Sustentabilidad a través de la automatización de procesos

Como la automatización puede y debe ser usada para construir un mundo mejor

Sustentabilidad, o sostenibilidad, es una nueva palabra que actualmente impregna, con todos sus matices, nuestros ambientes de trabajo, hogares, escuelas y muchos otros grupos organizados, como una estrella del pop, trayendo consigo el sentido común de la responsabilidad y de una búsqueda utópica o real, por una sociedad globalizada, consciente de sus acciones y su interdependencia.

Un tema tan común en la actualidad, pero que ya ha pasado por muchos vaivenes hace algunos años, ocupando los peores horarios de la televisión brasileña para mantenerse en su red de programación y abordado como parte del desarrollo sustentable.

La evolución del concepto de sustentabilidad llama particularmente mucha atención y es necesario para orientar o motivar aquellos que, directa o indirectamente, participan de proyectos autosustentables, o son formadores de opinión.

¿Pero, a fin de cuentas, como se define sustentabilidad? Una incursión rápida por el diccionario no ayuda mucho;

Calidad de sustentable – Que se puede sustentar – Apoyo para evitar desequilibrio o cambio de posición

Figura 1: Definición estándar de Sustentabilidad

Esto nos lleva a reflexionar sobre los conceptos más básicos tales como el mantenimiento del equilibrio ambiental o las acciones de responsabilidad social, entre otras ideas. Todos estos y muchos otros tópicos están parcialmente correctos. Veremos en seguida como asuntos tan diversos culminaron en el concepto de desarrollo sustentable y como la automatización y el control industrial tienen papel fundamental en la implementación y el mantenimiento de la sustentabilidad.

Figura 2: Los efectos de la insostenibilidad

Fuente: http://2.bp.blogspot.com/_dGG1dj-UFy8/S9Hn-0jXmII/AAAAAAAACt0/zf1mEC7HDAI/s1600/urso.jp

Un Esfuerzo Global

Estas ideas y estudios incoherentes empezaron a ganar presencia y fuerza política en fines de los años 60, tras la creación del Club de Roma. El grupo, formado por personalidades importantes de distintos sectores y países, inició el patrocinio de estudios e investigaciones avanzados relacionados con el crecimiento económico rentable y sustentable.

El primer resultado de la iniciativa fue la publicación, en 1972, del informe encomendado a los investigadores del MIT llamado “Los limites del crecimiento”, y que trataba de puntos cruciales al desarrollo de la humanidad tales como energía, polución, saneamiento, tecnología y crecimiento poblacional. A través del modelamiento matemático, estos estudios revelaron que, hasta 2100, el planeta tierra no soportaría el aumento desordenado de la población mundial debido a los impactos en esos puntos.

Bajo el impacto de esa publicación, se organizó en la Organización de las Naciones Unidas, en el mismo año, la primera conferencia internacional para tratar del relacionamiento humano con el medio ambiente. Se recuerda que la comunidad científica ya detectara problemas futuros debido a la polución atmosférica causada por las industrias en todo el mundo.

Desde este entendimiento recíproco entre naciones desarrolladas y subdesarrolladas relativamente a las actividades industriales, las acciones siguientes se apoyaron en organismos tales como la UNESCO, creadora, en el 1975, del Programa Internacional de Educación Ambiental (PIEA) enfocado en la capacitación de educadores para seguir principios de Educación Ambiental continuada, adaptada a las diferencias regionales y vuelta a los intereses de las naciones. Esa constituyó la primera acción práctica tras las resoluciones de la Conferencia de Estocolmo.

En 1980, la Unión Internacional para la Conservación de la Naturaleza publicó el informe: “La Estrategia Global para la Conservación”, surgiendo por primera vez el concepto de “desarrollo sustentable”.

Hasta entonces todo parecía encaminarse bien, pero fue en 1987, con el informe de Brundtland ("Our Common Future), que se denunció la incompatibilidad entre los modelos de desarrollo sustentable y los medios de producción y consumo vigentes. Por lo tanto, una serie de medidas finalmente se formalizó el concepto de desarrollo sustentable, definido como “el desarrollo que satisfaz las necesidades presentes sin comprometer la capacidad de las generaciones futuras de proveer sus propias necesidades”.

