módulo procesos de fabricación y sistemas integrados
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MÓDULO PROCESOS DE FABRICACIÓN Y SISTEMAS INTEGRADOS Integración de Sistemas Profesor: Diego Hergueta MBA-Edición 2007-2008 MBA 2007-2008 Los sistemas de control no solo tienen como función el mantenimiento de las variables que intervienen en los procesos productivos, dentro de unos rangos adecuados para la estabilidad, calidad y seguridad, sino también alimentar de datos al resto de sistemas existentes en la gestión de las refinerías. Conseguir integrar la gestión de la producción, la gestión de la calidad, los sistemas de supervisión, optimización, simulación y toda la informática de red, supone que el conjunto adquiera una dimensión fundamental y a su vez refuerce el sentido individual de cada uno de los sistemas. En este capítulo se describe como debe ser un sistema integrado, particularizado para el caso de una industria de Refino de Petroleo. MBA 2007-2008 INDICE INTRODUCCIÓN 4 EL SISTEMA INTEGRADO 4 SISTEMA DE CONTROL BÁSICO. DESCRIPCIÓN GENERAL 8 CAPTACIÓN DE DATOS Y SUPERVISIÓN DE LA OPERACIÓN (PI). 9 SISTEMA DE GESTIÓN DEL LABORATORIO. 11 Registro de muestras 12 Asignación de tareas 13 Entrada de resultados 13 Seguimiento 13 Aprobación 14 Estado y condición 14 Informes 14 Calibración de equipos 14 Integración con otras aplicaciones 15 Utilidades 15 RED DE DATOS Y SISTEMA DE INTERFASES. 16 Red de datos 16 El sistema de interfases 17 SISTEMA DE GESTIÓN DE LA PRODUCCIÓN EN LA REFINERÍA. 18 Gestión de Existencias, Movimientos y Composiciones. 19 Unidades de Proceso 19 Gestión de Entradas y Salidas 19 Balances diario, Mensual y Energías 20 Programa 21 Gestión Fiscal 21 Datos referencia 21 SISTEMA de información de programación y logística MBA 2006-2007 21 3 INTRODUCCIÓN El Sistema Integrado, es la forma racional de organizar y dirigir la información, teniendo entre sus objetivos, dos que merecen ser destacados: 1. Actualización tecnológica de los Centros de Producción. 2. Homogeneización de los medios y procedimientos utilizados en el control y gestión de los procesos de producción en todos los centros de producción y la organización central. Ambos objetivos, de gran trascendencia para el futuro, no eran fáciles de conseguir teniendo en cuenta la diferente situación de partida en cada uno de los Centros: diferentes instalaciones, diferentes procedimientos de gestión y control, diferentes formas de obtener y presentar resultados y , en definitiva, diferentes culturas productivas. Estas diferencias añadían, sin duda, no poca dificultad a la gestión de la producción corporativa en aquellos años. La situación de partida, teniendo en cuenta la antigüedad de algunos de los Centros de Producción, se correspondía con la tecnología de la época de instalación de las Plantas: instrumentación y paneles analógicos, en muchos casos neumáticos, gran número de paneles, captación manual de los datos, tratamiento informático desintegrado, distribución lenta de resultados... Lógicamente existían excepciones a esta situación de retraso tecnológico. En algunos Centros se disponía de algún Sistema de Control Distribuido (SCD) para el control de unas pocas unidades y ordenador de proceso, utilizado sobre todo como SCADA y en el que se ejecutaban una serie de aplicaciones de control avanzado. En cualquier caso, la tabla 1 aporta una idea inicial de la situación antes y después de disponer del Sistema Integrado para los conceptos más significativos. EL SISTEMA INTEGRADO Probablemente existen muchas definiciones de lo qué es un Sistema Integrado, dependiente, quizás, de las tecnologías utilizadas y del tipo de negocio de la Empresa que lo explota. Por eso, en un grupo, que se dedica al refino del petróleo y desde un punto de vista descriptivo ¿qué definición se podría hacer del Sistema Integrado disponible?. Para empezar, en realidad se trata de un Sistema de Sistemas ; es decir, de un gran conjunto de herramientas y medios “hardware” y “software”, interconectados por una potente red de comunicaciones que posibilitan, por una parte, un buen control de las Unidades de Producción y, por otra, la captación, el tratamiento y la distribución, todo ello de forma automática, de los datos y resultados necesarios para el control físico y gestión de la producción. En todas las Refinerías de la Empresa se debe disponer de la misma infraestructura y herramientas. Solo difieren en la cantidad que, lógicamente, es función del tamaño del Centro. La figura 1 recoge, desde un punto de vista funcional, los principales componentes del Sistema Integrado, siendo estos: MBA 2007-2008 . Sistema de Control básico . . Control Avanzado convencional y multivariable. . Sistema de captación de datos y supervisión de la operación (PI). . Sistema de Gestión del Laboratorio (SGL). . Sistema de Gestión de la Producción de la Refinería (SPC-Local). . Sistema de Gestión de la Producción Central (SPC-Central). . Red de datos y Sistema de Interfases. Aunque estos componentes serán descritos posteriormente con más detalle, el esquema de la figura 1, que podría aplicarse a cualquiera de las Refinerías de una compañía con varios centros de