Introducción a CIM y tecnologías de producción

INDICE Introducción a los procesos productivos Consideraciones iniciales Concepto Rentabilidad Normalización Nuevas tecnologías

Gestión de la cadena logística Proceso Productivo Clientes Proveedores Gestión de la cadena logística Logística de aprovisionamientos Gestión de la Producción Logística de distribución Heterogéneo Intervienen varios agentes Distribuido geográficamente Flujo de materiales Flujo de información Flujo de recursos productivos

Procesos Productivos Los tipos de productos condicionan el proceso productivo Continuos (plásticos, etc.) Discretos (coches, etc.) Semicontinuo (acero, etc.) El estado del sistema varia de forma continua o discreta con el tiempo

Ciclo de Vida del Producto Uso Reciclado Planificación de Procesos Planificación de la Producción Fabricación Diseño Tiempo de vida del producto Proceso de decisión secuencial/integrado

Ciclo de Vida del Producto Ventas Introducción Crecimiento Madurez Decadencia Tiempo

Evolución de los sistemas de fabricación Tendencias del Mercado Pocos productos Ciclos de vida alto Competencia nacional Variedad de productos Ciclos de vida corto Competencia internacional 1960 1970 1980 1990 2000 Eficiencia + Calidad Flexibilidad Eficiencia + Calidad Eficiencia Tendencias del Fabricante

Productividad versus Flexibilidad VARIEDAD DE PRODUCTOS Sistemas tipo Taller Flexibilidad Sistemas de Fabricación Flexible Líneas Transfer VOLUMEN DE PRODUCCIÓN

Productividad versus Flexibilidad

Sistemas de Fabricación Flexible: descripción Máquinas Sistema Automatizado de Manejo de Materiales Sistema de Control por Computador Inventario en Proceso

Descripción de SFF: máquinas Características: Intercambiador de herramientas  versatilidad de operación Rapidez en intercambios de herramientas  tiempos de puesta a punto bajos

Flexibilidad de un sistema de fabricación “Capacidad del sistema de fabricación para responder a cambios” Flexibilidad de Productos Flexibilidad de Procesos Flexibilidad de Operación Flexibilidad de Máquinas Flexibilidad de Producción Flexibilidad de Rutas Flexibilidad de Volumen Flexibilidad de Expansión

Tipos de Sistemas de Fabricación Flexible FLEXIBILIDAD Células de Fabricación Flexible Fabricación Celular Alta Líneas de Fabricación y Montaje Sistemas de Fabricación Flexible Media Líneas de Fabricación Flexible Baja Bajo Medio Alto VOLUMEN

Sistemas de Fabricación Flexible Grados de libertad Versatilidad de las máquinas Capacidad de procesado de una variedad de productos Rutas alternativas de procesado ¡Depende de la Gestión! Tiempos de preparación de máquinas bajos  Lotes pequeños Inventario en proceso bajo  Tasa de producción alta Mayor utilización de las máquinas Mayor flexibilidad Ventajas potenciales

Enfoque Jerárquico de Gestión DISEÑO Viabilidad técnica Criterios económicos Estratégico PREVISIÓN A LARGO PLAZO PLANIFICACIÓN ESTRATÉGICA PLANIFICACIÓN Selección de ítems Carga de máquinas PREVISIÓN A MEDIO PLAZO PLANIFICACIÓN TÁCTICA Táctico CONTROL Entrada de piezas Selección de rutas Operacional ESTADO DEL SISTEMA PROGRAMACIÓN OPERATIVA RESULTADOS OPERATIVOS

Requerimientos de producción Planificación Táctica Requerimientos de producción ÍTEMS SELECCIÓN SELECCIÓN DE: Ítems Cantidades Recursos productivos MÁQUINAS CARGA ASIGNACIÓN DE: Operaciones Herramientas HERRAMIENTAS

Horizonte de planificación Planificación de la producción: horizonte de planificación Requerimientos y recursos de producción Requerimientos y recursos de producción Operación del taller Horizonte de planificación Seleccionar ítems y cargar máquinas Seleccionar ítems y cargar máquinas

INDICE Introducción a los procesos productivos Consideraciones iniciales Concepto Rentabilidad Normalización Nuevas tecnologías

