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SISTEMAS DE MANUFACTURA UNIDAD I: INTRODUCCIÓN A LOS SISTEMAS DE MANUFACTURA. QUÉ ES MANUFACTURA? DESARROLLO HISTÓRICO INDUSTRIAS DE MANUFACTURA HERRAMIENTAS.

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2 SISTEMAS DE MANUFACTURA UNIDAD I: INTRODUCCIÓN A LOS SISTEMAS DE MANUFACTURA. QUÉ ES MANUFACTURA? DESARROLLO HISTÓRICO INDUSTRIAS DE MANUFACTURA HERRAMIENTAS PARA EL DISEÑO Y MANUFACTURA ASISTIDO POR COMPUTADORA. DESARROLLO DE ESPECIFICACIONES. MATERIALES EN LA MANUFACTURA PROCESOS DE MANUFACTURA. BENEFICIOS DE LA INFORMÁTICA EN LA INGENIERÍA INDUSTRIAL. APLICACIONES REALES DE LA INFORMÁTICA EN LA INGENIERÍA INDUSTRIAL.

3 QUE ES LA MANUFACTURA? Fabricacion de bienes y articulos a mano o especialmente por maquinaria. CAM-I (Computer Aided Manufacturing International, Arlington, Texas); serie de operaciones interrelacionadas que involucran: 1. Diseno 2. Seleccion de materiales, 3. Planeacion, 4. Produccion, 5. Aseguramiento de calidad, 6. Administracion y mercadeo de bienes discretos y durables de consumo.

4 DESARROLLO HISTORICO La manufactura se ha practicado durante varios miles de años, comenzando con la producción de artículos de: piedra, cerámica, y metal. Los romanos ya tenían fábricas, para la producción en masa de artículos de vidrio, mineria, metalurgía y la industria textil se ha empleado desde hace mucho tiempo el principio de la división del trabajo. La potencia del agua sustituyo, a la muscular en la Edad Media; pero solo hasta el punto permitido por la disponibilidad de agua en movimiento ello limito.

5 PRIMERA REVOLUCION INDUSTRIAL Al término del siglo XVIII el desarrollo la máquina de vapor; hizo posible disponer de potencia en grandes cantidades y lugares. Esto agilizo los avances en, los procesos de manufactura y crecimiento de la producción, proporcionando una abundancia de bienes, y con la mecanización de la agricultura, de productos agrícolas; como resultado la sociedad se transformo, lo que se conocio como REVOLUCIÓN INDUSTRIAL, se caracterizo porque la potencia mecánica reemplaza a la física del trabajador

6 SEGUNDA REVOLUCION INDUSTRIAL A partir de la segunda mitad del siglo XX, las computadoras comenzaron a ofrecer; una potencia computacional y los dispositivos electrónicos de estado solido, desarrollado a partir del transistor permitieron la fabricación de dispositivos a un costo cada vez menor.

7 INDUSTRIAS DE MANUFACTURA Es la actividad económica que transforma una gran diversidad de materias primas en diferentes artículos para el consumo. Existen diferentes métodos para clasificar a las industrias básicas, los más comunes son los siguientes: Sector primario: Son las que cultivan y explotan recursos naturales. (campo) Sector secundario: Son las que convierten las salidas de las industrias primarias en productos. (industria productiva) Sector terciario: Constituido por el sector de servicios. (servicios)

8 Se clasifica en nueve divisiones de actividad:

9 HERRAMIENTAS PARA EL DISEÑO Y MANUFACTURA ASISTIDO POR COMPUTADORA Entre las herramientas para el diseño y manufactura por computadora se encuentra: CAD/CAM proceso en el cual se utilizan los ordenadores o computadoras para mejorar la fabricación, desarrollo y diseño de los productos. Se aplican más rápido, con mayor precisión y a menor costo. Los sistemas de diseño asistido por ordenador (CAD, acrónimo de Computer Aided Design) pueden utilizarse para generar modelos con muchas características de un determinado producto las cuales podrían, ser el tamaño, el contorno y la forma de cada componente, almacenados como dibujos bi y tridimensionales. Los sistemas CAD también permiten simular el funcionamiento de un producto. Cuando los sistemas CAD se conectan a equipos de fabricación también controlados por ordenador conforman un sistema integrado CAD/CAM (CAM, acrónimo de Computer Aided Manufacturing). Los equipos CAM conllevan la eliminación de los errores del operador y la reducción de los costes de mano de obra.