producción. permite desarrollar una primera introducción a ellos. Figura 1 Sistema Integrado/Esquema funcional O P E R A C I O N BASE DE DATOS CEN TRAL OFICINAS GENERALES SPCSPC - central G E S T I O N REFINERIA SPCSPC- local • • • • • • MONITORIZACION ELABORACION ELABOR ACION DE DATOS SISTEM A PI C.BASICO (TDC) C.AVANZ ADO (TDC) C.AVANZ ADO MULTIVARIABLE (TDC, VAX, Wintel) Wintel) CEN TRO 2 CEN TRO 3 CEN TRO 4 ANALISIS DENSID ADES LABO RATO RIO SG L CENTRO 1 BASE DE DATOS COM PLEJO MODOS DE OPERAC ION ANALISIS DENSID ADES PESO MOLE CULAR BASE DE DATOS ARE A CAUDALE S CO RREG IDOS VARIABL ES O PERA CION MODOS DE O PERA CION BASE DE DATOS AREA ARE A MODOS DE O PERA CION VARIABL ES D E PR OCES O ANALISIS ORDENA DOR CONTRO L AVA NZADO P R O C E S O UNIDADES DE PRODUCCION AREA 1 ..... ARE A n Así : Las Unidades de Producción pertenecientes a un Área son controladas por los operadores de panel desde la sala de control correspondiente, utilizando como herramienta un Sistema de Control Distribuido(SCD). El control (básico o regulatorio) efectuado por el panelista se complementa en la mayoría de las Unidades con aplicaciones adicionales de control avanzado convencional. Estas aplicaciones se ejecutan en el propio SCD. Así mismo, en las unidades más importantes, se dispone además de aplicaciones de control multivariable de carácter predictivo, tipo DMC, que se ejecutan en los módulos apropiados del SSD o en Ordenadores dedicados exclusivamente a este menester. 5 Por otra parte, prácticamente todas las variables de proceso de las Unidades de un Área de Producción se envían de forma automática, a través del SCD, a la Base de Datos del Área, residente en un ordenador y utilizada por el Sistema PI. El periodo de refresco de los datos en las Bases es, típicamente, de un minuto pudiendo consultarse, prácticamente en tiempo real, mediante la interfase gráfica del PI correspondiente desde cualquier PC conectado a la red dede propósito general. Así mismo, para cualquier Área, los datos de la Base del PI necesarios para el control físico y gestión de la producción, se normalizan automáticamente mediante los programas adecuados y se envían de forma periódica o cuando sucede algún hecho, utilizando como medio de transporte la red y el Sistema de Interfases, a otra Base de Datos en otro ordenador, en el que reside el SPC-Local o Sistema de Gestión de la Producción de la Refinería. Por otra parte, el Sistema de Interfases comunicará al SGL, desde el PI, hechos relacionados con el funcionamiento de las Unidades (paradas, recirculaciones, puestas en marcha, tipos de carga, etc.) que permitirán a dicho Sistema adaptar la planificación de la toma de muestras a la situación de las Plantas. También el SGL enviará resultados, a través del Sistema de Interfases, al SPC, a los PI’s y al SCD, de acuerdo con las necesidades previstas. Por último, el SPC de la Refinería, una vez consolidados los datos y normalmente por decisión del Planificador/Controlador de la Producción, enviará diariamente al SPC Central la información necesaria para la Gestión Corporativa. Se puede concluir pues, en esta introducción, que el Sistema Integrado se caracteriza por el envío automático de datos y resultados allá donde se necesitan e inmediatamente que están disponibles. La figura 2 muestra la arquitectura física típica del Sistema Integrado, disponible en cualquiera de las Refinerías. En esta figura se puede observar la existencia de servidores para el control de acceso a la red corporativa los cuales, adicionalmente, proporcionan servicios ofimáticos y de correo electrónico, así como discos personales y departamentales a los usuarios de la red. Estos sistemas también se pueden considerar parte del Sistema Integrado, teniendo en cuenta la posibilidad de intercambio de información entre ellos y los sistemas comentados anteriormente. 6 Figura 2 Sistema Integrado/Arquitectura física C.I. Típico MADRID Y Pc:Puesto Pc:Puesto estándar conexión a red OTROS CENTROS 2 VAX 4700 Impresoras láser Impresoras color SPC, SGL, CEX, ORACLE, ADABAS PETROFINE Impresoras etiquetas SISTEMA INTERFASES SERVIDORES NT SPC.C CONTROL ACCESO SERVICIOS OFIMÁTICOS CORREO ELECTRÓNICO SPC.L PI’S SGL CEX BÁSCULAS RED FAST ETHERNET Fibra Óptica Pantallas Pantallas BÁSCULAS VAX PI VAX PI TDC TDC INSTRUMENTOS LABORATORIO TDC VAX Control VAX Control Unidades Tanques Esferas Blending AREA 1 VAX OTROS SCADAS Unidades Tanques .... AREA n Unidades VARIOS 7 TABLA 1 SISTEMA INTEGRADO: ANTES Y DESPUES SITUACION ANTES PANELES ANALOGICOS INSTRUMENTACION CONTROL DE PROCESOS NEUMATICA EN MUCHAS UNIDADES SITUACION DESPUES PANELES DIGITALES INSTRUMENTACION ELECTRONICA REDUCIDO NUMERO DE SALAS GRAN NUMERO DE SALAS DE CONTROL LABORATORIO CONTROL REGULATORIO PAPEL CONTROL AVANZADO CONTROL MULTIVARIABLE SISTEMA INFORMATIZADO E INTEGRADO PLANIFICACION MANUAL PLANIFICACION AUTOMATIZADA CAPTACION AUTOMATICA DE RESULTADOS ANALITICOS DATOS SOBRE PAPEL DISTRIBUCION LENTA CONTROL FISICO DE LA PRODUCCION INFORMACION / GESTION DE LA PRODUCCION APLICACIONES INFORMATICAS DESINTEGRADAS PAPEL APLICACIONES INFORMATICAS DESINTEGRADAS SISTEMAS INFORMATIZADOS E INTEGRADOS. DISTRIBUCION AUTOMATIZADA E INMEDIATA