Posibilidad de aumentar el número de productos fabricados Consideraciones Iniciales Posibilidad de aumentar el número de productos fabricados Competencia Internacional Aumento de capacidad de producción y flexibilidad Muchos productos diferentes con bajo coste, usando mismas instalaciones La producción industrial sufre en las últimas décadas y cada vez de forma mas acentuada una transformación en cuanto a tendencias de producción, de manera que se aprecia una disminución del tiempo de suministro de los productos y un acortamiento del ciclo de vida de los mismos. Esta esquema es consecuencia de diversos aspectos, entre ellos adquiere una importancia fundamental el incremento de la “Competencia Internacional”, que obliga a las empresas a adoptar medidas que tienden a mejorar su productividad y flexibilizar sus ciclos de producción, redundando en la consiguiente mejora en cuanto a rentabilidad. Es durante estas dos últimas décadas cuando comienza a usarse de manera extendida el concepto CIM (Computer Integrated Manufacturing) que reune un conjunto de aspectos encaminados a mejorar capacidad y flexibilidad de producción, incorporando el concepto de tratamiento continuo de la información en producción. CIM Mayor rentabilidad

Situación pasada Situación actual Tendencia Utilización de ordenadores de gran capacidad y velocidad para el control de la producción Sistemas de fabricación automatizados Maquinas herramientas con control numérico Robots industriales Sistemas de transporte Integración de mecanización, flujo de materiales y flujo de información Mejora de técnicas de producción- Sistemas de planificación y control- Aplicación de automatización a ámbitos parciales- Islas tecnológicas- Consideraciones Iniciales

INDICE Introducción a los procesos productivos Consideraciones iniciales Concepto Rentabilidad Normalización Nuevas tecnologías

Concepto CIM es un planteamiento a futuro con el objeto de crear o ampliar los actuales sistemas de automatización de la producción Define la futura estructura de automatización de la producción a partir de datos de producción comunes y homogéneos Exige la comunicación entre los diferentes sistemas de automatización – Máquinas de control numéricos, autómatas programables, ordenadores con sistemas de gestión de datos, redes de comunicación, sistemas de disño software…., garantizando un flujo continuo y adecuado de información Se trata pues de un enfoque estratégico para garantizar los objetivos de mejora de la empresa y su adecuación continua al mercado

Realidad virtual y Realidad aumentada Montaje flexible Concepto CAD Diseño asistido por computador Realidad virtual y Realidad aumentada CAM Fabricación asistida por computador Internet PDM CAP Gestión de datos de productos Planificación asistida por computador CRM CAE ERP Enterprise Resource Planning Gestión de relaciones con clientes Ingeniería asistida por computador AGV Vehículos guiados dinámicamente FMS Sistemas de fabricación flexible CAQ Calidad asistida por computador Flujo materiales. Sistemas de control de procesos. Sensores. Dispositivos analógicos de lectura. RFID (radiofrecuencia). PPC Control de producción ASRS Sistemas automatizados de almacenamiento y recuperación. Colocación y retirada automática de componentes y productos en almacén.

Sistemas CAD (Computer-Aided Design) Crear o redefinir imágenes de piezas o circuitos integrados - Sistemas mecánicos en 2D o 3D - Sistemas electrónicos - Arquitectura, Ingeniería y Construcción Sistemas CAE (Computer-Aided Engineering) Análisis del diseño mediante simulación - Análisis de Elementos Finitos - Programas Cinemáticos Avanzados Sistemas CAPP (Computer-Aided Process Planning) Sistemas expertos para generar el plan de fabricación Tecnología de Grupos Agrupar piezas en familias para reducir tiempos de preparación

Concepto Sector Competencia Empresa Tendencias Riesgos Tecnologías Legislación Situación política Proyecto a largo plazo Estructuras técnicas y organizativas Dependen del ámbito de la dirección de la empresa Fuerte inversión de capital

