Industria Cerámica 4.0, un caso real - UJI

Industria Cerámica 4.0, un caso real

G. Mallol(1), J. Boix(1), D. Llorens(1), J.J. Clausell(1), J.I. Cantero(1), R. Debón(2), J.A. Ureña(2), C. Vallejo(2)

S. Herrando(3), P. Alcoriza(3)

1 Instituto de Tecnología Cerámica (ITC)2 COLORKER, S.A.3 Core Digital Industry

AICE-ITC 2018


Tiempo

Be

ne

fici

o o

va

lor

de

la

ad

ap

taci

ón

Latencia de

percepciónLatencia de

análisis

Latencia de

decisión

Latencia de

acción

Evento

Percepción del

evento

Análisis completoRespuesta

aprobadaEfecto de la

respuesta

Industria Cerámica actual

AICE-ITC 2018


Tiempo

Be

ne

fici

o o

va

lor

de

la

ad

ap

taci

ón

Latencia de

percepciónLatencia de

análisis

Latencia de

decisión

Latencia de

acción

Evento

Percepción del

evento

Análisis completoRespuesta

aprobadaEfecto de la

respuesta

Industria Cerámica 4.0: compañías ÁGILES y con capac idad de APRENDIZAJE

1

2

3

4

- Capacidad en tiempo real

- Sistemas integrados1

- Análisis Biga-Data

- “Machine Learning” e inteligencia

artificial

2

- Sistemas de soporte a las decisiones

- Automatización de la toma de

decisiones3

- Integración vertical y horizontal de

procesos

- Sistemas ciberfísicos4

Habilitadores de Industria 4.0

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Industria Cerámica 4.0, un caso realÍndice

1. Introducción

2. Situación de partida

3. Acciones implementadas

4. Principales resultados

5. Acciones futuras

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Industria Cerámica 4.0, un caso real1. Introducción

Desarrollo

Producción

Logística

Servicios

Marketing y ventas

Una transformación que aplica a todas las áreas fun cionales de las empresas industriales

- Mejorar la satisfacción del cliente

- Controlar y reducir los costes de fabricación

- Agilizar los tiempos de respuesta (reducción del TTM)

- Reducir la inversión en activos industriales

- Mejorar los índices de calidad

- Incrementar la flexibilidad productiva

- Optimizar los procesos productivos

Principales objetivos de la transformación

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DIGITALIZACIÓN

Va

lor

Tiempo

VisualizaciónInformatización Conectividad Transparencia

Capacidad

Predictiva Adaptabilidad

1 2 3 4 5 6

INDUSTRIA 4.0

¿Qué está sucediendo?

“VIENDO”

¿Por qué está sucediendo?

“ENTENDIENDO”

¿Qué va a suceder?

“PREPARÁNDOSE”

¿Cómo puede alcanzarse una respuesta autónoma?

“AUTO-OPTIMIZÁNDOSE”

Fuente: FIR e.V. at RWTH Aachen University

1. IntroducciónEtapas en el proceso de transformación hacia la Ind ustria 4.0

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1. Introducción




5. Acciones futuras

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Nivel de control y automatización

Proceso con alto grado de automatización

Controles de proceso manuales

Sistemas de visión artificial en crudo y

cocido

Gestión y secuenciación de producción

tradicional

Sistema Lean Manufacturing desplegado

Gestión y recolección de datos mediante

partes de trabajo

Tipología de producto

Azulejo de pasta blanca

Gres porcelánico

Tamaños: 20 cm x 40 cm

hasta 120 cm x 60 cm

Equipamiento

2 x Prensas hidráulicas

2 x Secaderos horizontales

2 x Líneas de decoración

Stock intermedio

1 x Horno monoestrato

2 x Máquinas de clasificación

Gestión energética y de costes

Contabilidad analítica a posteriori

Control de consumos térmicos en hornos

y sistemas de recuperación de calor


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1. Introducción




5. Acciones futuras

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- Integración e hiperconexión del equipamiento de planta

- Habilitación de Ordenes de Fabricación digitalizadas

- Incorporación de nuevos sistemas de control e instrumentación adicional


Conectividad

Etapa 2

Visualización

Etapa 3

Transparencia

Etapa 4

- Desarrollo e implementación de un sistema de trazabilidad

- Desarrollo de un “gemelo” digital

- Desarrollo de modelos del comportamiento del proceso

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Industria Cerámica 4.0, un caso real3. Acciones implementadasIntegración e hiperconexión del equipamiento

Tendido de red industrial dedicada

- Anillos redundantes de fibra óptica

- Gestión mediante dos servidores constituyendo un “cloud” local

Conectividad del equipamiento industrial Colaboración de los fabricantes

Conectividad

Etapa 2

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Industria Cerámica 4.0, un caso real3. Acciones implementadasIntegración e hiperconexión del equipamiento

Sistemas de movimentación Sustitución de autómatas

Contadores gas Incorporación conversores de señal

Conectividad

Etapa 2

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Industria Cerámica 4.0, un caso real3. Acciones implementadasDesarrollo e implantación de un sistema de trazabili dadNecesidad del sistema

CRUDO

COCIDO

CLASIFICACIÓN

CORTE Y RECTIFICADO

STOCK INTERMEDIO

EXPEDICIÓN

Visualización

Etapa 3

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Industria Cerámica 4.0, un caso real3. Acciones implementadasDesarrollo e implantación de un sistema de trazabili dad

Principio de funcionamientoPrinter Lector de códigos

Nº de prioridad:

P201830005 Visualización

Etapa 3

AICE-ITC 2018

Industria Cerámica 4.0, un caso real3. Acciones implementadasDesarrollo de un “gemelo” digital