DE LOS DATOS SISTEMAS INFORMATIZADOS E INTEGRADOS TIEMPO REAL EN LINEA SISTEMA DE CONTROL BÁSICO. DESCRIPCIÓN GENERAL El Sistema de Control (SCD),) permite un control del proceso totalmente fiable y efectivo, en el que las funciones de regulación y de adquisición de datos pueden ser distribuidas a diferentes localizaciones de la Planta por medio de vías de comunicación de tipo coaxial o incluso de fibra óptica. Dispone de un sistema de comunicación que une los equipos situados en posiciones alejadas con la estación de operación por medio de vías de comunicación redundantes, es decir duplicadas, de forma que en situación de fallo de una de las vías, automáticamente entra en servicio la de reserva. La estación de operación o puesto centralizado de trabajo, está formada por varias pantallas CRT (Tubo de Rayos Catódicos) o TFT, las últimas instaladas. Típicamente suele haber cuatro pantallas por cada puesto de operación. Los armarios que contienen los reguladores y demás sistemas de interconexión al proceso, proporcionan todas las conexiones analógicas y digitales de entrada y salida al mismo. Estos armarios se instalan 8 normalmente en salas de racks adyacentes a la sala de control, aunque también pueden situarse alejados de la misma, siempre que se cumplan las especificaciones ambientales. El SCD realiza todas las funciones de la instrumentación convencional, tales como : a) Panel y consola .Control de las variables del proceso . Visualización de alarmas . Indicaciones de marcha y parada (on/off) . Registradores de varias plumas . Indicación de cualquier variable b) Acondicionamiento de señal . Extracción de raíz cuadrada . Convertidores mV/I . Selectores de señal . Cálculos matemáticos Una vez que las señales procedentes de campo se encuentran conectadas al SCD, se pueden modificar los tipos de control por simple manipulación del teclado, sin necesidad de modificar el cableado o con una mínima modificación de este, hecho que permite realizar transformaciones en el tipo de control a efectuar sobre la Planta, hasta llegar al más idóneo. Adicionalmente, el SCD dispone de módulos totalmente integrados en su arquitectura, que permiten el desarrollo y ejecución de aplicaciones de control avanzado de cualquier nivel. Así mismo existen módulos para la comunicación con diferentes tipos de redes de datos exteriores. Ambos componentes son utilizados por las 5 Refinerías para los fines anteriormente indicados. CAPTACIÓN DE DATOS Y SUPERVISIÓN DE LA OPERACIÓN (PI). De este Sistema, como se observa en las figuras 1 y 2, pueden existir varias instalaciones en una sola Refinería. De hecho, es normal disponer de una instalación por cada Área de Producción. El PI (Plant Information System), es un conjunto de programas para hacer, en tiempo real, seguimiento, monitorización y análisis de una o varias Plantas, de forma homogénea y sencilla. El archivo de datos es el núcleo central de todos estos programas. Permite la visualización, almacenamiento e historización de los datos. El sistema gráfico facilita el acceso a los datos para los operadores, técnicos y responsables de las Plantas. La capacidad de mostrar los datos en forma de tendencia configurable o mediante esquemáticos actualizados en tiempo real, permite analizar eficientemente millares de eventos recogidos de la Planta. 9 El PI está instalado sobre servidores x86 con Windows 2000 Server como sistema operativo. Los requerimientos de memoria y de disco dependen del dimensionamiento de los parámetros del sistema, sobre todo del número de señales a historizar, que puede ir de 1.000 a 100.000, y de la profundidad histórica que se desee. La filosofía de funcionamiento es la de cliente/servidor, de manera que los usuarios disponen de distintas herramientas con las que acceden, desde su ordenador personal, a la información disponible en el servidor. PI tiene interfases con la mayoría de los sistemas de control distribuidos, así como con muchos controladores programables y ordenadores de control. Estas interfases le permiten recibir de forma directa la información de la marcha de las Unidades. Dispone de módulos de cálculo (Performance Equations y Totalizers) que permiten la definición de fórmulas y la configuración de puntos para llevar a cabo determinadas operaciones, ya sea de forma periódica o bajo demanda. Además de los módulos, que podriamos denominar estandar, dispone, en forma de librerias de rutinas y funciones (API y SDK), de las herramientas necesarias para el desarrollo por parte del usuario de todos aquellos módulos y aplicaciones que considere necesario. La existencia de estas API amplía la capacidad del sistema en diferentes direcciones: • Desarrollo de programas, fundamentalmente de cálculo, que por su complejidad, extensión u otros motivos, exceden la capacidad de los módulos de cálculo propios del PI y que con un funcionamiento paralelo al mismo, pueden captar datos del Sistema y enviarle datos. • Desarrollo de módulos integrados en PI que, bajo demanda, elaboran y presentan información al usuario. • Mediante el desarrollo o disponibilidad de las interfases adecuadas, intercambio de datos con otros sistemas de información existentes. Las