1. Orientando la Gestión de los Procesos de Fabricación
hacia BPM: El Mapa de Procesos de la Maquinaria
Industrial
Virgilio Gilart-Iglesias, Francisco Maciá-Pérez, Diego Marcos-Jorquera, Francisco
José Mora-Gimeno, Juan Antonio Gil-Martínez-Abarca
Departamento de Tecnología Informática y computación, Universidad de Alicante
San Vicente del Raspeig. España
{vgilart, pmacia, dmarcos, fjmora, gil}@dtic.ua.es
http://www.dtic.ua.es
Resumen. En los últimos años, la madurez alcanzada por las Tecnologías de la
Información (TI) junto con algunas de las teorías modernas de gestión de
procesos de negocio (BPM) ha propiciado un escenario adecuado para afrontar
los requerimientos de los nuevos modelos de negocio. El resultado se ha visto
reflejado en la aparición de sistemas de gestión ágil, dinámicos y flexibles que
permitan adaptar el negocio de forma inmediata a los cambios introducidos en
el entorno de la organización. Sin embargo, en las organizaciones
manufactureras es difícil, si no imposible, alcanzar los requerimientos de estos
nuevos modelos de negocio debido a las restricciones tecnológicas y
conceptuales existentes entres los elementos ubicados en los diferentes niveles
de la organización que impide la integración de los procesos de negocio y
fabricación. Nosotros proponemos una metodología que logra esta integración y
cuyo resultado es un modelo, denominado maquinaria industrial como servicio
(IMaaS), que muestra la maquinaria industrial como parte de un BPMS,
eliminando las restricciones conceptuales, y que expone su funcionalidad como
servicios, eliminando las restricciones tecnológicas. En concreto, este artículo
se centra en el proceso que elimina las restricciones conceptuales, trasladando
los procesos de fabricación que tienen lugar en la maquinaria industrial al
dominio del negocio y mostrando la maquinaria industrial como un mapa de
procesos de negocio que será integrado y gestionado con el resto de procesos de
la organización de forma transparente.
1. Introducción
En los nuevos modelos de negocio orientados a la personalización masiva [1] [2], el
cliente ya no puede ser considerado una mera entidad externa a los procesos de
negocio de la organización, sino que forma parte del mismo como un elemento activo,
determinando las características específicas que debe poseer el producto deseado.
Estos nuevos enfoques de paradigmas de negocio exigen a las organizaciones
modelos dinámicos y flexibles para adaptarse de forma ágil a los cambios producidos
en el entorno debido a la demanda del mercado [3].

2. 64
V. Gilart et al.
Las TI se presentan como una herramienta valiosa para alcanzar los objetivos de
los nuevos modelos de negocio. Éstas ya se contemplaban desde la formulación de
teorías modernas de gestión de procesos, como el BPR, como un elemento clave en la
gestión de la organización y que se han visto plasmados con gran éxito en sistemas
como ERP, CRM, etc. [2] [4]. Sin embargo, estas teorías adolecen de las
características necesarias para afrontar dichos requerimientos. Se trata de modelos
rígidos centrados en la consecución de los procesos óptimos de la organización que no
contemplan, entre sus fundamentos, los cambios en el entorno del negocio y por tanto
no asumen que los procesos óptimos definidos en un momento dado no sean los
adecuados en un periodo posterior [3].
Para dar respuesta a las exigencias de los nuevos modelos ha surgido un
movimiento denominado Business Process Management (BPM) [2], el cual
contempla el cambio como uno de sus principales fundamentos y la adecuación de
forma ágil de los procesos de negocio a dichos cambios, estableciendo las TI como
pilar fundamental para su realización.
Sin embargo, es en las organizaciones manufactureras donde la viabilidad de los
nuevos modelos de negocio se hace compleja ya que no existe una plena integración
de los procesos de fabricación dentro del mapa global de procesos de negocio de la
organización debido por las restricciones físicas, tecnológicas y conceptuales y por la
falta de estandarización en los elementos de producción ubicados en los niveles
inferiores (PLC, CNC, maquinaria industrial, etc.) [5] [6].
Para resolver el problema de la integración mencionado hemos propuesto una
metodología denominada normalización de la maquinaria industrial, la cual se
compone de dos procesos, el primero responsable de la eliminación de las
restricciones conceptuales, y, el segundo, responsable de la eliminación de las
restricciones tecnológicas.
El objetivo del primer subproceso es eliminar las restricciones conceptuales de los
procesos de fabricación y el objetivo del segundo subproceso es eliminar las
restricciones tecnológicas de la maquinaria industrial que soporta dichos procesos.
Finalmente, se obtiene, como resultado de la metodología, un modelo de maquinaria
industrial llamado Industrial Machinery as a Service (IMaaS). Este modelo muestra
dicha maquinaria como parte de un BPMS y es soportada desde el punto de vista
tecnológico por el paradigma SOA. En concreto, este artículo se centra en la parte
principal del proceso de normalización conceptual, y cuyo objetivo es trasladar los
procesos de fabricación al dominio de los procesos de negocio permitiendo que
puedan ser gestionados a través de sistemas BPM.
El resto del artículo se estructura en los siguientes apartados: la sección 2 se centra
en una visión general y actualizada del estado del arte y de los trabajos relacionados;
la sección 3 describe la metodología general; la sección 4 se centra en el principal
proceso que elimina las restricciones conceptuales de la maquinaria industrial, el
proceso de normalización conceptual de los procesos de fabricación de la maquinaria
industrial; la sección 5 describe un escenario de pruebas para validar la propuesta;
finalmente, en la sección 6, se exponen las conclusiones y los trabajos futuros.