Entre las varias medidas indicadas abajo, solamente algunas ya son realidad en nuestro cotidiano:

• Limitación del crecimiento poblacional;
• Garantía de recursos básicos (agua, alimento, energía) a largo plazo;
• Preservación de la biodiversidad y los ecosistemas;
• Reducción del consumo de energía y el desarrollo de tecnologías que usan la energía renovable;
• Aumento de la producción industrial en los países no industrializados basado en tecnologías adaptadas a la ecología;
• Control de la urbanización desordenada e integración entre el campo y las ciudades más pequeñas;
• Satisfacción de las necesidades básicas (salud, educación, habitación);
• Adopción de la estrategia del desarrollo sustentable por las organizaciones de desarrollo (organismos y entidades internacionales de financiación);
• Protección de los ecosistemas supranacionales tales como la Antártida, los océanos, etc. por la comunidad internacional;
• Proscripción de las guerras;
• Implementación de programas de desarrollo sustentable por las Naciones Unidas (ONU).

Basado en esas directivas corregidas, el concepto de desarrollo sustentable debería adoptarse por los líderes empresariales como una nueva manera de producir sin degradar el medio ambiente. La cultura asimilada debería, entonces, diseminarse por las organizaciones, extendiéndose a todos los niveles, para identificar el impacto de su creación en el medio ambiente, resultando en la ejecución de un proyecto que aliara producción y preservación ambiental, con la utilización de nuevas tecnologías.

Otras medidas para implantarse un programa mínimamente adecuado al desarrollo sustentable son:

• Uso de nuevos materiales de construcción;
• Reestructuración de sectores residenciales y industriales;
• Uso y consumo de fuentes alternativas de energía, tales como la energía solar, eólica y geotérmica;
• Reciclaje de materiales reutilizables;
• Consumo racional de agua y alimentos; 
• Reducción del uso de productos químicos perjudiciales a la salud en la producción de alimentos.

Con metas más claras y coherentes, las conferencias pasaron a tener más impacto y amplitud en sus pautas, siguiéndose en 1992 la Conferencia de la ONY sobre Ambiente y Desarrollo, donde nació la Agenda 21 y se aprobaron la Convención sobre Alteraciones Climáticas, la Convención sobre Diversidad Biológica (Declaración de Río de Janeiro – ECO-92), además de la Declaración de Principios sobre Florestas.

Con el “cerco” cerrándose sobre las naciones, vino en seguida (1997) el Protocolo de Kioto, exigiendo compromisos mas rígidos para la reducción de la emisión de gases y el ‘efecto invernadero’, lo que tuvo gran impacto en naciones tales como los Estados Unidos y China.

Como compensación y para volver los esfuerzos de las empresas más transparentes y valiosos, en 1999 se creó el índice Dow Jones Sustainability World Index, el primer indicador de desempeño financiero de las empresas líderes en sustentabilidad global. Sus derivaciones incluyen actualmente compañías de las bolsas de valores de los Estados Unidos y Europa. Siguiéndose la misma metodología, en 2005 se creó el Índice de Sustentabilidad Empresarial (ISE), la primera iniciativa de la América Latina (Bovespa, Brasil), constituyendo una manera eficiente del sector económico fomentar acciones de sustentabilidad en las empresas brasileñas.

Y, más recientemente, en 2009, en la Conferencia de Copenhagen, ocurrió un refuerzo al Protocolo de Kioto, que expira en 2012.

El término “sustentabilidad” adquirió un significado mas amplio, propagándose rápidamente, ahora incorporado al vocabulario políticamente correcto empresarial, de los medios de comunicación masiva, de las organizaciones de la sociedad civil, a punto de volverse una unanimidad casi global. Mientras tanto, la solución de las causas de la “insostenibilidad” parece avanzar en ritmo mucho más lento, mismo con las previsiones más catastróficas sobre el futuro. Esa lentitud aparente ocurre a pesar del incentivo a los debates sobre propuestas de soluciones posiblemente contradictorias  entre los varios participantes.

Por otra parte, dentro de la perspectiva social, enfrentamos nuestros propios desafíos. Según investigaciones recientes hechas en Brasil, desde la cosecha hasta la participación de la comunidad, 20% de todo alimento producido en el país es desperdiciado (IBGE). Eso sería suficiente para proveer toda la población necesitada brasileña. Además, se producen diariamente 125 mil toneladas de desechos orgánicos y basura reciclable. Sin mencionarse el desperdicio de 50% de agua tratada en todo el país. De la misma manera, se derrocha 9,5% de toda la producción anual de energía.

