Una estrategia para generar de forma fiable indicadores de consumo energético a partir de mecanismos de seguimiento de las actividades de producción

Construction of reliable energy consumption indicators based on detailed monitoring of production activities

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Los procesos de producción, independientemente de si son de manufactura, de procesos continuos o por lotes, y los sistemas de transporte y distribución de agua, gas en ciudades (Sha y col., 2008) son grandes consumidores de energía. En la búsqueda de mejorar el rendimiento de los procesos de producción es necesario analizar el uso de la energía con el fin de hacer un uso eficiente. En (Pach y col., 2014) se plantea un conjunto de razones por los que la industria busca mejorar el rendimiento energético en la producción, donde además del rendimiento económico están los elementos regulatorios, el interés de los consumidores en adquirir productos “verdes” (con una traza de carbono pequeña) (Vikhorev y col., 2013), la toma de conciencia sobre los problemas asociados al desperdicio de energía. En (Pach y col., 2014) se indica que el rendimiento de energía debe ser mejorado en todas las fases del ciclo del producto, centrándose en el uso del recurso y como su uso debe ser planificado para maximizar su rendimiento utilizando los modelos de producto y de procesos asociados al recurso.

(Prabhu y col., 2015) define: “Un sistema de gestión de las operaciones de fabricación, orientado a la energía, es un sistema de gestión de las operaciones de manufactura que considera de forma predictiva o reactiva, además de las variables habituales de decisión de producción, objetivos y limitaciones (por ejemplo, tiempo / cantidad), la energía como variable de decisión, un objetivo o una restricción”. En conclusión, un sistema de gestión de operaciones debe considerar el factor uso de energía como un elemento central en el proceso de planificación de las operaciones de producción. Tres elementos son esenciales para poder tener un sistema de gestión orientado a la energía y son a) Eficiencia energética vs. Efectividad del sistema de manufactura b) Volatilidad en la disponibilidad energética, suministros y costos y c) Modelado del consumo energético para diferentes escalas de tiempo en todos los subsistemas.

En (Apostolos y col., 2013) se plantea que el consumo de energía asociado a la producción es similar al mostrado en la Figura 1. La energía se utiliza en la transformación de insumos de acuerdo a un modelo de producción en productos y en desperdicios, además de una energía que se pierde como calor. El consumo de energía debe ser minimizada eliminando los desperdicios, tanto de productos fallidos como las pérdidas por temperatura.

Fig. 1
Procesos desde el punto de vista de energía
(tomado de (Apostolos y col., 2013))

La energía debe ser empleada de manera eficiente, y el uso de indicadores de rendimiento energético permite tener una medida de la eficiencia asociada a su uso en la producción y la forma de producir. Esta medida se consigue independientemente del tipo de producción. Los indicadores de rendimiento permiten verificar como marcha un proceso en un determinado instante con respecto al patrón establecido, calcular patrones óptimos que ayuden en la de toma de decisiones con respecto a qué producir, cuándo producir, seleccionar la materia prima con menor Índice de Consumo Energético (IEC), y finalmente, establecer cuando hacer mejoras en los recursos. Los elementos a medir son variados y las medidas de rendimiento pueden ser locales o globales (Neely y col., 1995, Tangen, 2003); definiéndose como locales las referidas en una etapa del proceso de producción y las globales las que toman en cuenta toda la cadena del producto.

El proceso de producción es afectado por distintos factores que hacen que su rendimiento varíe, incluyendo el rendimiento energético. El establecimiento de un marco ontológico para la definición de Indicadores de Rendimiento en Producción (PPI por sus siglas en Inglés) se establece como una forma clara para definir los aspectos claves que afectan el rendimiento de la producción (Del-Río-Ortega y col., 2010, Pintzos y col., 2012). Uno de los indicadores mejor evaluados es el Costeo Basado en Actividad (ABC por sus siglas en Inglés) (Niazi y col., 2006), el cuál es ampliamente aceptado y permiten la generación de indicadores por tipo de producto o servicios. El ABC presenta la dificultad en la medición del uso de los recursos asociados a una actividad, ya que ignoran el tiempo libre de los mismos, y estos forman parte de la actividad. En (Szychta, 2010) se propone un método para tomar en cuenta el tiempo libre del recurso sobre un conjunto de actividades, y este principio será usado en la propuesta de medición de la energía consumida por los recursos. Una orden de producción implica costos a lo largo del flujo de la orden para la ejecución de las distintas funciones, y se debe establecer un modelo para la evaluación del rendimiento (Tatsiopoulos y col., 2000); este modelo debe describir el flujo del producto además del flujo de la orden.