10 Los equipos CAM se basan en una serie de códigos numéricos, almacenados en archivos informáticos, para controlar las tareas de fabricación. Las características de los sistemas CAD/CAM son aprovechadas por los diseñadores, ingenieros y fabricantes para adaptarlas a las necesidades específicas de sus situaciones. CIM: La manufactura CIM se define como el uso de la tecnología por medio de las computadoras para integrar las actividades de la empresa. La tecnología computacional incluye todo el rango de hardware y de software ocupado en el ambiente CIM, incluyendo lo necesario para las telecomunicaciones. MÁQUINAS CONTROLADAS NÚMERICAMENTE (NC): Grandes máquinas herramientas programadas, para producir partidas pequeñas o medianas de partes complicadas. Las maquinas NC; perforan, tornean, fresan muchas partes diferentes en distintas formas ó tamaños. ROBOTS INDUSTRIALES : El primer robots industrial, fue incorporado a la línea de producción de GM en MANEJO AUTOMATIZADO DE MATERIALES: Incluye los procedimientos de: TRANSPORTAR EMPACAR ALMACENAR UN PRODUCTOR

11 DESARROLLO DE ESPECIFICACIONES Cliente 1 Diseño conceptual 2 Diseño del producto 3 Preparación de la producción 4 Planeación del proceso 5 Investigación y desarrollo del proceso 6 Procesamie nto 7 Control de la producción 8 Embarque 9 Servicio al cliente 10 Base de datos común

12 2.DISEÑO CONCEPTUAL: Esta es la fase más creativa; el producto se diseña en bosquejos generales para cumplir su función o sea que muestren las partes y la relación, de una con otra. 3.DISEÑO DEL PRODUCTO: El producto ya sea una herramienta, producto de construcción, automóvil etc, denota una lista de criterios: Los diseñadores industriales se esfuerzan para crear un producto, atractivo y funcional que el cliente estará deseoso de comprar. La mayor parte de los productos, se ensamblan partiendo de un numero de componentes; el diseño para ensamble (DPE)

13 Los diseñadores y analistas mecánicos y eléctricos aseguran la funcionalidad, adecuada del equipo. La mayoría de las fases del diseño del producto, tiene lugar por medio de computadora; por medio del cual se hacen factibles cambios rápidos en el diseño, se puede examinar posible modos de falla y evaluar la confiabilidad de los sistemas y componentes. El producto debe servir al cliente con debida consideración a las capacidades y limitaciones, físicas de los operadores o consumidores, esto son el objeto de la ergonomía.

14 Debe ser sencillo mantener, el producto y el desensamble sencillo. Al final de su vida, debe ser posible reutilizar o reciclar dicho producto. Diseño para manufactura (DPM). Todos los procesos de manufactura, están sujetos a variaciones, el diseño para la calidad (DPQ) conduce a elecciones del diseño y proceso que reducen la magnitud; de estas variaciones. El proceso de diseño revela, áreas donde se necesita investigación y desarrollo, conduce con frecuencia a ideas para productos.