funcionalidades descritas constituyen la base del uso normal de PI en instalaciones de Refino. Así, se utiliza como fuente de datos para sistemas de información de nivel superior como es el caso del SPC, al que suministra caudales, niveles de tanques, modos de operación y condiciones de operación de especial interés. La información es recogida por PI directamente del sistema de control, elaborada si es necesario y posteriormente enviada al SPC tanto de forma periódica como bajo demanda. Con el Sistema de Gestión del Laboratorio (SGL), PI tiene un intercambio de información. El SGL recibe de PI la información del modo de operación de las distintas Unidades y, en algunos casos, de la hora de toma de muestras. El SGL, a su vez, cuando el análisis de las muestras está terminado, envía a PI los resultados analíticos de todas aquellas muestras que lo tienen programado. 10 PI actúa como almacén informativo de la operatoria de las Unidades. Su gran capacidad de historizar datos hace que sea posible mantener en línea, para su consulta, un gran número de años de la operación de las Plantas, dependiendo de la cantidad de disco disponible en el servidor. En definitiva, PI es el Sistema de consulta y análisis de la marcha de las Unidades con datos recibidos, de una parte, de forma directa desde el SCD y de otra, con valores obtenidos por distintas aplicaciones desarrolladas para ello. SISTEMA DE GESTIÓN DEL LABORATORIO. El Sistema de Gestión del Laboratorio (SGL) basado en la aplicación SQL*LIMS ó equivalente sobre una Base de Datos ORACLE, está especialmente diseñado para entornos de Química Analítica y altamente personalizado por desarrollos propios homogéneos en todos los Centros de Refino en España, básicamente permite: • • • • Almacenar información sobre las muestras, así como de los ensayos realizados sobre ellas y de los resultados de estos ensayos. Recuperar los datos almacenados, tanto puntuales como históricos. Seguir el progreso de las muestras. Automatización de transferencias de los resultados analíticos integrándolos en otros sistemas como SPC o PI. 11 En la siguiente figura se muestran las funcionalidades del Sistema junto con las diferentes capas que lo componen: SGL DOCUMENTOS SGL-Datos (Excel) INFORMES WEB Automatización Cromatografía Autolog Calibración SQL*LIMS Lanzamiento en bateria Distribución de informes Personalización Gestión Interna Laboratorio La “Plantilla Analítica” es el corazón del Sistema y representa un conjunto de información que refleja la actividad del Laboratorio y recoge la modelización de los datos sobre las muestras que regularmente se analizan en el Laboratorio, los ensayos realizados sobre ellas y los resultados que se prevén antes de que estas muestras estén físicamente en el Laboratorio. Las funciones básicas que se pueden realizar con el Sistema son las siguientes: Registro de muestras Es el proceso de creación de registros en la base de datos que representan a una muestra, previamente definida en la plantilla analítica, o un conjunto de ellas (envío). Adicionalmente, en el registro de estas muestras también se crean registros en la base de datos relativos a las tareas de las muestras y los resultados de dichas tareas. Se puede iniciar el registro de muestras de dos formas: Bajo demanda. Un usuario desde su ordenador rellenando un formulario previsto a tal fin. Automáticamente. Existe un proceso denominado Autolog, que se ejecuta cada hora y chequea que muestras son las que hay que registrar para esa hora. Cuando se crean los registros, a cada uno de ellos se le asigna un identificador único, consistente en un número de 9 dígitos que se incrementa de uno en uno. Según el tipo de 12 registro, los envíos empiezan por 1, las muestras por 2, las tareas por 3 y los resultados por 4. Por ejemplo, un número de muestra sería 200083476 y un número de envío 100003282. Asignación de tareas Es el proceso de asignar un analista a una o varias tareas analíticas de la muestra. Es posible asignarlo en cualquiera de las siguientes etapas: Antes de que la muestra se registre, asignándolo por defecto a la tarea de la muestra, en la plantilla analítica. Durante el proceso de registro según un parámetro. Después del registro, utilizando un formulario destinado a este fin. Entrada de resultados Existen diferentes métodos, aunque los usados son: • MANUAL: el Sistema permite entrar resultados válidos, dentro de sus límites, a través de diferentes formularios. La condición es que deben existir los registros de los resultados y que el analista tenga acceso a ellos. Existen los siguientes formularios para la entrada de resultados: por muestra, por tarea, por método y por resultado. • AUTOMÁTICA: la entrada automática de resultados se lleva a cabo a través de procedimientos PL/SQL (base de datos oracle) estándar de SQL*LIMS. En base a dicho Kit de procedimientos se han desarrollado los programas Cálculos y Traspasos para la incorporación automática de resultados. El programa Cálculos adicionalmente, previo al traspaso, realiza el cálculo de propiedades físicas tales como peso molecular, poderes caloríficos, pvr, sumatorios, etc, con los resultados procedentes de los sistemas