El uso de indicadores en el consumo de energía debe permitir establecer criterios locales, mejora en los procesos locales; y criterios globales asignación de recursos en el tiempo en sistemas de producción manteniendo la idea de sistemas de producción orientados a la energía. El disponer de modelos de producto y sistemas de medición locales permite establecer las relaciones locales y globales del con- sumo de energía asociados a la producción que facilitan la planificación de los recursos, así como la determinación de degradación de los recursos, fallos en los insumos, fallas en la planificación de las operaciones. En el trabajo se define un método para la generación de ICE basado en un modelo ontológico de producción que permite determinar el rendimiento local y global, detectar cuando una orden no cumple con los objetivos de rendimiento energético, y cuando, localmente, un recurso está fallando. La planificación de producción basado en indicadores garantiza planes de producción con un ICE con una buena ponderación.

El trabajo se organiza como sigue: en la sección 1 se introduce la importancia del uso de ICE motivado por factores como el costo de producción y la conciencia ambiental, así como la tendencia del uso de ABC como mecanismo para la creación de indicadores. La sección 2 está orientada a la definición de un modelo de consumo energético en los procesos de producción. La sección 3 describe como asociar el consumo de energía para un producto en un recurso, y que está basado en el consumo de las actividades en el recurso. En la sección 4 se define la estrategia de cálculo global para el consumo de energía en una orden de producción.

La definición de un conjunto de indicadores de consumo de energía para órdenes y recursos se dan en la sección 5. Los resultados experimentales son mostrados en la sección 6, y finalmente se dan las conclusiones.

Para construir los modelos de relación entre producción y consumo energético, en la literatura se proponen distintas metodologías unas orientadas a los flujos de producto, otras asociadas a las tareas necesarias para obtener el producto. En (Ghadimi y col., 2014) se destaca la importancia de asociar flujos de energía con flujos de material para establecer relaciones entre ambos flujos con el fin de maximizar la economía de la energía en la producción, y propone una estrategia para poder construir un modelo que permita relacionar las medidas de energía con las otras medidas que están disponibles (consumo de materia prima, producto generado, uso de los equipos). (Smith y col., 2012) establece una estrategia de modelado basado en los flujos de materiales, energía y desperdicios para una manufactura sostenible, para lo cual crean un mapa de flujos y asocian las medidas de consumo de energía a los distintos flujos. Intrínsicamente, el modelado de los flujos implica un conocimiento de los procesos de producción.

(He y col., 2012) propone un método de modelado de consumo energético orientado por las tareas de manufactura. Cada tarea es ejecutada mediante un conjunto de equipos consumidores de energía a los cuales deben ser medidos. En (Seow y col., 2011) se da una clasificación de los procesos asociados a la transformación del producto y toma en cuenta el consumo en los distintos procesos, tanto los de planificación, programación y supervisión de las operaciones como de los procesos de transformación directa. La energía utilizada en cada paso es incorporada al producto y se le va acumulando hasta tener la cantidad de energía suministrada a cada producto. De una manera similar a como se trasmiten los costos en el modelado ABC, la energía utilizada en cada paso es incorporada al producto intermedio obtenido hasta tener la cantidad de energía suministrada al producto final.

2.1 Modelo ontológico de manufactura

El enfoque presentado se basa en la generación de ICE a partir del modelo ontológico del sistema de producción, visto éste de manera global como un sistema de manufactura holónico (Van Brussel y col., 1998). En este enfoque, los tres elementos centrales en un sistema de producción son tomados en cuenta: los recursos, donde se realizan la transformación del producto (son los principales consumidores de energía); el flujo del material (ejecución de la secuencia de órdenes para obtener el producto), y el modelodel producto (la secuencia de operaciones a ser ejecutadas en los recursos). En este enfoque, las unidades de producción (recursos) son asig nadas de acuerdo en base a una optimización multicriterio, donde la eficiencia energética es considerada. Para realizar la selección de los recursos a ser utilizados en la orden, se define un holón tarea que implementa el holón orden (Leitão y col., 2006, Leitão y col., 2008). La tarea resulta de un proceso de programación distribuida que toma en cuenta el modelo del producto. La tarea define un recurso y un tiempo donde la misma es ejecutada. Enfoques más tradicionales como el de ISA – 95 son utilizados para hacerle un seguimiento a los procesos de producción transformando el modelo del producto, y los recursos en centros de costos donde las actividades de producción son ejecutadas y monitoreadas (Unver, 2013).

