.P. Laundon (2000), “definen los sistemas (ERP) como un sistema de administración de negocios que integra todas las facetas del negocio, incluyendo planeación, manufactura, ventas y finanzas, etc.” [2]

1.3. MES (Sistema de Ejecución de Manufactura).

MESA (Asociación Soluciones para empresas de fabricación) Internacional define MES de la siguiente manera:

“Un Sistema de Ejecución de la Fabricación (MES) es un sistema dinámico de información que conduce de forma efectiva la ejecución de las operaciones de fabricación” [3]

1.4. ISA

La Sociedad Internacional de Automatización (ISA), es una sociedad técnica sin fines de lucro para los ingenieros, técnicos, empresarios, educadores y estudiantes, que trabajan, estudian o están interesados en industriales de automatización y actividades relacionadas con ella. [4]

2. ISA SP95

Como respuesta a la necesidad de lograr una integración total de los sistemas de información, control y gestión de las empresas de manufactura, así como la falta de comunicación entre los sistemas de negocio, el sistema de ejecución de manufactura y el sistema de control del proceso físico, la Sociedad Internacional de Automatización (ISA),decidió crear en el año 1996, un comité denominado SP95 con el fin de desarrollar la norma ISA-95.

ISA-95 es el estándar internacional para la integración de los sistemas de la empresa y de control. ISA-95 se compone de los modelos y la terminología. Estos pueden ser utilizados para determinar que la información, tiene que ser intercambiada entre sistemas de ventas, finanzas y logística y sistemas para la producción, mantenimiento y calidad. Esta información se estructura en los modelos UML, que son la base para el desarrollo de interfaces estándar entre los sistemas ERP y MES.

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El estándar ISA-95 internacional se ha desarrollado para hacer frente a los problemas encontrados durante el desarrollo de interfaces automatizadas entre los sistemas empresariales y de control. Esta norma se ha desarrollado todo tipo de entornos de fabricación, en todo el mundo.

ISA-95 define 4 niveles en las empresas industriales:

• Nivel 0. Define los procesos físicos reales.

• Nivel 1. Define las actividades involucradas en la detección y la manipulación de los procesos físicos.

• Nivel 2. Define las actividades de seguimiento y control de los procesos físicos.

• Nivel 3. Define las actividades del flujo de trabajo para producir los productos finales deseados.

• Nivel 4. Define las actividades relacionadas con la empresa necesaria para gestionar una organización de fabricación. [5]

En base a estos niveles se definen 5 partes o estándares de la norma ISA-95.

Figura 1. Niveles de las Empresas Industriales

Fuente: http://windsystemsmag.com/article/detail/547/a-road-map-for-efficiency

2.1. ISA-95.01 Modelos y terminología

Este estándar de la Parte 1 proporciona los modelos estándar y la terminología para describir las interfaces entre los sistemas de negocio de una empresa y sus operaciones de fabricación y sistemas de control. Los modelos y la terminología que se presentan en esta norma:

• Hacer énfasis en las buenas prácticas de integración de sistemas de control con sistemas de la empresa durante todo el ciclo de vida de los sistemas.

• Se puede utilizar para mejorar las capacidades de integración existentes de

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las operaciones de fabricación y sistemas de control con los sistemas empresariales.

• Se puede aplicar con independencia del grado de automatización.

En concreto, esta norma proporciona una terminología estándar y un conjunto coherente de conceptos y modelos para la integración de sistemas de control con los sistemas empresariales que mejoren la comunicación entre todas las partes involucradas.

2.2. ISA-95.02. Atributos del modelo de objetos

Este estándar define, además, modelos de objetos formales para el intercambio de información descrita en la Parte 1 usando modelos UML de objetos, tablas de atributos y ejemplos. Los modelos y terminología definidos en esta parte:

• Destacar las buenas prácticas de integración de sistemas de control con sistemas de la empresa durante todo el ciclo de vida de los sistemas.

• Se puede utilizar para mejorar la capacidad de integración existente de fabricación de sistemas de control con sistemas de la empresa.

• Se puede aplicar independientemente del grado de automatización.

En concreto, esta parte proporciona una terminología estándar y un conjunto coherente de conceptos y modelos para la integración de sistemas de control con los sistemas empresariales que mejoren la comunicación entre todas las partes involucradas. Esta norma puede ser utilizada para reducir el esfuerzo asociado a la implementación de nuevas ofertas de productos. El objetivo es contar con sistemas empresariales y sistemas de control que interactúan y se integran fácilmente.

2.3. ISA-95.03. Modelos de actividad.

Define las actividades de producción y de los flujos de información. Dentro de las áreas de producción de varias actividades se ejecutan y se intercambia mucha información. Proporciona modelos de referencia para las actividades de producción, actividades de calidad, actividades de mantenimiento y las actividades de inventario. Con estos modelos se puede dejar en claro cuál es la situación real de su empresa.

Ventajas: EL uso de la norma puede traer las siguientes ventajas:

• Los proveedores pueden desarrollar herramientas adecuadas para las actividades de producción.