cromatográficos. En general, sus características son: • No es necesario que los registros de resultados ya estén creados, el proceso se encarga de crearlos además de copiar sus resultados. • Rellena registros de resultados ya existentes relacionados con tareas en la base de datos. • Puede crear una instancia completa: un envío con sus relacionadas muestras, tareas y resultados. Seguimiento Es el término usado cuando se necesita obtener información acerca de los envíos, muestras, tareas o resultados. El SGL ofrece cuatro tipos de seguimiento: progreso del análisis, seguimiento de clientes, seguimiento de localización de las muestras y búsquedas de texto realizadas con el editor y cuya información está disponible en la base de datos. Existen diferentes formularios a los que se podrá tener acceso en función del perfil del consultor para poder realizar dicho seguimiento. Así, se podrá obtener información de 13 los registros siempre que el grupo de datos (acceso restringido a la información) de estos coincida con alguno de los asignados al usuario. Aprobación Cada registro de la instancia tiene un campo denominado CONDICIÓN y que indica el progreso del envío, muestra, tarea o resultado según el tipo de registro. Dos de los valores posibles que puede adquirir este campo son APPROVED (Aprobada) y NOT APPROVED (No aprobada). Estas condiciones pueden ser entradas automáticamente por el sistema o manualmente a través del correspondiente formulario. Para poder aprobar envíos, sus muestras y/o sus tareas manualmente ha de cumplirse que se encuentren en una determinada situación. Por otra parte, la aprobación será automática o no en función de las reglas aplicadas al tratamiento al que pertenecen dichas muestras. Así pues, las muestras cuyo tratamiento es TERMINADO siempre han de ser aprobadas manualmente por algún responsable del Laboratorio, mientras que las de rutina o programadas de las Unidades son aprobadas automáticamente cuando todos los resultados se han introducido y están dentro de sus límites y son desaprobadas si los resultados están fuera de límites o especificaciones. Estado y condición El SGL controla automáticamente la marcha de los envíos, muestras, tareas y resultados en el Sistema. Esto lo realiza dando dos valores (CONDICIÓN y SITUACIÓN) en cada registro de envíos, muestras, tareas y resultados. Estos valores se introducen durante el proceso inicial de registro. Posteriormente, el Sistema actualiza, automáticamente, estos valores en función de sus progresos. Alguno de estos posibles valores son: LOGGED, EMPTY, ACTIVE, ENTERED, SUSPECT, COMPLETE, APPROVED, NOT APPROVED, INCOMPLETE, ONLINE, REJECTED, etc. Informes Como cualquier sistema, el SGL permite, para obtener información de la base de datos, ejecutar informes que previamente han de estar definidos. Estos pueden ser ejecutados bajo petición de un usuario rellenando un formulario expreso para ello o bien ejecutarse automáticamente y distribuirse por diferentes impresoras, como acciones asociadas a una situación o condición de envíos, muestras o tareas. Calibración de equipos Como consecuencia de la implantación del Sistema de Calidad, el SGL da soporte a toda la información generada por las calibraciones de los equipos analíticos del Laboratorio. Para ello se utiliza la estructura básica de la plantilla analítica, el programa AUTOLOG para la generación de las calibraciones de forma automática, e informes y programas desarrollados expresamente. Así pues, este Sistema ayuda al Laboratorio al cumplimiento de la norma ISO9002 en los campos a los que a él le afecta. 14 Integración con otras aplicaciones Como se ha visto anteriormente, existen otros sistemas de control y de gestión que requieren información analítica para poder realizar balances, control de procesos, seguimiento de la producción, etc. El SGL está integrado con estos sistemas a través del Sistema de Interfases que permite la transferencia de datos de unos a otros. Los sistemas a los que el SGL aporta datos son los siguientes: SPC (Sistema de Gestión de la Producción del Centro) Las principales transferencias de datos son: - Resultados analíticos de muestras de productos terminados, gasolinas, gasóleos, etc. - Certificados de calidad de dichas muestras. - Resultados analíticos más significativos de muestras de proceso para la gestión en la planificación de las Unidades. - Peticiones de muestras comerciales desde el SPC al SGL. PI’s (Sistema de Supervisión de la Operación) Las principales transferencias son: - Densidades o pesos moleculares de muestras de proceso para corrección de medidores. - Resultados analíticos de muestras de proceso o de tanques para el control de los procesos. Por último, el SGL recibe datos del Sistema de Control Distribuido (SCD), a través del sistema PI. En concreto: • • El modo de operación de las Unidades, dato que refleja el estado de funcionamiento de estas (marcha, parada, recirculación, tipo de carga). Dicho modo es utilizado por el SGL para decidir si debe emitir o no etiquetas de códigos de barras para la toma de muestras en las diferentes Unidades. La hora de toma de muestra de una corriente asociada al disparo de un pulsador o el fin de carrera de una válvula. Utilidades Con motivo de la última migración a la versión 4.1 sobre Windows 2000, se han desarrollado una serie de utilidades que permiten consultar datos desde aplicaciones office sin necesidad de usar la aplicación cliente o consultar documentos de otros sistemas. Entre ellas se encuentran: • SGL-Datos: Aplicación desarrollada en Excel para consultar de una manera fácil los resultados analíticos permitiendo filtrar los datos en base a parcelas, unidades, productos, componentes y rango de fechas. 