isa 95-slide

Prof. Ricardo J. Rabelo

[email protected]

Tecnologias de Informação

e de Comunicações

na Automação Industrial

DAS - Departamento de Automação e Sistemas

UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina

DAS5316 – Integração de Sistemas Corporativos 2013©

Como conceber uma boa solução ?

Como visto anteriormente, um engenheiro de C&A

estará envolvido em uma série de ações

relacionadas a sistemas de automação, ações estas

que devem ser não apenas pensadas como também

igualmente conduzidas adequadamente para

garantir a efetividade da solução para a empresa.

Porém, além de todo custo atrelado, o fazer isso

esbarra em uma série de elementos, geralmente

bastante complexos, repletos de restrições e que

requerem muitas ponderações, em particular

soluções de automação de médio e grande portes.


Como conceber uma boa solução ?

Alinhamento com o planejamento estratégico da empresa.

Vários tipos de ações: elaboração, coordenação e

gerenciamento das atividades relacionadas com o projeto,

especificação, implementação e implantação de soluções

computacionais.

Tecnologicamente adequadas: avançadas, integráveis,

escaláveis e com aceitável ciclo de vida.

Viáveis sob as óticas financeira, organizacional, cultural,

temporal e de pessoal.

Consideração de várias diretrizes: gerencial, de métodos

de produção e de TICs.


Como fazer refletir a Perspectiva Gerencial

nas soluções de automação ?

*Sinergia* *Mentalidade* *Agregar*

*Mercado* *E-mail* *Follow up*

*Clientes* *Benefício* *Parceiros*

*Estratégia* *Sistema* *Internet*

*Pró-ativo* *Business* *Custos*

*Otimização* *Foco* *Efetivamente*

*Em nível de* *Recursos* *Resultados*

*Paradigma* *Projeto* *Implementação*

*Integrar* *Racionalizar* *Metas*


Como fazer refletir a Perspectiva de TIC nas

soluções de automação ?

*XML* *BPML* *Web Services*

*TCP/IP* *Ethernet* *Banco de Dados*

*BPEL* *CAD* *CAM*

*CIM* *ERP* *wireless*

*PLM* *Data Warehouse* *CRM*

*Wireless* *Nuvem* *B2B & B2C*

*EDI* *Java* *Segurança*

*UML* *BP4PEOPLE* *UBL*

*SOA* *On-Demand* *ASP*


Como fazer refletir a Perspectiva de Métodos

de Produção nas soluções de automação ?

*Kanban* *JIT* *Manufatura Enxuta*

*Tempo Real* *Política de Estoques* *OPC*

*Empresa Ágil* *OKP* *Manufatura Virtual*

*FMS & Células* *ERP* *CAE*

* …


Complexidade para soluções de automação

Planejamento

estratégico

Gerenciamento

completo do

projeto

Adequação

tecnológica

Análise de

Viabilidade Diretrizes de TIC,

produção e

gerencial



Ao procurar fazer toda esta análise visando o projeto de

um novo sistema de automação e/ou a modificação de

um existente, o engenheiro depara-se com um

“mundo” de sistemas, tecnologias e estruturas

organizacionais da empresa.

Por exemplo:

Onde este novo sistema de automação vai “entrar” ?

Com quais outros sistemas este novo deve se trocar

informações ? Qual setor(es) vai usá-lo ? Qual o

impacto deste novo sistema nesses outros ? Etc.

Tudo isso o engenheiro precisa compreender para a

sua análise, ponderação e proposta.


Áreas e Tecnologias de Engenharia

MPS

MRP

CRP

Planejamento

Supervisão do Planejamento

Supervisão do Scheduling

Supervisão do Execução

Alterações de Planejamento

Intra

Desvios a nível de Planejamento

Desvios a nível de Scheduling

Desvios a nível de Execução

Re-planejamento Operacional

Rescheduling

Planejamento de Processo

Projeto de Produto


Inter -Organizacional

Re-planejamento Tático

Re-planejamento Estratégico

Execução

Scheduling

Recuperação

CAE & CAD

CAPP & GT

CAM (CNC, Robótica,

programação controladores, ferramental,transportes,

sensores, redes industriais, células, F(A/M)S, Ilhas,

armazenamento, Kanban, …) + Equipamentos Convencionais

MRP-II

Clientes e

Fornecedores

Cadeia Produtiva

(Supply-Chain)

Áreas Comercial, Adminstrativa,

Jurídica, Financeira e Informática

Engenharia Concorrente

& DFA / DFM

L Q

O U

G A

Í L

S + I

T D

I A

C D

A E

ERP

JIT, MRP,

OPT, ...