En la Figura 2 se presenta la ontología utilizada inicial- mente en aplicaciones para la planificación y seguimiento de las operaciones. Esta ontología fue extendida en este trabajo para el manejo del consumo de energía.

Fig. 2
Ontología de un sistema de producción

En la ontología usada, el modelo del producto (holón producto) está representado por las etapas, fases y pasos necesarias para obtener un producto, similar al modelo de producto definido en ISA–95 (Receta maestra en ISA–88); el holón orden, que define el conjunto de órdenes a ser ejecu tadas y que se organizan de acuerdo al modelo del producto sobre unos recursos (equipo), que consumen energía para poder realizar las tareas asociadas a la fabricación, transporte, almacenamiento del producto.

La ejecución del proceso de producción viene dado por el conjunto de actividades que están asociadas a las órdenes de trabajo necesarias para la obtención de un producto y que fueron establecidas por la planificación de acuerdo a un método; las órdenes de trabajo definen los recursos e insumos, el tiempo esperado y siguen un orden establecido por el modelo del producto. Las actividades pueden contener actividades de menor granularidad tal como se ve en la Figura 2, y que están asociadas a las actividades dentro de un recurso. En relación con la energía, los recursos consumen energía para las actividades de manera directa, y en muchos casos, existe un consumo asociado a la preparación de los recursos para una actividad la cual debe ser medida.

2.1.1 Consumo de energía en la actividad (Consumo local)

Siguiendo lo planteado en (Apostolos y col., 2013) y usando el modelo ontológico, se puede establecer la relación entre las actividades y el consumo de energía. El consumo de energía puede estar relacionado directamente con la actividad, consumida por el recurso que contiene a los equipos utilizados o mediante servicios. Parte de la energía se pierde en calor asociada al proceso, otra se incluye en la creación del producto y los desperdicios. Al descomponer el proceso en el conjunto de subprocesos asociados al método de producción, se puede determinar de manera más precisa el consumo de energía a lo largo del proceso productivo. El consumo de energía de cada subproceso está asociado de manera directa al consumo de los equipos de: transformación, almacenamiento, transporte utilizados en la actividad; a la energía asociada a la generación de los servicios necesarios para la ejecución de la actividad, la energía consumida en el control y supervisión de las actividades, tal como se ve en la Figura 3.

Fig. 3
La actividad en un ambiente de producción

De acuerdo a lo expuesto, el consumo total de energía asociado a la actividad viene dada por el consumo de energía de los recursos y de los servicios, y esa energía se traduce en energía asociada al producto, a los desperdicios y a las perdidas por temperatura (pérdidas en refrigeración y en calor disipado), roces y paros en los equipos por falta de mantenimiento.

2.1.2 Consumo de energía asociado a la orden de producción

Una orden de producción se ejecuta sobre una ruta, esto es, utiliza un conjunto de equipos en un cierto orden para que realicen actividades necesarias. Especificando que en el modelo del producto, una etapa necesita unos “servicios de manufactura” - SOA en manufactura (Theorin y col., 2013, Gamboa Quintanilla y col., 2014) - que son suministradas por equipos con la capacidad de suministrar esos “servicios de manufactura”. Se define una ruta como la sucesión de actividades realizadas con equipos que tienen las competencias necesarias para proveer un “servicio de manufactura”. Un producto se puede obtener usando rutas diferentes. Una ruta puede ser obtenida usando equipos distintos con la mismas habilidades.

