Cuadrícula de impacto de factibilidad legal

La normativa S88.01 establece el control por medio de lotes. Un proceso por lotes se define por una secuencia de pequeños módulos en lugar de ejecutar una única rutina monolítica de forma iterativa. El paso inicial en la aplicación de esta norma es separar el control por lotes en dos modelos: modelo de equipos y modelos de procesos, como podemos observar en la figura que se muestra a continuación.

Figura n° 8. Modelo de procesos por medio de lotes.

Fuente: Rockwell Automation (2010b)

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A continuación se describen cada una de las capas según el manual del Instrument Society of America (ANSI/ISA-S88.01, 2010):

 Modelo de equipo:

 Célula de Proceso: Una agrupación lógica de equipos que incluye el equipo necesario para la producción de uno o más lotes.

 Unidad: Una unidad se compone de módulos de equipos, y módulos de control. Los módulos que forman la unidad puede ser configurado como parte de la unidad o puede ser adquirida temporalmente para llevar a cabo tareas específicas.

 Módulo de equipo: Un grupo funcional de equipos que pueden llevar a cabo un número finito de actividades específicas de procesamiento menor. Por ejemplo, (peso de un tanque, calentador de proceso, lavador de gases, etc.)

 Módulo de Control: El menor nivel de agrupación de equipos en el modelo físico que puede llevar a cabo un control básico. Por ejemplo, un dispositivo de regulación que consta de un transmisor, un controlador, y una válvula de control que es operado a través del punto de ajuste del dispositivo.

 Modelo de Proceso:

 Procedimiento: El procedimiento es el más alto nivel en la jerarquía y define la estrategia para llevar a cabo una acción importante de procesamiento, tales como hacer un lote.

 Unidad de proceso: Un procedimiento consiste en la unidad de un conjunto ordenado de las operaciones que causa una secuencia de producción contigua a tener lugar dentro de una unidad.

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 Operación: Una operación es un conjunto ordenado de las fases que definen una secuencia de procesamiento mayor que lleva el material que se procesa a partir de un estado a otro, por lo general implica un cambio químico o físico.

 Fase: El elemento más pequeño de los procedimientos de control que puede realizar una tarea orientada a los procesos es una fase. Una fase se puede subdividir en partes más pequeñas.

La norma cuenta con una codificación gráfica para denotar las secuencias que debe ejecutarse y que definen el modo de funcionamiento de cada equipo involucrado, la codificación se denota por la utilización de pequeños módulos que se disponen para cumplir las secuencias para la que fue diseñada.

Figura n° 9. Codificación gráfica de la Norma ISA S88.01.

Paso Inicial: lógica de inicialización.

Paso: elementos involucrados de la receta.

Paso Final: lógica de finalización.

Transición: define el control de secuencia entre pasos.

OR Divergencia: representa una decisión de ejecución de un paso.

AND Divergencia: representa la ejecución de pasos en paralelo.

OR Convergencia: indica la decisión de ejecución de un paso.

AND Convergencia: indica el resultado de dos pasos ejecutados en paralelo.

24 3.2.4.2 Normativa ANSI/ISA-S95.00

La normativa S95.00 proporciona un estándar para el desarrollo de la interfaz donde interviene el operador del proceso a nivel de planta y como esta información sirve de fuente de información a nivel de empresa, en otras palabras, se establece como debe establecerse el flujo de datos entre los entes relacionados para definir criterios del funcionamiento de cada uno de los procesos automatizados, tomando en cuenta los módulos propuestos por la normativa S88.01 presentados en el apartado anterior. La normativa S95.00 “Se entiende como el sistema que permite conectar la automatización inducida en los sistemas regulados a través de S88 con las unidades de negocio globales” (Manzano, 2010, p. 34)

El autor antes mencionado también asevera que la cantidad de información que se

maneja en los procesos industriales aumenta junto con el uso de sistemas automatizados. El uso de estos datos es parte principal de los objetivos que busca la automatización donde se necesitan tomar decisiones generales en el manejo de la planta para reducción de costas de producción y disminución de los tiempos de procesamiento.

El manual del Instrument Society of America (ANSI/ISA-S95.00, 2010) establece lo siguiente:

El modelo define niveles jerárquicos en la que se toman las decisiones. Esto es generalmente la interfaz entre la producción de plantas, programación, operación de gestión y coordinación de la planta. (p. 18)

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Para entender los planteamientos anteriores, se representa esquemáticamente los

alcances de esta norma (Ver figura 10).

Figura n° 10. Niveles de la norma S95.00.

Fuente: Manzano, T. (2010)

Para conceptualizar cada uno de los niveles el manual ANSI/ISA-95.00 define los siguientes puntos:

 Nivel 0, 1 y 2: Definir la celda o las funciones de supervisión de línea, las funciones de operaciones y control de procesos.