15 4.HACER O COMPRAR: Una vez que se diseña un producto, se preparan dibujos de producción (bases de datos computarizados) del ensamble y de todas las partes; que no sean componentes estandarizados y producidos en masa tales como: tornillos, remaches, clavijas etc. Se puede tomar decisiones sobre, que partes deben comprarse a proveedores y cuáles producir internamente. 5. DISEÑO DEL PROCESO: Para los componentes, producidos internamente se lleva a cabo el diseño del proceso :

16 El mejor proceso se selecciona, se optimiza la calidad y las propiedades del producto terminado, los procesos se miden a través de pruebas de laboratorio. Diseño de matrices, se eligen las herramientas. La information contenda en los dibujos se transforma en forma digital para el control númerico (CN) ó control numerico por computadora (CNC). Para el procesamiento y ensamble, se diseñan accesorios para sujetar pieza de trabajo en la posicion correcta; en relación con la maquina herramienta ó para mantener varias piezas de trabajo en la posicion adecuada una con la otra.

17 Manufactura asistida por computadora (CAM), es la optimización y control del proceso, administración y movimiento de materiales (incluyendo líneas de transferencia, robots, etc.). Desarrollo de nuevos procesos y mejora a través de la investigación y desarrollo del proceso. Los modelos de los procesos se usan para explorar la influencia de los parámetros, del proceso dos aproximaciones son posibles: a. Modelado físico el proceso se conduce en una escala reducida o se usan materiales de simulación baratos y fáciles de trabajar. b. Modelado matemático se establecen ecuaciones que expresan la respuesta del proceso

18 a cambios en sus parámetros. El problema práctico es tan complejo, que solo peritos con gran experiencia pueden resolverlo. Al desarrollar y elegir procesos, se debe considerar y tomar en cuenta al ambiente debido al impacto (polución del aire y agua, ruido, vibración, etc) y en la salud de los operadores y demás personas. 6.PRODUCCIÓN: Tiene lugar en el piso del taller, los pedidos del cliente se alimentan en el sistema: Se elige la configuración de la planta, para ajustarla a las características de producción. Monitoreo del proceso, para observar las características criticas, calidad, y verificar las

19 las dimensiones etc, de las piezas. Movimiento de materiales, función auxiliar más importante. Las materias primas herramientas, plantillas etc. deben estar disponibles a tiempo, antes se acostumbraba a tener grandes volúmenes de materiales de producción, para asegurar la continuidad de la misma; pero esto ha sido abandonado por la entrega justo a tiempo (JIT). Ensamble de piezas fabricadas y adquiridas es la fase final. Mantener un inventario actualizado, de las partes en proceso; combinado con inventarios de materiales y partes comprados para asegurar que no haya una escasez.

20 7.RELACIONES CON EL CLIENTE: El contacto comienza con la entrega, del producto. Una parte importante son las guías del usuario y manuales de servicio bien escritos.

21 MATERIALES EN LA MANUFACTURA La mayor parte de los materiales se clasifican en una de tres categorías básicas: 1.Metales 2.Cerámicos 3. Polímeros Además de las tres, categorías, hay un cuarto 4. Compuestos- Mezclas no homogéneas de los otros tres tipos. a.Características químicas son diferentes. b.Propiedades mecánicas y físicas no se parecen, y afectan los procesos de manufactura susceptible de emplearse para obtener productos de ellos METALES CERÁMICOSPOLIMEROS Compuestos METAL-CERÁMICOSCompuestos METAL-POLIMEROS Compuestos CERÁMICO-POLIMEROS

22 a.Metales Son aleaciones, Ferrosos Se basan en el hierro, el compuestos por grupo incluye acero y hierro dos ó más elementos. colado. Las aleaciones de hierro y carbono forman acero y hierro colado. El acero, aleación de hierro- carbono contiene 0.02%-2.11% de carbono. Las aplicaciones del acero incluyen la construcción (puentes, vigas,clavos), transporte (camiones, rieles y equipo rodante para vía férrea). El hierro colado, aleación de fierro y carbono 2%-4% se utiliza en el moldeado; sus aplicaciones incluyen bloques y cabezas para motores de combustión interna. No ferrososIncluyen los demás elementos metálicos y sus aleaciones. Incluyen los metales puros y aleaciones de aluminio, cobre, oro, magnesio, níquel, plata, estaño, titanio, zinc etc.