En (Özbayrak y col., 2004) se presenta un método para establecer costos asociados a una orden de Producción. Los costos se miden en los centros de costos y los costos asociados a rutas. Este concepto es extendido aquí para definir el consumo de energía asociado a la actividad en las unidades de producción. Una actividad se desarrolla en un recurso que posee a su vez recursos y la ejecución de esa actividad necesita una cantidad de servicios que son utilizados por los recursos, de donde el consumo de energía en la actividad es dado por:

(1)

donde:

C_e es el consumo total de la energía en las actividades,

C_res el consumo de energía de los recursos,

C_s es el consumo de energía asociado a los servicios.

Los recursos definidos como los equipos que trabajan directamente con el transporte, transformación de materiales, los servicios pueden ser suministrados por un recurso de forma directa, o ser usados en el contexto de la producción. Cada tipo de servicio tiene una forma diferente de asociarse a la actividad.

3.1 Consumo de energía en el recurso

Un recurso puede estar compuesto por varios recursos y ejecuta una actividad o facilita su ejecución mediante la prestación de servicios que son utilizados por otro recurso. Para la medición del consumo de energía por un equipo en una actividad, se consideran los consumos asociados a la preparación del equipo para dicha actividad, si la actividad de preparación no está incluida.

En el caso de equipos compuestos con mediciones inde- pendientes, el consumo del energía del recurso es dado por la suma de consumo de los equipos componentes del recurso participando en la actividad. El consumo de energía asociado al recurso está dado por:

(2)

donde:

C_r es el consumo del recurso (equipo compuesto)

C_ei es el consumo de energía de cada equipo en el recurso.

3.1.1 Consumo de energía en equipos exclusivos a la actividad

Partiendo de que una actividad corresponde a una orden de trabajo (una orden de trabajo es un elemento de orden de producción), los recursos son asignados a la ejecución de una etapa (actividad – etapa), la cual está compuesta por un número de pasos que incluyen el paso de preparación de los recursos. Ver Figura 2. Una actividad tiene estados: activo, paro y suspensión; que se asocian al consumo de energía. En el caso de una suspensión, se asume que los recursos son liberados y luego de la suspensión serán retomados los mismos u otro grupo. Durante la suspensión, los equipos liberados no deben consumir energía. En la Tabla 1 se dan las distintas posibilidades.

Tabla 1
Cambios de estado en una actividad relacionado con energía

3.1.2 Consumo de energía en equipos comunes a varias actividades

En algunos casos, algunos equipos deben estar funcionando continuamente independiente de si existe alguna actividad de producción o si se está manteniendo una condición operativa. Por ejemplo, en una planta donde es necesario tener: a) el ambiente con una presión atmosférica mayor a la presión atmosférica, b) temperatura controlada como en cuartos fríos, c) humedad controlada cómo en la elaboración de medicamentos, d) combinación de los anteriores u otros; los equipos que suministran la condición estarán siempre encendidos. En el caso de estudio los equipos con funcionamiento permanente se pueden asociar a la prestación de un servicio a la unidad de producción y serán analizados en la siguiente sub-sección.

3.1.3 Transformación del consumo de servicios en consumo de energía

La producción de un servicio consume energía, y esa energía debe ser asignada a la actividad mediante una tasa de conversión (coeficiente de transformación) propia del rendimiento del equipo, y que se distribuye en las actividades mediante la aplicación de dicha relación. La energía consumida debe incluir la energía consumida en la preparación del equipo prestador del servicio para generar el servicio.

(3)

donde:

E_s es la energía asociada al servicio en una actividad,

UsoServ es la cantidad de servicio utilizada por la actividad, y

c_tes el coeficiente de transformación.

3.1.4 Distribución del consumo de energía compartido en distintas actividades

Los consumos de energía en los servicios pueden estar asociados directamente a la ejecución de la actividad como en el caso de aire comprimido para movimientos en un dispositivo electromecánico, o utilizados para mantener condiciones en el ambiente de producción, por ejemplo la iluminación. Cuando el ambiente debe poseer unas condiciones especiales que implican la utilización de filtrado de aire, climatización, estos servicios se mantienen independiente de si la actividad se está ejecutando o está en preparación, y es necesario establecer criterios para al distribución del consumo entre las distintas actividades, y un criterio es el de distribuir por lapsos de tiempo como el propuesto en (Szychta, 2010) para ABC. En la Figura 4 se muestra como considerar consumos comunes y consumos al equipo.

