Sistema Fuzzy Logic Int. Automatizado de control de procesos y gestión del mtto. productivo total

Enviado por Ing. Mohammed Portilla Cámara

SUMMARY

The present work is been from a length and continuous process of investigation as far as the development of the Mining sector, with the purpose of providing new techniques, methods and tools for the improvement and optimization of the productivity in general, referring to us specifically to the control automated for the efficient development of the processing of mixtures and alloys and to the management of the maintenance of equipment and machineries that operate in this sector in addition to efficient registries of Human Resources, considering mining factors of safety and industrial, saving of times and flexibility in general, and to obtain the objective an integral system has been designed in which it is possible to be monitorear, to supervise and to execute the actions and processes to maximize the total productivity of the processing and simultaneously to be able to execute the same actions and processes from a same interphase that operates two mining and/or industrial plants, fulfilling standards of trustworthiness, stability, and adaptability; integration has like main source an integrated system in which maintenance managements are made which also fulfill such standard. As it divides the Integral System conclusive complements an improvement policy continues of the quality of the processes and managements, all of them orient the decisions towards the optimization of maintenance costs, diminution of the number of interruptions, diminution of the times of revision, attention and analysis in addition to the increase in the security that requires in the manipulation of these equipment and systems.

RESUMEN

El presente trabajo es resultado de un largo y continuo proceso de investigación en cuanto al desarrollo del sector Minero, con la finalidad de proporcionar nuevas técnicas, métodos y herramientas para la mejora y optimización de la productividad en general, refiriéndonos específicamente al control automatizado para el desarrollo eficiente del procesamiento de mezclas y aleaciones y a la gestión del mantenimiento de equipos y maquinarias que operan en este sector además de registros eficientes de Recursos Humanos, teniendo en cuenta factores de seguridad minera e industrial, ahorro de tiempos y flexibilidad en general, y para lograr el objetivo se ha diseñado un sistema integral en el que se pueda monitorear, supervisar y ejecutar las acciones y procesos para maximizar la productividad total del procesamiento y a la vez poder ejecutar las mismas acciones y procesos desde una misma interfase que opere dos plantas mineras y/o industriales, cumpliendo con estándares de confiabilidad, estabilidad, y adaptabilidad; la integración tiene como fuente principal un sistema integrado en el que se realizan gestiones de mantenimiento el cual también cumple con los mismos estándares. Como parte concluyente el Sistema Integral complementa una política de mejora continúa de la calidad de los procesos y gestiones, todas ellas orientan las decisiones hacia la optimización de costos de mantenimiento, disminución del número de interrupciones, disminución de los tiempos de revisión, atención y análisis además del aumento en la seguridad que se requiere en la manipulación de estos equipos y sistemas.

La producción se ve afectada por demoras en el proceso de control de calidad tanto en las parte de gestión como en la parte de operación y ejecución de procesos porque el proceso se lleva a cabo de forma manual por parte de operarios. Como consecuencia de errores humanos y del tiempo empleado en la verificación se tiene una demora considerable en la producción global de la empresa que afecta la eficiencia de la misma.
Puesto que el control del proceso involucra dos procesos principalmente, las lecturas de los flujos y las gestiones, es necesario reducir el tiempo empleado en adquisición y almacenamiento de datos y aumentar la confiabilidad de la prueba eliminando los errores provocados por los operarios.
Por tal motivo, la confiabilidad y seguridad de los sistemas automatizados y de gestión es un problema importante y de gran preocupación en el ámbito Minero. Específicamente dentro de la comunidad de las TIC’s e Ingeniería de Procesos se ha propuesto un Sistema Integral Automatizado para detectar y aislar fallas pero mas que todo Automatizar los Procesos y las gestiones. El término falla se refiere en general a una anomalía o evento que provoca el mal funcionamiento de un proceso o gestión en general. Este tipo de Sistema permite la supervisión, ejecución y monitoreo por Sistema mejorando la confiabilidad y estabilidad de los procesos dinámicos complejos a si como también la mejora en cuanto a las operaciones de gestión general.
INTRODUCCIÓN
OBJETIVOS

Desarrollar un Sistema Integral que contemple operaciones de gestión del mantenimiento y de control de procesos con monitoreos y supervisiones por Computadora que ayuden a los operadores de procesos y gestiones a controlar de manera eficiente los procesos de producción.
Contar con mayor Seguridad Industrial disminuyendo el riesgo de accidentes de operadores y trabajadores involucrados dentro de las Plantas de Operaciones.
Llevar a cabo un Control eficiente sobre todos los Equipos y Maquinarias que operan dentro de Empresas Mineras, y con ello desarrollar Programas de Mantenimiento Preventivo para cada Equipo y/o Maquinaria, también contar con Registros Integrales de Personal (RR. HH.) de tal manera que el Control sea aún mas eficiente.
Mejorar la calidad general del ambiente de trabajo, con lo que se persigue cambiar las actitudes y comportamiento de los trabajadores en general.
El establecimiento agresivo de objetivos y metas, tales como cero averías, cero defectos y cero accidentes laborales. Por ello AUTGESMAN pone ante todo énfasis en prevención, es demasiado tarde si se espera hasta que ocurra un problema para luego solucionarlo.

