Niveles ISA-95

ISA-95 es un estándar de integración de empresas y sistemas de control. Establece cinco niveles que van desde el propio proceso industrial hasta los sistemas de contabilidad, trata de gestionar la jerarquía de aplicaciones de una empresa.

Resumen de la norma ISA-95
Resumen de la norma ISA-95

ISA-95 NIVEL 0: El procesoISA

Este nivel constituye el proceso industrial en si mismo, la maquinaria y los recursos humanos necesarios. La parte mas física de la propia empresa.

ISA-95 NIVEL 1: La automatización

La automatización el primer nivel del ISA-95 es la interacción entre la parte física con los sistemas de control mas básicos los PLCs y y sus periféricos, sensores y actuadores en general. Consta de toda la parte eléctrica y de control. Seria como el hardware de la propia industria, la interacción entre los sistemas superiores y el proceso. Los PLCs son máquinas electrónicas simples que realizan un programa ciclicamente. Un ejemplo sería una determinada tarea donde mezclamos dos productos químicos y lo hacemos reaccionar, el autómata controla que la entrada de ambos sea equitativa abriendo o cerrando las válvulas que impulsan los reactivos controlando la temperatura de activación y la presión, si la temperatura baja activa el mecanismo (eléctrico o por combustión) para subirla, si existe riesgo de fuga o en caso de paro por seta de emergencia frena el proceso para evitar riesgos.

NIVEL 2: La interface humano

El segundo nivel corresponde a la interacción del hombre con los elementos de la planta, principalmente con dos métodos, los HMI o monitores de operarios, donde tenemos pantallas de operador que controlan una determinada parte del proceso y los sistemas SCADA, aplicaciones para ordenador donde poder monitorizar y gestionar la planta. El nivel 2 de la ISA-95, comprende la primera interacción del hardware con los humanos . Pueden darse casos donde existan distintos SCADAs y cada uno realice un determinado control del proceso. En general los SCADAs son mas pontentes que las HMI, en mi experiencia los monitores de operario suelen estar asociados a una máquina en concreto y cuenta los recursos generados o los bienes producidos de esa parte, mientras que el SCADA es algo mucho mas global, aún dividiendo el proceso en distintos programas son mucho mayores.

Por lo general un HMI esta asociado a un PLC (no es una norma exacta) mientras que el SCADA gestiona varios, en el ejemplo anterior imaginemos que el siguiente paso es embotellar, el producto químico resultante en la pantalla de operador de la máquina del reactor químico (donde se crea la sustancia) se observa la temperatura y la cantidad de elemento creado, en la máquina dos en el HMI podemos ver cuantas botellas por hora o por día salen para los operarios de planta. Pero por encima de ellos un ingeniero supervisa el SCADA que combina ambas máquinas y donde puede ver la materia prima usada y la cantidad de botellas empleadas, así como poder interactuar con el proceso reduciendo el nivel de producción, reduciendo o aumentando la temperatura etc.

Para entenderlo mejor, generalmente los PLCs realizan una función concreta de una máquina, y existen varias máquinas en una misma planta, todos ellos están conectados a la red industrial de comunicaciones y a los ordenadores con los SCADAs instalados, de tal forma que el SCADA no es más que una visualización del proceso donde podemos enviar ordenes o leer datos de varios PLC incluso modificar su programación

NIVEL 3: Históricos y enlace con el último nivel

Aquí tenemos tres componentes bien diferenciados. El historian es una base de datos donde guardan todo aquello que reciben de la planta, desde medidas de los sensores, producción, paradas de emergencia… todo aquello que los técnicos que idearon el proceso pensaron que era necesario de conservar, estas mediciones pueden ser incluso de valores inferiores a un segundo. Normalmente no se usan bases de datos convencionales como MySQL clásico, suelen ser comprimidas y especializadas para la industria. Un inciso en este punto, es comentar que en ocasiones los SCADAs y los historian conviven juntos, en ocasiones en el mismo servidor y otras en servidores separados (incluso tener parte de la información en distintos o servidores redundantes en caso de caída de uno de ellos), existen aplicaciones donde realizan activaciones  y lecturas y a la vez vemos los datos del historian.

El segundo elemento es el Bach, hablando bruscamente es como un SCADA y un historian pero para procesos de producción por lotes, este tipo de industria consiste en la creación de bienes continuos (por ejemplo pintura) pero que van variando (cada color de la pintura). El batch tiene la complicación de gestionar productos diferentes en una misma fabrica, imaginemos un proceso de bebidas, primero generamos una bebida gaseosa de un sabor, luego de otro luego otro refresco sin gas, uno light… y vuelta a empezar. Utilizamos la misma inversión para todo el proceso, por ello se tratan de forma distinta y son más complejos.

El MES es una interface entre el nivel 4 (donde se realizan los estudios de marketing y contabilidad) y el nivel 2 (donde tenemos la planta). Es la unión entre la inteligencia de la empresa (BI) y el proceso. Es importante esta interacción en tiempo real, donde conociendo la demanda podemos gestionar una mayor o menor regulación del flujo de producción.

Podríamos añadir en este tercer nivel del ISA-95 el big data del hardware, por ejemplo para mejorar la eficiencia energética de la fábrica o similares, este concepto está cada vez en aumento.

NIVEL 4: El cerebro empresarial

Aunque no es del todo exacto esta definición en el último nivel estarían los programas puramente económicos, contables y de marketing. Entre las herramientas en esta parte, tenemos los ERP, programas que gestionan los inventarios la facturación, contabilidad y la logística, estas aplicaciones nos permiten llevar todas las facturas emitidas por todas las personas de la empresa, los gastos y el inventarió.

El siguiente concepto es de marketing la relación con los clientes y los CMR, son bases de datos de los propios clientes de la empresa, muy importante la asociación de esta información con las redes sociales. Ayudan a tener la información para planificar las estrategias de venta, son importantes de cara a conocer la producción necesaria en un determinado momento.

Por  último los BI (la inteligencia empresarial) son softwares que nos permite enlazar varias bases de datos, (la de los MES, ERP, CMR, HISTORIAN…) es decir es el centro de información.

Si en el nivel 3 del ISA-95 hablábamos del big data, en este cuarto nivel si que podemos decir que el big data podría llegar a ser importantisimo, pues los CRMs y el estudio de nuestros clientes o la BI donde son datos que resultan demasiado complejos y cambiantes.

Conclusión

Como podemos ver una jerarquía industrial es algo realmente complejo, diferentes máquinas y aplicaciones muy especializadas, que ayudan a tener toda la información accesible a los trabajadores. Personalmente me ha encantado crear este articulo puesto que un sistema industrial ( y más aun si esta domótizado) tiene una gran cantidad de información, de procesos, de sistemas muy complejos… y como toda la gestión se puede monitorizar en un simple ordenador: los clientes, el proceso, la facturación… espero hayan disfrutado de este post tanto como yo escribiéndolo.

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Niveles ISA-95 para la integración de sistemas de control en una Fábrica.
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Drouiz
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