3. El Mapa de Procesos de la Maquinaria Industrial
65
2. Background
Las primeras propuestas de integración entre los procesos de negocio y fabricación
llevados a cabo en los niveles superiores e inferiores de las organizaciones
manufactureras se centraban en modelos tradicionales de automatismos, basados en
protocolos propietarios, situados en el nivel de recursos del modelo eBusiness, como
sistemas externos a los procesos de negocio (Modbus, Profibus, AS-I, FIPIO,
DeviceNET, Interbus o Ethernet industrial). Estas propuestas constituyen los
primeros intentos por facilitar su integración con los componentes de negocio
mediante adaptadores ad-hoc. En otros casos, como el propuesto por Schneider [7], se
opta por la incorporación de dispositivos embebidos (con conexión Ethernet, soporte
TCP/IP e incluso servidor web integrado) bajo conceptos como transparent factory.
Otros fabricantes, como ABB, van un poco más lejos, elevando la comunicación a los
niveles superiores de la organización, empleando el protocolo SOAP, e incorporando
inteligencia, autogestión y proactividad a sus dispositivos embebidos [8].
En [9], se refuerza el uso del paradigma SOA basado en Servicios Web para lograr
la integración entre los elementos de producción y los sistemas de gestión de empresa
incrementando la interoperabilidad y la flexibilidad de dichos elementos. Como
resultado en la propuesta se describe el primer motor SOAP para PLCs como base
para la introducción de servicios Web en el entorno de manufacturación.
Siguiendo esta misma línea, en [5] se propone el uso de WebServices como medio
normalizado para acceder a las funcionalidades de los dispositivos y para que éstos se
integren con los sistemas de planificación de recursos empresariales (ERP). También
en el marco de proyectos europeos de investigación se encuentran importantes
iniciativas que avalan el interés de esta línea, con importantes resultados que avanzan
hacia SOA y dispositivos embebidos en la maquinaría industrial como tecnologías
válidas [10] [11] [12].
En [10] se propone una arquitectura SOA basada en las especificaciones WS-*
(DPWS) para el desarrollo de aplicaciones distribuidas en sistemas embebidos de
tiempo real, tal como los usados en la automatización industrial o en el sector de la
automoción [6] con funciones similares a las ofrecida por el estándar UPnP. Como
continuación de esta propuesta, el proyecto SODA [11] propone nuevas
funcionalidades en la arquitectura propuesta que garanticen la calidad de servicio,
integridad, seguridad, confiabilidad y autenticación en la comunicación entre los
dispositivos [13].
Por último, en el proyecto SOCRADES [12] se plantea como objetivo el desarrollo
de una plataforma que contemplase el diseño, ejecución y gestión para todas estas
generaciones de sistemas de automatización industrial enfocada hacia el modelo SOA
mediante un sistema BPM centralizado. Para ello se propone una arquitectura
middleware que permita integrar los dispositivos de producción con el sistema de
gestión desarrollado [14] [15]. Sin embargo, todas estas propuestas se centran en
lograr alcanzar la integración tecnológica de los procesos de negocio y fabricación,
pero no tienen en cuenta la integración conceptual de ambos tipos de procesos, lo que
permitiría una mejor gestión integral de acuerdo a los requerimientos de los nuevos
modelos de negocio y el desacoplamiento con la tecnología actual.
Existen escasas propuestas que tratan de integrar de forma conceptual los procesos
de fabricación y los procesos de negocio como la realizada en [16] que trata de

4. 66
V. Gilart et al.
representar los procesos de fabricación a través de la notación BPMN de forma que
ambos tipos de procesos puedan ser modelados de forma integral. Sin embargo, se
trata de una propuesta poco generalista, muy ligada a dicha notación, que la hace
completamente dependiente de este estándar.
<<goal>>
Eliminate conceptual constraints
<<achieve>>
<<process>>
<<abstract>>
Manufacturing
Processes of
Industrial
Machinery
Conceptual
normalization process
of manufacturing
processes
<<abstract>>
Business
Processed Map
of Industrial
Machinery
<<abstract>>
BPM Model of
Industrial
Machinery
Conceptual
normalization
process of
management
processes
Conceptual Normalization Process of Industrial Machinery
<<control>>
<<goal>>
Eliminate technological constraint
<<achieve>>
<<process>>
<<physical>>
Industrial
Machinery
Hardware
Normalization
Process
<<physical>>
Computational
Industrial
Machinery
Middleware
Normalization
Process
<<physical>>
Computational
Industrial
Machinery as
a Container
Services
Normalization
Process
<<physical>>
Industrial
Machinery as a
Service
Fig. 1. Proceso de normalización de la maquinaria industrial.
3. Proceso de normalización de la maquinaria industrial
El proceso de normalización de la maquinaria industrial define el contexto general de
investigación en el que se incluye la propuesta presentada en este artículo (figura 1).
El objetivo del proceso de normalización es obtener un modelo, que hemos
denominado maquinaria industrial como servicio o IMaaS, el cual permite visualizar
la maquinaria industrial como parte de un BPMS, eliminando las restricciones
conceptuales, y sustentado dicho modelo sobre el paradigma SOA e implementado
mediante Servicios Web de segunda generación, lo cual nos permite eliminar las
restricciones tecnológicas. Esto permite una rápida adaptación de los indicadores de
más bajo nivel a los objetivos estratégicos de la organización y por tanto la
consecución de los objetivos de los nuevos modelos de negocio. Este modelo
proporciona un patrón de diseño basado en la arquitectura SOA que elimina las
restricciones tecnológicas y que detalla, clasifica y organiza los elementos que cada
máquina debe poseer junto con las infraestructuras tecnológicas que le dará soporte.
Estos servicios facilitan la autogestión y la gestión proactiva de la lógica de negocio
de la cual es responsable la máquina, y le permiten comunicarse y cooperar con otras
máquinas o elementos de fabricación así como con el resto de los procesos de negocio
de la organización.
Para definir el modelo se ha partido de los requerimientos obtenidos en el estudio
realizado en los apartados 1 y 2. Las principales características de la propuesta se
pueden sintetizar en:

