CONTROL DE PRODUCCION I Profesora: MYRIAM LEONOR NIÑO LOPEZ

Tema 7: Tecnología de los procesos productivos

Tecnología en el área de operaciones La planta de producción Ingeniería y diseño Planificación y control

Automatización en la planta de producción Robots industriales Máquinas de control numérico Sistemas automatizados de manejo de materiales Sistemas Flexibles de Fabricación (FMS)

Robots industriales Se trata de máquinas mecánicas programables, sobre las cuales es posible preconfigurar un conjunto de movimientos para que sean posteriormente repetidos cuantas veces sea necesario; posteriormente se puede reconfigurar para llevar a cabo otros movimientos.

Robots industriales Los robots han sustituido a las personas en algunas tareas y actividades muy monótonas y que entrañan cierto nivel de riesgo, así como en otras actividades que requieren una gran precisión o que deben ejecutarse en espacios extremadamente reducidos, a los que un ser humano no tiene fácil acceso.

Robots industriales Los robots están formados por un “brazo” mecánico, una fuente de energía y un controlador o “cerebro”. Algunos de los brazos están adaptados para agarrar o recoger objetos, o como herramientas como llave de tuerca, soldadores o pulverizadores de pintura.

Robots industriales Los robots de segunda generación están equipados con sensores que pueden “tocar” , “ver” y coordinar mano a mano. Además, a algunos se les puede “enseñar” una secuencia de movimientos en un patrón tridimensional.

Robots industriales El costo inicial de un robot depende de su tamaño y aplicaciones. Otros costos que se deben tener en cuenta son los relativos a modificaciones que se deban efectuar en los productos y/o procesos para poder utilizarlos, acondicionamiento del lugar de trabajo, instalación y limpieza del robot, formación de los trabajadores, etc. Entre los principales beneficios que proporcionan los robots se señalan un menor desperdicio de materiales, una calidad más consistente y ahorros en los costos de mano de obra

Máquinas de control numérico Las máquinas de control numérico están compuestas por una herramienta mecánica típica utilizada para hacer girar, perforar, triturar, etc., distintos tipos de piezas; y un computador que controla la secuencia de los procesos realizados por la máquina. Torno CNC

Máquinas de control numérico Los programas de software de la máquina sustituyen a los especialistas que controlan convencionalmente los cambios de las máquinas y que constituyen un sistema de control de éstas. Estos softwares se componen de una lista de instrucciones que incluyen las tareas y sus velocidades, así como algunas variables de control adaptativo para comprobar aspectos tales como temperatura, vibración, condición del material, desgaste de las herramientas, etc., que permiten proceder a los necesarios reajustes. Bordadora CNC

Máquinas de control numérico Algunas máquinas de Control Numérico incluyen “cartucheras” rotatorias con diferentes herramientas. El programa de computador puede seleccionar la herramienta a utilizar; de este modo, una máquina puede encargarse de realizar distintas operaciones que antes se hacían en varias. En otros casos, frente a las máquinas se ubica un carrusel de herramientas, materiales, etc. Y aquellas, sin necesidad de intervención humana, seleccionan con su “brazo” el instrumento para desarrollar una determinada tarea. Torno CNC

Fresadora de control numérico Marca: Heidenhain TNC Equipada con: Lubricación central Sistema de refrigeración Arbol portafresa ISO 40 Iluminación del espacio de trabajo Herramienta de mano Manual de manejo y servicio

Centros de mecanizado Representan un nivel mayor de automatización y complejidad en comparación con las máquinas de control numérico. Los centros de mecanizado no sólo proveen control automático de una máquina, sino que también tienen muchas herramientas que se pueden cambiar automáticamente según lo exija cada operación. El centro de mecanizado puede estar equipado con un sistema de vaivén, de tal manera que sea posible descargar una pieza terminada y cargar una no terminada mientras la máquina trabaja en una parte.