Vista generalSección de crudo

Sección de cocido

Sección de clasificación Visualización

Etapa 3

AICE-ITC 2018

0

5

10

15

20

25

30

Inci

de

nci

a (%

)

Tipología de defecto

Incidencia típica de defectos

Industria Cerámica 4.0, un caso real3. Acciones implementadasDesarrollo de modelos de comportamiento del proceso

Análisis de los datos capturados en el gemelo digital para establecer relaciones causa-efecto de las variables

de operación con:

- Propiedades del producto fabricado

- Condiciones de operación de equipamiento

- Costes de fabricación (energéticos fundamentalmente)

Condiciones de conformado

Condiciones de cocción

Esfuerzos mecánicos

Movimentación

Condiciones reológicas de esmaltes

Condiciones de aplicación

Transparencia

Etapa 4

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Industria Cerámica 4.0, un caso real3. Acciones implementadasDesarrollo de modelos de comportamiento del proceso

Control automáticoprensado Calibre-Planar

Transparencia

Etapa 4

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1. Introducción




5. Acciones futuras

AICE-ITC 2018

Industria Cerámica 4.0, un caso real4. Principales resultadosTrazabilidad de producto

AICE-ITC 2018


Salida de prensa

Final de línea

Entrada de horno

Salida de horno

AICE-ITC 2018

200000

202000

204000

206000

208000

210000

212000

214000

216000

218000

220000

1-2-18 12:00 AM 1-2-18 6:00 AM 1-2-18 12:00 PM 1-2-18 6:00 PM 2-2-18 12:00 AM 2-2-18 6:00 AM 2-2-18 12:00 PM 2-2-18 6:00 PM 3-2-18 12:00 AM

ID d

e p

ieza

Tiempo


Lote B

60 cm x 90 cm

5000 m2

Lote A

60 cm x 90 cm

5000 m2

Prensado= 16:10:04

Final línea= 17:09:02

Entrada horno= 20:13:27

Salida horno= 21:08:00

ID= 20800

206000

206500

207000

207500

208000

208500

209000

209500

210000

1-2-18 8:40 PM 1-2-18 9:10 PM 1-2-18 9:40 PM 1-2-18 10:10 PM 1-2-18 10:40 PM

ID d

e p

ieza

Tiempo

Salida Prensa

Final línea esmaltado

Entrada horno

Salida horno

Entrada-Salida de horno

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Industria Cerámica 4.0, un caso real4. Principales resultadosImplementación del “gemelo” digitalVisualización en tiempo real de kpi’s

Velocidad real

Rendimiento (%) = x 100

Velocidad teórica

Tiempo en uso

Disponibilidad (%) = x 100

Tiempo planificado

Piezas “buenas”

Calidad (%) = x 100

Piezas totales

Rendimiento (%) Disponibilidad (%) Calidad (%)

OEE (%) = x x x 100

100 100 100

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Industria Cerámica 4.0, un caso real4. Principales resultadosImplementación del “gemelo” digitalKpis sección de prensado - decoración

1-2-18 3:00 1-2-18 6:00 1-2-18 9:00 1-2-18 12:00 1-2-18 15:00 1-2-18 18:00 1-2-18 21:00 2-2-18 0:00 2-2-18 3:00 2-2-18 6:00

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Tiempo

Kp

i (%

) ó

Pro

du

cció

n (

pie

zas/

min

)Producción Nominal

Producción

Rendimiento

Disponibilidad

OEE

CA

MB

IO

LOTE A LOTE B

Rendimiento = 65,1 %

Disponibilidad = 81,7 %

OEE = 53,2 %



OEE = 48,5 %

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Industria Cerámica 4.0, un caso real4. Principales resultadosImplementación del “gemelo” digitalKpis sección de cocción

1-2-18 12:00 1-2-18 18:00 2-2-18 0:00 2-2-18 6:00 2-2-18 12:00 2-2-18 18:00 3-2-18 0:00 3-2-18 6:00

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Tiempo

Kp

i (%

) ó

Pro

du

cció

n (

pie

zas/

min

)

Producción

Rendimiento

Disponibilidad

OEE

Producción Nominal

LOTE A LOTE B



OEE = 82,9 %



OEE = 89,0 %

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Industria Cerámica 4.0, un caso real4. Principales resultadosObtención de modelos de comportamiento

PROCESO

Información

consolidada

Costes de fabricación

Estado funcionamiento

equipamiento

Interacciones

proceso-producto

Defectos

Sistema trazabilidad

Data Analytics

ERP

CRM

GMAO

MES

AICE-ITC 2018

1950

1955

1960

1965

1970

1975

1980

305000 305500 306000 306500 307000 307500

ID pieza

Plato 1 Plato 2 Plato 3

De

nsi

da

d a

pa

ren

te (

kg/m

3)

Industria Cerámica 4.0, un caso real4. Principales resultadosObtención de modelos de comportamientoCorrelaciones entre el tamaño final de pieza y la densidad aparente

Calibre salida horno

Densexplorer

Control prensado

305000 305500 306000 306500 307000 307500

600,0

600,5

601,0

601,5

602,0

602,5

603,0603,0

ID pieza

Tam

añ

o (m

m)

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1. Introducción




5. Acciones futuras

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Industria Cerámica 4.0, un caso real5. Acciones futuras

- Consolidar el “gemelo” digital como única fuente de información

- Desplegar un Sistema de Gestión del Mantenimiento (GMAO)

- Implementar modelos de comportamiento de equipos

- Incorporar los modelos de comportamiento a la toma de decisiones

- Desplegar un sistema de secuenciación de la producción

- Implementar herramientas para el mantenimiento predictivo

Gracias por su atención

Proyecto financiado por

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