15 • SGL-Laboratorio: Desarrollada sobre Access para gestión interna del Laboratorio, permite obtener diferentes informes e índices de funcionamiento del proceso analítico. Disponibilidad de los procedimientos del Sistema de Gestión Documental del Laboratorio asociados a métodos y operaciones del SGL. • RED DE DATOS Y SISTEMA DE INTERFASES. Red de datos La Red de Datos, o Sistema de Comunicaciones, tiene como objetivo permitir el intercambio de información (diálogo o conversación) entre dos o más equipos (PC's, servidores, impresoras, mainframes, etc) conectados al mismo. A dichos elementos se denominan nodos. Para que dos o más nodos puedan conversar es necesario que dichos nodos cumplan, por lo menos, dos requisitos: • • que haya un camino de unión física (cableado, conectores, electrónica, etc ) entre los nodos. que todos los nodos utilicen internamente las mismas normas básicas de diálogo o Protocolos. Por limitaciones técnicas, prestaciones y costes, principalmente, una Red de Datos corporativa (con varias sedes alejadas entre si) se rompe físicamente en subredes homogéneas (LAN:Local Area Network o ELAN: Extended Local Area Network) interconectadas entre sí mediante unos equipos especiales denominados routers (enrutadores) y líneas de comunicaciones, generalmente contratadas a operadores telefónicos. Desde este punto de vista, la Red de Datos corporativa se puede considerar como una WAN (Wide Area Network) sobre la que se "dialoga" según los protocolos instalados y disponibles en los nodos que se unen a aquella. Una LAN se caracteriza por: • abarcar una zona geográfica relativamente pequeña (unos pocos kilómetros como máximo). • una alta velocidad para el intercambio de información, medida en Megabits por segundo (Mb/s). • todos los nodos de la LAN se "ven directamente", de forma que para comunicarse entre sí no hace falta la colaboración implícita de ningún equipo adicional. • cumplir una serie de normas independientes de los protocolos que internamente hablen los nodos. Estas normas definen principalmente: • características físicas del cable (cobre y fibra óptica) y conectores • características físicas (codificación, anchura de los pulsos, voltajes, etc) de las señales eléctricas y ópticas. • procedimientos para acceder al medio, es decir de enviar y recibir información. 16 • formato de la tramas (cadenas de bits) que viajan por el cable. Teniendo en cuenta lo dicho hasta ahora, la Red de Datos de un Complejo es una ELAN donde cada LAN que la compone cumple con la norma Ethernet/Fast Ethernet 802.3 del IEEE. Las principales características definidas por estas normas son de aplicación a la Red de Datos. • • • • velocidades de 100 Mb/s (Fast Ethernet) y 1Gb/s (Gigabit Ethernet). cable de fibra óptica multimodo y monomodo, para soportar enlaces 1000Base-LX y 1000Base-SX respectivamente. cable coaxial (para Ethernet) o cable de par trenzado (para Ethernet, FastEthernet o GigabitEthernet) Categoría 5, 5e y 6, con conector RJ45 o RJ49. topología en bus: reparto de la capacidad de la LAN (100 Mb/s y 1 Gb/s) entre los nodos conectados . La unión de los nodos de una LAN es realizada mayoritariamente por los equipos llamados switch, y en menor medida por hubs o puentes. La utilización de switchs, por sus características, permite: • • • • • aislar tráfico entre LAN's, elimina la transmisión de colisiones entre nodos, consiguiendo mejores prestaciones en cada una de ellas. Permitir mantener el ancho de banda en los enlaces de los nodos unir LAN's FastEthernet con LAN's Ethernet dentro de la misma ELAN. transparencia , es decir, cada uno de los nodos ve la red como si fuera una sola LAN. establecer caminos redundantes para llegar a partes de la red de especial importancia. La aplicación práctica de Ethernet/FastEthernet junto con la electrónica de red anteriormente descrita ha permitido que la Red de Datos del Complejo tenga la siguientes características: • • • • existencia de una columna vertebral, con varios caminos redundantes entre ciertos edificios principales, a 1 Gb/s. conexión de los servidores de más utilización a 1 Gb/s cada uno. conexión del resto de servidores a 100 Mb/s cada uno. conexión de PC's a 100 Mb/s. El sistema de interfases En los Centros de Producción existen una serie de aplicaciones que tienen una relevancia especial para la gestión y control de la producción; dichas aplicaciones son 17 SPC, SGL y PI's . Estas aplicaciones se encuentran físicamente instaladas en diferentes ordenadores (Wintel y VAX) que son nodos de la Red de Datos del Centro. Por otra parte, la correspondencia entre la información que maneja cada una de las aplicaciones indicadas