• Los usuarios finales pueden identificar sus necesidades con mayor facilidad.

• Los usuarios finales pueden comparar las soluciones de diferentes proveedores.

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• Usted puede desarrollar una definición más completa de las actividades de producción y la información dentro de su empresa.

• Usted puede dejar claro cuales sistemas de automatización se utilizan en el área de producción y cuál es la responsabilidad exacta de cada sistema.

• Los usuarios finales pueden mejorar la comunicación con los proveedores, y con sus colegas.

2.4. ISA-95.04. Modelos y atributos de los objetos

El comité SP95 está aún desarrollando la parte 4 de ISA-95, que se titula "Modelos de objetos y atributos de la Dirección de Operaciones de Manufactura". Esta especificación técnica define los modelos de objetos que determinan qué información se intercambia entre las actividades MES (que se definen en el parte 3. Los modelos y los atributos de la parte 4 son la base para el diseño y la implementación de estándares de interfaz y asegurando de un lapso flexible de la cooperación y el intercambio de información entre las diferentes actividades MES.

2.5. ISA-95.05. Transacciones de Fabricación.

De la misma manera el comité SP95 ha comenzado a desarrollar la parte 5, que se titula "El negocio de las transacciones de fabricación" Se basa en el uso de modelos abstractos de ISA-95 previamente definidas en los estándares de la Parte 1 y Parte 2, combinada con verbos para definir modelos de transacción para el intercambio de información. Las transacciones se dan en todos los niveles dentro de la empresa y entre los socios de la empresa, y están relacionados con actividades tanto necesarios y reales, pero el foco de esta norma es la interfaz entre los sistemas empresariales / comerciales y sistemas de fabricación. Esta norma tiene la intención de proporcionar información acerca del nivel de trabajo requerido para la construcción de mensajes de información de las transacciones de negocio a la fabricación.

Alcance: .Esta norma define las transacciones en materia de intercambios de información entre las aplicaciones que realizan actividades empresariales y de fabricación asociados a los niveles 3 y 4. Los intercambios tienen por objeto permitir la recopilación de información, recuperación, transferencia y almacenamiento de apoyo a la integración de sistemas de control de la empresa.

3. VENTAJAS DE ISA-95

• Reducir los costos

ISA-95 se puede utilizar como un método para definir la interfaz entre sistemas de la empresa y de control de producción. Mediante la aplicación de ISA-95, los costes se pueden reducir. Usted sabrá por dónde empezar y cómo continuar. No trate de reinventar la rueda. La integración de las soluciones de diferentes proveedores obtendrá menos complejo cuando todos usen este método estándar.

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• Reducir el riesgo y evitar errores.

ISA-95 fue implementado en un grupo de empresas como Honeywell, Chevron, SAP. Estas grandes compañías internacionales tienen años de experiencia en proyectos de integración. Ellos han combinado sus mejores prácticas en un conjunto coherente de modelos y la terminología.

• Mejorar la comunicación

Cada empresa de fabricación utiliza su propia terminología para describir las funciones, actividades y departamentos dentro de la empresa. Trabajar con consultores externos, como proveedores de software de control de procesos, o integradores de sistemas, la comunicación será difícil. Hay una gran probabilidad de que pueda referirse a cosas diferentes cuando se utilizan los mismos términos, o viceversa. El especialista externo tendrá que hacer frente a este problema cada vez que inician un nuevo proyecto, o cada vez que están hablando con diferentes clientes. Así que cuando se discute las interfaces, es una buena idea basar esta discusión sobre la terminología estándar. [6]

4. ¿DÓNDE SE PUEDE UTILIZAR ISA-95?

Los modelos y la terminología de ISA-95 se pueden utilizar para diferentes objetivos. A continuación algunos ejemplos:

• Uso de los modelos jerárquicos para definir cómo se estructura una empresa, cuando se habla de los departamentos y de los sistemas de automatización

• Uso del modelo funcional para determinar qué departamentos y sistemas son responsables de las funciones de interés

• Uso del modelo funcional para determinar que la información fluye de un departamento a otro departamento, y que la información fluye de un sistema de automatización a otro sistema de automatización

• Se usa la definición de las funciones y los flujos de información como una lista de control, asegurándose de que no se olvida nada

• Se usa la definición de las funciones y los flujos de información como un diccionario, asegurándose de que todo el mundo está hablando de la misma cosa

• Se usan los modelos de objetos de entender la relación entre los diferentes tipos de información

• Uso de los modelos de objetos y los atributos para el intercambio de información

• Uso de los modelos de objetos y atributos, como base para una base de datos

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• Uso de los modelos de actividad de la parte 3 de la especificación del usuario [6]

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DISCUSIÓN

En todo el mundo, cada empresa de fabricación se organiza de manera diferente y utiliza diferentes sistemas de automatización. No se encuentran empresas con exactamente los mismos nombres para los departamentos, actividades y funciones. La información que está intercambios también tiene diferentes nombres en diferentes empresas y sistemas de automatización, incluso dentro de una empresa que se podría decir la gente de la oficina hablan otro idioma operacionalmente que el personal de planta, también utilizan diferentes sistemas de automatización que cada uno tiene su propia terminología. El inconveniente radica que en esos diversos niveles o capas necesitan comunicarse entre sí de manera más rápida y eficaz, es entonces donde la norma ISA-95 a través de la clasificación de sus niveles y la definición de los estándares, permite de manera efectiva, la integración de estos para establecer términos y modelos integrales que ayuden la comunicación fluida y entendible entre los distintos procesos de la empresa.