5. El Mapa de Procesos de la Maquinaria Industrial
67
El modelo debe definirse en consonancia con los requisitos de los nuevos modelos
de negocio caracterizados por un entorno dinámico cambiante.
Debe contemplar aquellos enfoques emergentes que tratan de eliminar las
restricciones tecnológicas y conceptuales mencionadas.
Debe guiarse por las recomendaciones y necesidades de los nuevos modelos de
producción.
El Proceso de Normalización de la Maquinaria Industrial (figura 1) se ha dividido
en dos subprocesos: el proceso de normalización conceptual y el proceso de
normalización tecnológica.
3.1 Proceso de normalización conceptual
Los requerimientos de los nuevos modelos de producción tienden hacia paradigmas
distribuidos con un acoplamiento débil y autónomo que implica un incremento en la
complejidad y la necesidad de responder a los cambios continuos con una
disminución del coste. Para dirigir estos cambios, se necesitan funcionalidades
adicionales que incluyen robustez, escalabilidad y reconfiguración, mientras se
mantienen procesos simples y transparentes [17] [18]. Además, la gestión de
producción en entornos físicamente distribuidos implica la necesidad de tomar
decisiones a nivel local [17], y así, transferir parte de la lógica de control y
supervisión hacia la maquinaria industrial [18].
Por esta razón, el objetivo del proceso de normalización conceptual es eliminar las
restricciones conceptuales que existen entre los procesos de fabricación llevados a
cabo por la maquinaria industrial y los procesos de negocio y su gestión y, de esta
forma, mostrar la maquinaria industrial como un sistema BPM autónomo que pueda
integrarse en el BPMS general de la organización.
Para lograr este objetivo, este proceso es dividido en los dos siguientes procesos: el
proceso de normalización conceptual de los procesos de fabricación y el proceso de
normalización conceptual de la gestión de procesos.
El primer subproceso, el proceso de normalización conceptual de los procesos de
fabricación, es el objetivo principal de este artículo y será descrito en las siguientes
secciones. Este subproceso muestra los procesos de fabricación y las operaciones
mecánicas realizadas por la maquinaria industrial como procesos de negocio
estableciendo una correlación entre los dominios de fabricación y negocio. El
resultado de este proceso es un modelo denominado mapa de procesos de negocio de
la maquinaria industrial.

6. 68
V. Gilart et al.
BPM Model of Idustrial Machinery
Organization
Organization BPMS
Modeling
System
Discovery system
Monitoring and
Control system
Business Processes Map
of Industrial Machinery
Alarm System
Correction system
Interaction
System
Execution System
Deployment System
Fig. 2. Modelo BPM de la maquinaria industrial.
El Segundo subproceso, la normalización conceptual de la gestión de los procesos de
fabricación [19], tiene como objetivo mostrar la maquinaria industrial como un
sistema BPM, incluyendo los elementos y componentes necesarios para alcanzar sus
principios básicos y manteniendo los requerimientos de gestión de los procesos de
fabricación y de los nuevos modelos de producción. Para ello, ha sido necesario
realizar una correlación entre la gestión de los procesos de fabricación y la de los
procesos de negocio. Como resultado de la aplicación de este proceso hemos obtenido
un modelo conceptual que incluye los elementos necesarios del paradigma BPM (por
ejemplo, sistema de modelado, sistema de descubrimiento, sistema de interacción,
sistema de ejecución, sistema de despliegue y el sistema de monitorización y control)
para de forma autónomo gestionar el mapa de procesos de la maquinaria industrial.
Obtenido en el subproceso anterior (figura 2).
3.2 Proceso de normalización tecnológica
Actualmente, el paradigma SOA se ha presentado como el modelo tecnológico más
adecuado para sustentar un sistema BPM. De hecho, aunque tradicionalmente, la
gestión de procesos de negocio (BPM) y la arquitectura orientada a servicios (SOA)
han crecido como dos iniciativas independientes, en los últimos tiempos se ha
demostrado el beneficio de la convergencia de ambos modelos [20] [21]. Este enfoque
ha permitido la alineación entre los procesos de negocio y las IT, obteniendo una
propuesta en consonancia con los requerimientos fundamentales de los nuevos
modelos de negocio, como la agilidad, flexibilidad, reducción de costes y eficiencia.
Además, en la misma fase, al igual que se identificó la idoneidad de la sinergia entre
el modelo BPM y el modelo SOA, se comprobó que los Servicios Web se han
convertido en el verdadero impulsor de éxito del paradigma SOA dando lugar a lo que
se ha denominado SOA Contemporáneo [22].
Sin embargo, estos paradigmas tecnológicos se caracterizan por tener un alto nivel
de abstracción y por el elevado requerimiento computacional de las infraestructuras
sobre las que se sustentan que, difícilmente pueden ser soportadas por los actuales