Fig. 4
Tipos de consumo en la unidad de producción.

En el caso de que sólo pueda ser ejecutada una actividad simultáneamente, pero el consumo es constante, la cantidad de energía consumida en los lapsos de tiempo donde no hay una actividad ejecutándose debe ser cargada a las distintas actividades que se dan en la unidad. Ver Figura 5. En el método ABC, el costo de asociado a las actividades necesarias, pero no directas es distribuido entre las actividades de transformación directas (Cooper y col., 1992).

Fig. 5
Consumos compartidos por varias actividades

Consumos sin paralelismo en las actividades

El consumo de energía en los tiempos donde no hay actividad, esto es el tiempo, si es que ocurre, que tarda entre el final de una actividad y el comienzo de otra, se adjudica de la siguiente manera, dada la actividad i:

1) El consumo es asumido por la actividad inmediatamente posterior:

2) El consumo es asumido por la actividad inmediatamente anterior

3) El consumo total asignado proporcionalmente a la duración de cada actividad.

donde:

C_tiConsumo Energético total en la actividad i,

C_tinact(i-1;i) Consumo energético por inactividad entre la actividad i - 1 e i,

C_tinact(i;i+1) Consumo energético por inactividad entre la actividad i e i + 1,

C_tj Consumo energético por inactividad asociado a las actividades previas a la actividad i,

d_urajDuración de la inactividad j,

d_urai Duración de la actividad i, y

C_ai Consumo energético de la actividad i

Consumos con paralelismo en las actividades

Para el caso mostrado en la Figura 5-b el consumo común se prorratea por período de tiempo, entre todas las actividades o la porción que están en el lapso de tiempo tomado como referencia. El prorrateo se hace tomando en cuenta la duración de las distintas actividades tal como se da en la ecuación siguiente.

(4)

donde:

C_aiConsumo energético de la actividad i ,

C_i Consumo energético de la actividad i,

C_comun Consumo energético comun a todas las actividades asociadas a la orden de producción, fabricación de un producto,

d_uraj Duración de la actividad j,

d_urai Duración de la actividad i y

El índice de consumo de energía vs producción para la actividad corresponde a la cantidad de producto procesado / mejorado en la actividad respecto al producto final obtenido en el conjunto de actividades necesarias para completar el proceso de producción.

(5)

donde:

i_aiIndice de consumo energético de la actividad i,

C_aiConsumo energético de la actividad i, Cantidad producida, es la cantidad de producto realizada/ procesada/transportada/procesada por en la actividad i.

De acuerdo al método de producción utilizado, un producto (intermedio o final) se obtiene mediante la ejecución de actividades con un grupo de recursos. La secuencia de transformaciones sobre grupos de recursos se asocia a una etapa de una ruta de producto. Un producto final se obtiene en una o más etapas, y una etapa está formada por uno o más pasos. Por lo general, las etapas se realizan con un conjunto de equipos en una localidad específica que será denominada Unidad de Trabajo o Unidad de Producción.

A partir de la “ruta del producto” usada en una orden de producción, donde la orden especifica producto y cantidad, se puede calcular la energía utilizada para obtener la cantidad de producto en cada etapa (unidad). La cantidad de energía utilizada para obtener el producto final es la suma de la energía usada en cada etapa del producto. De aquí, el consumo energético del producto p_j usando la ruta de producto rp_j está dado por:

(6)

donde:

CEpi;rpl es el consumo energético del producto pi usando la ruta de producto rpl.

CEUTj es el consumo de energía de cada Unidad de Trabajo UTj utilizada en la ruta del producto rpl para el producto pi.

El consumo energético en una etapa del producto se calcula sumando la energía de cada actividad que se realiza en la Unidad de Trabajo UTj, y viene dado por:

(7)

donde:

CEUTj es el consumo de energía en la Unidad de trabajo para elaborar un producto de una orden de trabajo asociada a la orden de producción,

CEActk es el consumo de energía de la Actividad

Actk asociada a una orden de trabajo para elaborar el producto en la Unidad de Trabajo UTj .

