Control programable y flexibilidad de los procesos

La idea

Qué vas a aprender

• Comportamientos automáticos: cuatro operaciones que se repitenconcepto

  Un comportamiento automático es una parte del proceso que arranca, sigue y termina sola, sin una persona empujando cada movimiento. Pensá en un semáforo, en el portón eléctrico de un garaje o en la cinta transportadora de un supermercado. Aunque parezcan muy distintos, casi todos los automatismos combinan las mismas cuatro operaciones:

  1. Sensar: detectar algo del entorno. El sensor de la puerta automática del súper "ve" que te acercás; el termostato de un invernadero mide la temperatura del aire. 2. Temporizar: medir o esperar un tiempo. El semáforo mantiene el verde treinta segundos; el microondas cuenta los dos minutos que le pusiste. 3. Controlar: decidir qué hacer con esa información. Es el "cerebro" del sistema: compara lo que sensó con lo que tendría que pasar y resuelve el próximo paso. 4. Actuar: ejecutar la decisión sobre el mundo físico. Prender un motor, abrir una válvula, encender una resistencia, mover un brazo.

  Reconocer estas cuatro operaciones en cualquier máquina es la herramienta central del tema: te permite "desarmar" con la cabeza un artefacto que nunca viste y entender cómo funciona por dentro.

• Cómo se controla: por tiempo o con sensores, a lazo abierto o realimentadométodo

  No todos los automatismos se controlan igual. Hay dos preguntas clave.

  ¿Se controla por tiempo o con sensores? - Por tiempo: el sistema hace las cosas según un reloj, sin fijarse en el resultado. El lavarropas avanza de etapa a los tantos minutos, tenga la ropa como la tenga. El riego que se prende todos los días a las 7 de la mañana. - Con sensores: el sistema mide una variable real y actúa en función de eso. El riego que se prende solo cuando un sensor detecta que la tierra está seca.

  ¿Lazo abierto o realimentado (lazo cerrado)? - Lazo abierto: el sistema actúa y no verifica si logró lo que buscaba. Una estufa común que prendés al máximo: calienta y calienta, pero no "sabe" cuánto calor hace en la pieza. Si abrís la ventana, ella sigue igual. - Realimentación (lazo cerrado): el sistema mide el resultado y se corrige a sí mismo. Un aire acondicionado con termostato en 24°: mide la temperatura, y si ya llegó, corta; si vuelve a subir, arranca de nuevo. Ese "medir el resultado para corregirse" es la realimentación, y es lo que hace que un proceso se sostenga estable sin que nadie lo vigile.

  Ojo con no confundir las dos preguntas: un sistema puede usar sensores y aun así ser bastante básico, pero la realimentación siempre necesita sensar el resultado para cerrar el lazo.

• Programar = flexibilidad: movilidad y adaptabilidadconcepto

  Una máquina de leva mecánica hace siempre exactamente el mismo movimiento: para cambiarle la tarea hay que cambiarle las piezas. Un sistema automático programable guarda su comportamiento como un programa, y ahí está la vuelta de tuerca del tema: cambiar la tarea es cambiar las instrucciones, no el fierro. Eso le da flexibilidad, que tiene dos caras:

  • Movilidad: la misma máquina puede hacer distintos trabajos. Un brazo robótico de una fábrica de autos hoy suelda una puerta y mañana, con otro programa, coloca un parabrisas.
  • Adaptabilidad: el proceso se ajusta a lo que va midiendo, en vivo. Si un sensor detecta que llegó una pieza de otro tamaño, el programa toma un camino distinto.

  Por eso la industria moderna es cada vez más flexible: en vez de una línea rígida que solo sabe hacer un producto, se arman celdas programables que se reconfiguran para lotes chicos y variados. Es la diferencia entre una fábrica que solo produce un modelo de heladera y otra que, cambiando programas, produce cinco.

• Las lógicas de programación: ciclos, secuencias y condicionalesconcepto

  Uno no ve el programa por dentro, pero puede inferir su lógica observando cómo se comporta la máquina. Hay tres patrones que aparecen una y otra vez:

  1. Secuencia: una serie de pasos en orden fijo, uno después del otro. El lavarropas: cargar agua → lavar → enjuagar → centrifugar. Si observás que siempre pasa lo mismo en el mismo orden, atrás hay una secuencia. 2. Ciclo (repetición): un tramo que se repite muchas veces. La bomba de una pileta que filtra el agua durante ocho horas repite el mismo ciclo de succión una y otra vez; el brazo que coloca tapa tras tapa en una línea de gaseosas repite el mismo movimiento con cada botella. 3. Estructura condicional: el famoso "si pasa esto, hacé aquello; si no, hacé esto otro". El ascensor: si alguien llamó del 4° piso, subí; si no, quedate esperando. El horno: si la temperatura pasó los 180°, apagá la resistencia.

  Combinando estos tres patrones se arma casi cualquier automatismo. Poder mirar una máquina y decir "acá hay un ciclo con una condición adentro" es entender su programación sin ver una sola línea de código.