7. El Mapa de Procesos de la Maquinaria Industrial
69
dispositivos de fabricación. La maquinaria industrial, en la cual se lleva a cabo la
ejecución de los procesos de fabricación, se fundamenta en los principios de la
mecánica y la electrónica y aunque existe maquinaria más moderna que incorpora en
mayor o menor medida capacidad de comunicación y computación, las máquinas
actuales no ofrecen la infraestructura necesaria para soportar las características de los
paradigmas de computación distribuida mencionados. Por este motivo es necesario
trasladar, a nivel tecnológico, la maquinaria industrial al dominio de las TIC.
El objetivo del proceso de normalización tecnológica de la maquinaria industrial es
establecer un marco tecnológico y arquitectónico adecuado (arquitectura IMaaS) que
sustente el modelo BPM resultante del proceso de normalización conceptual,
eliminando las restricciones tecnológicas existentes y aportando flexibilidad y
dinamismo a la maquinaria [23]. El proceso transforma el elemento de entrada, la
maquinaria industrial, en la arquitectura IMaaS mencionada a través de tres
subprocesos: normalización hardware de la maquinaria industrial, normalización
middleware de la maquinaria industrial y normalización de servicios de la maquinaria
industrial.
El objetivo del proceso de normalización del hardware de la maquinaria industrial
es dotar a la maquinaria industrial de la capacidad de comunicación y computación
necesaria que asiente las bases para sustentar e introducir los paradigmas de
computación distribuida ampliamente difundidos con la evolución de Internet, en
concreto el paradigma SOA mediante el uso de Servicios Web. En concreto este
subproceso es detallado en [23] donde la capacidad buscada es conseguida mediante
el uso de dispositivos embebidos. Como resultado del proceso se obtiene la propia
maquinaria industrial utilizada como elemento de entrada del proceso pero con nuevas
capacidades añadidas, la capacidad de comunicación y la de computación que
permitirá sustentar la arquitectura de servicios. Al recurso obtenido como resultado
del proceso se le ha denominado Maquinaria Industrial Computacional.
El proceso de normalización del middleware de la maquinaria industrial tiene
como objetivo introducir la infraestructura de servicios necesaria, que dote a la
maquinaria industrial computacional de las características típicas de los modelos
middleware y arquitecturas empresariales, en este caso, orientado al enfoque SOA
Contemporáneo: flexibilidad, escalabilidad, interoperabilidad, reusabilidad,
seguridad, transacciones, agilidad, dinamismo, etc. Como resultado del proceso se
obtiene la maquinaria industrial vista como un contenedor de servicios, Maquinaria
Industrial como Contenedor, que proporciona la infraestructura adecuada, en términos
de servicios middleware y servicios de soporte, a los servicios de aplicación que
encapsularán la funcionalidad definida por el modelo BPM de la maquinaria
industrial, servicios de producción. De esta forma la funcionalidad del sistema vendrá
determinada por el software y no por el hardware, contribuyendo a la eliminación de
las restricciones tecnológicas y sentando las bases que permitan contemplar el modelo
BPM de la maquinaria industrial que eliminaba las restricciones conceptuales.
El último subproceso, el proceso de normalización de los servicios de la
maquinaria industrial, tiene como objetivo definir los servicios de tipo no genérico
dependientes del dominio de aplicación, en este caso, la gestión de procesos de
fabricación de la maquinaria industrial. Dichos servicios, encapsularán y expondrán
las funcionalidades especificadas por el modelo BPM de la maquinaria industrial que

8. 70
V. Gilart et al.
no forman parte de la infraestructura de soporte. Estos son los procesos de negocio
descritos en el mapa de la maquinaria industrial.
<<goal>>
Show
manufacturing
processes as
business
processes
<<abstract>>
<<achieve>>
<<abstract>>
<<abstract>>
Processes
quality
management
theorist
<<abstract>>
Business
processes
theorist
Manufacturing
processes
theorist
<<control>>
<<abstract>>
Manufacturing
Processes of
Industrial
Machinery
<<control>> <<control>>
Conceptual
normalization process of
manufacturing
processes
Fundamentals
of
manufacturing
processes
management
<<control>>
<<abstract>>
Business
Processed Map
of Industrial
Machinery
Conceptual
normalization process of
management processes
<<abstract>>
BPM model of
industrial
machinery
Conceptual Normalization Process of Industrial Machinery
Fig. 3. Proceso de normalización de los procesos de fabricación.
4. Proceso de Normalización Conceptual de los Procesos de
Fabricación de la Maquinaria Industrial
Los sistemas BPM representan el enfoque más adecuado para la consecución de un
SGP ágil, conforme a los requerimientos derivados de los nuevos modelos de
negocio. Sin embargo, por definición, los sistemas BPM no están preparados para
gestionar procesos de fabricación.
Existen diferencias conceptuales debidas a la propia naturaleza de los procesos de
negocio y de fabricación y que han supuesto un factor determinante a la hora de
definir los sistemas TI que los gestionan. Por un lado, los procesos de negocio poseen
un carácter más abstracto, relacionado con las transacciones comerciales de las
organizaciones (cumplir los objetivos estratégicos de la organización). Por otro lado,
la naturaleza de los procesos de fabricación está relacionada con los aspectos
mecánicos originados por las operaciones llevadas a cabo por la maquinaria industrial
y están orientados a la modificación de las propiedades de las materias primas para la
consecución de un producto final.
En este sentido, el objetivo del proceso de normalización conceptual de los
procesos de fabricación de la maquinaria industrial es trasladar los procesos de
fabricación al dominio de los procesos de negocio para lo cual es necesario establecer
una correlación entre ambos conceptos. De esta forma se mostrarán los procesos de
fabricación como procesos de negocio para que puedan ser gestionados por los
sistemas BPM. Como se muestra en la figura 3, el proceso recibe como entrada un
objeto abstracto que representa los procesos de fabricación llevados a cabo por la
maquinaria industrial junto con las operaciones de fabricación necesarias para
llevarlos a cabo.