hace necesaria la existencia de algún mecanismo que trasiegue datos entre dichas aplicaciones. Pues bien, el Sistema de Interfases es el conjunto de programas distribuidos que, adecuadamente configurados y haciendo uso de la Red de Datos, permiten el traspaso ordenado de información (transferencias) entre las aplicaciones SPC-Local, SGL y PI's dentro del Complejo y entre el SPC-Local y el Sistema de Información de Producción y Logística SIPL disponible en las Oficinas Centrales. Las principales características del Sistema de Interfase son: • • • • realización de transferencias periódicas, con cadencia y contenido configurable. realización de transferencias "bajo demanda", es decir, en el momento en que son solicitadas. existencia de mecanismos de recuperación automática de la información ante ciertas eventualidades como desconexión temporal de nodos, bloqueos de ordenadores destino, etc. disponibilidad de herramientas de configuración, gestión y control. SISTEMA DE GESTIÓN DE LA PRODUCCIÓN EN LA REFINERÍA. El Sistema de Producción del Complejo (SPC-Local) es la aplicación informática que, utilizando una Base de Datos ORACLE, facilita de forma muy significativa la realización de las tareas necesarias para llevar a cabo, diariamente, el control físico de la producción en una Refinería, así como, una vez efectuado, consolidar la información con prontitud de tal forma que permite a nivel local una eficaz gestión de la producción. El SPC, idéntico para todos los Centros, utiliza la Red de Datos y el Sistema de Interfases para captar y almacenar información de las Unidades, así como de los parques de almacenamiento, de los terminales de entradas y salidas y del Laboratorio. La consecuencia de todo esto es que se dispone de un control físico de la producción prácticamente automatizado, facilitando a los técnicos y gestores el análisis del comportamiento de la Plantas y la toma de decisiones correspondiente. Los datos de un día, de un período o de todo un mes están a disposición de quien los necesita de forma casi inmediata en papel o sobre pantalla. El SPC-Local, para llevar a cabo su labor de Sistema de la Producción de una Refinería, está organizado de acuerdo con las siguientes funciones: • Gestión de Existencias, Movimientos y Composiciones 18 • • • • • • Unidades de Proceso Entradas y Salidas Balances Diario, Mensual y Energías Programa Gestión fiscal Datos Referencia que se describirán con algo más de detalle a continuación. Gestión de Existencias, Movimientos y Composiciones. Esta función permite la gestión de los elementos de almacenamiento, como son tanques, esferas y silos. Cada hora, de forma automática y desde el PI correspondiente, se incorporan las existencias de aquellos elementos que disponen de captura automática y se almacenan en la base de datos del SPC. Para aquellos elementos que no tienen medidores automáticos, se introducen de forma manual los valores a las cero horas de cada día, que es la hora de cierre de los balances diarios en todos los Centros. A través de la opción Instrucciones a las Áreas, se informa de los movimientos a realizar y el personal de Mezclas y Movimientos introduce en el Sistema los movimientos conforme se van realizando. Para los elementos con captura automática el operador recupera el dato automáticamente desde el PI. Diariamente, sobre los tanques de crudo se realiza un cálculo de composiciones para conocer las cantidades de los diferentes crudos almacenados en ellos. Esta información permitirá planificar cargas y rendimientos en la Unidades, así como prever calidades y formulaciones de las mezclas. Para aquellos productos finales e intermedios, de los que es deseable disponer de información analítica asociada a su inventario, el SGL se encarga de enviar los resultados de los ensayos correspondientes cuando se han aprobado en el Laboratorio. Así, como datos asociados, se dispone de la existencia y de la calidad del producto. Unidades de Proceso Este apartado del SPC-Local contempla las Unidades de Producción desde el punto de vista de sus balances de materia y de sus consumos de energías, así como del seguimiento de las principales variables de operación. Los valores de los medidores implicados se capturan de forma automática desde los PI's , un valor horario para corrientes de alimentación y producción, un valor diario para los consumos de energías y un valor horario para las variables de operación. Cada día, a primera hora, los Operadores jefe de las Unidades validan la información del estado, carga y producciones de sus Unidades. Para aquellas corrientes más significativas se reciben valores analíticos desde el SGL, en el momento en que están disponibles. Gestión de Entradas y Salidas 19 Esta función permite la gestión de los productos de entrada y de salida de una Refinería a través de los diferentes medios de transporte utilizados: barcos, oleoductos, ferrocarril y cisternas. Emite la documentación asociada a las entregas y gestiona la liquidación de las entradas de crudo y otras materias primas. Para la carga/descarga de productos por carretera, se emplean pantallas que maneja el personal del Centro de Expediciones. Para cada entrada o