Con la aparición de las nuevas tecnologías, cada vez es más fácil de automatizar el intercambio de información entre la oficina y áreas de planta o niveles más bajos de fabricación. Una interfaz automatizada entre los sistemas empresariales y de control puede conducir a una gran cantidad de ventajas. Información adicional se hace accesible en el momento adecuado y el lugar adecuado. La empresa tiene acceso a la información en tiempo real, tales como la información sobre las materias primas y los productos finales, lo que permite un uso óptimo de la capacidad de almacenamiento.

Aunque el equipo SCADA no encontró desventajas concretas en la aplicación de esta norma, creemos que existen de una u otra manera algunas de puntos débiles, como por ejemplo el tiempo de ejecución podría ser bastante extenso dependiendo de la complejidad de los procesos, los costos asociados a la aplicación de estos estándares debido a que se necesita personal calificado y especializado que pueda entender el proceso a evaluar, algunas empresas se resisten al cambio en la integración de los procesos.

Por otra parte el comité de ISA-95 (SP95), permite la integración de miembros de manera gratuita con la finalidad de dar a conocer la aplicabilidad de la norma en empresas alrededor del mundo, de la misma manera se puede obtener documentación para estudiar y aplicar los estándares, así como pertenecer a su comité para aprender, apoyar y aportar conocimientos en pro de la organización.

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CONCLUSIONES

La norma ISA -95 puede ayudar a las empresas a corregir las deficiencias en los flujos de información, disminuir el tiempo de ejecución de las operaciones de manufactura y permitir que sea posible conocer en muy poco tiempo si se puede cumplir con los requerimientos de calidad exigidos por los clientes. Por otro lado, si la empresa desea adquirir un nuevo componente software que cumpla con funcionalidades para calidad en el nivel de ejecución de manufactura, el modelo permite determinar las funciones realmente necesarias en la empresa y de esta forma seleccionar el proveedor que satisfaga estas necesidades. Esta norma se ha desarrollado todo tipo de entornos de fabricación, en todo el mundo. Se puede aplicar en todas las industrias, y en todo tipo de procesos, tales como por lotes, continua, y procesos repetitivos o discretos.

El proceso de aplicación del estándar S95, ofrece una visión clara y concisa sobre cómo abordar un proyecto de integración de información entre los niveles MES y ERP de una empresa de manufactura. En este proceso es relevante establecer una correcta definición de la frontera entre el dominio de negocios y el dominio de manufactura para que las dinámicas presentes en cada uno de ellos no afecten las operaciones del otro sistema. En la aplicación del estándar S95 es relevante concebir que la frontera entre los niveles de manufactura y de negocios sea totalmente flexible y está determinada por el grado de responsabilidad asignado a las funcionalidades dentro de la empresa.. Mediante la aplicación del estándar ISA S95 se obtiene una interfaz común para el intercambio de información entre el dominio de negocios y el dominio de manufactura, independiente de las soluciones que se tengan implementadas en ambas partes; con el objetivo de reducir los niveles jerárquicos y permitir una toma de decisiones de manera más eficiente, así como mayor autonomía en las operaciones de la empresa.

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REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

[1] Lenguaje Unificado de Modelado. [Documento en línea]. Disponible en:

http://es.wikipedia.org/wiki/Lenguaje_Unificado_de_Modelado. Consultado el 8 de marzo de 2014).

[2] ¿Qué es un ERP? [Documento en línea]. Disponible en: http://www.aner.com/software-de-gestion-empresarial/que-es-un-erp.html. (Consultado el 8 de marzo de2014).

[3] 2013. ¿Qué es un sistema MES? [Documento en línea]. Disponible en: http://www.blaufactory.com/es/noticias/item/3-que-es-un-sistema-mes. (Consultado el 8 de marzo d 2014).

[4] 2014. ISA. [Documento en línea]. Disponible en:

http://es.wikipedia.org/wiki/Instrumentation,_Systems_and_Automation_Society. (Consultado el 9 de marzo de 2014).

[5] Brandl, D. 2008. What is ISA-95? [Documento en línea]. Disponible en:

http://www.apsom.org/docs/T061_isa95-04.pdf. (Consultado el 9 de marzo de 2014).

[6] ISA-95. [Documento en línea]. Disponible en: http://www.isa-95.com. (Consultado el 9 de marzo de 2014).