Análisis y mejora del proceso de control de la calidad en los componentes recepcionados en el PULL a través de la digitalización del laboratorio de control situado en la planta de Schneider Electric Meliana

Abstract

[ES] Ante la tendencia actual de ‘Digitalización, Descentralización y Descarbonización’ del Plan Nacional Integrado de Energía y Clima nace el presente trabajo fin de máster impulsado por la empresa Schneider Electric situada en Meliana (Valencia), la cual se encuentra implantando el programa STRIVE para llevar a cabo la transformación digital, incluyendo los procesos de control de calidad. Actualmente, el software MES1 (SCOPE), empleado para evaluar y almacenar todos los controles de calidad, se encontraba obsoleto. Asimismo, pese a que la gran mayoría de los puestos de control disponen de un software conectado con los instrumentos de medida, el operario es el responsable de extraer manualmente los datos del software de cada puesto de control e introducirlos en SCOPE por incompatibilidad de datos entre distintos softwares y/o falta de conectividad entre los PCs de cada puesto de control y la red corporativa de la empresa. La realización de estas tareas implica una pérdida media de productividad, aproximadamente, del 9% con una tendencia creciente, ya que se prevé un aumento del número de componentes a controlar. Esto, a su vez, provoca la retención de los componentes en el PULL 2 , lo que paraliza la preparación del material que va a ser usado en producción, generando pequeños cuellos de botella en las líneas de producción. Por consiguiente, el presente trabajo fin de máster tiene como objetivo mejorar el proceso de control de los planes de inspección de cada uno de los componentes recepcionados que entra en el PULL, digitalizando el laboratorio de Calidad Componentes de la planta de Schneider Electric Meliana. Todo ello, con el objeto de aumentar la productividad del operario y de la empresa. Para ello, primero, se ha realizado la importación de los planes de control de SCOPE al nuevo sistema MES, QUASAR, cuya utilización viene impuesta por el departamento de digitalización de Schneider Electric tras previo análisis y selección. Después, se ha diseñado una red de Tecnologías Operacionales (OT) en el laboratorio. Esta red OT consta de tres áreas diferenciadas. La primera de ellas alberga los diferentes puestos de control y el mini-PC, donde se volcarán los datos obtenidos de los controles. Todo ello, conectado a través de Ethernet. La segunda de ellas contiene una serie de comparadores digitales, los cuales se han conectado directamente al sistema corporativo mediante cableado especial. Y, por último, la zona donde se encuentra el PLC, cuya función principal es actuar a modo de firewall entre la red diseñada para los puestos de control y la red corporativa de la empresa, sirviendo de nexo de unión entre ambas. De esta forma, la red de tecnología operacional diseñada presenta un alto nivel en ciberseguridad, cumpliendo así con uno de los requisitos más importantes de diseño. En este caso, el protocolo de comunicación implementado ha sido Modbus TCP/IP. Asimismo, se han desarrollado los programas de Python encargados de detectar automáticamente los datos proveniente tanto de los puestos de control como de Node-red3 una vez leídos del PLC; realizar la codificación a hexadecimal y su posterior decodificación al formato de partida, con el objetivo de evitar la pérdida de información a lo largo del flujo de transmisión y dotar de mayor ciberseguridad al sistema, fraccionando el mensaje dato a dato; llevar a cabo la conversión de los datos al formato compatible con el nuevo sistema MES y, enviarlos, por un lado a la carpeta compartida de QUASAR para su utilización, y, por otro lado, a la nube corporativa BOX.com como back-up. Además, se han desarrollado los programas en Node-Red y Ecostruxure (Unity Pro) para establecer el protocolo de comunicación entre ambos sistemas y transmitir los datos entre ellos. Asimismo, aprovechando un pequeño error con la impresión de informes durante el periodo de implantación de QUASAR, se ha programado una pequeña RPA4 a través de Power Automate5 , con el objetivo de almacenar en la carpeta de la nube (Box.com) y de manera automática los informes de control generados al finalizar cada uno de ellos a través de QUASAR. Todo ello, ha permitido un flujo de datos directo y eficiente entre cada puesto de control y el nuevo sistema MES (QUASAR) sin necesidad de intervención del operario/a, evitando así la introducción manual de los datos en el software de control y los posibles errores humanos durante este proceso. Con ello, se consigue un uso más eficiente del tiempo del operario/a recuperando aproximadamente un 9% de sus jornadas laborales, lo que en horas equivaldría a 150 horas/operario; y agilizar la salida de materia prima del PULL, reduciendo el tiempo de retención de estos productos en el almacén. 1 MES: Manufacturing Execution System. 2 PULL: Almacén virtual de SAP donde se depositan automáticamente aquellas recepciones que necesitan ser controladas por el departamento de Calidad, quedando bloqueadas hasta que el control sea aceptado cumpliendo con los requisitos impuestos por la normativa exigida. 3 Node-red: es una herramienta de programación estándar de open-source diseñada para la gestión y procesado de datos en tiempo real, logrando simplificar los procesos entre productores y consumidores de información.

