Señalización visual para una gestión informada de las líneas de producción

Figura 1: El término gestión visual implica comunicaciones destinadas a impulsar la acción del personal, lo que difiere de otras comunicaciones visuales en la planta destinadas simplemente a transmitir información. Las luces de advertencia como estas comunican la presencia de una condición peligrosa. (Fuente de la imagen: Getty Images)

Figura 2: Al igual que los semáforos para gestionar el comportamiento de los conductores en las intersecciones de las calles, los equipos de gestión visual en las aplicaciones industriales tienen como objetivo estimular las respuestas del personal a los requisitos del proceso establecido. (Fuente de la imagen: Banner Engineering)

Las líneas de producción para el procesamiento, la clasificación, el transporte, el ensamblaje y el envasado de mercancías suelen incorporar conjuntos de equipos que ejecutan simultáneamente tareas interrelacionadas, aunque separadas. Estas operaciones requieren la inclusión de componentes para una producción segura e ininterrumpida. Aquí, los componentes de señalización visual son clave. Estas comunican rápida y eficazmente los datos de la máquina y otra información procesable al personal de la planta a través de luces u otros medios visuales (a menudo codificados por colores), con poca o ninguna dependencia de las instrucciones escritas o del texto.

También conocida en el contexto de la automatización industrial como control visual, la gestión visual apoya la fabricación ajustada y las eficiencias de los enfoques de fábrica ajustada de IIoT. Esta gestión visual puede adoptar la forma de simples marcas en el suelo de la fábrica, pegatinas y etiquetas en los carteles de comunicación y en los lotes de piezas de trabajo, torres de luz (denominadas luces andon ) y otros dispositivos electrónicos iluminados en los puestos de control o en las máquinas, tiras luminosas en los contenedores de piezas de las estaciones de montaje, e incluso pantallas planas montadas en el techo para comunicar al personal de la planta las condiciones e instrucciones en tiempo real.

El objetivo principal de la gestión visual en las líneas de producción es garantizar que todos los procesos de producción y montaje se lleven a cabo de la forma más segura y eficiente posible mediante la comunicación oportuna y proactiva de las acciones necesarias del operador o del técnico.

Componentes de gestión visual

Los componentes de gestión visual de las instalaciones automatizadas cumplen tres funciones distintas: transmitir información procesable sobre el estado de las máquinas y los procesos de la línea de producción, dar instrucciones codificadas a los operarios de las máquinas y al resto del personal de la planta, y realizar un seguimiento del rendimiento de la línea de producción para tomar decisiones mejor informadas a nivel empresarial. Cada una de estas funciones está asociada a líneas superpuestas de herramientas de gestión visual específicas.

Alarmas visuales para el personal de la planta

Figura 3: Las alarmas visuales se basan en sensores que detectan cuando se producen eventos en la máquina y suelen ir acompañadas de sirenas sonoras. Aquí se muestra una alarma piezoeléctrica con iluminación LED para montaje en panel y conexión en red CAN a través del protocolo SAE J1939-15. Los sonidos de la alarma son configurables para comunicar diversas condiciones de alarma. (Fuente de la imagen: Floyd Bell Inc.)

Las alarmas visuales son luces LED, lámparas indicadoras y dispositivos luminosos que llaman la atención de los operarios de las máquinas y de los responsables de la planta de forma óptica, normalmente como advertencia específica de un problema muy concreto. Entre las causas más comunes de las alarmas se encuentran los atascos de la máquina, la sobrecarga, el sobrecalentamiento, las fugas, las caídas de presión, los fallos eléctricos, el impedimento de las funciones de seguridad y los incendios. En situaciones especialmente graves, estas alarmas visuales van acompañadas de sirenas sonoras.

Por ejemplo, las alarmas contra incendios integran sensores de calor y de partículas de humo, así como una electrónica robusta programada para emitir señales sonoras y luminosas. En algunos casos, las alarmas también se conectan en red a un sistema de control de alto nivel que puede ordenar que una determinada alarma emita sus alertas más llamativas en caso de que se produzcan una serie de eventos ominosos.