El consumo energético asociado a cada actividad es el expresado en la ecuación 4. Así, el costo energético para fabricar el producto pi está determinado por:

(8)

y el índice para la orden es:

(9)

En el caso de un sistema de producción donde existen productos intermedios que pueden ser usados en varios productos finales, o productos intermedios de órdenes distintas son utilizados en la misma orden.

Para sistemas con etapas independientes, existen productos en etapas intermedias que pueden ser utilizados parcialmente en una orden de producción, y para una etapa, productos intermedios pueden tener orígenes distintos; en ese caso se tiene un sistema de producción multi–ruta multi – producto. La ecuación (8) no puede ser utilizada para este tipo de organización, y la solución está en asociarle la energía acumulada al producto obtenido en cada etapa.

Para determinar el consumo de energía en cada etapa se propone el esquema mostrado en la sección 3, al cual se le añade la energía acumulada en los insumos de entrada. En este escenario el consumo energético acumulado para obtener el producto i (pi), asumiendo que se obtiene un solo producto está dado por:

(10)

donde:

CEl;pi;mj;opm es el consumo de energía acumulado en la etapa l para obtener el producto pi usando el modelo del producto mj en la orden de producción opm,

CEinsj ;l es la cantidad de energía acumulada del insumo insj en la etapa l,

CEUTs;Actk;pi;otn es la energía consumida en la ejecución de la actividad Actk en la elaboración del producto pi bajo la orden de trabajo otn. La orden de trabajo otn está asociada a la orden de producción opm, en la unidad de trabajo UTs.

El energía acumulada asociada a los insumos y/o materia prima que son entradas a la Unidad de Trabajo depende directamente de la ruta de trabajo utilizada que se define en la programación de la producción para implementar el modelo de producto que está siendo utilizado; en la sección 5 se definen los términos rutas de producto y modelo de producto. La energía acumulada en los insumos se calcula como el índice energético del insumo Insj a partir del índice del insumo por la cantidad del insumo i_Insj X cant_j. El cálculo del índice se da en la ecuación 5.

El índice del producto final para una orden se obtiene aplicando la ecuación 10 a cada una de las Unidades de Trabajo en la ruta definida y el índice de la etapa final da el índice de la orden para el producto pi.

Similar al procedimiento de evaluación de Costeo Basado en Actividad, El consumo de energía asociado al producto obtenido en una etapa debe tomar en cuenta la cantidad de energía asociada los insumos, así como la cantidad de energía asociada a la transformación de los mismos. De donde, la cantidad de energía usada en la obtención de un producto, es la suma de las energías utilizadas en los insumos más la energía utilizada en los recursos, más la energía asociada a la planificación de la operación, que puede ser considerada despreciable. Para el análisis, la salida de una etapa (unidad de trabajo) puede generar productos de desecho, los cuales no son considerados como producto de salida. En el caso donde una etapa genera varios productos útiles de manera simultánea, el consumo de energía se asigna al total de la producción. En el caso de refinerías, los productos de mayor calidad necesitan una mayor cantidad de energía, y es necesario plantear, por ejemplo, una ecuación en función de las entalpías de los productos para calcular el consumo energético y con ello los costos energéticos.

El rendimiento energético en una empresa de producción puede ser mejorado eliminando el desperdicio que existe a lo largo del proceso de producción. Partiendo de que los recursos consumen energía de manera directa en la ejecución de actividades de producción, o en la utilización de servicios que aseguren las condiciones de ejecución de actividades. Cada orden de producción tendrá un consumo energético directo que depende de la ejecución de actividades asociadas, y un consumo total que incluye la energía de consumo común en el recurso que debe ser distribuida entre las distintas actividades ejecutadas en él. En principio, el consumo de energía debe ser el mismo para una orden de producción de igual cantidad de producto que utilice los mismos recursos y tipo de insumos; este consumo de energía en relación a lo producido, establecido como patrón se define como el Indicador. Si se presentan variaciones del índice con respecto al indicador de consumo, la información recabada reflejará en donde hubo la variación y por ende facilita encontrar la causa de la misma. El modelo ontológico permite definir un conjunto de indicadores que pueden ser estimados de manera teórica o estimados a partir de promedio de distintas órdenes de producción, y hallar desviaciones en el consumo en cada nueva orden que se ejecute. Cada orden debe ser programada y su ejecución analizada con respecto a los indicadores con el fin de optimizar el consumo energético.