[CA] Davant la tendència actual de ‘Digitalització, Descentralització i Descarbonització’ del Pla Nacional Integrat d'Energia i Clima naix el present treballe fi de màster impulsat per l'empresa Schneider *Electric situada a Meliana (València), la qual es troba implantant el programa *STRIVE per a dur a terme la transformació digital, incloent els processos de control de qualitat. Actualment, el programari MES11 (*SCOPE), emprat per a avaluar i emmagatzemar tots els controls de qualitat, es trobava obsolet. Així mateix, malgrat que la gran majoria dels llocs de control disposen d'un programari connectat amb els instruments de mesura, l'operari és el responsable d'extraure manualment les dades del programari de cada lloc de control i introduirlos en *SCOPE per incompatibilitat de dades entre diferents *softwares i/o falta de connectivitat entre els *PCs de cada lloc de control i la xarxa corporativa de l'empresa. La realització d'aquestes tasques implica una pèrdua mitjana de productivitat, aproximadament, del 9% amb una tendència creixent, ja que es preveu un augment del nombre de components a controlar. Això, al seu torn, provoca la retenció dels components en el *PULL12, la qual cosa paralitza la preparació del material que serà usat en producció, generant xicotets colls de botella en les línies de producció. Per consegüent, el present treball fi de màster té com a objectiu millorar el procés de control dels plans d'inspecció de cadascun dels components recepcionats que entra en el *PULL, digitalitzant el laboratori de Qualitat Components de la planta de Schneider *Electric Meliana. Tot això, a fi d'augmentar la productivitat de l'operari i de l'empresa. Per a això, primer, s'ha realitzat la importació dels plans de control de *SCOPE al nou sistema MES, *QUASAR, la utilització del qual ve imposada pel departament de digitalització de Schneider *Electric després de prèvia anàlisi i selecció. Després, s'ha dissenyat una xarxa de Tecnologies Operacionals (*OT) en el laboratori. Aquesta xarxa *OT consta de tres àrees diferenciades. La primera d'elles alberga els diferents llocs de control i el mini-PC, on es bolcaran les dades obtingudes dels controls. Tot això, connectat a través de *Ethernet. La segona d'elles conté una sèrie de comparadors digitals, els quals s'han connectat directament al sistema corporatiu mitjançant cablejat especial. I, finalment, la zona on es troba el *PLC, la funció principal del qual és actuar a manera de *firewall entre la xarxa dissenyada per als llocs de control i la xarxa corporativa de l'empresa, servint de nexe d'unió entre ambdues. D'aquesta manera, la xarxa de tecnologia operacional dissenyada presenta un alt nivell en ciberseguretat, complint així amb un dels requisits més importants de disseny. En aquest cas, el protocol de comunicació implementat ha sigut *Modbus *TCP/IP. Així mateix, s'han desenvolupat els programes de *Python encarregats de detectar automàticament les dades provinent tant dels llocs de control com de *Node-red13 una vegada llegits del *PLC; realitzar la codificació a hexadecimal i la seua posterior descodificació al format de partida, amb l'objectiu d'evitar la pèrdua d'informació al llarg del flux de transmissió i dotar de major ciberseguretat al sistema, fraccionant el missatge date a dada; dur a terme la conversió de les dades al format compatible amb el nou sistema MES (*QUASAR) i, enviar-los, d'una banda a la carpeta compartida de *QUASAR per a la seua utilització, i, d'altra banda, al núvol corporatiu Box.com com *back-*up. A més, s'han desenvolupat els programes en *Node-red i *Ecostruxure (*Unity Pro) per a establir el protocol de comunicació entre tots dos sistemes i transmetre les dades entre ells. Així mateix, aprofitant un xicotet error amb la impressió d'informes durant el període d'implantació de *QUASAR, s'ha programat una xicoteta *RPA14 a través de *Power automate 15 , amb l'objectiu d'emmagatzemar en la carpeta del núvol (Box.com) i de manera automàtica els informes de control generats en finalitzar cadascun d'ells a través de *QUASAR. Tot això, ha permés un flux de dades directe i eficient entre cada lloc de control i el nou sistema MES (*QUASAR) sense necessitat d'intervenció de l'operari/a, evitant així la introducció manual de les dades en el programari de control i els possibles errors humans durant aquest procés. Amb això, s'aconsegueix un ús més eficient del temps de l'operari/a recuperant aproximadament un 9% de les seues jornades laborals, la qual cosa en hores equivaldria a 150 hores/operari; i agilitar l'eixida de matèria primera del *PULL, reduint el temps de retenció d'aquests productes en el magatzem. 11 *MES: Manufacturing Execution System. 12 *PULL: Magatzem virtual de *SAP on es depositen automàticament aquelles recepcions que necessiten ser controlades pel departament de Qualitat, quedant bloquejades fins que el control siga acceptat complint amb els requisits imposats per la normativa exigida. 13 *Node-red: és una eina de programació estàndard de *open-*source dissenyada per a la gestió i processament de dades en temps real, aconseguint simplificar els processos entre productors i consumidors d'informació.