Estos números son impresionantes. La Asociación Brasileña de Mantenimiento indica que los costos con mantenimiento en el País alcanzan la figura de 4,2% del PIB, además de 4% de la facturación bruta de las compañías gastados en mantenimiento

Tratase de datos suficientes para que en este escenario complicado, lleno de desafíos, la ingeniería de automatización pueda proveer el apoyo necesario a todas las demandas de la sociedad, siempre en búsqueda del punto óptimo de equilibrio de esa ecuación cuyas tres variables principales son los requisitos ecológico, social y económico.

La figura siguiente muestra los desvíos de resultados ocurridos cuando se olvida una de las variables principales de esa ecuación. Los resultados obtenidos se vuelven muy diferentes de lo que se entiende como sustentabilidad:

Fig.3: La difícil ecuación de la Sostenibilidad

El gran cambio de la automatización vía redes industriales

Solamente el equilibrio de las tres variables podrá producir una solución autosustentable. La automatización de procesos es uno de los instrumentos para viabilizar una realidad sustentable.

El apoyo tecnológico de organizaciones mundiales para la estandarización de recursos de equipos es un buen ejemplo. Actualmente equipos y soluciones completas de automatización salen de fábrica con el timbre verde de la sustentabilidad, no solo porque consumen menos, pero también porque se han concebido con un perfil de aplicación estandarizado que posibilita que la propia planta pueda apagarse en sus sectores ociosos. Un ejemplo de ese concepto es el ProfiEnergy, el más nuevo perfil de aplicación de la Profibus International.

El ProfiEnergy objetiva no solo procedimientos básicos, tales como las sintonías finas de los circuitos de control; pero también otros aspectos para la mejoría de procesos, los sistemas de supervisión de activos, los sistemas de control de ejecución (MES) y de Inteligencia de Negocios (Business Intelligence – BI), cuyas finalidades se esbozan claramente: aumentar la capacidad productiva sin investir en expansiones o nuevas fábricas, elevando la disponibilidad operativa a su punto máximo y evitando paradas imprevistas, desperdicios con la variabilidad del producto final y fallos en el control de producción, debido a la falta de informaciones en tiempo real para tomas de decisión.

Con las redes industriales y los equipos inteligentes, el fundamento de la automatización industrial incorporó datos hasta entonces solo imaginados como ficción. Las informaciones No Controladas están cada vez más disponibles y listas para satisfacer los sistemas especializados.

Sistemas Automatizados Basados en Protocolos Inteligentes

Sistemas Automatizados Tradicionales

Informaciones No Controladas

Informaciones Controladas

Ayer – Hoy

Figura 4: Informaciones No Controladas para mejoría operativa

Cabe a esos sistemas transformar los datos colectados en informaciones en tiempo real importantes para los negocios.

En el caso de la supervisión de activos, la figura siguiente es bien expresiva:

Eixo Y- Flujo de Caja

Eixo X– Analógico - Barramiento de campo

Ingeniería, Instalación & Puesta en Marcha/ Arranque

Operación & Mantenimiento

Cambio

Llegada más rápida a la rentabilidad

Operación más segura

Más tiempo funcionando sin interrupciones

Mantiene alta la producción

Interrupciones inesperadas

Interrupciones programadas más cortas

Fig.5: Lucratividad a través de fábricas mejor monitoreadas y analizadas.

En la figura, la comparación entre sistemas fieldbus y sistemas analógicos convencionales muestra como mantenerse la rentabilidad alta sin preocuparse con las paradas imprevistas, y como la estabilidad operativa de la planta posibilita una vida útil más larga y rentable a los equipos, aparatos y sistemas de control.

Software de supervisión de activos

Autosintonía

Controlador

Posicionador

* Condición de abertura

* Presión de aire de entrada y salida

* Escape del Diafragma

* Número de actuaciones

* Tiempo total de abertura

* Tiempo total de cierre

* Histeresis

* Gancho

Fig.6: Autodiagnóstico en Sistemas de Supervisión de Activos. Cortesía Nova Smar Ltda.

Fig.7: Supervisor AssetView: un guía de mantenimiento. Cortesía Nova Smar S/A.

Bien aplicado, este concepto posibilita proveer soluciones tales como:

Productividad Operativa

En una compañía brasileña productora de cimiento.