FACTORES EXTERNOS MERCADO OBJETIVOS Técnicos y económicos FACTORES INTERNOS FACTORES EXTERNOS MERCADO Nivel de formación Personal Capacidad económica Historial informático Maquinaria Tecnología Estructura de producción Organización de la empresa Tamaño de la empresa Estructura de clientes Sector Mejor calidad Reducción de la redundancia de datos Lanzamiento rápido de productos Flexibilidad Reducción costes de fabricación Reducción de inmovilizados Incremento de productividad Productos específicos por clientes Productos complejos Precios bajos Alta calidad de productos Plazos de entrega breves Cumplimiento de plazos Las exigencias de merado vienen caracterizadas por la cartera de clientes existente y normalmente no se puede influir sobre ellas. Las factores específicos de la empresa son el resultado de su desarrollo, no pueden modificarse mas que a largo plazo. Incluso cuando se establecen nuevas plantas parciales de producción deben tenerse en cuenta estas condiciones marginales, aunque en estos casos existen consideraciones específicas sobre maquinaria o los sistemas de tratamiento de la información. Los condicionantes internos son los que tienen una mayor repercusión en la implantación CIM. Los objetivos técnicos y económicos deben ponderarse en función de los condicionantes externos e internos. Por ejemplo, desde el punto de vista de la programación de la producción, la mejora de la flexibilidad con el objetivo de lograr lotes de menor tamaño es un objetivo subordinado al de acortar el ciclo total de producción. Sin embargo, para el encargado de abastecer a los clientes, las consideraciones anteriores son priorizadas al contrario. Por eso recae sobre la dirección la ponderación de objetivos, a la que no se puede renunciar dada la inherente competencia entre algunos de ellos (flexibilidad-productividad). Factores que influyen en el concepto CIM específico de cada empresa

INDICE Introducción a los procesos productivos Consideraciones iniciales Concepto Rentabilidad Normalización Nuevas tecnologías

Aspectos cuantificables Rentabilidad? Aspectos cuantificables Ciclos mas breves de producción Menor inmovilizado de capital Mayor calidad (menor tasa de rechazo, menor necesidad de trabajos de repaso) Mayor capacidad de carga de máquinas, lo que se traduce en menor número de máquinas Menor número de personal especializado Aspectos no cuantificables Reacción rápida a las variaciones del mercado Mayor flexibilidad ante la modificación de pedidos Mejora en el cumplimiento de plazos Información actualizada y menor redundancia Mejora de la imagen Mejora de la cualificación de personal Aumento de la motivación de los empleados Debido a la alta inversión necesaria, es preciso llevar a cabo un análisis de rentabilidad. No obstante esto resulta difícil, ya que: No resulta sencillo valorar los costes aplicando criterios convencionales sobre inversiones (VAN- valor actual Neto, Tasa interna de rentabilidad, etc...). Tampoco es posible aplicar un cálculo de inversiones puro, ya que las valoraciones se basan siempre en condiciones maerginlaes que son válidas en la actualidad, pero que pueden sufrir modificaciones en la fase de implantación. Además existen otros aspectos no monetarios que no pueden valorarse y que supondrán efectos útiles. Los factores a considerar, entre otros, pueden ser: ver transparencia Los factores cuantificables expresan la rentabilidad de un proyecto, pero la decisión acerca de la implantación CIM sólo se puede adoptar si se consideran de forma simultánea la utilidad económica y estratégica de los diferentes proyectos parciales. Puesto que los métodos habituales de cálculo de rentabilidad de inversiones no son suficientes, la dirección debe adoptar además otros criterios que permitan valorar aspectos como el potencial de perdida de segmentos de mercado.

Rentabilidad? Tiempo Rentabilidad, Utilidad CIM Sistema encadenados Máquinas singulares El incremento de la rentabilidad depende considerablemente de la integración conseguida en el proceso de fabricación. Aunque la utilización de máquinas aisladas permite recuperar la inversión a corto plazo, a largo plazo los resultados de la implantación CIM superan con creces los proporcionados por soluciones parciales. Tiempo Coste de puesta en marcha

INDICE Introducción a los procesos productivos Consideraciones iniciales Concepto Rentabilidad Normalización Nuevas tecnologías

Costes aceptables – Competencia- Mayor número de proveedores Normalización Ventajas Costes aceptables – Competencia- Mayor número de proveedores Tiempos de planificación y puesta en marcha breves- Conocimiento de estándares de comunicación, interfaces, etc.. Intercambio o complemento sencillo de componentes de diversos fabricantes – Mejor servicio por parte de proveedores- Menor riesgo en la inversión CIM exige el uso de componentes de automatización específicos que permitan resolver de forma adecuada cada uno de los posibles problemas que se presenten. Para ello es fundamental que la integración de los diversos componentes, proporcionados por diversos fabricantes, resulte posible, y esto no puede llevarse a cabo sin un proceso de normalización. La normalización permite: (ver transparencia)