Centros de mecanizado

Centros de mecanizado Es capaz de maquinar superficies planas y piezas de diferentes tipos. Permite trabajos de fresado, taladrado, mandrilado y roscado. Es diseñada para la alta productividad en serie y para trabajos precisos de piezas con formas difíciles. Sistema de lubricación central. Sistema de refrigeración.

Sistemas automatizados de manejo de materiales Mejoran la eficiencia en materia de transporte, almacenamiento y recuperación de materiales. Los principales sistemas son: Vehículos guiados por computador. (AGV - Automated Guided Vehicles) Sistemas automáticos para almacenamiento y recogida de materiales. (AS / RSs – Automated Storage and Retrieval Systems)

Vehículos guiados por computador - AGV Son vehículos de tamaño pequeño, alimentados eléctricamente, que no necesitan conductor y que transportan los materiales entre las diferentes operaciones. Las instrucciones sobre el movimiento parten de un computador central o de alguno periférico. Su capacidad para moverse cerca de puntos problemáticos, como los cuellos de botella de fabricación o transporte, ayuda a evitar paradas costosas y, en numerosos casos, impredecibles.

Vehículos guiados por computador - AGV Este tipo de vehículos facilitan el suministro de piezas justo a tiempo, reduciendo la aparición de costosas pilas de materiales a lo largo y ancho de la planta. Estos vehículos pueden ir a cualquier sitio siempre y cuando exista cableado eléctrico incrustado bajo el piso de la planta o rutas “ópticas”. Entre sus ventajas están el movimiento más rápido de materiales, menores inventarios y espacio de bodegaje, reducción de daños a los productos y una mayor productividad laboral.

Sistemas automáticos para almacenamiento y recogida Método automatizado para almacenar y recoger piezas y herramientas. Un computador controla el sistema, que incluye bandejas, cajas y “pilas”. Se pueden recoger y colocar objetos sin necesidad de apoyo humano.

Sistemas flexibles de fabricación - FMS Sistema controlado por un computador central, que conecta varios centros o estaciones de trabajo informatizados con un sistema automático de manipulación de materiales. Un FMS se puede diseñar con centros de mecanizado con carga y descarga automatizadas de partes, un sistema automatizado de vehículo para transportar piezas entre máquinas y otros elementos automatizados que permitan la producción de piezas sin la ayuda humana.

Sistemas flexibles de fabricación - FMS Los FMS hacen posible la fabricación multietapas automatizada de una amplia variedad de piezas, estando diseñados para producir familias de artículos que, si es necesario, pueden ser elaborados de forma simultánea y aleatoria.

Sistemas flexibles de fabricación - FMS

Ventajas de los FMS Incrementan la flexibilidad Reducen la necesidad de mano de obra directa Reducen la inversión Reducen el tiempo de respuesta Calidad consistente Mejoran el control de trabajo Incrementa la tasa de utilización de las máquinas

Ambientes adecuados para los FMS Estrecha gama de productos. Mezcla de productos de la misma familia de componentes. Entre 10 y 50 componentes, de 5000 a 30000 unidades por término medio. Productos que admitan el rediseño para adaptarse a las condiciones anteriores.

Automatización en ingeniería y diseño Diseño asistido por computador (CAD) Ingeniería asistida por computador (CAE) Planeación de procesos asistida por computador (CAPP) Manufactura asistida por computador (CAM)

Diseño asistido por computador - CAD Se trata de un proceso de diseño informatizado para la creación de nuevos artículos y para la modificación de los ya existentes. El diseñador, con una pantalla de alta resolución, puede generar diferentes visiones de los ensambles y componentes, obtener gráficos en tres dimensiones, gráficos de corte por secciones, ampliar zonas concretas, rotarlas, etc.

Tecnología de grupo Metodología de producción que utiliza el sistema CAD para clasificar, codificar y agrupar piezas y procesos con base en la geometría de las piezas. Esta técnica agrupa, en familias o en grupos, piezas o productos que reúnen características similares, asignando posteriormente grupos de máquinas para su producción.