9. El Mapa de Procesos de la Maquinaria Industrial
71
Como resultado de la aplicación del proceso se obtiene un modelo conceptual que
permite estructurar los procesos y operaciones de fabricación de la maquinaria
industrial de la misma forma que se hace en un mapa de procesos de negocio, y de
esta manera, podrán ser gestionados por un BPMS. A este elemento se le ha
denominado mapa de procesos de negocio de la maquinaria industrial.
Para lograr el objetivo del proceso y evitar desviaciones del mismo se han
identificado un conjunto de elementos de control encargados de guiar y conducir la
ejecución del proceso. Estos elementos están formados por: las teorías de procesos de
negocio, las teorías de gestión de calidad de procesos, las teorías de procesos de
fabricación y los fundamentos de gestión de los procesos de fabricación.
A partir del análisis de las definiciones existentes de proceso de negocio y sus
clasificaciones propuestas en los dos elementos de control, teorías de procesos de
negocio y teorías de gestión de calidad de procesos, se ha obtenido un modelo formal
que representa dicho concepto. Este modelo simplificado representa la estructura
organizativa que se debe alcanzar partiendo del modelo organizativo definido para el
concepto de proceso de fabricación.
Las definiciones y clasificaciones de los procesos de fabricación contempladas en
las teorías de procesos de fabricación permitirán controlar el proceso a la hora de
establecer un modelo organizativo de partida del concepto proceso de fabricación.
Este modelo debe ser trasladado al dominio del negocio.
De los fundamentos de gestión de procesos de fabricación se extraerán las técnicas,
métodos y recomendaciones más utilizadas en la gestión de los procesos llevados a
cabo por la maquinaria industrial y que deben ser contemplados en el modelo.
Para llevar a cabo el proceso se han definido las siguientes fases: una primera fase
para la obtención de un modelo formal del concepto de proceso de negocio a partir de
las principales definiciones y categorización de los mismos, una segunda fase para la
obtención de un modelo formal del concepto de proceso de fabricación siguiendo el
mismo proceso que en la fase anterior, una tercera fase de correlación entre ambos
modelos que nos permita obtener las similitudes de los mismos y una última fase para
el establecimiento del modelo del mapa de procesos de negocio de la maquinaria
industrial a partir de los resultados y conclusiones obtenidos en la fase anterior.
4.1 Modelo del concepto de proceso de negocio
Para trasladar el concepto de proceso de fabricación al dominio del negocio, en
primer lugar se ha formalizado mediante la notación UML el concepto de proceso de
negocio.

10. 72
V. Gilart et al.
KPI
1..*
1..*
measured by
1..*
composed of
1
*
Business Process
1..*
1..*
*
1
measured by
measured by
Business
Subprocess
composed of
1
Activity
1..*
*
composed of
1..*
*
composed of
Core
Support
Fig. 4. Modelo UML del concepto proceso de negocio.
Para ello, por un lado, se han analizado las diferentes definiciones de proceso de
negocio realizadas por los principales autores y organizaciones [3] [4] [24] [25] [26]
[27] [28] del ámbito detectando que, aunque existen diferencias en las propuestas,
prácticamente estas diferencias radican en pequeñas precisiones según el modelo de
gestión vigente cuando se definieron, o en la nomenclatura en el caso de las
clasificaciones pero que mantienen unos principios fundamentales comunes. Como
resultado del análisis se puede sintetizar la definición de un proceso de negocio como:
«Un conjunto estructurado, medible, de actividades diseñadas para producir un
resultado de negocio definido en base a unos objetivos.»
Por otro lado, se ha realizado una categorización de los procesos de negocio basada
en las propuestas analizadas en [3] [4] [27] [28] [29] [30]. La mayoría de ellas
coinciden en dos tipos de procesos de negocio, los procesos de negocio principales
que son aquellos que aportan el valor a la organización y los procesos de negocio de
soporte que facilitan las operaciones en curso de los procesos principales. Algunas
teorías proponen un tercer tipo de procesos de negocio, los estratégicos, pero que no
afectan al problema de la integración definido y pueden ser incluidos en cualquier
caso como procesos de soporte.
A partir de las conclusiones obtenidas en las dos fases descritas se ha obtenido el
modelo del concepto de proceso de negocio mostrado en la figura 4.
4.2 Modelo del concepto de proceso de fabricación
Al igual que en el caso anterior, se ha establecido una representación formal del
concepto de proceso de fabricación a partir del análisis de sus definiciones y
clasificaciones para realizar, posteriormente, una correlación entre ambos modelos.
Para facilitar la comparativa entre ambos dominios y, de esta forma, establecer la