23 b.Cerámicos Contienen elementos metálicos Se dividen en: (o semimetálicos) y no metálicos (oxigeno, a. Cerámicos cristalinos: Se nitrógeno, y carbono). Forman de distintos modos a partir de polvos que después se calientan (a una temperatura infererior del punto de fusión a fin de lograr la unión entre los polvos). Entre los productos cerámicos esta: La arcilla, alúmina y carburo de silicón, alúmina b. Cerámicos de vidrios: Se mezclan y se funden para después formarse, en procesos tales como el vidrio soplado tradicional. Para ambos, se requiere diferentes métodos de manufactura

24 c.Polímeros Consisten en carbono másSe dividen en: uno o mas elementos talesa. Polímeros Termoplásticos: Puede sujetarse como: hidrógeno, nitrógeno, a ciclos múltiples de calentamiento y oxígeno y cloro. enfriamiento, sin que se altere en forma sustancial. b. Polímeros Termoestables: Sufren una transformación química (curado) hacia una estructura rígida, después de haberse enfriado a partir de una condición plástica calentada; de ahí el nombre de termoestables. c. Elastómeros: Comportamiento muy elástico, incluyendo el caucho natural, neopreno, silicón y poliuretano. d. Compuestos Son mezclas de los otros tres tipos.

25 PROCESOS DE MANUFACTURA OPERACIONES DE ENSAMBLAJE OPERACIONES DE PROCESAMIENTO PROCESOS DE FORMADO PROCESOS DE MEJORA DE PROPIEDADES OPERACIONES DE PROCESAMIENTO DE SUPERFICIES FUNDICIÓN, MOLDEADO, ETC. PROCESAMIENTO DE PARTÍCULAS PROCESOS DE DEFORMACIÓN REMOCIÓN DE MATERIALES LIMPIEZA Y TRATAMIENTO DE SUPERFICIES RECUBRIMIENTO Y PROCESOS DE DEPOSICIÓN TRATAMIENTO TÉRMICO PROCESOS DE UNIÓN PERMANENTE ENSAMBLE MECÁNICO SOLDADURA AUTÓGENA UNIÓN MEDIANTE ADHESIVOS SOLDADURA FUERTE Y SOLDADURA BLANDA SUJETADORES ROSCADOS MÉTODOS DE UNIÓN PERMANENTE

26 INTRODUCCIÓN PROCESOS DE MANUFACTURA Una operación de procesamiento utiliza energía, para modificar forma, propiedades físicas, apariencia de una pieza con el fin de agregar valor al material. Las formas de la energía incluyen mecánica, térmica, eléctrica y química. Un objetivo de la manufactura es, reducir el desperdicio en cualquiera de sus formas. Se requiere más de una; operación de procesamiento para transformar el material de inicio a su forma final PROCESO DE MANUFACTURA Material de inicio Maquinaria Herramientas EnergíaTrabajo Material de inicio Material en proceso Pieza procesada $$$ PROCESO DE MANUFACTURA Valor agregado $$ Pieza procesada Sobrantes y desperdicios $ a. COMO PROCESO TÉCNICO b. COMO PROCESO ECONÓMICO

