La integración crea ventajas en la productividad. Un aumento significativo en el volúmen de producción en el mismo tiempo de producción y con un alto nivel de calidad, éste es el resultado de la automatización total para la compañía Hilti Industriegesellschaft für Befestigungstechnik mbH en su área de químicos para la construcción y su planta disolvedora Kreis. De ésta manera se pueden manufacturar mucho más eficientemente clavijas de unión y componentes para protección contra incendios.

Hilti AG es una compañía reconocida en la industria de la construcción. La gama de productos cubre, entre otros, dispositivos para medición por laser, tecnologías para taladrado, montajes directos y clavijas. Adicionalmente están los sectores de máquinas demoledoras y taladros, tecnologias de instalación, sistemas de montaje eléctrico, químicos para la construcción y dispositivos para procesamiento de madera. Sin embargo, como una compañía lider en construcción y demolición, Hilti también se ve afectada por la situación económica actual y la presión competitiva en la industria de la construcción. Es por ello que los procesos de manufactura deben operar lo más posible sin problemas y eficientemente. Las mejoras en la productividad son más importantes que nunca con el fin de poder defender su posición de liderazgo en el mercado.

La fábrica en Kaufering, Alemania, con 500 empleados, fabrica componentes contra incendio y material para clavijas de unión. Los planes de expansión de 1999 y con ello la adquisición de una planta disolvedora, una unidad de medicion y mezcla para la fabricación de varios productos y subproductos para clavijas de unión y compuestos contra incendio, dieron como resultado procesos de fabricación más complejos: se agregaron compuestos adicionales al disolvedor y se conectaron más silos y tanques de dosificación y almacenamiento.

Hasta entonces, el control de la planta productora, como por ejemplo el pesaje, mezclado y dosificación de los componentes líquidos y sólidos se habían efectuado empleando pequeñas cantidades de soluciones individuales. Por ejemplo, los datos correspondientes a las proporciones de ingredientes, temperatura de fabricación o contenido de vacío no podían ser registrados y archivados automáticamente durante la producción. Por éso se decidió que las soluciones aisladas en la planta de mezclado debían ser integradas en el proceso de producción total a través de un sistema de control de procesos. Adiconalmente, la nueva área de componentes para protección contra incendio, en la cual se fabrican dos diferentes productos, también se integró al sistema de control.

Se le encomendó a ProLeiT AG en Herzogenaurach, Alemania, la implementación del sistema de control del proceso para ambas áreas. Los especialistas de software se vieron confrontados con metas ambiciosas: Dentro del marco de reemplazo del sistema de control y comunicación obsoleto, Hilti quería un rastreo integrado de batches y datos, un sistema de dosificación totalmente automatizado, controlado por recetas con re-mediciones adicionales y una visualización de los datos del proceso con la opción de operación manual de cada actuador individualmente. También debería ser posible la intervención en procesos automatizados parcial o totalmente, así como el chequeo y ajuste de parámetros de dosificación de la planta.

Posibilidad de modificación a recetas individuales

Para la automatización de los procesos se empleó el controlador SIMATIC S7-400 para ambas áreas. En términos de PC, el sistema está equipado con un servidor para el almacenamiento, registro y archivo de datos de proceso y con estaciones de trabajo para el operador para el monitoreo, visualización y operación de la planta. En cuanto al software de control, se empleó el sistema ProLeiT Plant Batch iT, el cual está adaptado a los requerimientos específicos de los procesos controlados por batches. Este sistema emplea una herramienta de configuración para la parametrización de la estructura tecnológica de la planta, siendo posible a su vez, especificar también parámetros especiales para la planta disolvedora y funciones básicas individuales. De ésta manera se crea un modelo de planta que refleja las condiciones tecnológicas y es la base para crear y llevar a cabo directices de manufactura y recetas de control. El servidor ejecuta la comunicación central y funciones coordinadoras a nivel planta como un servicio de sistema. Una ventaja adicional es que las recetas de control son generadas con relación a los batches y transferidas al controlador quien las ejecuta.

Para Hilti era importante la capacidad de poder colocar órdenes / pedidos y registrar batches dentro del sistema de control mismo. Anteriormente el producto pesado era registrado manualmente y posteriormente se le anexaban los números de batch del sistema de control de producción y pedidos. El sistema Batch iT garantiza ahora un registro automático de todos los datos de las órdenes y batches, de tal manera que es posible un rastreo optimizado de los datos de batches junto con un registro de los valores de dosificación. El registro contínuo de números de batch para materia prima y producto final permite adicionalmente un rastreo uniforme, desde el proveedor de la materia prima hasta el producto final.