La mayoría de las alarmas industriales sólo comunican que hay un error, sin ningún detalle sobre la causa del mismo o su ubicación exacta. Sin embargo, las alarmas visuales de tipo industrial suelen estar diseñadas de forma que incluso el observador más novato pueda intuir que hay un problema, y las mejores pueden transmitir una comprensión inmediata de la naturaleza del mismo. Por ejemplo, una alarma instalada en una línea de producción podría parpadear o emitir alguna señal equivalente cuando sus sensores asociados detecten un número preprogramado de rechazos. Esto, a su vez, permite a los operadores de turno saber que hay un problema en algún punto no especificado del transportador o de la línea. En otras máquinas, las alarmas visuales están programadas para encenderse y apagarse de acuerdo con patrones cronometrados -de forma muy parecida a las marcas de los canales náuticos para el tráfico marítimo- con significados codificados para cada patrón de parpadeo.

Indicadores de estado de la máquina

Los indicadores de estado de las máquinas en entornos industriales incluyen los medidores, medidores y contadores que muchos ingenieros evocan cuando escuchan la palabra indicador. De hecho, los indicadores de estado también incluyen otros componentes de automatización, como las luces del panel de control, las torres de iluminación y las funciones de la HMI que señalan la ocurrencia de un evento de la máquina o la respuesta necesaria del personal.

A diferencia de las alarmas que comunican exclusivamente la ocurrencia de eventos peligrosos, no rutinarios u otros eventos que alteran el proceso, los indicadores de estado de la máquina están asociados con ocurrencias o métricas accionables que son normales para una operación determinada. Por ejemplo, pueden mostrar en tiempo real la cantidad de electricidad que se consume o el calor que genera un proceso que se ejecuta a alguna velocidad o par ajustable en el eje del equipo monitorizado.

Luces y torres de iluminación Andon

Figura 4: A diferencia de las alarmas y los indicadores, las luces andon son dispositivos dedicados a una sola condición de la máquina. Las torres de iluminación Andon vienen en una variedad de conteos y diámetros de pila (color claro). Los soportes estándar del sector y el precableado aceleran la integración. (Fuente de la imagen: Menics)

Las luces Andon son un componente de gestión visual habitual en las instalaciones de producción actuales. Se trata de luces en forma de torre con diferentes colores apilados verticalmente. El término andon tiene su origen en una palabra japonesa que designa un tipo de linterna fija, y su uso en la industria manufacturera se debe a que Toyota utilizaba los andones para referirse a los sistemas de señalización de problemas basados en la luz de sus primeras fábricas modernas.

Los anodones se diferencian de otros componentes de gestión visual en que cada uno está asociado a un determinado enclavamiento de la máquina, botón de parada o dispositivo de seguimiento de las operaciones. La característica más distintiva de los sistemas andon es que proporcionan un medio para que el personal detenga la línea de producción cuando surge un problema. La función principal de las luces andon es comunicar al personal cercano que hay algún problema en la línea.

En una torre de iluminación andon, cada color transmite un mensaje estándar de la industria.

• El color verde indica que la línea de producción está funcionando y que no se ha detectado ningún problema.
• El color amarillo indica que la lógica de la máquina detecta un problema... aunque la producción puede seguir funcionando. La luz amarilla de un andón suele encenderse cuando hay una anomalía en la línea de producción, como una temperatura excesiva, escasez, mal funcionamiento de la máquina o un número anormal de rechazos. Los problemas que desencadenan la luz amarilla no son críticos, pero pueden dar lugar a problemas más graves si no se abordan.
• El color rojo indica que la producción está detenida, a menudo porque un operario de la máquina ha disparado un enclavamiento de la misma o ha pulsado un botón de parada electrónica. Cuando un sistema andon detecta o recibe una alerta de un problema crítico que requiere atención inmediata, la luz roja de la torre andon se enciende y el sistema andon detiene la producción. Si la producción se detiene, pero no a través del sistema andon (o se detiene por cualquier razón no detectada por el sistema andon) la luz roja andon parpadeará en rojo. La producción sigue detenida hasta que se solucione el problema.

Aunque las luces andon más comunes incluyen pilas con luces rojas, amarillas y verdes, algunas sólo incluyen el rojo y el verde. Otros incluyen una luz blanca y una luz azul en la pila. El significado estándar en la industria de una luz azul iluminada en una torre de andon es una solicitud de asistencia, ya sea para la entrega de reposición de materiales, personal de mantenimiento o gestión. Por otro lado, un LED blanco iluminado en una torre de luz andon suele comunicar una condición específica de la máquina relacionada con una medida de productividad supervisada.

