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Diseño a medida del almacén

20/06/2007

El software que se utiliza actualmente en la gestión de un almacén automático está compuesto, a grandes rasgos, por cuatro elementos principales, como son el denominado host, que es el sistema de gestión de la empresa del cliente –por ejemplo, un ERP–, el sistema de gestión del almacén (SGA), el programa de control que hoy sustituye a los PLC–tal es el caso de Galileo– y las herramientas de comunicación y gestión de datos entre unos componentes y otros.

Cada uno de ellos cumple a la perfección una función específica que, sin embargo, va unida a los resultados y las acciones que se llevan a cabo en una o en varias de las otras aplicaciones. Así, por ejemplo, mientras que el SGA recibe los pedidos de materiales por parte del sistema de gestión del cliente –puede ser un SAP u otro software–, a su vez tiene que darle las órdenes a Galileo para que gestione el movimiento físico de la mercancía y la coloque donde debe.

Éste,por su parte, tiene que informar al SGA de que ha efectuado la tarea solicitada y este sistema la contabilizará en su gestión, y pasará la información correspondiente al software del cliente cuando el pedido se complete. A la complejidad en el funcionamiento en cada uno de los programas que se utilizan en las diferentes fases hay que añadir la derivada de la comunicación entre ellos. Por esta razón es necesario definir e instalar protocolos, procedimientos,estructuras y contenidos de ficheros y, en definitiva, conseguir que diferentes componentes ideados para muy distintos trabajos y niveles de abstracción se entiendan entre sí.

 

Modularidad

La variedad de elementos distintos que puede haber en los extremos de esta cadena, es decir, las diferentes soluciones que hay, por ejemplo, en el software de gestión del lado del cliente y los múltiples controladores que se pueden encontrar en el sistema electrónico del almacén,ha creado un modo de trabajo modularizado para los diferentes software que se utilizan. O dicho de otra forma, se intenta que tanto las entradas y salidas del SGA como las de Galileo sean estándares y puedan conectarse casi con cualquier componente.

Que cada programa sea independiente conlleva grandes ventajas. La primera es la versatilidad, puesto que se pueden emprender mejoras en el software paralelamente a las que se efectúan en otros componentes o programas sin tener restricciones al respecto. En segundo lugar, es factible simular la entrada y salida de datos de tal manera que resulta posible comprobar el funcionamiento del programa mucho antes de su implantación en un entorno real,ahorrando costes, tiempos y posibles incidencias tanto a los clientes como al fabricante e instalador del almacén. La independencia de los distintos programas no sólo está presente en los paquetes de gestión, tales como el SGA o Galileo, sino que de hecho éstos también cuentan con módulos que en sí son herramientas internas.

 

El diseño del control

De esta forma, Galileo Control System, que es el nombre completo de la solución informática para la gestión física del almacén, engloba otras tres herramientas principales: Designer, Status Monitor y un servicio de Windows NT que ejecuta el Programa PLC (o SoftPLC). Con Designer, los informáticos de Mecalux-Thyssen han desarrollado una herramienta para el diseño de la estructura de los elementos que componen una instalación automatizada de un modo claro y potente. Mediante la creación de grafos y etapas, los ingenieros pueden establecer las relaciones entre secuenciadores, es decir, las estructuras de comportamiento de los elementos implantados en la instalación.

Aunque existe lo que se denomina un repositorio de ellos, es decir, una biblioteca de elementos predefinidos que agiliza bastante el trabajo, los diseñadores pueden crearlos específicamente si ninguno se ajusta a las necesidades del dispositivo que se utilizará.La definición del secuenciador se hace siguiendo la filosofía de programación orientada a objetos.Además, esta actividad se lleva a cabo con un alto nivel de abstracción, es decir, independientemente de la instalación en donde se programe, lo que permite su adaptación a otros proyectos.

Estas dos características conjugadas permiten aprovechar el conocimiento adquirido y el trabajo efectuado previamente e incorporarlo a un repositorio que se enriquece cada vez más y, por lo tanto, ahorrar tiempo en los diseños y trabajar con elementos que se ha demostrado que funcionan.Otra de las herramientas básicas que forman parte de Designer y que resultan más sorprendentes para el profano en el mundo de la programación de almacenes automatizados es el SCADA.

Consiste en una representación gráfica por ordenador de las relaciones que se establecen entre los secuenciadores y las máquinas de la instalación. El ingeniero que diseña el layout (la colocación de los aparatos, máquinas, detectores, etc.) puede ir estableciendo la posición de los diferentes componentes sobre el escritorio virtual de Designer, conectándolos y combinándolos de manera sencilla, incluso eligiendo entre los diferentes modelos que existen de los elementos de la instalación, como por ejemplo, los caminos de rodillos, las mesas elevadoras, gálibos, etc. El programa cuenta con la posibilidad de hacer que todas estas piezas se muevan y se compruebe si la estructura funciona correctamente.