 Nivel 3: Modificación de los planes de producción para compensar interrupciones en la producción de plantas que puedan ocurrir.

 Nivel 4: La determinación de los niveles de inventario óptimos de las materias primas, fuentes de energía, piezas de repuesto y los bienes en proceso en cada punto de almacenamiento. Estas funciones también incluyen planificación de prioridades de materiales.

26 3.2.5 FactoryTalk Batch Suite

FactoryTalk Batch Suite es un paquete de software desarrollado bajo el estándar S88.01 de la Sociedad Internacional de automatización (ISA), que gestiona de manera flexible las acciones de control tomando en cuenta los módulos de proceso y los equipos de manera secuencial según los requerimientos para la ejecución de recetas, definiéndose este como el conjunto de información necesaria que define únicamente los requisitos de producción para un producto específico. Este paquete de software puede ejecutar múltiples funciones como: diseño y ejecución de recetas de forma automatizada, configurar los modelos de procesos y de equipos relacionados al proceso que se requiera llevar a cabo, recolectar datos provenientes de la interfaz gráfica HMI, gestionar los datos originados luego de haber ejecutados los procesos para realizar planificaciones.

Según el artículo de descripción del producto (Rockwell Automation, Junio 2007b) incluye una serie de ventajas con la utilización de este software:

 Recursos compartidos, uso maximizado de equipos costosos o conmutación rápida de equipos en caso de fallo.

 Visualización y desarrollo de estructuras de recetas complejas en formato de diagrama gráfico de función secuencial mediante el editor de recetas.

 Registro automático de todas las acciones que se monitorean y controlan, lo que hace una recuperación completa y la redundancia del sistema.

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3.2.5.1 Características de FactoryTalk Batch Suite

Como se aclaró en el apartado anterior el software FactoryTalk Batch utiliza la norma ISA S88.01 para la aplicación de automatización de procesos por lotes. La siguiente figura relaciona el modelo propuesto por la norma S88.01 y el modelo aplicado por el software.

Figura n° 11. Modelo proceso por lotes FactoryTalk Batch.

Fuente: Rockwell Automation (2010b)

Este esquema permite la utilización más eficaz de los recursos en cuanto a equipos y maximizar las acciones de control, esto puede hacer que los procesos puedan ser dedicados o compartidos por un modelo de área requerido. FactoryTalk Batch tiene la capacidad para estipular e intermediar de modo automático el uso de cada proceso según el requerimiento de la operación a través de una interfaz HMI, entre otros.

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3.2.5.2 Composición de FactoryTalk Batch Suite

El Software FactoryTalk Batch está diseñado para ser utilizado en forma sistemática con otros software derivados y que juntos son una herramienta poderosa para controlar procesos industriales abarcando todas las áreas necesarias para maximizar la automatización de plantas con grandes cantidades de datos y manejo de variables físicas, estos software derivados se detallan a continuación:

 FactoryTalk Batch Equipment Editor (Editor de Equipos)

Es una interfaz gráfica en la que se crea y mantiene una base de datos de los equipos relacionados al proceso. Esta base de datos de equipos se llama modelo de área. El modelo de área se almacena en un archivo y está disponible para todos los demás componentes de FactoryTalk Batch, entre ellos el editor de recetas. Durante la configuración de la receta, el modelo de área proporciona una lista de unidades disponibles y fases. Luego, durante la verificación de recetas, se asegura que el equipo designado es capaz de ejecutar los procedimientos. A continuación se muestra la interfaz gráfica del equipment editor:

Figura n° 12. Interfaz FactoryTalk Batch Equipmet Editor.

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 FactoryTalk Batch Material Editor (Editor de Material)

El editor de materiales proporciona una interfaz que gestiona la base de datos de los materiales que se emplean en el procesamiento de los productos, esta base de datos consta de varias tablas con información específica de cada material que se almacenan en un software de apoyo especializado en el desarrollo y mantenimiento de bases de datos. El editor de material presenta los materiales en la base de datos de dos formas, los datos de configuración de material que define los materiales y sus características como el nombre, la descripción, propiedades, cantidad mínima y máxima. Y los datos de configuración de almacenamiento: que define los recipientes que contengan el material y sus características como el nombre del contenedor, la descripción, propiedades, tipos y la capacidad.

También el editor de material se emplea en la creación de relaciones entre los datos de los materiales y contenedores mediante la distribución de lotes de material a cada contenedor. (Ver figura 13).

Figura n° 13. Interfaz FactoryTalk Batch Material Editor.