27 OPERACIONES DE PROCESAMIENTO OPERACIONES DE ENSAMBLE PROCESOS DE MANUFACTURA La mayor parte de los procesos de formado, aplican calor ó fuerzas mecánicas ó combinación de ambas. PROCESOS DE FORMADO FUNDICIÓN MOLDEADO, ETC Material con el que se comienza es un, liquido calentado ó semifluido que se enfría para formar la geometría de la pieza. Operan bajo el proceso de fundición ó moldeado. PROCESO DE PARTÍCULAS Materiales de inicio son polvos, metálicos ó cerámicos que se forman y calientan con la geometría deseada; el proceso consiste en presionar y sinterizar. PROCESO DE DEFORMACIÓN Material con el que se comienza, es un solido dúctil (metal, por lo común) que se deforma para crear la pieza. Incluyen operaciones tales como: forjado y extrusión. REMOCIÓN DE MATERIAL Material de inicio es un solido, (dúctil ó quebradizo), a partir del cual se retira material de modo que la pieza resultante tenga la geometría que se busca. Los procesos son las operaciones, de maquinado tales como: torneado, perforado y fresado; las cuales se aplican a metales sólidos. Otro proceso es el rectificado PROCESOS DE MEJORA DE PROPIEDADES Mejora las propiedades, mecánicas y físicas del material de trabajo. No alteran la forma de la pieza. TRATAMIENTO TÉRMICO Incluyen varios procesos de recocido y templado de metales y vidrios. OPERACIONES DE PROCESAMIENTO DE SUPERFICIE Se ejecutan para limpiar, tratar, recubrir ó depositar material sobre la superficie exterior del trabajo. LIMPIEZA Y TRATAMIENTOS DE SUPERFICIES Incluye procesos químicos como mecánicos, para retirar de la superficie suciedad, aceite y otros contaminantes. Los tratamientos de superficies incluyen procesos físicos como difusión e implantación de iones. RECUBRIMIENTO Y PROCESOS DE DEPOSICIÓN Los procesos comunes de recubrimiento, incluyen la galvanoplastia y anodización del aluminio, el recubrimiento orgánico (pintado) y el barnizado. PROCESOS DE UNIÓN PERMANENTE En el que dos ó más piezas se unen para formar una nueva. SOLDADURA AUTÓGENA SOLDADURA FUERTE Y BLANDA UNIÓN MEDIANTE ADHESIVOS Los métodos de ensamblado mecánico, existen para sujetar dos ó más partes en una pieza. Uso de tornillos, remaches, y otros sujetadores mecánicos. Otras técnicas son los remaches, ajustes de presión y ajustes de expansión. ENSAMBLE MECÁNICO SUJETADORES ROSCADOS MÉTODOS DE UNIÓN PERMANENTE Unión de piezas.

28 BENEFICIOS DE LA INFORMÁTICA EN LA INGENIERIA INDUSTRIAL. Entre los beneficios de la informática en la ingeniería industrial tenemos: Reducción de costo. Reducción de tiempo. Agilización en los procesos. Mayor producción.

29 APLICACIONES REALES DE LA INFORMÁTICA EN LA INGENIERÍA INDUSTRIAL. La ingeniería es el conjunto de conocimientos y técnicas científicas aplicadas a la invención, perfeccionamiento y utilización de la técnica industrial en todas sus diversos aspectos incluyendo, la resolución u optimización de problemas que afectan directamente a los seres humanos en su actividad cotidiana. Los ingenieros intentan probar si sus diseños logran sus objetivos antes de proceder a la producción en cadena. Para ello, emplean entre otras cosas prototipos, modelos a escala, simulaciones, pruebas destructivas y pruebas de fuerza. Las pruebas aseguran que los artefactos funcionarán como se había previsto.

30 Para realizar diseños estándar y fáciles, las computadoras tienen un papel importante aplicando los programas de diseño asistido por ordenador (más conocido por CAD, Computer-Aided Design) con el cual se puede tener más información sobre los diseños).computadorasprogramasdiseño asistido por ordenador Los ingenieros deben tomar muy seriamente su responsabilidad profesional para producir diseños que se desarrollen como estaba previsto y no causen un daño inesperado a la gente en general. Normalmente se incluyen un factor de seguridad en sus diseños para reducir el riesgo de fallos inesperados.

31 Bibliografía Mikell P. Groover ( FUNDAMENTOS DE MANUFACTURA MODERNA) MCGRAW- HILL/INTERAMERICANA 2007 MEXICO ISBN-13: John A. Schey (PROCESOS DE MANUFACTURA) MCGRAW-HILL/INTERAMERICANA John A. Schey (PROCESOS DE MANUFACTURA) MCGRAW-HILL/INTERAMERICANA 2002 MEXICO ISBN: CLASIFICACIÓN DE LA INDUSTRIA MANUFACTURERA

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