En caso de fallo, el personal de mantenimiento debe esperar 32 horas hasta que el horno enfríe para solucionar el problema, con la pérdida alrededor de 64 horas de producción.

Una investigación realizada por ARC demostró que la utilización de softwares de supervisión de activos puede generar ahorros alrededor de 20% del presupuesto de mantenimiento. El gráfico siguiente muestra el perfil de la suma ahorrada.

Productividad de los Equipos

Eficiencia del Mantenimiento

Disponibilidad de la Fábrica

Equipos Defectuosos

Paradas de Producción

Costos deExistencias

Paradas Imprevistas

Fig. 8: Hasta 20% de ahorro con la adopción de Supervisión de Activos: Informe ARC.

Soluciones Empresariales para la Manufactura

Antes llamado de Manufacturing Execution System (MES) es ahora conocido como Manufacturing Enterprise Solutions, por ser mucho más que un sistema de control de producción. Cuestiones como calidad, existencias, mantenimiento, supervisión de datos de producto y monitoreo del ciclo de vida de productos no pueden analizarse separadamente del control de manufactura.

En el gráfico abajo se ve que esa avanzada solución de la tecnología de información posee más factores económicos que factores de adecuación a las normas reglamentarias. 

Reducir Costos de Mantenimiento

Encaminar hacia Proceso de Negocio Estandarizado

Reducir el Vacío entre IT y el Suelo de Fábrica

Exigencia del Mercado por Productos de Calidad más Alta

Conformidad con las Regulaciones

Más Fácil Responder a los Cambios del Cliente

Fig.9: Ilustración de las exigencias por Regulación Gubernamental en la adopción de mejores prácticas productivas. Fuente: Aberdeen Group

Modelo ISA95

Este modelo posibilita la creación de camadas integrables de interfaces estándares, documentos e índices-llaves de desempeño, desde el suelo de fábrica hasta los sistemas corporativos del tipo ERP. El cambio de enfoque en cada nivel de esas soluciones promueve la personalización y adaptación de visualización, según las necesidades de cada sector de la fábrica.

Planeamiento Estratégico & Logística

Actividades de Producción

Batelada – Continuada - Discreta

Nivel 0 - Producción

Nivel 1 – Sensores

Nivel 2 – Monitoreo

 Nivel 3 - Monitoreo

Nivel 4 – Sincronización

Fig. 10: Amplitud de los Sistemas MES

El cambio del enfoque en cada nivel estimula la ejecución de tareas y análisis de informaciones con mucho más precisión y rapidez. De esa manera, los mismos datos extraídos del campo pasan por tratamientos diferentes en cada nivel, para entonces indicar solo lo que es sumamente útil para aquella posición. Así tocaría al operador ocuparse con el flujo de un determinado producto, al gerente de la fábrica, con el desempeño de determinado sector, al  gerente de producto, con la disponibilidad y la calidad de los productos finales y a la directoria, con los índices productivos de cada unidad.

Esta solución tiene la ventaja de ser independiente de sistemas de supervisión, además de la conectividad OPC, provenido una infinidad de conexiones de bancos de datos.

Fig. 11: Mantenimiento enfocado en lo que más interesa a cada nivel de la automatización

Conclusión

La Sustentabilidad va mucho más allá de las actividades publicitarias y de comunicación. Es un concepto fácil de entender, pero trae consigo un contenido histórico de conflictos de intereses y la búsqueda del entendimiento entre las partes. En esa busca, mucho se aprendió y hay mucho para aprenderse. La velocidad para la adopción de soluciones sustentables está muy debajo de lo deseable, pues se necesita voluntad política para forzar cambios, voluntad empresarial para crear mejorías significativas en los medios de producción y cobranzas enérgicas de toda la sociedad. Esta, a su vez, debe adoptar una conciencia de lo sustentable, evitando el consumo desenfrenado. 

Sin embargo, no se puede menoscabar  los avances alcanzados hasta ahora, pues es un concepto muy difícil de mantenerse con la ausencia de herramientas y políticas adecuadas. En este contexto, la automatización tiene importante papel. A través de nuevas investigaciones y la adopción de métodos y herramientas de producción más inteligentes, ese cuadro tiende a mejorar mucho, con pocas inversiones.

Finalmente, somos todos responsables para reinventar nuestro futuro de manera autosostenible con enfoque en el bienestar de nuestro planeta.

Publicado en la revista Controle & Instrumentación nº 163 de 2010.