Monitorización de maquinaria para mejorar su rendimiento y OEE

La monitorización del estado de la maquinaria es la capacidad de evaluar el estado de una máquina durante un período de tiempo. Esto puede incluir aspectos como la eficiencia, el desgaste de las piezas, la salida de piezas defectuosas, estadísticas de uso y estadísticas de mantenimiento.

A día de hoy, gran parte de la industria manufacturera opera con estrategias de mantenimiento antiguas, que mantienen los equipos en base a un enfoque reactivo o programado por calendario. Esto se debe a que la mayoría de los fabricantes no disponen de datos sobre el estado de las máquinas y el funcionamiento de los equipos.

Como consecuencia, los equipos se mantienen según lo programado o simplemente se espera a que fallen, no siendo ninguna de las dos una solución eficiente. Esto conduce a una cantidad considerable de residuos en forma de gastos de mantenimiento innecesarios o grandes cantidades de tiempo de inactividad de la máquina.

A continuación veremos cómo la monitorización del estado de la maquinaria proporciona a los fabricantes los datos necesarios sobre el estado de las máquinas en tiempo real para tomar decisiones proactivas basadas en el estado actual de los equipos y permitiendo así introducir la automatización en el taller.

¿Qué es y por qué es importante la monitorización del estado de la maquinaria?

La monitorización del estado de la maquinaria proporciona diagnósticos y ayuda a determinar la salud de la misma basándose en varias condiciones medidas. Los sistemas de monitorización de las condiciones de las máquinas son útiles para los fabricantes, ya que les permite aprovechar las condiciones en tiempo real de los activos para supervisar y optimizar el mantenimiento y el rendimiento de las máquinas, con el fin de garantizar que no están realizando un mantenimiento excesivo o sufriendo tiempos de inactividad no planificados.

La monitorización de maquinaria es importante para las instalaciones de fabricación ajustada porque reduce el tiempo de inactividad, aumenta la eficiencia de la producción y ayuda a predecir los costes, los suministros de piezas de repuesto, las necesidades de mantenimiento y los plazos, así como a realizar predicciones de producción más precisas.

En resumen, la monitorización del estado de las máquinas ayuda a los fabricantes a sacar más provecho de sus equipos, sin gastar tiempo y presupuesto en un mantenimiento innecesario. Esto se debe a que se tiene una visión más profunda y precisa del rendimiento de los equipos, que puede utilizarse para mejorar la toma de decisiones.

Esto también permite a los operadores, gerentes y equipos de mantenimiento tener un mayor rendimiento, así como impulsar una variedad de KPIs notables, incluyendo el tiempo de actividad de la máquina, la utilización y, por supuesto, OEE. La monitorización de maquinaria aprovecha los datos útiles de la máquina para aprovechar el tiempo entre el mantenimiento basado en el calendario y el mantenimiento reactivo.

Si bien la mayoría de los fabricantes pueden comenzar simplemente con la supervisión de los tiempos de funcionamiento de los equipos, con el tiempo la competencia les obligará a progresar hacia la supervisión de las condiciones de las máquinas para comprender la salud de sus equipos y optimizar su rendimiento.

Beneficios de la monitorización del estado de la maquinaria

Una de las principales ventajas de la monitorización del estado de la maquinaria es el aumento de la longevidad de los equipos. Si un parámetro específico está continuamente fuera de los rangos esperados, especialmente los factores que podrían dañar gravemente una máquina o sus componentes, entonces los problemas subyacentes pueden ser evaluados y reparados antes de que se produzca un evento de tiempo de inactividad o un daño costoso a largo plazo.

La monitorización de maquinaria también es beneficiosa para la eficiencia general de la producción, ya que puede ayudar a los responsables a tomar decisiones importantes, como la de continuar o no con la producción utilizando equipos parcialmente dañados y durante cuánto tiempo sin incurrir en costes adicionales o reducir la calidad del producto. De este modo, se limita el tiempo de inactividad y los costes de las piezas, ya que las máquinas pueden utilizarse con la máxima eficiencia. Esto es especialmente importante para las instalaciones que trabajan las 24 horas al día, los 7 días a la semana.

La monitorización del estado de las máquinas contribuye a una serie de objetivos para los fabricantes, entre los que se incluyen:

• Reducir y eliminar el tiempo de inactividad no planificado de las máquinas
• Optimizar el estado y el rendimiento de las máquinas
• Mejorar la calidad y reducir las piezas de desecho
• Impulsar un programa de mantenimiento de mayor rendimiento basado en datos precisos de la máquina
• Permitir la automatización basada en los datos del estado de la máquina en tiempo real

¿Qué condiciones se pueden supervisar en una máquina?

Hay un número casi ilimitado de condiciones que pueden ser monitoreadas en una máquina. En la actualidad, existen dispositivos que se conectan directamente al PLC de una máquina, dando acceso a una amplia variedad de datos de la máquina. Además, se pueden añadir sensores externos o conectar equipos antiguos con IO digital y analógica para asegurar que todo el equipo está siendo monitorizado.