 

Múltiples variantes

La ventaja sustancial de este procedimiento es que al contar con un repositorio de elementos interconectables es mucho más sencillo montar el programa que guiará el movimiento de la instalación. Simplificación no quiere decir limitado.Muy al contrario. El diseñador puede jugar con múltiples variantes por cada elemento que coloca, de tal manera que el resultado es bastante complejo aunque para llegar a ello se haya simplificado el proceso.

Cuando todo el proyecto está diseñado se compila, es decir, se convierte a un lenguaje informático, que es el que utilizará Galileo como guión para gestionar toda la instalación.Galileo es independiente y una vez programado se comporta como algo parecido a un bloque de software que se "enchufa" al resto de los sistemas de gestión por una parte –a través de loque se conoce como agente de transporte– y a unas tarjetas controladoras por el otro.

Por ese motivo, para funcionar sólo necesita enviar y recibir datos por un canal (hacia y desde el SGA) y hacer lo propio por el otro lado, hacia las tarjetas que controlan las máquinas y dispositivos de la instalación.Técnicamente, la salida de datos a las máquinas se hace mediante una tarjeta de control que se integra en el PC y que es independiente ("es abstraída", en jerga informática) tanto del hardware, como de los sistemas de comunicación de datos que se empleen (el bus, que puede ser, por ejemplo, Interbus-S, Profibus-DP, Canbus, etc.).

Una de las ventajas de usar este modelo es que Galileo también se puede conectar con otros elementos de periferia que no estén dentro del bus de campo (es decir, de la red de datos industrial que se utiliza en la instalación), como pueden ser, por ejemplo, las básculas o los escáneres. La comunicación, en ese caso, se acomete mediante una conexión en serie del tipo RS232 y se lleva a cabo usando el conocido protocolo de redes TCP/IP.

Un Galileo ciego

Tal y como comenta José Luis Vázquez, analista funcional de Mecalux-Thyssen y uno de los desarrolladores del software de dicha firma, "en ese sentido, Galileo es ciego. Si se le dan unos datos, los procesa y envía la información para que se muevan los elementos de la instalación"; así que tal y como comenta este ingeniero, poner el sistema a prueba en modo simulación consiste en asignarle una tarjeta controladora virtual que simula las señales físicas que se reciben procedentes de las máquinas de la instalación.

El SCADA creado con Designer se utiliza posteriormente como visualización para monitorizar el estado de la instalación e interactuar con ella a través de la herramienta Status Monitor.La gran diferencia con Designer es que no se accede al código de programación, ya que su misión es distinta: gracias a esta herramienta, los técnicos de mantenimiento pueden observar no sólo el movimiento de las mercancías, sino además los códigos de error que se generan.

Status Monitor también es una herramienta útil para los ingenieros dedicados a programar el SGA y a enlazar éste con Galileo, ya que pueden efectuar ensayos con más eficiencia gracias también al uso de SCADA. Según comenta José Luis Vázquez, "antes teníamos que hacer las pruebas en las propias instalaciones, con paletas de verdad. Si se tenía un problema con uno de los elementos y por ejemplo se cruzaba una unidad, no se podía seguir probando".

Trabajar con cargas virtuales ahorra mucho tiempo,según este profesional, ya que se pueden hacer todo tipo de pruebas rápidamente. Además, el trabajo de estos profesionales requiere de una concentración que es difícil de encontrar en un ruidoso almacén en el que se está terminando el montaje y las obras de la instalación.

 

El otro enchufe

Vázquez es uno de los ingenieros que se encargan de la otra parte de la que se compone toda la gestión de un almacén, aquella que se conecta al "enchufe" no físico de Galileo, el SGA. La comunicación entre ambos software se crea mediante lo que se denomina el agente de transportes y es esencial que esté perfectamente integrado con ellos para que la gestión física del almacén se corresponda con la gestión lógica.

Para su programación se tienen en cuenta, en primer lugar, unas reglas generales de organización de los procesos, como son que los movimientos de las unidades de transporte se desencadenan por el sistema de gestión y el sistema de control realiza el movimiento, siempre que tenga la información necesaria para ello. Encaso de no disponer de ella debe preguntar al SGA qué hacer. En segundo lugar, se utiliza Designer para definir las estaciones, las trayectorias y los eventos presentes en la instalación.