11. El Mapa de Procesos de la Maquinaria Industrial
73
correspondencia que permita visualizar los procesos de fabricación como procesos de
negocio, Tomando como referencia la formalización propuesta,
En la primera fase se ha realizado una definición del concepto de proceso de
fabricación basándose en las propuestas descritas en [31] y en [32].
«El conjunto de operaciones que realiza una maquinaria industrial para transformar
una materia de partida en un producto diferente conforme a las necesidades del propio
fabricante o de un cliente.»
«Desde el punto de vista de la maquinaria industrial se puede definir como el
conjunto de operaciones de la maquinaria para realizar la transformación requerida.»
Aunque no aparece el concepto de medida en la definición de proceso de
fabricación, es un aspecto muy importante en la actualidad para garantizar la calidad
en la manufactura. Tradicionalmente, se entendía la calidad como el cumplimiento de
las especificaciones y se centraba en el control del producto. Esto implicaba una falta
de capacidad predictiva y preventiva que es resuelta mediante los nuevos
requerimientos de la manufactura a través del control de calidad del proceso de
fabricación. Los puntos de inspección son una de las principales formas de medir el
éxito del proceso y del producto en los procesos de fabricación y las operaciones
supeditadas. En [31] se pueden ver los distintos tipos de inspección basados en la
comprobación de atributos y variables y que ha servido para formalizar el modelo y
acercarlo al de proceso de negocio. Los datos claves pueden ser recogidos a través de
sensores.
Variable
Attribute
Inspection Point
1..*
1..*
composed of
1
*
Manufacturing
Process
1..*
1..*
*
1
measure by
measure by
Manufacturing
Operation
composed of
Atomic Operation
1..*
*
composed of
1..*
*
composed of
Basic
Auxiliary
Sensor
Actuator
Fig. 5. Modelado UML del concepto proceso de fabricación.
En la segunda fase se ha realizado una categorización de los procesos y operaciones
de fabricación que tienen lugar en la maquinaria industrial, basándose en las
propuestas descritas en [31] y [32]. Aunque existen multitud de clasificaciones de los

12. 74
V. Gilart et al.
procesos de fabricación, como las realizadas a partir del tipo de material sobre el que
se trabaja, del impacto económico, de la naturaleza del proceso o del tipo de máquina
industrial utilizada, para el propósito del presente trabajo la clasificación se ha
realizado en función de la importancia de los procesos de fabricación siguiendo la
propuesta de la formalización del concepto de proceso de negocio.
En este sentido, se han clasificado los procesos en: básicos o primarios y
auxiliares. Por otro lado, la clasificación y la definición únicamente establece como
procesos de fabricación aquéllos que realizan alguna transformación en el material,
sin embargo, la presente propuesta pretende solventar el problema de integración de
cualquier maquinaria que participe en la producción aunque no realice
transformaciones en la materia, como puede ser: un sistema de almacenamiento o
sistemas de transporte. En este sentido, los tipos de procesos han sido dotados de una
mayor semántica, estableciendo los procesos básicos como aquellos que son
principales desde el punto de vista de la maquinaria que los lleva a cabo. Los procesos
auxiliares abarcan los procesos de apoyo a los anteriores. El desechar el resto de
clasificaciones no implica perder las características del entorno industrial, es más, una
vez realizada la transformación pueden seguir manteniéndose las clasificaciones
existentes.
En la figura 5, se muestra la formalización obtenida mediante la notación UML del
concepto de proceso de fabricación que engloba las conclusiones extraídas en las dos
fases anteriormente descritas.
4.3 Correlación de los modelos
A partir de los dos modelos descritos anteriormente se puede establecer una
correlación que permite representar los procesos de fabricación en el dominio del
negocio.
Haciendo una comparativa de los dos modelos, se puede ver las similitudes y
diferencias entre ambos tipos de procesos. Desde el punto de vista conceptual, los
procesos añaden valor al objeto de entrada a través de las transformaciones que se
realizan sobre el mismo. Desde el punto de vista estructural, ambos elementos se
organizan de forma jerárquica y están compuestos por un conjunto de subelementos
de grano más fino hasta llegar a los elementos indivisibles más básicos.
En un proceso de fabricación llevado a cabo en una maquinaria industrial, las
operaciones más básicas son aquéllas que se realizan sobre un sensor o un actuador.
En este sentido, en el dominio del negocio, pueden ser comparadas a las actividades,
que son los elementos más básicos que no pueden ser descompuestos en otros porque,
por su sencillez, dicha descomposición no implica valor para la organización.
En ambos dominios, los procesos deben ser medidos a través de la adquisición de
ciertos parámetros para alcanzar los objetivos para los que han sido definidos.
Mientras que en los procesos de negocio los indicadores clave de desempeño o los
Key Performance Indicators (KPI) miden la correcta ejecución de los procesos en
base a los objetivos fijados, en los procesos de fabricación, a través de los puntos de
inspección, se definen las características clave del producto y del proceso que
garanticen el cumplimiento de las especificaciones. Aunque existen matices
conceptuales entre ambos dominios, se puede establecer una relación de equivalencia