[EN] In view of the current trend of 'Digitalisation, Decentralisation and Decarbonisation' of the National Integrated Energy and Climate Plan, this master's thesis was born driven by the company Schneider Electric located in Meliana (Valencia), which is implementing the STRIVE programme to carry out the digital transformation, including quality control processes. Currently, the MES6 software (SCOPE), which it is used to evaluate and store all the quality controls, was obsolete. Also, although many control stations have their own software connected to the measuring instruments, the operator is responsible for manually extracting data from the software of each workstation and entering it into SCOPE due to data incompatibility between different software and/or lack of connectivity between the PCs of each control station and Schneider Electric corporate network. The performance of these tasks implies an average loss of productivity of approximately 9%, with a growing trend, as the number of components to be controlled is expected to increase. As a result, components are held up in the PULL7 , which paralyses the preparation of the material to be used in production, generating small production line bottlenecks. Therefore, the aim of this master's thesis is to improve the control process of the inspection plans of each of the components that are received at the PULL, digitising the Components Quality laboratory of the Schneider Electric Meliana plant to increase the productivity of the operator and the company. To do this, firstly, the SCOPE control plans have been imported into the new MES system, QUASAR, whose use was imposed by Schneider Electric's digitalisation department after previous analysis and selection. Then, an Operational Technology (OT) network has been designed in the laboratory. This OT network consists of three different areas. The first of these areas contains the different workstations and the mini-PC, where the data obtained from the controls will be dumped. All of this is connected via Ethernet. The second area contains a series of digital comparators, which have been connected directly to the corporate system using special cables. And finally, the area where the PLC is located, whose main function is to act as a firewall between the network designed for the workstations and the company's corporate network, serving as a link between them. In this way, the operational technology network designed has a high level of cybersecurity, thus fulfilling one of the most important design requirements. In this case, the communication protocol implemented was Modbus TCP/IP. Furthermore, Python programs have been developed to automatically detect the data coming from both the control stations and the Node-red8 once they have been read from the PLC; carry out the hexadecimal encoding and its subsequent decoding to the starting format, with the aim of avoiding the loss of information along the transmission flow and to make the system more cybersecure by splitting the message data by data; convert the data to the format compatible with the new MES system (QUASAR) and send it to the QUASAR shared folder for its use and to the corporate cloud, BOX. Com, as a back-up. In addition, programmes have been developed in Node-Red and Ecostruxure (Unity Pro) to establish the communication protocol between both systems and transmit the data between them. Furthermore, a small RPA9 has been deployed using Power Automate10 , taking advantage a small error with the printing of reports during the implementation period of QUASAR. the aim consists of automatically storing the control reports generated by QUASAR in the cloud folder (Box.com). All this has allowed a direct and efficient data flow between each control station and the new MES system (QUASAR) without operator intervention, avoiding the manual introduction of data into the control software and possible human errors during this process. In this way, a more efficient use of the operator's time is achieved, recovering approximately 9% of their working time, which in hours would be equivalent to 150 hours/operator; and accelerating the exit of raw materials from the PULL, reducing the retention time of these products in the warehouse. 6 MES: Manufacturing Execution System 7 PULL: Virtual warehouse of SAP where receptions that need to be controlled by the Quality department are automatically deposited, remaining blocked until the control is accepted, complying with the requirements imposed by the standards demanded. 8 Node-red: is a standard open-source programming tool designed for real-time data management and processing, simplifying the processes between information producers and consumers