salida, las siguientes funciones: control de la entrada del vehículo, expedición de los tickets de carga/descarga, captura automática de las pesadas, obtención de toda la documentación y control de la salida del vehículo. Balances diario, Mensual y Energías En el Balance Diario se dispone de los medios necesarios para que, diariamente, se pueda disponer de forma automatizada del balance de materia de cada uno de los productos reconocidos por el SPC. En la elaboración de los balances citados intervienen los siguientes tipos de datos: • • • Existencias iniciales y finales Entradas y salidas Destilación, producción y consumos Cuando la información está elaborada y consolidada a nivel de Refinería se envía desde esta, a través de la Red de Datos y el Sistema de Interfases, al SIPL en Madrid. El balance mensual de una Refinería representa, probablemente, el conjunto de datos más significativo desde el punto de vista del gestor. Es el Balance Oficial del Centro y es por tanto, el producto estrella del SPC. Se permite la elaboración de balances similares al mensual en periodos más cortos (un día o unos pocos días) y acumulables, de tal forma que, a final de cada mes, prácticamente se tiene resuelto el Balance Mensual. Así, se consigue que en los primeros días de cada mes se disponga del citado Balance consolidado de todas las Refinerías. El Balance se realiza a nivel de producto y en su elaboración intervienen los siguientes conceptos: • Existencias iniciales y finales • Entradas y salidas • Producciones, alimentaciones y consumos • Intercambios entre Áreas y traspasos entre productos • Mezclas Una vez elaborado, el Balance Mensual se envía, utilizando como medio la Red y el Sistema de Interfases, al SIPL, quedando a disposición de los gestores, planificadores y consultores en general. Por otra parte, este Balance se acumula mensualmente para disponer, progresivamente, del acumulado anual. 20 Con el balance de Energías, se permite elaborar diariamente los balances de aquellas Energías que son hidrocarburos: fuel gas, combustible líquido para facilitar el balance diario y para el resto de utilities: vapores, aguas, electricidad ... se hacen ya balances mensuales de energías. Se realizan cálculos de las emisiones de CO2 y existen una serie de pantallas que permiten consultar estos valores. Programa Esta función permite introducir los valores programados para las Unidades de proceso , así como la proyección prevista para las Entradas-Salidas a realizar. Estos datos se envían al SIPL para que los tengan disponibles en la organización central. Gestión Fiscal En este apartado el Departamento de Administración gestiona y controla todas las cantidades de las Entradas-Salidas realizadas en la Refinería, pudiendo disponer de la información desde el aspecto fiscal y realizando desde aquí, el envío de los datos a la Agencia tributaria . Datos referencia Se trata de una función de mantenimiento y configuración del Sistema. Mediante ella se definen los datos fijos que permiten la personalización de una Refinería frente al conjunto de programas y tablas que conforman el SPC-local. Se puede añadir una nueva Unidad, un nuevo tanque, un nuevo producto o una nueva propiedad. Se puede dar de baja una corriente de proceso o se puede redefinir el grafo de un Área de Producción, etc. En definitiva, es la función que mantiene al día, es decir, de acuerdo con la realidad del Centro, al SPC-Local. SISTEMA de información de programación y logística Este Sistema, instalado en las Oficinas Centrales y denominado SIPL, es el vértice de la pirámide de la información para el control y gestión de la producción que, junto con el resto de Sistemas, conforman el Sistema Integrado. Se alimenta, automáticamente, vía Red y Sistema de Interfases, de los SPCLocales de las Refinerías y recibe de estos, diariamente y en cuanto están disponibles, los datos consolidados necesarios para llevar a cabo la gestión corporativa de la producción. A semejanza de los SPC-Locales, el Central está dividido en funciones: 21 • • • • • • • • Seguimiento de Existencias Seguir Composiciones de Crudo Evolución de Unidades Seguimiento de Entradas y Salidas Balances Diario, Mensual y Energías Progamas mensuales Excel Cuadros de Mando que, como puede observarse, manejan conceptos similares a los SPC-Locales. Cada una de estas funciones ofrece diferentes consultas e informes donde se presentan, para cada Refinería y para el conjunto de ellas, los datos correspondientes a la función consultada. Se tienen así, con valores por Refinería y totales, existencias diarias de productos y su estado, información de los crudos en los tanques, evolución de cargas y producciones de Unidades, entradas y salidas en los diferentes Centros, así como el balance diario y acumulado a la fecha o el último balance mensual y acumulado anual. Se disponen de informes resumidos con la información más relevante de cada Refinería: actividad productiva, entradas-salidas, consumos... Los datos en el SIPL son definitivos, es decir, son de consulta, siendo este Sistema, por tanto, la fuente de datos de la producción de la Empresa para cualquier informe, valoración o análisis necesario. 22