Normalización- Protocolos MAP: La actuación de General Motors ha otorgado al Protocolo de Automatización de Producción (Manufacturing Automation Protocol) una gran importancia en los intentos de normalización de los ultimos años. Se basa en el modelo de referencia OSI. En los múltimos años, en un intento por superar las carencias de MAP, especialmente en cuanto a transmisión en tiempo-real (soporta bien la transmisión de archivos), se ha desarrollando EPA (Enhanced Protocol Architecture). Normalización

Normalización- Protocolos STEP: El proceso de desarrollo de producto se caracteriza por la propia complejidad de los productos, la diversidad de personas que intervienen y el uso de diferentes aplicaciones informáticas. Estas características son requerimientos para el proceso de gestión de información sobre el producto, para el intercambio intensivo de datos y para compartir información. La gestión e intercambio de información sobre el producto se puede conseguir con el uso del estándar de intercambio de datos de producto STEP (STandard for the Exchange of Product model data) (ISO 10303-11: 1994 (E)) que, por un lado, proporciona métodos para el desarrollo de descripciones de datos de producto y métodos para el intercambio de datos e información, y por otro lado proporciona estándares para el intercambio de datos en distintas aplicaciones. Normalización

Normalización- Protocolos STEP: Utilizando STEP, los ingenieros de Ford están acoplando diseños procedentes de tres continentes. Los ingenieros de Inglaterra ahora transmiten electrónicamente dibujos detallados en 3-D a los diseñadores de Dearborn, Michigan, y posteriormente a tiendas de diseño de Turín, Italia, donde una máquina de laminado computerizada puede construir el modelo en cuestión de horas. STEP mejora la colaboración distribuida en lugares remotos y, al mismo tiempo, reduce el tiempo para finalizar el diseño, así como los costes de desarrollo.

Normalización- Protocolos XML XML (eXtensible Markup Language) es un lenguaje que, aunque no es en sí mismo un estándar de fabricación, sí es un lenguaje de modelación de datos que tiene gran aceptación en la industria por ser simple de usar (cosa que no ocurre con SGML) y por ser una alternativa estándar de transmisión de documentos entre empresas a través de Internet. Este lenguaje fue creado en 1997 por el W3C (World Wide Web Consortium) para diseñar documentos y almacenar información estructurada. Estos documentos estructurados pueden contener cualquier forma de datos como texto, imágenes, sonido, etc. XML coloca a los datos una etiqueta, puede ser interpretado por hombres y máquinas, incrementa el grado de libertad de las aplicaciones, diferentes ordenadores pueden ver la misma información, los datos pueden manejar imágenes, fotos y URLs. Normalización

Normalización- Protocolos- PDM Los sistemas de gestión de datos de productos PDM (Product Data Management) gestionan los datos generados y utilizados en diversos procesos a lo largo del ciclo de vida del producto como su geometría, planes de proyecto, planos, especificaciones, programas CNC, resultados de análisis, lista de materiales, cambio de órdenes y demás. Un sistema PDM puede ser visto como una herramienta de integración de todas las áreas que desarrollan el producto, con lo que se asegura que la información correcta le llega a la persona correcta en el momento preciso y de la forma correcta. Por tanto, los sistemas PDM mejoran la comunicación y la cooperación entre los diversos grupos de la empresa (mediante una intranet) y entre la empresa y sus clientes y proveedores (mediante Internet). Normalización

Múltiples aplicaciones Normalización- Protocolos- PDM Usuarios PDM Múltiples aplicaciones Control Bases de datos Meta-Base de datos Servidor PDM Datos Arquitectura típica de un sistema PDM Normalización

Normalización- Protocolos- PDM Las funciones básicas de los sistemas PDM Almacenamiento de datos y gestión de la documentación Gestión del proceso y del flujo de trabajo Gestión de la estructura del producto Gestión de piezas (clasificación) Gestión de la programación de tareas y del proyecto Gestión de los cambios de ingeniería Gestión de la colaboración y las herramientas de integración con proveedores y clientes. Normalización

INDICE Introducción a los procesos productivos Consideraciones iniciales Concepto Rentabilidad Normalización Nuevas Tecnologías

Tecnología de Grupos Fabricación Celular necesita identificación de grupos con piezas similares (familias de partes) asignación de sus correspondientes recursos de fabricación (células de máquinas) Similitud de las Piezas permiten reducciones de setup  tamaños de lotes más pequeños reducción de trabajos en procesos tiempos de ciclo más pequeños mayor productividad mejora de la calidad de producción Agrupación de Máquinas permite nº pequeño de máq. por célula  reducción del manejo de materiales favorece la especialización de la mano de obra