El Sistema Integral Autgesman esta desarrollado bajo dos sistemas las cuales se integran mutuamente en uno solo, el primero es el Control de Procesos Integro Automatizado (SCP) el cual es un sistema compuesto por una red de sensores de capacidad, temperatura, alarma, nivel y otros ubicados en puntos estratégicos dentro del proceso, redes de controles manuales y automáticos; este SCP está integrado por dos interfaces de procesamiento (Fig. 1.0 y Fig. 2.0) ello para controlar dos plantas que se encuentren a distancias grandes una de otra en un solo lugar, para beneficios de análisis de resultados en tiempo real tiene configuradas las utilidades de revisión de datos históricos almacenados para recuperación, análisis y evaluación de cada proceso o etapas, modo de pantallas de operador para verificar y diagnosticar las evoluciones de las variables en el tiempo y generación de gráficas de Variables vs. Tiempos y otras dentro del proceso en tiempo real entre los principales y todo seleccionado por los operadores de Procesos; Para lograr el objetivo del Sistema Integral en su totalidad nos hemos abocado específicamente en la combinación de tres ramas desplegadas importantes: Cálculo Diferencial de Orden n-superior, Cálculo Discreto y Lógica Difusa, y por ultimo Cálculo Estadístico aplicado en operaciones de Gestión del Mantenimiento, a continuación el resumen de la aplicación de las dos primeras ramas en Autgesman (Subt. 3.1 y 3.2).
1. Aplicado en la manipulación de los controles para las variaciones de estancamiento, distribución y redistribución de las operaciones de llenado, vaciado, caudelaje y nivelado en el recibimiento y procesamiento de sustancias en los respectivos tanques de obtención, en la ecuación (1) se muestra la forma en que ha sido construido el proceso de hallazgo de cantidades de sustancias químicas añadidas a las sustancias iniciales en los mismos tanques de obtención, en la ecuación (2) se muestra el proceso de actuación del calentador externo controlado por la interface del sistema (generando y controlando las variaciones de temperaturas por el operador), ambas son recursivas en una determinada parte hacia delante.
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  Fig. 1.0 Pantalla Principal del SCP (Primera Interfaz de Procesamiento)
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  Fig. 2.0 Pantalla Principal del SCP (Segunda Interfaz de Procesamiento)
  Por otra parte el segundo sistema es el de Mantenimiento (SM) de Equipos y Maquinas que de forma integrada permite definir, codificar, planificar, ordenar y gestionar las actividades y trabajos de mantenimiento Preventivo y de Reparaciones necesarias para garantizar el funcionamiento y actualización técnica de los Equipos y Maquinas.
  El sistema conduce paso a paso y de forma secuencial a través de los diferentes procesos de definición, lanzamientos de órdenes y recogida de datos necesarios para la Gestión total del Mantenimiento, la obtención automática de Costos por Unidad o Totales por Periodos o Finales, historiales de evolución, Fechas de Intervención en el Mantenimiento entre otros, facilita la toma de decisiones y las modificaciones necesarias en las consignas de trabajo, a continuación en la Fig. 3.0 y Fig. 4.0 se presentan algunas pantallas iniciales del Sistema (SM).
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  Fig. 3.0 Pantalla Principal de Seguridad de Acceso al Sistema Integral
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  Fig. 4.0 Pantalla de Muestreos de Áreas Regs. por Categorías de Búsquedas
2. Aplicación del Cálculo Diferencial
3. Aplicación del Cálculo Borroso ó Lógica Difusa
DESARROLLO

Aplicado en la toma, recibimientos y envíos de señales Electro neumáticas, Eléctricas y Electrónicas en sensores de nivel, temperaturas, capacidad, actuadores, válvulas entre otros; estas dos ramas desplegadas tienen como objetivo principal de su aplicación la comunicación y procesamiento eficiente de datos del sistema de control, en la Fig. 5.0 se muestra parte de la red interna en la cual está codificado el cálculo.