Partiendo de la ontología dada en la Figura 2 se propone el cubo de actividades para un producto usando servicios provistos por recursos de la Figura 6, y cuya descripción se da a continuación.

Fig. 6
Cubo de actividades para un producto usando servicios provistos por recursos

Modelo de Producto Mantiene la información de como obtener un producto. Se define como el conjunto de servicios necesarios sobre los insumos (etapas a cumplir) para poder obtener el producto. Los servicios tienen un orden de ejecución definido. El modelo del producto relaciona el eje Producto con el eje Servicio. La descrip ción del modelo es hecha mediante Redes de Petri (David y col., 2005).

Plano de habilidades Muestra la información de las capaci dades de un equipo (recurso) para proveer un servicio. Cada recurso tiene una habilidades (que se muestran como filas, asociadas al plano equipos-servicios y como la cara derecha de los cubos en el triedro de la Figura 6) que indica los servicios que puede prestar. La información organizada de esta manera desacopla los recursos del producto dando una mayor facilidad en la labor de planificación tal como se mostrará más adelante.

Plano de Ruta de Producto Este plano es usado común- mente para describir el modelo del producto. En la figura no se muestra, y se puede obtener mediante la proyección de las actividades sobre el plano equipo – producto. Cada recurso posee un Modelo de Proceso para ejecutar las habilidades.

Actividad que resulta de la asociación de un modelo de producto con respecto a un conjunto de habilidades estable cidas para cumplir con una orden y que son ejecutadas por un recurso.

Este define las unidades y equipos utilizados que serán usados como centro de costos (Chacon y col., 2012, Chacón y col., 2016) requeridos para el cálculo del rendimiento, sino que puede ser extendido para un índice energético.

Para el cálculo de los indicadores, en el caso de indicadores extraídos a partir de la información existente, se obtiene a partir del promedio de los índices de consumo de energía vs. producción para órdenes completadas de manera satisfactoria.

5.1 Indicadores de consumo en el recurso

El recurso debe tener un comportamiento similar para las distintas órdenes de trabajo para ejecutar servicios similares. Variaciones en el rendimiento pueden ser debidas a problemas de fallos en el recurso (gastos asociados a mantenimiento), fallos en el insumo (mala calidad de los insumos que exige mayor procesamiento). Fallos en la programación (insumos que no se corresponden con un modelo de producto o modelo de proceso adecuado). Consumos en el recurso por tiempo ocioso pueden ser imputados a una falla en la planificación.

La obtención de un producto está asociado a la orden de producción, mientras que la ejecución de una etapa en el modelo del producto está asociada a la orden de trabajo. Una orden de trabajo pertenece a una orden de producción y la orden de producción puede ser para obtener un producto final o un producto intermedio. Para los recursos, se utilizan las órdenes de trabajo. Los índices e indicadores calculados para un recurso se dan en la Tabla 2.

Tabla 2
Indicadores asociados al recurso

En el trabajo se muestra una metodología para el cálculo del consumo energético para procesos de producción, deriva- da de la metodología ABC y se comprueba su efectividad para la generación de indicadores de consumo energético. En el caso de sistemas de producción donde se utiliza el modelo de producto, las actividades son derivadas del modelo del producto y de la selección de recursos necesarios para su ejecución; esta combinación define la ruta del producto a ser empleada tal como se muestra en la sección 5.

La implantación de un método de medición de consumo de la energía por actividad se alcanzado fácilmente si se dispone de un sistema de seguimiento de las operaciones de producción basado en el modelo del producto. El sistema de medición de la energía puede ser independiente, y en este caso, se hace necesario un paso posterior para establecer la relación de consumo en los distintos equipos con la duración de las actividades. El método propuesto garantiza una asignación del consumo energético a cada orden de producción de una manera precisa. Los consumos escondidos de energía son eliminados al obtenerse todos los consumos directos e indirectos en cada estación de trabajo, y a una orden se le asignarán los consumos de los productos que intervienen en una orden en particular.

El caso de estudio presentado muestra la efectividad del método, que puede implementarse en línea para disponer de un sistema de alarma en tiempo real en el caso de órdenes que sobrepasen los límites establecidos para los distintos indicadores.