Optimización del control y la gestión de datos en una celda de manufactura flexible a través de una base de datos orientada a grafos
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Date
2024
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Publisher
Pontificia Universidad Javeriana Cali
Abstract
Los actuales sistemas de gestión de bases de datos (DBMS) desempeñan el papel de organizar los datos de manera eficiente y eficaz. Sin embargo, entre los desarrollos aplicados, sigue existiendo un factor importante relacionado al esquema de representación y análisis de los datos, en donde es vital tener en cuenta la manera en cómo se almacenan los datos, debido a que esto influye en la eficiencia de su procesamiento y consulta. Una celda de manufactura flexible, junto con los sistemas de ejecución de manufactura (MES), están orientados hacia la optimización de operaciones de un área de trabajo, con el objetivo de asegurar la ejecución efectiva y optimización del rendimiento de las operaciones de fabricación de la planta de producción, y mejorar la calidad del producto final. Estos sistemas, funcionan a partir del control y análisis de la información recopilada. Por ende, la implementación de una base de datos en el MES se convierte en uno de los pilares claves del control de un proceso, es decir, el constante flujo de datos obtenidos debe ser regulado y analizado eficazmente para generar valor y mejorar la eficiencia, aprovechando al máximo la representación digital del proceso. Por lo tanto, es de vital importancia conocer las diferentes bases de datos que se han desarrollado actualmente, y analizar sus diferentes desempeños en cuanto a su flexibilidad, escalabilidad y adaptabilidad a los cambios de la celda. En este trabajo se aborda un estudio en torno al mejoramiento de los procesos de control y la gestión de datos de una celda de manufactura flexible. Mediante el uso de una base de datos orientada a grafos, el proyecto logró desarrollar un sistema de información que permite mantener la lógica y estructura de la funcionalidad de la Celda de Manufactura del CAP, además de controlar y reportar eficientemente la información del proceso ejecutado en la celda. Por otro lado, se introdujo un Dashboard como herramienta que ilustra de manera efectiva los indicadores industriales establecidos, ofreciendo una visión clara del rendimiento del proceso y aportando así a la toma de decisiones del negocio. Se desarrolló un software de control para supervisar y coordinar el funcionamiento físico de la celda de manufactura, garantizando una ejecución eficiente del proceso. Además, se implementó una interfaz gráfica para mejorar la comunicación y la gestión de la información entre los usuarios y el coordinador del proceso. Se creó un entorno de pruebas específico para evaluar y ajustar el sistema antes de su implementación completa. Estas adiciones no solo optimizan la eficiencia del proceso de fabricación, sino que también añaden valor a través del análisis de datos y la toma de decisiones informadas respaldadas por el Dashboard y un entorno de pruebas.
Description
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Current database management systems (DBMS) play the role of organizing data efficiently and effectively. However, among the developments applied, there is still an important factor related to the data representation and analysis scheme, where it is vital to consider the way in which data is stored, because this influences the efficiency of its processing and querying. A flexible manufacturing cell, together with manufacturing execution systems (MES), are orien ted towards the optimization of operations of a work area, with the objective of ensuring the effective execution and performance optimization of the manufacturing operations of the production plant and improving the quality of the final product. These systems work from the control and analysis of the information collected. Therefore, the implementation of a database in the MES becomes one of the key pillars of process control, i.e., the constant flow of data obtained must be effectively regulated and analyzed to generate value and improve efficiency, making the most of the digital representation of the process. Therefore, it is of vital importance to know the different databases that have been currently developed, and to analyze their different performances in terms of their flexibility, scalability and adaptability to cell changes. This paper addresses a study on the improvement of the control processes and data management of a flexible manufacturing cell. By using a graph-oriented database, the project was able to develop an information system that allows maintaining the logic and structure of the functionality of the CAP Manufacturing Cell, in addition to efficiently control and report the information of the process executed in the cell. On the other hand, a Dashboard was introduced as a tool that effectively illustrates the established industrial indicators, offering a clear vision of the process performance and thus contributing to business decision making. Control software was developed to supervise and coordinate the physical operation of the manufacturing cell, guaranteeing efficient execution of the process. In addition, a graphical interface was implemented to improve communication and information management between users and the process coordinator. A specific testing environment was created to evaluate and tune the system before full implementation. These additions not only optimize the efficiency of the manufacturing process, but also add value through data analysis and informed decision making supported by the Dashboard and a testing environment.
Keywords
Base de datos de grafos, Celdas de manufactura, Neo4j, Cypher, Sistemas de ejecución de manufactura