13. El Mapa de Procesos de la Maquinaria Industrial
75
entre ellos. De esta forma, los KPI equivaldrían a los puntos de inspección, más
concretamente, las operaciones definidas en los KPI equivaldrían a las operaciones y
datos definidos para un punto de inspección.
En la tabla 1 se muestra la equivalencia entre los elementos del modelo de partida
o del proceso de fabricación con respecto al modelo objetivo o del proceso de
negocio.
Tabla 1. Correlación entre procesos de fabricación y procesos de negocio..
Dominio de la fabricación
Proceso de fabricación
(principal y soporte)
Operación de fabricación
Operación atomic
Punto de inspección
Dominio del negocio
Proceso de negocio (básico
y auxiliar)
Subproceso de negocio
Actividad
KPI
4.4 Mapa de procesos de negocio de la maquinaria industrial
Como resultado de las secciones anteriores se ha obtenido un modelo que hemos
denominado mapa de procesos de la maquinaria industrial (figura 6) el cual se divide
en tres niveles.
En el nivel 1 se han contemplado aquellos procesos de negocio que ejecutan las
actividades de mayor nivel de abstracción de la maquinaria industrial. Éstos serán
utilizados, junto con otros procesos y subprocesos del mapa global de la organización,
para conformar procesos de negocio de un nivel superior. La configuración de los
parámetros (objetivos, indicadores, variables de control, etc.) de los procesos de nivel
1 vendrá definida en función de los parámetros del proceso de la cadena de valor
(dando lugar a los procesos principales de la maquinaria industrial) o proceso de
soporte (dando lugar a los procesos de soporte de la maquinaria industrial) en el que
esté incluido y, por tanto, estará alineado directamente con los objetivos del mismo.
El nivel 2 está formado por los procesos de negocio que conforman los procesos
definidos en el nivel 1. Éstos, a su vez, y en función de su complejidad pueden
subdividirse en otros procesos del nivel 2 de forma reiterativa (subprocesos).
En el último nivel, nivel 3, se encuentran las actividades o procesos básicos que
reflejan el comportamiento de más bajo nivel de la maquinaria industrial, y por tanto,
más cercano a la funcionalidad mecánica de la máquina. Éstas son utilizadas para
componer procesos de los niveles superiores anteriormente nombrados (en el caso de
un almacén inteligente podría tener actividades de lectura de sensores, movimiento de
motores, etc.).

14. 76
V. Gilart et al.
Fig. 6. Mapa de procesos de negocio de la maquinaria industrial.
5. Escenario global de aplicación
Para validar la capacidad de integración conceptual del modelo propuesto se ha
planteado un escenario que contempla diferentes procesos de negocio y de fabricación
típicos de las organizaciones manufactureras. En concreto se ha centrado en el
proceso de almacenamiento y su integración con los procesos de negocio
dependientes como: la gestión de inventario, la gestión de pedidos o la planificación
de producción. Como se observa en la figura 7, el escenario general se basa en el
paradigma SOA siguiendo el patrón basic matchmaker. El escenario está formado por
los siguientes elementos: el sistema de fabricación IMaaS, el sistema de gestión de
procesos de negocio (BPMS) y el sistema de información.
El sistema de fabricación IMaaS está compuesto por un prototipo de un sistema de
almacenamiento inteligente como servicio que ofrece dos procesos de alto nivel,
GetRawMaterial y StoreRawMaterial, y un prototipo de una máquina fresadora como
servicio que ofrece el proceso de alto nivel MillMaterial. Dichos procesos han sido
generados a partir de los procesos y actividades de menor nivel de abstracción que
ofrece la maquinaria (ReadSensorX, MoveMotorX, etc.). Para implementar dichos
prototipos se ha utilizado una maqueta de una fábrica industrial a escala realizada por
la empresa Staudinger GMBH y varios dispositivos embebidos Lantronix XPort que
dotan a la maquinaria de la capacidad de computación y comunicación necesaria para

15. El Mapa de Procesos de la Maquinaria Industrial
77
sustentar el middleware WS-* propuesto en el trabajo. Los dispositivos se han
conectado a la maquinaria a través de los controladores ICPDAS I-7055D mediante el
estándar RS-485. Para ello ha sido necesario integrar un conversor de RS-232 a RS485 (figura 8). El dispositivo incorpora un servidor Web que permite desarrollar
CGI’s en lenguaje C. Sobre esta base se han desarrollado los módulos necesarios para
implementar la propuesta teniendo en cuenta las limitaciones de recursos del
dispositivo (microprocesador de 16 bits con 256 Kb de memoria y 512 Kb de
memoria Flash): un módulo SOAP que implementa una versión reducida de la versión
1.2 de SOAP, un módulo de descubrimiento que implementa una versión reducida de
UDDI v3, un módulo de despliegue que ofrece un servicio para desplegar servicios
orquestados en el dispositivo, un módulo que implementa una versión reducida del
motor WS-BPEL y dos módulos auxiliares de persistencia y tiempo.
[Information System]
UDDI/ Service Registry
BPEL
WSDL
UDDI Server
Storage Server
BPMS System
[Manufacturing System]
(IMaaS)
WSDL
WSDL
BPMS prototype
BPEL
BPEL
UDDI
Activities
and
Process
Internet
BPEL
Process
Modeling
Node
SOAP
BPEL
Enterprise
Process
(BPEL)
Deployment
Node
Process
Manager
Orchestator
Node
BPEL
Engine
Fig. 7. Mapa de procesos de negocio de la maquinaria industrial.
El sistema de información engloba al intermediario para la localización de los
servicios ofertados en el escenario. Este sistema está compuesto por un registro UDDI
que contiene la información necesaria para consumir los servicios ofertados y un
sistema de almacenamiento que contiene los documentos WSDL y hojas BPEL de
aquellos dispositivos proveedores de servicios que por sus limitaciones de recursos no
puedan almacenarlas (prototipos IMaaS). Para llevar a cabo la funcionalidad del
registro UDDI se ha utilizado Apache juddi v3 sobre el contenedor Web Apache
Tomcat 6.

