Descentralización y jerarquización de la funcionalidad

Gracias a las innovaciones tecnológicas de los semiconductores, que han permitido mejorar constantemente la potencia de procesadores, memorias, equipos periféricos, etc., mientras que al mismo tiempo se experimentaba una reducción de sus precios, se han logrado nuevas posibilidades para la utilización de la informática en las empresas productivas.

Se comenzó utilizando la informática dentro del ámbito de la oficina comercial, donde se instalaron primero sistemas centrales de batch para el tratamiento de grandes cantidades de datos. Al aumentar las exigencias en cuanto a un tratamiento en línea, empezaron a utilizarse sistemas de combinación centralizados, de gran tamaño, para régimen batch y de diálogo (figura 4.1-1'). En el ámbito de la producción, el paisaje informático estaba dominado en un principio por sistemas universales capaces de trabajar en tiempo real y que debían satisfacer simultáneamente los requisitos de tratamiento de las señales de proceso, aplicaciones técnico-científicas y tratamiento en diálogo y batch. Ahora bien, estos sistemas, sumamente caros, solamente eran adecuados para los altos requisitos de disponibilidad en el ámbito próximo al proceso, mediante sistemas de seguridad muy complejos (ordenador hotstandby).

Al continuar el desarrollo de los microprocesadores, pudieron realizarse a precio económico sistemas dedicados tales como controles NC, RC o PLC. Esto permitió reunir las características funcionales óptimas para cada aplicación, con el importante requisito de autarquía y seguridad en la producción, esencial para cada uno de los ámbitos de producción.

Según iba adquiriendo importancia el requisito de transparencia de datos (CIM), se tropezó con las posibilidades de comunicación no normalizadas de los distintos sistemas. Por eso en la producción integrada por ordenador han de tenerse en cuenta tanto los sistemas universales como los sistemas dedicados.

El requisito de descentralización supone las siguientes necesidades específicas: • Adaptación a las estructuras de organización

• Asignación a ámbitos de responsabilidad

• Posibilidad de ampliación y modificación, sin influir en otras funciones • Posibilidad de optimización en cuanto a mantenimiento y manejo

• Seguridad contra fallos, mediante un acoplamiento lo más flexible posible entre las funciones

• Funciones eficaces de estrategia de emergencia

• Utilización específica de determinadas características funcionales y de potencia (tiempos de reacción, caudal, comodidad de manejo y diagnóstico, capacidad de memoria de datos, etc.) Posibilidad de estructuración en forma transparente.

Sistemas centralizados de Batch Sistemas universales centalizados Sistemas centralizados de Batch y diálogo Sistemas dedicados Sistemas integrados Ámbito de oficinas Producción

CAD = Diseño asistido por ordenador MFS = Sistema de flujo de materiales PM = Técnica de dirección de producción PLC = Control programable de memoria NC = Control numérico

RC = Control robótico

Fig. 4.1-1 Evolución de las estructuras informáticas en las empresas de producción.

La funcionalidad se descentraliza tanto vertical como horizontalmente en las estructuras de técnica de producción y organización de la empresa. He aquí unos ejemplos:

 Funciones de control de transporte, en controles programables con memoria para sectores parciales de un sistema de transporte

 Controles NC en máquinas de mecanizado

 Ordenador CAD para el diseño del producto

 Funciones de control del flujo de materiales en sistemas de ordenadores por células

 Funciones de simulación en un sistema miniordenador para planificar la secuencia en un sector de fabricación totalmente automatizado

 Obtención de datos de averías, en un sistema de conservación.

Pero con vistas a la integración deseada, la descentralización implica problemas de cierta importancia.

Al descentralizar la funcionalidad generalmente se descentralizan también los datos, ya que estos han de conservarse allí donde se necesitan para que la producción transcurra sin fricciones. Esta disgregación de las existencias de datos exige mecanismos de comunicación transparente, y a ser posible a prueba de averías, entre los distintos ámbitos funcionales.

4 Estructura básica de la informática

Niveles jerárquicos en el tratamiento de datos

De la misma manera que la organización de la empresa está estructurada por sectores (y divisiones) y niveles jerárquicos, también el tratamiento y administración de los datos de producción se puede representar por medio de un modelo jerárquico. La subdivisión jerárquica se refiere a cantidad de datos, tiempos de respuesta, composición de bloques y otros. En el ámbito CAM de las empresas de producción se aplica normalmente una estructura jerárquica escalonada (figura 4.1-2). La causa de ello hay que buscarla en la subdivisión de funciones entre diversos niveles de la empresa. Las decisiones se van limando paso a paso, teniendo en cuenta el estado actual de las instalaciones. En los niveles estratégicos, que son principalmente planificadores, se tratan grandes cantidades de datos en períodos de tiempo largos. En los niveles inferiores se transforman los datos de planificación ya cribados y se utilizan para el control de las instalaciones (máquinas, sistemas de transporte). A nivel de proceso se plantean auténticas nece- sidades de trabajo en tiempo real, por ejemplo para controlar los procesos de fabricación sin retrasos, y de forma óptima desde un punto de vista tecnológico.

La subdividimos de niveles representada en la figura 4.1-2 debe considerarse como una orientación. En cada caso individual pueden existir funciones de gran volumen que exijan una división de niveles.

Planificación Clase Horizonte

Niveles

Transmisión de datos

Cantidad Tiempo de Frecuencia respuesta Memoria principal en masa Nivel de dirección de empresa Nivel de dirección de taller Nivel de dirección de producción Nivel de dirección de proceso Nivel de control de proceso Nivel de proceso Año Mes Semana Días Horas Minutos Segundos Milisegundos Estratégica Táctica Operativa MByte KByte Byte Bit Horas Minutos Segundos Décimas de segundo Milisegundos Mili- segundos Segundos Minutos Horas Turno Día 100 MByte 5 MByte 1 MByte 0.1 MByte 10G 1G 100M 10M

Fig. 4.1-2: Niveles jerárquicos en el tratamiento de datos

A medida que se desciende desde el nivel de dirección de empresas hasta el nivel de proceso, van aumentando las exigencias en cuanto a disponibilidad del sistema.

En los niveles superiores se puede tolerar un fallo del sistema del orden de algunas horas. Por el contrario, en el nivel de proceso un fallo de minutos o segundos da lugar a paradas de máquinas, fallo de funciones o incluso daños que, en el caso de sistemas de fabricación encadenados pueden provocar la detención de otras secciones de la instalación.

En una empresa de producción con niveles jerárquicos las relaciones de comunicación pueden dividirse en relaciones que tienen lugar en un mismo plano (horizontal) y relaciones entre dos planos (comunicación vertical). Como ejemplo de comunicación horizontal puede citarse la comunicación de las necesidades de material del sistema PPC a compras. La comunicación vertical puede ser, por ejemplo, la transmisión de órdenes de fabricación del ámbito PPC, descendiendo al nivel de taller.

El cometido que debe cumplirse al estructurar el sistema informático es de crear unos niveles razonables desde el punto de vista técnico y de organización, de acuerdo con los niveles informáticos. La subdivisión jerárquica de la estructura informática conduce a un sistema transparente que se puede ir creando paso a paso o en sectores limitados, sin ocasionar perturbación alguna en el sistema global.

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