 

Preguntar al SGA

El agente de transporte debe contar con esos tres componentes para decidir cuándo y cómo una paleta llegará desde un punto A a otro B de la instalación.De esta forma, las estaciones son lugares clave en los que se lleva a cabo un proceso con la mercancía y pueden definir desde un almacén entero a un transelevador, un puesto de picking, un puesto de salida, una mesa de entrada o una de salida.

Estas estaciones son puntos calientes a los que cuando llega la carga Galileo pregunta al SGA qué hacer a continuación. En ese instante se produce un evento, que se puede activar en el momento en el que se coloca una paleta en un PIE (Punto de Identificación de Entradas), cuando un elemento puede mover una unidad de transporte y no tiene información para hacerlo –en cuyo caso pregunta qué trayectoria debe seguir la carga–, cuando se produce un final de orden –es decir, se comunica que la unidad ha llegado a su destino–y, por último, cuando se efectúa el inicio de transporte, que viene a ser la confirmación de que se está enviando la carga por la trayectoria asignada para esa paleta.

 

Definir las trayectorias

Hay un tercer elemento que también se define en Designer, además de las estaciones y los eventos. Se trata de las trayectorias. Teniendo en cuenta el layout de la instalación –para que el movimiento sea factible y, por ejemplo, no se ordene seguir una dirección en contra del funcionamiento de un camino de rodillos–, se define qué herramientas debe utilizar una unidad de carga para alcanzar un destino determinado.

Las trayectorias pueden ser simples o compuestas;en las primeras, la paleta sigue un recorrido completo desde la estación de origen a la de destino, mientras que en las segundas, se establece que finalice (que envíe una señal de que ha llegado una unidad) en unas determinadas estaciones. Así, por ejemplo, mientras que se puede dar el caso de llevar paletas en un flujo continuo de A a B pasando por C, una trayectoria compuesta puede determinar que cuando llegue a Cinforme al sistema de control de su posición.

La última pieza del puzzle es, precisamente, la orden que emite el sistema de gestión del almacén para que la lleve a cabo el sistema de control.De esta manera uno le dice al otro qué unidad de carga (o unidad de transporte) se tiene que mover por la instalación. Una orden está compuesta por un origen, un destino y un número de identificación, y puede estar siendo ejecutada o a la espera de ello.En el momento en que el sistema de control recibe el mandato procedente del SGA, tiene en cuenta todos los datos, como por ejemplo, la trayectoria, y envía sus ordenes a través de la tarjeta de red, que es la que finalmente enviará las señales que pondrán en marcha las máquinas de la instalación.

 

Puesta a punto

Como se puede apreciar, el camino desde que se decide que las mercancías tienen que seguir una operativa determinada en su movimiento por el almacén hasta que efectivamente éste se realiza es largo. Así pues, se requiere un diseño de la instalación, de los procedimientos, de las trayectorias, de las decisiones que se tomarán ante determinados eventos; se precisa también una programación y una puesta a punto y, finalmente, se necesita que cada parte haya hecho bien su trabajo, a la par que ajustar con absoluta precisión todas las piezas.

No se trata, en absoluto, de un trabajo sencillo.Sin embargo, cada vez se cuenta con herramientas más potentes que hacen factible programar las instalaciones más complicadas en un menor tiempo y con un ahorro patente de problemas. Así al menos lo refleja un dato muy significativo, tal y como comenta José Luis Vázquez:"Antes todo este trabajo requería un esfuerzo de programación de hasta ocho meses. En la actualidad, lo estamos resolviendo enun mes o mes y medio".

 

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CONCEPTOS CLAROS

SGA: Sistema de Gestión del Almacén. Es el software que se encarga de gestionar la carga y su movimiento desde el punto de vista lógico(es decir, no físico). El SGA es el director de orquesta en una instalación.

Galileo: software de control de los automatismos instalados en el almacén. Se ocupa de transmitir las órdenes del SGA a las máquinas.Se trata, en definitiva, del intérprete entre el mundo de la gestión y el de la paleta.

Designer:es una de las herramientas integradas en Galileo. Se utiliza para diseñar el programa que se compilará más tarde para dicho sistema de control.

SCADA: representación gráfica de la instalación automatizada.

Status monitor: es la herramienta de visualización y monitorización de la instalación automatizada. Utiliza SCADA para la representación gráfica.

PIE: Punto de Identificación de Entradas.Cuando una paleta llega a uno de ellos, Galileo debe preguntar al SGA qué hace con ella.

Secuenciador: estructura de comportamiento de un elemento de la instalación.

Buses de campo: sistemas de transmisión de datos basados en la utilización de redes digitales industriales.

Agente de transportes :interfaz entre el SGA y Galileo.

RS232: estándar de conexión en serie de datos binarios.

TCP/IP: protocolo de transferencia de datos en redes informáticas.