Ingeniería modular y estandarización con Eplan: el papel de la estructuración de producto

El problema: ingeniería basada en el copia y pega

En la práctica industrial actual, los nuevos proyectos suelen construirse a partir de fragmentos de diseños anteriores, copiando y pegando esquemas eléctricos existentes con pequeñas adaptaciones. El conocimiento personal del diseñador determina qué plantillas son las más adecuadas, mientras que los errores antiguos se copian de forma sistemática y solo se hacen evidentes en fases posteriores, como la adquisición de materiales, el montaje o la puesta en marcha. El resultado es previsible: retrasos, trabajo adicional y costes acumulados.

Cuando la gama de productos crece e incorpora variantes, opciones y soluciones especiales, la práctica de copiar y pegar se vuelve insostenible. Pensemos en un sistema con tan solo cuatro parámetros, cada uno de ellos con diez variantes posibles: el número de combinaciones posible alcanza las 10.000 configuraciones. Sin una estructura modular, cada configuración requiere un trabajo de ingeniería específico, multiplicando exponencialmente los tiempos y los costes.

Estructuración de sistemas técnicos: los tres aspectos de la norma IEC 81346

La norma IEC 81346 define tres aspectos fundamentales para la estructuración de cualquier sistema técnico. Cada uno de ellos responde a una pregunta de ingeniería distinta.

• El aspecto de función (identificador "=") describe lo que el sistema debe hacer. Por ejemplo, transportar una pieza, mecanizar un material o activar una protección.
• El aspecto de producto (identificador "-") define con qué componentes se implementa esa función.
• Por su parte, el aspecto de lugar (identificador "+") determina dónde están instalados físicamente los componentes, ya sea en un cuadro eléctrico, un armario de control o una máquina.

La separación rigurosa de estos tres aspectos constituye la base de la ingeniería modular. Una función puede distribuirse entre varias ubicaciones y una misma ubicación puede contener múltiples funciones. Esta independencia permite añadir, eliminar o modificar módulos funcionales sin afectar a la estructura del resto de objetos del sistema, un requisito fundamental para gestionar cambios de última hora, adaptaciones y modernizaciones.

Métodos de diseño: de la producción a la orientación funcional

Método orientado a la producción

En el método orientado a la producción, los esquemas eléctricos se organizan según la secuencia de fabricación: primero la alimentación, después el circuito de potencia, el circuito de control y, por último, el PLC. La estructura documental refleja el proceso productivo y, con frecuencia, la numeración de las páginas incluye la marca de identificación de los dispositivos. Aunque permite que la producción trabaje hoja por hoja, este método dispersa las funciones en varias páginas, lo que dificulta la localización de averías y complica enormemente las ampliaciones y los cambios de última hora.

Método orientado a la función

En el método orientado a la función, los circuitos se agrupan según la tarea que desempeñan. Cada unidad funcional agrupa el circuito de potencia, los sensores, las entradas y salidas del PLC y los circuitos de seguridad en una estructura coherente. La identificación se ajusta a la norma IEC 81346 (aspecto de función y aspecto de lugar), mientras que la clasificación documental se basa en la norma IEC 61355. Este enfoque modular permite considerar cada función de forma independiente durante la fase de diseño, agilizar la localización de averías durante el mantenimiento y añadir o eliminar funciones sin afectar a la estructura existente. Este es el método que sirve de base para la creación de bibliotecas modulares.

Herramientas Eplan para la modularización

Proyectos de macros y variantes de circuitos

En Eplan, los módulos funcionales se implementan como macros gestionadas en proyectos de macros: repositorios centrales donde se crean, validan y mantienen los circuitos parciales. Cada macro puede contener múltiples variantes. Por ejemplo, un arranque directo o un arranque con variador de frecuencia. Su mantenimiento se realiza de forma centralizada, de modo que una actualización en la biblioteca puede propagarse automáticamente a todas los usos.

Técnica de marcadores de posición y conjuntos de valores

Para gestionar la variabilidad del porfolio de productos, Eplan permite definir variables y tablas de valores que controlan dimensiones, fabricantes, descripciones y características tecnológicas. La conmutación entre componentes o fabricantes alternativos se realiza mediante marcadores de posición (placeholders), lo que permite implementar correctamente las dependencias técnicas y ampliar la gama de productos en el futuro sin necesidad de rediseñar los circuitos base.

Configuradores

En el nivel más avanzado, los configuradores combinan la biblioteca de macros con reglas de configuración para generar automáticamente toda la documentación del proyecto a partir de una selección de opciones. El flujo es directo: a partir de una configuración comercial se generan automáticamente los esquemas eléctricos, las listas de materiales, los diagramas de cableado y la documentación de producción. Esto facilita la transición de modelos de ingeniería bajo pedido (Engineer-to-Order (ETO)) a los de configuración bajo pedido (Configure-to-Order (CTO)).

Impacto en la eficiencia, la calidad y la competitividad

Eficiencia operativa

La reutilización sistemática de módulos validados puede reducir los tiempos de ingeniería entre un 30 % y un 60 %. La generación automática de informes con filtros, agrupaciones y criterios de ordenación predefinidos elimina tareas manuales repetitivas. Además, la integración con sistemas ERP y PDM permite que los cambios realizados en el diseño se reflejen automáticamente en las áreas de compras, producción y logística. También hace posible la prefabricación parcial, ya que los módulos estandarizados pueden pasar a producción antes de que el proyecto completo esté finalizado.

Calidad

Los módulos validados cuentan con un historial de fiabilidad contrastada. Las comprobaciones automáticas de Eplan, como la detección de duplicidades en las designaciones, conexiones abiertas, incompatibilidades en la sección de cables o errores en las referencias cruzadas, actúan como una red de seguridad que ayuda a prevenir errores antes de que lleguen a la planta de producción. Por otro lado, la coherencia documental facilita la certificación conforme a normas como la ISO 9001, mientras que la clasificación documental basada en la IEC 61355 garantiza que cada departamento, desde ventas y compras hasta producción y mantenimiento, disponga de la información adecuada sobre el producto.

Competitividad

La capacidad de responder con rapidez a las solicitudes de presupuesto, reducir los plazos de entrega y garantizar la coherencia entre múltiples proyectos simultáneos constituye un factor diferencial crucial. La ingeniería modular permite ampliar la capacidad de diseño sin necesidad de un aumento proporcional de los recursos. Asimismo, el conocimiento deja de depender de personas concretas para quedar incorporado en bibliotecas reutilizables, reduciendo la curva de aprendizaje de los nuevos empleados. En el contexto de la Industria 4.0, las estructuras estandarizadas constituyen la base para la creación de gemelos digitales y la puesta en marcha virtual (virtual commissioning).

Conclusión: el papel de la estructuración de producto

La estructuración de producto no es una mejora puntual, sino una transformación estructural. Requiere una definición clara de la cartera de productos, la descomposición funcional según la IEC 81346, la transición hacia un método de diseño orientado a la función y la creación progresiva de una biblioteca de macros, marcadores de posición y configuradores en Eplan. Este proceso exige la implicación de distintos departamentos y unos objetivos claramente definidos, pero los resultados, una documentación más rápida, fiable y escalable, justifican plenamente la inversión. Para las empresas que aspiran a competir en la vanguardia de la automatización industrial, la ingeniería modular y estandarizada no es una opción, sino una necesidad.