DRP

DRP-II

EDI & STEP

BOM

CAL & CAQ

(TQC, 5S, ISO900x)

-Organizacional


Níveis de Aplicação da TIC

informação



Portanto, em teoria, para fazer toda a análise,

projeto e especificação do sistema de automação, é

o engenheiro (juntamente com outros atores do

processo) que tem que ajudar a definir os sistemas

a desenvolver, seus escopo funcional, os fluxos de

dados, quem deve se comunicar com que, quando,

em quais transações, etc., etc.

Mas como saber se isso está correto, completo e

globalmente consistente ?

Por exemplo, como saber se o que “eu acho” como

deve funcionar um sistema MES é o certo ? O que

seria o certo ?



A empresa ou o engenheiro tem basicamente duas

opções para tal:

Ou concebe a arquitetura global de integração a

partir do “zero”, baseado em suas análises

particulares e no que consideram o mais adequado

Ou concebem a arquitetura global de integração

tomando como base modelos de referência,

i.e. seguindo um padrão e fazendo adaptações de

acordo com os requisitos particulares da empresa.


O modelo ISA-95


O Padrão & Modelo ISA-95

O modelo ISA-95 foi desenvolvido nos EUA e tem

servido para as empresas (usuárias e de TI) como um

“modelo” / padrão de referência para a

organização das atividades de manufatura e

automação numa empresa, incluindo aspectos de

integração, terminologias e modelos de processos.

Não é um padrão totalmente pronto, mas em

constante evolução.

(www.isa.org)


Motivações gerais de base para o

desenvolvimento do ISA-95

• Necessidade de acompanhar as atividades nas áreas-chave

da empresa;

• Necessidade de se conhecer detalhadamente a efetiva

capacidade produtiva;

• Necessidade de redução do tempo de ciclo e identificação das

áreas-problemas e as mais rentáveis para a empresa;

• Necessidade de uma maior otimização da Cadeia de

Suprimentos e sincronização com a produção, dando maior

agilidade e capacidade de resposta;

• Necessidade de melhor gestão do patrimônio (parque fabril) e

seu efetivo uso;

• Necessidade de melhor efetividade do plano de produção em

relação ao executado.


Foco do ISA-95

O ISA-95 (também disponibilizado como IEC/ISO 62264) foi

proposto para atacar alguns problemas gerais essenciais:

1. Dificuldade de saber, medir e comparar a efetividade das

operações de manufatura, e também de posteriormente

comparar com outras plantas para identificação de melhores

práticas;

2. Complexidade de integração dos sistemas de negócios e

logística externa com os sistemas de manufatura.

3. Complexidade de integração dos sistemas de manufatura

entre si (sistemas MES e de ERP com definições de escopo

diferentes, terminologias diferentes, modelos de dados

diferentes, modelos de processos diferentes)

4. Custos de integração consomem entre 50% e 80% do valor

total do projeto, e tempo de implantação muito maior do que

o previsto.


Áreas e Tecnologias de Engenharia

MPS

MRP

CRP

Planejamento

Supervisão do Planejamento

Supervisão do Scheduling

Supervisão do Execução


Intra

Desvios a nível de Planejamento

Desvios a nível de Scheduling

Desvios a nível de Execução

Re-planejamento Operacional

Rescheduling

Planejamento de Processo

Projeto de Produto


Inter -Organizacional

Re-planejamento Tático

Re-planejamento Estratégico

Execução

Scheduling

Recuperação

CAE & CAD

CAPP & GT

CAM (CNC, Robótica,

programação controladores, ferramental,transportes,

sensores, redes industriais, células, F(A/M)S, Ilhas,

armazenamento, Kanban, …) + Equipamentos Convencionais

MRP-II

Clientes e

Fornecedores

Cadeia Produtiva

(Supply-Chain)

Áreas Comercial, Adminstrativa,

Jurídica, Financeira e Informática

Engenharia Concorrente

& DFA / DFM

L Q

O U

G A

Í L

S + I

T D

I A

C D

A E

ERP

JIT, MRP,

OPT, ...

DRP

DRP-II

EDI & STEP

BOM

CAL & CAQ

(TQC, 5S, ISO900x)

-Organizacional


Os 5 Níveis do ISA-95 & Atividades

Nível 0

Nível 1

Nível 2

Nível 3

Nível 4 Planejamento dos

Negócios & Logística Externa

Gestão das Operações

de Manufatura

Controle da Manufatura:

Supervisão e Controle


Aquisição de Dados

Nível Físico:

Execução da Manufatura

Establishing the basic plant schedule -

production, material use, delivery, and

shipping. Determining inventory levels.

Time Frame: Months, weeks, days,

shifts

Work flow / control to produce the end

products. Maintaining records and

optimizing the production process.

Time Frame: Shifts, hours, minutes,

seconds


Os 5 Níveis do ISA-95 & Sistemas

Nível 0

Nível 1

Nível 2

Nível 3




de Manufatura





Nível Físico:


Típicos sistemas: ERP,

CRM, BI, Logística

Típicos sistemas: MES,

PIMS, LIMS, Scheduling,

Dispatching.