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Fig. 5.0 Diagrama de Red Interna: Aplicación Calc. Diferencial – Calculo Difuso

En la Fig. 6.0 se muestran dos gráficos de conversión, la grafica FE representa la forma estándar del cálculo para el procesamiento de temperaturas mientras que en la grafica FD la forma difusa.

Fig. 6.0 Generalización de Intervalos

Aplicando las variables lingüísticas cuyos valores son palabras en un lenguaje al caso de las temperaturas donde sus valores pueden ser Baja, Media ó Alta. Cada uno de ellos es representado como un conjunto difuso que es caracterizado por una función de membresía, y luego su especificación de cada uno, es el caso de que el valor caiga en el intervalo difuso Baja, los posibles valores resultantes podrían ser: muy baja, moderadamente baja, medianamente baja, entre otros; en la Fig. 7.0 esta representado en forma Difusa los posibles valores numéricos resultantes borrosos.

Fig. 7.0 Valores Borrosos Resultantes.

RESULTADOS Y BENEFICIOS PROYECTADOS

Mejora en los Tiempos de Procesamiento.
Base de Datos con Información histórica y puntual.
Aumento en la Productividad de las Plantas.
Mayor Seguridad de los Operadores.
Control General de los Programas de Mantenimiento y requerimientos.
Control General de la Producción.
Planeación y Programación Óptima de sistemas de mantenimiento.
Información Actualizada y en Tiempo Real de todos los procesos.
Flexibilidad en el Monitoreo y Supervisión de las Plantas.
Mejora la evaluación de la efectividad de los objetivos.
Aumenta el rendimiento de la habilidad operativa.
Aumenta la capacidad y eficacia con gestiones tempranas de los equipos.
Información por reportadores veloces de Programaciones de gestiones.
Alternativas de Información por procesamientos de voz.
En general un eficiente soporte al desarrollo de la organización.

CONCLUSIONES

El control y monitoreo eficiente de los procesos puede ser realizado ahora en una fracción de tiempo bastante menor que la empleada anteriormente.
La confiabilidad, la estabilidad, y la rapidez del proceso mejoran en gran proporción debido a la implantación de cálculos matemáticos de procesamiento integrados.
Tiene la ventaja de acomodarse y modificar valores con repercusiones internas con lo que puede ser portátil para cualquier instalación automatizada de gestión y control.
La gestión es controlada desde los diferentes puntos de control desde el mismo sistema integral, este puede por si solo determinar operaciones erróneas y a la vez tiene la capacidad de analizarlas, evaluarlas y presentarlas.
El sistema integra interfaces adaptables de tal manera que sea el sistema quien se adapte al operador con manipulación y presentación cómoda y amigable.
El estudio indica en relación a la gestión del mantenimiento que los problemas en las empresas mineras son similares, independientemente del tipo de extracción de minerales e inclusive en algunos casos no depende de la clasificación de ser pequeña, mediana.
Es recomendable aplicar el sistema desde un inicio a las máquinas denominadas estratégicas en la empresa, debido a que las paradas de estas generan mayor pérdida a la empresa.

BIBLIOGRAFÍA

Victoriano Martínez Sánchez. Automatización Industrial Moderna. Ed. Rama.
Centro de Automatización Industrial, Universidad Nacional de Ingeniería. Manual de Sensorica, Válvulas Electro-Neumáticas, PLC’s y Control de Procesos Industriales. 2003.
Compañía Minera Castrovirreyna, Huaron, Pan-American Silver. Manuales de gestión de equipos Mineros. 2003.
Emilio García Moreno. Automatización de Procesos Industriales. Ed. Alfaomega Grupo Editor 2000.
Francisco Rey Sacristán. Mantenimiento Total de la Producción (TPM). Ed. Fundación Confemetal.
Francisco Rey Sacristán. Manual del Mantenimiento Integral en la Empresa. Ed. Fundación Confemetal 2001
Santiago García Garrido. Organización y Gestión Integral del Mantenimiento. Ed. Rustica 2003.
Francisco Gonzáles Fernández. Teoría y Practica del Mantenimiento Industrial Avanzado. Ed. Rustica 2003.
Rodolfo Gatica Angeles. Mantenimiento Industrial Operación y Administración. Ed. Rustica 2000.

AGRADECIMIENTOS

Principalmente a mis padres por el esfuerzo constante que mostraron en todo sentido para mi formación profesional, a mis colegas y tutores por el apoyo y consideraciones en nuestras investigaciones generales.

Autor: Ing. Mohammed Portilla Camara [email protected]

Pontificia Universidad Catolica del Perú Ingeniería Industrial ESAN – Especialista en Operaciones y Logistica

Año de Culminación del Proyecto: Finales del 2003.

Aclaración: El presente informe es un resumen final del trabajo completo de investigación.