16. 78
V. Gilart et al.
XPort
ICPDAS I-7055D
RS-485
Industrial Machine
DCOM
TCP/IP
Network communication
Fig. 8. Prototipo resultante del proceso de normalización hardware.
El BPMS es el responsable de la gestión centralizada de todos los procesos de la
organización. El sistema BPMS accederá al registro UDDI del servicio de
información para descubrir todos los servicios que exponen la funcionalidad de los
elementos de producción y de los sistemas de gestión empresarial de la organización.
Para su implementación se ha utilizado como base Intalio BPMS community edition,
versión 6.0.3. Para completar las funcionalidades de descubrimiento y despliegue se
ha desarrollado un plugg-in de eclipse, org.imaas.bpms1.0 que permite al BPMs
descubrir y actualizar servicios registrados en juddi y desplegar los servicios y
procesos generados en diferentes motores BPEL.
Una vez el almacén inteligente IMaaS se conecta a la red y obtiene su dirección IP,
registra en el servidor juddi los servicios que provee y que representan los procesos y
actividades que puede ejecutar (WSDL y BPEL). A continuación, el plugg-in de
descubrimiento que se ha implementado permite localizar los servicios mediante
técnica de polling y son mostrados en el sistema BPMS. En este momento, el
ingeniero de procesos puede usar los servicios descubiertos para modelar nuevos
procesos de negocio. En la figura Y se muestra un ejemplo reducido del proceso de
producción. En el ejemplo cabe destacar como uno de los procesos del ámbito de la
fabricación (GetRawMaterial) se ha integrado con procesos de negocio como el de
planificación de la producción (ScheduleProduction) y el de actualización de
inventario (UpdateInventory) de forma transparente y sin restricciones conceptuales,
logrando uno de los objetivos principales planteados en esta propuesta (figura 9). Una
vez modelado el proceso de negocio y relacionado con los correspondientes Servicios
Web (GetRawMaterialWS y MillMaterialWS) que encapsulan su lógica, el modelo
BPMN es traducido al lenguaje de ejecución de procesos BPEL y desplegado en el
correspondiente motor BPEL. En el ejemplo es desplegado sobre el motor BPEL
intalio-bpms-server 6.0.3 y que se encargará de invocar al servicio GetRawMaterial
ubicado en el almacén inteligente IMaaS, sin ninguna restricción tecnológica.

17. El Mapa de Procesos de la Maquinaria Industrial
79
Aunque se podría haber utilizado un patrón broker, implementado mediante un
Enterprise Service Bus, se ha elegido el match maker por su sencillez de
implementación y porque cumple los requisitos necesarios para validar los objetivos
planteado.
Fig. 9. Integración conceptual de los procesos de negocio y fabricación usando la notación
BPMN.
6. Conclusiones
En este trabajo se ha presentado un modelo de maquinaria industrial que permite la
integración, tecnológica y conceptual, de los procesos de fabricación y los procesos
de negocio de la organización, y por tanto, una gestión integral conforme a los
requerimientos de los nuevos modelos de negocio. En concreto, en el artículo se ha
centrado en el desarrollado del subproceso de la normalización conceptual de los
procesos de fabricación el cual permite eliminar las restricciones conceptuales. Para
ello, dicho proceso traslada los procesos de fabricación llevados a cabo en la
maquinaria industrial al dominio de los procesos de negocio estableciendo los que
hemos denominado el mapa de procesos de negocio de la maquinaria industrial.
Esta propuesta ha permitido el modelado integral de los procesos de fabricación y
de negocio a través de un sistema BPM evitando la dependencia entre el modelado
realizado mediante notaciones estándares y la tecnología específica que soporta la
implementación de estos estándares. Este resultado convierte al modelo propuesto en
un enfoque válido que es compatible con futuros estándares en el modelado de
procesos de negocio y las tecnologías que soportan dichos sistemas.
Para validar la propuesta, se ha presentado un caso de uso que recoge el modelado
de los procesos de negocio y fabricación sin ninguna restricción conceptual. Además,

18. 80
V. Gilart et al.
se ha presentado un escenario de pruebas que incluía un BPMS real de código abierto
que permite la gestión integral de los procesos de negocio y de fabricación realizados
por un prototipo de un sistema de almacenamiento inteligente y por una fresadora.
Actualmente, estamos trabajando en la incorporación de descripción semántica en
los procesos para conseguir el modelado automático y composición de los procesos
independientemente de la estructura física de la fábrica pero cuyo resultado esté
alineado con los objetivos estratégicos de la organización.
7. Agradecimientos
Parte de este trabajo ha sido financiado por el Vicerrectorado de Investigación,
Desarrollo e Innovación de la Universidad de Alicante (Proyectos de investigación
emergentes 2010: Sistema de gestión de procesos integral en entornos
manufactureros: aplicación a la fabricación ágil).
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