Típicos sistemas: PLC,

DCS, OCS, SCADA

Típicos sistemas: Visão,

Sensores, Atuadores, etc.


Os 5 Níveis do ISA-95 e

as disciplinas do Curso

Nível 0

Nível 1

Nível 2

Nível 3




de Manufatura





Nível Físico:


EPS5211, DAS5316

EMC5255, EMC5246,

EMC5301, DAS5313

DAS5202, EMC5255,

DAS5313

Info I, Redes,

Instrumentação e Controle

EMC5219, EMC5425 , EMC5467

EMC5251 , EMC5255,

Instrumentação e Controle

DA

S5316

Re

de

s

Sis

tem

as D

istr

ibuíd

os

Banco

de

Dados


As Partes do Padrão ISA-95

O ISA-95 vem sendo desenvolvido desde o ano de 2000 e sua

especificação é dividida em Parts:

• ANSI/ISA 95.01-2000 “Enterprise - Control System Integration –

Part 1: Models and Terminology”

• ANSI-ISA 95.02-2001 “Enterprise - Control System Integration –

Part 2: Object Attributes”


Part 3: Models of Manufacturing Operations”


Part 5: Business to Manufacturing Transactions”

• Em desenvolvimento: “Parts 4 e 6 - Models of exchanged

information within manufacturing operations systems”


A visão da relação entre

os Níveis 3 e 4


Elementos do ISA-95 e

Responsabilidades


Descrição de Atividades


Exemplo: Modelo de “Material”


<Material

<MaterialLot>

<ID> W89W89</ID>

<Description> A lot of materialA material</Description>

<MaterialDefinitionID“WXE908WXE908””/> />

<Location> Tank 1Tank 1</Location>

<Quantity UnitOfMeasure= "KLKL" > 45004500</Quantity>

<MaterialLotProperty>

<ID> dateTimeProductiondateTimeProduction</ID>

<Value> 20012001--0101--06T00:14:23+11:3006T00:30</Value>

</MaterialLotProperty> <MaterialLotProperty>

<ID> Quality StatusQuality Status</ID>

<Value> GoodGood</Value>

</MaterialLotProperty>

</MaterialLot>

</Material>

Exemplo: Modelo B2MML de

“Material Lot”


Exemplo: Transação do Scheduler



Responsabilidades

Nível 4

Nível 3

Nível 2

Nível 1

Nível 0

Processos / Sistemas



Responsabilidades

O ISA-95 fornece, assim, um “mapa” genérico de todos os

processos e seus fluxos de dados.

Quando da aquisição ou troca de sistema (que automatiza um

dado processo) “basta” trocar de software, pois os requisitos

funcionais e de dados já estarão definidos.

Ainda, isso facilita a integração, pois o novo software já estará

preparado para se integrar, restando “apenas” adequá-lo, se

for o caso, às TICs sendo adotadas pela empresa.


Escopo da ISA-95

Porém, há algumas atividades ditas ortogonais ou não

diretamente relacionadas com manufatura que não são

cobertas pelo padrão.

Cabe à equipe de projeto avaliar a empresa em questão e

tomar as decisões.

Ex.: segurança, interoperabilidade, governança, comércio

eletrônico, gestão da informação e da TI, definição de TICs

(linguagens, SO, protocolos, mecanismos de comunicação,

etc.), requisitos não funcionais das aplicações, métodos ou

técnicas de integração, cálculo de custos.


Em resumo, essas Partes do padrão especificam os

modelos de informação, de dados, de transações e de

atividades do padrão ISA.

São expressos usando a metodologia UML e no padrão

XML: B2MML – Business to Manufacturing Markup

Language).

Independente de marca, arquitetura e TICs.

As Partes do Padrão ISA-95


Comentários Finais

A implementação e integração de um sistema de

automação que funciona com TICs de suporte é

bastante complexo, pois envolve inúmeros

aspectos, que devem ser considerados

simultaneamente.

A definição do escopo funcional de cada sistema

(“aplicação”) é bastante variável nas empresas, o

que dificulta aquisição de softwares e suas

integrações.

O Modelo ISA-95 independe de fabricante ou

tecnologia.

...


Comentários Finais

A adoção de modelos como o ISA-95 facilita

enormemente o projeto e a especificação dos

sistemas, pois padroniza (ou cria uma excelente

base) o escopo funcional, muitos termos, fluxo de

controle e de dados entre os sistemas, portanto,

evitando-se “inventar” coisas e implantar ideias

na base do “acho”.

A grande maioria das software-houses de

automação seguem ou se inspiram no modelo

ISA-95, o que ajuda na aquisição e seleção de

sistemas assim como no projeto de integração.


F I M

Parte 2