• Cómo se organiza la producción: del proyecto único al proceso continuométodo

  La flexibilidad también depende de cómo esté organizada la producción entera. El NAP distingue cinco formas, que van de lo más artesanal y variado a lo más masivo y rígido:

  1. Por proyecto: se produce una única cosa, grande y a medida. Construir un puente, un dique o un satélite en INVAP. Cada proyecto es distinto. 2. Intermitente: se fabrica según pedidos, en tandas variadas y sin un ritmo fijo. Un taller metalúrgico que hoy hace rejas y mañana un portón a medida. 3. Por lotes: se produce una cantidad de un producto, después se reconfigura la máquina y se produce un lote de otro. Una panadería industrial que hace un lote de facturas y después uno de pan de molde. 4. En línea: producción en serie, cada puesto hace siempre la misma tarea sobre el producto que va pasando. La clásica línea de montaje de autos que popularizó la Revolución Industrial. 5. Continuo: el proceso no para nunca, el material fluye sin cortes. Una refinería de petróleo o una planta de cemento que funcionan las veinticuatro horas.

  Cuanto más hacia el proyecto, más flexibilidad y variedad pero menos volumen; cuanto más hacia lo continuo, más volumen y eficiencia pero menos capacidad de cambiar el producto. Los sistemas programables son justamente lo que permite ganar flexibilidad sin perder tanto volumen: acercan la producción en serie a la variedad del taller.

Ejemplos resueltos

• Un comportamiento automático es una parte del proceso que arranca, sigue y termina sola, sin una persona empujando cada movimiento. Pensá en un semáforo, en el portón eléctrico de un garaje o en la cinta transportadora de un supermercado. Aunque parezcan muy distintos, casi todos los automatismos combinan las mismas cuatro operaciones:
• 1. Sensar: detectar algo del entorno. El sensor de la puerta automática del súper "ve" que te acercás; el termostato de un invernadero mide la temperatura del aire. 2. Temporizar: medir o esperar un tiempo. El semáforo mantiene el verde treinta segundos; el microondas cuenta los dos minutos que le pusiste. 3. Controlar: decidir qué hacer con esa información. Es el "cerebro" del sistema: compara lo que sensó con lo que tendría que pasar y resuelve el próximo paso. 4. Actuar: ejecutar la decisión sobre el mundo físico. Prender un motor, abrir una válvula, encender una resistencia, mover un brazo.
• Reconocer estas cuatro operaciones en cualquier máquina es la herramienta central del tema: te permite "desarmar" con la cabeza un artefacto que nunca viste y entender cómo funciona por dentro.

Errores comunes

• "Educación Tecnológica es programar computadoras."

  No. Acá programar es una forma de controlar procesos técnicos (máquinas, líneas, riego); el foco está en cómo funcionan los procesos y su impacto, no en aprender un lenguaje de programación.

  Cómo corregirlo: No. Acá programar es una forma de controlar procesos técnicos (máquinas, líneas, riego); el foco está en cómo funcionan los procesos y su impacto, no en aprender un lenguaje de programación.

• "Automático y programable son lo mismo."

  No necesariamente. Un semáforo viejo de tiempo fijo es automático pero no flexible; lo programable agrega que podés cambiarle el comportamiento sin cambiarle las piezas.

  Cómo corregirlo: No necesariamente. Un semáforo viejo de tiempo fijo es automático pero no flexible; lo programable agrega que podés cambiarle el comportamiento sin cambiarle las piezas.

• "Si un sistema usa sensores, entonces tiene realimentación."

  No siempre. Un sensor de presencia que abre una puerta usa un sensor, pero no mide si logró su objetivo para corregirse; la realimentación necesita medir el propio resultado y cerrar el lazo.

  Cómo corregirlo: No siempre. Un sensor de presencia que abre una puerta usa un sensor, pero no mide si logró su objetivo para corregirse; la realimentación necesita medir el propio resultado y cerrar el lazo.

• "El lazo abierto es un control malo o roto."

  No: es más simple y muchas veces alcanza y sobra (una tostadora por tiempo funciona perfecto). Se elige lazo abierto o cerrado según lo que el proceso necesite, no porque uno sea "mejor".

  Cómo corregirlo: No: es más simple y muchas veces alcanza y sobra (una tostadora por tiempo funciona perfecto). Se elige lazo abierto o cerrado según lo que el proceso necesite, no porque uno sea "mejor".

• "Cuanto más automática y continua, mejor es siempre la producción."

  No: el proceso continuo da mucho volumen pero es rígido. Según lo que se fabrique, puede convenir producir por proyecto o por lotes, con más flexibilidad y menos volumen.

  Cómo corregirlo: No: el proceso continuo da mucho volumen pero es rígido. Según lo que se fabrique, puede convenir producir por proyecto o por lotes, con más flexibilidad y menos volumen.

• "La secuencia y el ciclo son la misma cosa."

  No: la secuencia es una serie de pasos en orden; el ciclo es un tramo que se repite. Muchos programas combinan los dos (una secuencia que adentro tiene un ciclo).

  Cómo corregirlo: No: la secuencia es una serie de pasos en orden; el ciclo es un tramo que se repite. Muchos programas combinan los dos (una secuencia que adentro tiene un ciclo).

En resumen