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 FactoryTalk Batch Recipe Editor (Editor de Recetas)

El editor de recetas proporciona una interfaz que se emplea en la creación y configuración de recetas de producción. El término receta está referida al conjunto de equipos y procesos relacionados a la ejecución de un proceso automatizado. Este permite la utilización de tablas, gráficas de funciones secuenciales o ambos para organizar gráficamente la información que se desarrolla dentro de las unidades de procesos, operaciones y fases, siguiendo una secuencia de pasos junto con los parámetros y variables de control. Todas las recetas son mostradas en la interfaz bajo la norma ISA S88.01 reseñada anteriormente. (Ver figura 14).

Figura n° 14. Interfaz FactoryTalk Batch Recipe Editor.

31  FactoryTalk Batch Server API

Es la interfaz que gestiona de manera global todos los componentes de FactoryTalk Batch Suite, ya que controla todo el sistema de información en cuanto a bases de datos de material y la ejecución de recetas por medio de una herramienta llamada: Interfaz de Programación de Aplicaciones (API: Application Programming Interface). La interfaz de Programación de Aplicaciones “es un conjunto de funciones y protocolos que permiten programar aplicaciones. Una buena API facilita la tarea de desarrollar aplicaciones, ya que facilita todas las piezas y el programador solo tiene que unirlas para lograr el fin que desea” (Lujan, 2012, p. 21).

Los dos básicos componentes que requiere la interfaz API son:

 Ítems: es el nombre de la estructura de dato que puede ser usado para obtener información específica de la base de datos, usando el método GetItem.  Ejecuciones: es un comando utilizado para llevar a cabo una acción.

El siguiente diagrama muestra la relación entre varios componentes del sistema FactoryTalk Batch donde se muestra el servidor que contiene la fase de datos y la API seria el interventor entre la interfaz del operador y el software que gestiona las recetas:

Figura n° 15. Relación del FactoryTalk Batch Server API.

32 3.2.6 Programación orientada a objeto

La programación orientada a objetos es una filosofía destinada al desarrollo de aplicaciones computarizadas, donde la programación se adapta a la forma de pensar del ser humano. El elemento principal de este tipo de programación es un ente denominado objeto. Donde el objeto es definido como “una entidad caracterizada por sus atributos propios y cuyo comportamiento está determinado por las acciones o funciones que pueden modificarlo, así como también las acciones que requiere de otros objetos.” (Carballo, 2007, p. 01)

La programación orientada objeto según la autora antes mencionada, ofrecen medios y herramientas para describir los objetos manipulados por un programa. Más que describir cada objeto individualmente, estos lenguajes proveen una construcción que describe a un conjunto de objetos que poseen las mismas propiedades. Los lenguajes orientados a objetos definen los medios y herramientas para describir los objetos manipulados por un software, sin embargo, para mayor facilidad de uso de este tipo de filosofía de basan en la utilización de una gran cantidad de objetos que interrelacionados crean otra instancia llamadas clase y que agrupan las mismas propiedades de cada objeto individual.

La programación orientada a objetos plantea cuatro características necesarias para utilizar los objetos como parte de una metodología de programación. En primer lugar, un objeto tiene un conjunto de métodos con la finalidad de modificar las características de los mismos y utilizarlas para definir relaciones entre otros conjuntos de objetos. En segundo lugar, los objetos presentan un conjunto de atributos que contienen los valores que definen el estado del objeto. Como tercera característica se describe el objeto como elemento encapsulado, lo cual se refiere a las características intrínsecas y se muestran ocultos al operador. Por último, el objeto se compone de un período de tiempo limitado donde se emplea en partes del código específico que luego de ejecutarse es destruido de manera automática.

33 3.2.7 Visual Basic 6.0

Visual Basic en palabras de Bucarelly (2008) “es un lenguaje de programación orientado a objetos creado por la Microsoft. Este lenguaje incorpora las herramientas necesarias para la creación de cualquier aplicación. Se basa en un ambiente de desarrollo totalmente gráfico, que facilita la creación de interfaces gráficas.” (p. 19)

Este lenguaje de programación es un dialecto de BASIC, con importantes agregados. La palabra Visual se refiere a la metodología de programación, es decir, en vez de la utilización de líneas de código de texto se apela a la modificación de objetos previamente creados por el software que ahorran tiempo de codificación y facilidad de uso. En una aplicación desarrollada bajo este software puede ser controlada a través de eventos, las rutinas de programación no siguen una secuencia determinada, sino, ejecuta las secciones del código como respuesta a los eventos exigidos por el operador que manipule la aplicación.

Figura n° 16. Software Visual Basic 6.0.

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Figura n° 17. Entorno de desarrollo Visual Basic 6.0.

Fuente: Bucarelly (2008)

La utilización del software Visual Basic ofrece un grupo de ventajas:

 Posee una curva de aprendizaje muy rápida.

 Es uno de los lenguajes de uso más extendido, por lo que resulta fácil encontrar información, documentación y fuentes para los proyectos.

 Si bien permite desarrollar grandes y complejas aplicaciones, también provee un entorno adecuado para realizar pequeños prototipos rápidos.