Señalización más sencilla de la planta

Figura 5: La señalización de seguridad emplea la iconografía estandarizada por la Asociación Nacional de Fabricantes Eléctricos (NEMA), el Instituto Nacional de Normalización Americano en la norma ANSI Z535, y la Organización Internacional de Normalización en la norma ISO 7010. (Fuente de la imagen: Getty Images)

Figura 6: Una modesta gestión visual basada en la señalización puede garantizar la seguridad del personal de la planta. (Fuente de la imagen: Clarion Safety Systems)

La gestión visual en entornos industriales no tiene por qué ser electrónica. Unas marcas, señales y etiquetas modestas (de baja tecnología) en las celdas de trabajo y la maquinaria y alrededor de ellas son elementos esenciales de una planta de fabricación ajustada bien diseñada. Esta señalización sirve para instruir y guiar al personal de la planta. Por ejemplo, las marcas en el suelo pueden guiar el tráfico peatonal por rutas seguras a través de las instalaciones de fabricación. Por otra parte, las etiquetas basadas en iconos pueden indicar claramente las posiciones correctas de las herramientas, las piezas almacenadas para el montaje, los ejes de los equipos, las puertas de seguridad y otros objetos.

El tipo más importante de gestión visual basada en la señalización es el relacionado con la seguridad del personal. Esta señalización es obligatoria por ley en cualquier lugar donde haya superficies calientes, peligros eléctricos, suelos mojados o riesgo de exposición a la radiación. Las señales de seguridad también alertan a los trabajadores sobre el equipo de protección personal (EPP) necesario para una zona de trabajo concreta... y sobre cuándo se acercan a zonas restringidas al personal no autorizado. Otros ejemplos de señales para la gestión visual de las líneas de producción son las etiquetas y rótulos laminados o de plástico duro que describen los pasos a seguir en respuesta a una determinada condición de la máquina o de la planta, o cómo operar un dispositivo o pieza de equipo simple.

Tableros gráficos y HMI para los KPI

Figura 7: Los tableros de operaciones y KPI en las fábricas adoptan cada vez más la forma de pantallas digitales conectadas a la IIoT para comunicar el rendimiento de cada célula de trabajo y de la planta en general. (Fuente de la imagen: Getty Images)

Aunque está fuera del alcance de este artículo, vale la pena señalar que en los últimos años se ha incrementado la dependencia de los HMI para transmitir alertas y alarmas a nivel de máquina. Estas alertas de HMI son señales visibles en la pantalla que a menudo están iconizadas para parecerse a las luces físicas de cúpula y andon con las que el personal de la planta ya está familiarizado.

Para la comunicación de datos relacionados con las métricas de la planta y de la empresa (junto con la información sobre el rendimiento y la situación actual de una o más líneas de producción), los tableros gráficos de la planta son estándar. Estos tableros incluyen variaciones no electrónicas y electrónicas.

Los tableros gráficos no electrónicos son pizarras blancas y tablones de anuncios que muestran información escrita a mano e impresiones informáticas de las estadísticas de producción relacionadas con los índices de rendimiento de las células de trabajo, las piezas terminadas y enviadas, los incidentes de seguridad, etc.

Los tableros gráficos electrónicos sencillos tienen la forma de marcadores LED capaces de mostrar números en pantallas de matriz de puntos. En cambio, los tableros gráficos electrónicos más sofisticados incluyen pantallas planas digitales que se conectan en red a las máquinas y muestran los equipos, la planta de la fábrica e incluso los datos de la empresa en tiempo real. En muchos casos, el rendimiento objetivo y otras cantidades operativas se comparan con el rendimiento real y las cantidades relacionadas. Estos valores se denominan indicadores clave de rendimiento o KPI, es decir, los indicadores de los índices operativos y las medidas de mejora para informar la toma de decisiones a nivel empresarial. Además de los KPI, los tableros de gestión visual suelen contener estadísticas de rendimiento relacionadas con el cumplimiento de los pedidos de los puestos de trabajo, el número de piezas producidas, las averías de las máquinas, las horas de funcionamiento sin interrupción y el número de días sin accidentes.

Conclusión:

La gestión visual en el contexto de la automatización industrial incluye sistemas y componentes de señalización que comunican instrucciones no textuales al personal de la planta. De hecho, los componentes dedicados a las funciones de gestión visual transmiten información sobre las condiciones del proceso y de la máquina o comunican detalles procesables sobre el rendimiento y la producción de una línea de producción. La naturaleza intrínsecamente llamativa de los signos y señales coloreados, brillantes y parpadeantes es fundamental para el éxito de la gestión visual y los beneficios de productividad de una fábrica visual IIoT.