Un requerimiento adicional era la posibilidad de modificar la receta individualmente aún durante el proceso. De ésta manera se pueden integrar experiencia y conocimientos obtenidos y ésto resulta en directrices de fabricación más exactas. También es importante poder compensar de antemano las desviaciones en un batch de materia prima para un determinado producto. El operador puede desplegar una vista general en forma matricial de todos los batches en producción en un momento dado en la planta. En la vista detallada de un batch el operador puede detener o abortar procesos en marcha o pendientes y modificar sus valores consigna y parámetros de control en cualquier momento. Para poder compensar las diferencias en batches de materia prima para un producto, se crean recetas maestras con límites de tolerancia proporcionales para los componentes individuales. Sin embargo la proporción entre los ingredientes de un producto continúa siendo el factor principal. Este se mantiene constantemente, el operador solamente puede modificar ligeramente las proporciones de ingredientes de un producto dentro de los límites especificados. La estructura de la receta general no se ve afectada por éstas acciones, ya que el sistema detecta y suprime ésto al checar los derechos de usuario. Esto garantiza la composición básica de un producto así como la participación del operador de planta en la compensación de la materia prima del batch logrando así una calidad contínua y uniforme en el producto.

La planta completa se visualiza en el monitor de la PC, lo que asegura un monitoreo optimizado de la producción y análisis de fallas. La máscara del proceso despliega por ejemplo los diversos estados de los actuadores, valores de velocidad, temperaturas de producción, presión, niveles de pesaje en básculas y en tanques así como alarmas y mensajes. Para el pesaje manual, el operador tiene un display integrado de las terminales de las básculas que muestra los componentes con valores consigna y un exceso de las tolerancias permitidas. Todas las mediciones automáticas están optimizadas mediante parámetros de dosificación ajustables (flujo burdo y fino, duración de pulso de re-dosificación, tiempo de reposo de báscula) y por ello alineados con el valor consigna.

Se emplearon las terminales de báscula tipo IT9000 para la conexión de las celdas de carga. Estos nodos distribuidos PROFIBUS se comunican con el Simatic S7-400 via PROFIBUS DP. La dosificacion automática con mezclado simultáneo en las básculas es automáticamente coordinado, monitoreado y controlado por el sistema ProLeiT Batch iT. Esta ejecución sincronizada de ambos procesos logra un ahorro sustancial durante la producción.

Mensaje al aseguramiento de calidad

Con el fin de garantizar constantemente la alta calidad del producto, Hilti emplea un sista interno CAQ. Los valores de producción y datos de calidad de los procesos de fabricación son enviados como un archivo de texto desde el nuevo sistema de control al sistema CAQ. Después de cada batch producido hay una retroalimentación de los valores actuales al sistema de aseguramiento de la calidad. Esto se ejecuta de una manera muy detallada registrando los valores mínimo y máximo de cada componente, todos los valores consigna y actuales y números de batch. Esto facilita en gran medida el análisis de fallas. Para aumentar aún más la disponibilidad de la planta, las fallas, por ejemplo, en dispositivos periféricos, en conecciones de red o en secuencias dentro del programa son desplegadas inmediatamente y por ello pueden ser corregidas rápidamente. Los mensajes de error o falla se pueden detectar muy rápido en la estación del operador mediante la visualización de la planta completa. A su vez la posibilidad de operación manual de cada actuador y la intervención en todos los procesos tiene un efecto inmediato en la producción. Actualmente la planta disolvedora produce tres veces la cantidad de componentes para clavijas de unión y en el mismo tiempo que lo hacia anteriormente. Esto se ha logrado en parte gracias al proceso en paralelo de pesaje y mezclado, una función básica del sistema Batch iT. En el futuro se integrarán también todos los tanques de almacenamiento, un segundo disolvedor, todos los silos externos e internos y un área adicional para fabricación de clavijas de componentes. Con la integración del módulo ProLeiT Material Management, un programa para la administración, coordinación y control de inventarios de artículos y material en sus respectivos almacenes, también será posible llevar a cabo más efectivamente ajustes de existencias e inventarios. Los nuevos proyectos en la producción de Hilti ya están definidos: En el futuro se emplearán cinco SIMATIC S7-400 con seis PCs.