Estos datos sobre el estado de la máquina se pueden analizar para comprender mejor su estado y tomar medidas para mantener el equipo cuando haya una variable determinada que indique un fallo inminente de la máquina. A continuación se indican algunas de las condiciones y componentes que pueden ser monitorizados para identificar tendencias, predecir fallos y poner en marcha actividades de mantenimiento basadas en la condición:

• Monitorización de las vibraciones: La supervisión de los patrones de vibración puede ofrecer una visión de la durabilidad de las piezas y los cambios en este patrón pueden indicar un fallo de la herramienta, 15 minutos antes que un operador humano pueda empezar a ver un problema.
• Desgaste de los rodamientos: El desgaste de los rodamientos puede causar daños en los equipos de fabricación, y suele producirse durante los tiempos de arranque y ralentización porque la presión del fluido en la máquina no es lo suficientemente alta como para mantener una lubricación adecuada. Unos niveles de lubricante demasiado bajos también pueden causar el desgaste de los rodamientos, así como el uso de un tipo de lubricante incorrecto para el trabajo. Al supervisar el estado de los rodamientos se pueden evitar costosos mantenimientos y tiempos de inactividad, y los costes de la máquina pueden reducirse drásticamente, ya que los fallos críticos son cada vez menos frecuentes.
• Carga: A medida que una máquina-herramienta realiza un trabajo sobre el material, éste se embotará de forma natural, lo que obligará a la máquina a aumentar la carga para garantizar el corte adecuado, de forma similar a como se aplica más presión a un lápiz sin afilar cuando se escribe. Lo que esto puede indicar a los operadores es que a medida que aumenta la carga, la vida de la herramienta puede estar terminando.
• Par de apriete: Identificar las anomalías en la fuerza de rotación de la máquina, desarrollando una mejor comprensión de cómo cambia durante las ejecuciones del trabajo y cualquier correlación con las piezas de desecho, los fallos de la máquina y las herramientas rotas.
• Aceleración: Los ejes no comienzan inmediatamente a una velocidad determinada, sino que se aceleran y desaceleran en función del programa.
• Velocidad del husillo: La velocidad del husillo (rpm) puede aumentar el desgaste de la herramienta, favorecer las vibraciones o provocar roturas de la misma.
• Temperatura: La temperatura es un indicador aparente de muchos problemas potenciales en una máquina. La supervisión de la temperatura de la máquina puede alertar a los empleados de producción de un fallo inminente de la máquina o incluso de riesgos para la salud, como roturas importantes de la máquina o incluso incendios en algunos entornos de fabricación más hostiles.
• Fallo de la herramienta: Con una solución de monitorización de maquinaria, no sólo se puede identificar cuando una herramienta se rompe, sino incluso predecir cuando un fallo de la herramienta es inminente, por lo que puede desplegar el mantenimiento preventivo para solucionar el problema antes de que ocurra.

Técnicas de supervisión del estado de las máquinas

Existen tres tipos principales de técnicas de supervisión de máquinas y son las siguientes:

• Monitorización manual del estado de la máquina: implica la inspección manual del equipo en busca de desgaste, la documentación de los fallos del equipo, la temperatura y otros datos relevantes. Esta técnica analógica requiere que alguien esté en el lugar para recopilar la información y espera un grado de precisión para el que los humanos no están generalmente diseñados. Por eso se recomienda los cuadros de mando de fabricación digital para garantizar la visibilidad de los datos de las máquinas en toda la planta.
• Control de la máquina y la supervisión basada en sensores: implica la extracción de datos directamente del control de la máquina, utilizando E/S digitales y analógicas, o la colocación de sensores en las máquinas para recoger y evaluar los datos. En los entornos de fabricación, los sensores básicos a menudo experimentan problemas como golpes o imprecisiones debido a golpes, condiciones químicas o térmicas, etc. Sin embargo, con un adaptador de datos de alta frecuencia conectado directamente al PLC y que es inmune a los golpes, las inclinaciones, las virutas de metal que vuelan y otras condiciones peligrosas, se pueden recopilar datos a gran velocidad.
• El aprovechamiento del IoT: permite la monitorización remota de la máquina y puede utilizar el software basado en la nube para agregar datos, ejecutar análisis, crear informes y mucho más. El IoT industrial también abre la posibilidad de realizar un mantenimiento basado en el estado, a menudo en tiempo real.

El mantenimiento basado en la monitorización del estado de la maquinaria

Una de las dudas que comentan algunos supervisores de mantenimiento es cómo mejorar el mantenimiento industrial con el análisis de condiciones de las máquinas. La monitorización del estado de la maquinaria impulsa una rutina de mantenimiento que se realiza cuando las máquinas indican que hay una alta probabilidad de fallo de la misma. Con una solución de monitorización de maquinaria habilitada, los fabricantes pueden pasar rápidamente de unas estrategias de mantenimiento basadas en el calendario o reactivas a un enfoque basado en el uso o en la condición. Esto les da la oportunidad de apoyar las tareas de mantenimiento de los equipos en el momento adecuado, en lugar de realizar un mantenimiento excesivo de los equipos, o esperar a que una máquina falle.

El mantenimiento basado en el estado de la máquina es beneficioso para los resultados de un fabricante en comparación con una estrategia de mantenimiento reactivo que resuelve los problemas de la máquina sólo después de que se rompa. Sin embargo, avanzar hacia una estrategia de mantenimiento predictivo es aún más eficiente y lucrativo para los fabricantes que conocen los datos.

Con el mantenimiento predictivo, la monitorización de maquinaria puede utilizarse como una fuente de datos junto a otras para el análisis y saber cuándo se romperá la máquina. Siempre que el modelo esté entrenado con precisión, este tipo de conocimiento puede reducir el tiempo de inactividad y los costes incluso más que una rutina de mantenimiento basada en la condición.