35 3.2.8 Base de datos

Una aplicación que maneja grandes procesos industriales debe enfrentar un flujo grande de datos que deben tenerse a disposición para ejecutar en forma automática un proceso en específico. Esos datos deben mantenerse de forma más completa y actualizada posible para minimizar los errores de ejecución de procesos e inclusive la paralización total o parcial de una planta. Se define una base de datos como “un conjunto de datos relacionados y organizados lógicamente en un dispositivo de almacenamiento (archivero, disco duro, cintas magnéticas, etc.). En nuestro caso estamos hablando de bases de datos computarizadas donde el principal dispositivo de almacenamiento será el disco duro.” (Bucarelly, 2008, p. 403)

Para que el flujo de información sea accesible al usuario, la base de datos debe ser capaz de gestionar la información, procesarla y almacenarla para lograr mostrar los resultados de manera más eficaz y eficiente, y especialmente sea de fácil consulta para el usuario en cualquier momento. Las ventajas de la base de datos residen en el detalle de la información dependiendo su diseño, para el caso del área de la automatización, es empleada para tener información de materias primas, los equipos, los tanques y recipientes de almacenamiento de materia, tener un historial de la gestión en la información, entre otros.

El uso de un software apoyado en una base datos es una herramienta poderosa para los procesos automatizados ya que el propio sistema accede a la información y puede procesarla de tal manera que el usuario pueda planificar a corto, mediano y largo plazo la gestión de la información y tomar decisiones a partir del mismo para las operaciones llevadas a cabo en una planta automatizada.

36 3.3 Metodología

3.3.1 Tipo y Diseño de la Investigación

El tipo de investigación como Hernández y otros (2010) señalan “se clasifican los tipos de investigación en tres: estudios exploratorios, descriptivos, y explicativos.” Los autores argumentan que esta clasificación es muy importante, debido a que según el tipo de estudio de que se trate varía la estrategia de investigación. Este proyecto es de tipo descriptivo, ya que se definen detalladamente en forma clara y precisa todos los elementos que intervienen en el problema. Sobre el tipo de investigación descriptiva Díaz (2009) plantea que “buscan especificar propiedades importantes de personas, grupos, comunidades o cualquier otro fenómeno que sea sometido a análisis.” (p. 180)

Sobre el diseño de la investigación Arias (2006) plantea que “el diseño de la investigación es la estrategia que adopta el investigador para responder al problema planteado.” Con respecto a la clasificación el autor señala que existen tres tipos: Investigación Documental, de campo, experimental. Sin embargo, Hernández (2006) añade que “el enfoque mixto es un proceso que recolecta, analiza y vincula dados cuantitativos o cualitativos en un mismo estudio o una serie de investigaciones para responder a un planteamiento del problema.” Es decir, que los diseños de la investigación están sujetos a utilizar cualquier tipo de indagación, combinándolas y tratando de sobrellevar sus debilidades y aprovechar sus potencialidades.

Este proyecto es de tipo mixto, combinando el diseño documental y de campo. Según Arias (2006) La investigación documental argumenta que “es aquella que se basa en la obtención y análisis de datos provenientes de materiales impresos u otros tipos de documentos.”(p. 21) La definición aplica al presente proyecto debido a que se fundamenta en la revisión de trabajos previos, manuales técnicos, entre otros los

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cuales son pertinentes a la base teórica necesarios para llevar a cabo los objetivos planteados.

Con respecto a la investigación de campo el autor mencionado anteriormente señala que la misma consiste en la recaudación de datos concisamente de la realidad donde acontecen los hechos, sin operar o intervenir variable alguna. Esta es una investigación de campo, debido a que los datos fueron recopilados directamente de la realidad según las especificaciones requeridas tomando en cuenta las variables físicas que se deben manipular. Podemos concluir que la presente investigación es un proyecto factible. Según el manual de trabajo de grado de especialización y maestría y tesis doctorales de la Universidad Pedagógica Experimental Libertador (UPEL, 2006) el proyecto factible se cimenta en un modelo operativo factible para corregir problemas por medio del desarrollo de nuevas tecnologías, estribado por el diseño de la

investigación planteada anteriormente.

3.3.2 Sistema de Variables

El autor Arias (2006) puntualiza las variables como cualidades capaces de sufrir cambios. Concretamente, una sucesión de tipologías por estudiar, definidas de forma operacional, es decir, en función de sus indicadores o unidades de medida, y sobre la base de este plan en un trabajo de investigación, es necesario formular las particularidades y elementos que se estudian en función de las variables que delimitan los mismos.

En el cerco de la investigación descriptiva es significativo el uso de variables como foco de cuidado el cual cederá a la investigación trasladar al diagnóstico que surgen desde los objetivos específicos y del marco teórico esgrimido. Para efectos de