Ventajas de la tecnología de grupo Se reduce el número de diseños de componentes gracias a la estandarización de piezas. Cuando se diseñan componentes nuevos, se puede consultar los componentes existentes para identificar piezas similares en las bases de datos. Componentes con características similares se pueden agrupar en “familias”. Dado que piezas con características parecidas se fabrican de manera similar. Algunas familias de componentes se pueden asignar a celdas de manufactura para su producción.

Ejemplo de codificación de GT Vista lateral Vista frontal Número de parte: R4851 Código GT: 341PS0117 Descripción: Flecha hueca con cuña exterior Interpretación del código GT: Código GT: 3 4 1 P S 0 1 1 7 Campo: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Campo Descripción Campo Descripción 1- Lámina metálica 6 1- Características de superficie interna 2- Bloque metálico 0- Sin características superficie interna 3- Metal en barra 1- Acero alto carbono 7 1- Características de superficie externa 2- Acero bajo carbono 0- Sin características superficie externa 3- Aleación de aluminio 4- Acero inoxidable 1- Cavidad interna 8 Tolerancias internas (pulgadas) 0- Sin cavidad interna 1- ±.001 7- ±.007 3- ±.003 9- ±.009 R- Acabado interior grueso 5- ±.005 S- Acabado interior liso P- Acabado interior pulido R- Acabado exterior grueso 9 Tolerancias externas (pulgadas) S- Acabado exterior liso 1- ±.001 7- ±.007 P- Acabado exterior pulido 3- ±.003 9- ±.009 5- ±.005

Ingeniería asistida por computador - CAE Se trata de una técnica de simulación que permite a los ingenieros comprobar ciertas características físicas de un objeto en el computador, evitando de esta forma incurrir en los costos y retrasos de la construcción y prueba de prototipos. El objeto se describe mediante una colección de pequeños elementos finitos que han de unirse. La presión y deformación que caracterizan a cada elemento se describen mediante ecuaciones, cuya solución simultánea sirve para determinar el comportamiento de la estructura conjunta.

Tipos de análisis que permite CAE Análisis mecánico y estructural Análisis térmicos y magnéticos Estudios fluidodinámicos Evaluación de mecanismos Análisis cinéticos y dinámicos Simulaciones eléctricas y electrónicas Estudios de llenado de moldes para plásticos Análisis balísticos y estudios de penetración de proyectiles

Planeación de procesos asistida por computador - CAPP Esta aplicación ayuda a determinar los pasos que serán necesarios a lo largo del proceso productivo para fabricar un componente, una vez que se ha definido mediante el CAD. Estos programas desarrollan el plan de proceso o las hojas de rutas. También se utiliza para diseñar los programas de partes de computador que imparten instrucciones a las herramientas controladas por computador.

Manufactura asistida por computador - CAM Se utiliza para el control directo de los equipos de proceso y/o transporte, gestión de materiales y para apoyar indirectamente las operaciones de fabricación. Se trata básicamente de sistemas que controlan las operaciones de las máquinas herramientas en el taller. El CAM indirecto a diferencia del directo, actúa sólo como nexo de unión o intérprete, sin “tomar decisiones”.

Bases de datos para CAD / CAM Programación y control de producción Planificación de procesos Aprovisionamiento Inventario de producción en curso Inventario de productos terminados Asignación de personal Contabilidad de costos Envíos Operaciones de montaje Test de piezas Rendimiento de los equipos Instrucciones a máquinas

Planeación y control de producción MP & CS Son sistemas de información con base en el computador que ayudan a planear, programar y monitorear una operación de manufactura. El principal exponente de este tipo de sistemas es el MRP.

Manufactura integrada por computador - CIM Es una filosofía de gestión en la que las funciones de diseño y fabricación se racionalizan y coordinan mediante las tecnologías informática, de comunicaciones y de información. Todas las tecnologías CIM se unen mediante una red y una base de datos integrada.

Beneficios potenciales del CIM Mejora del servicio a clientes. Mejora de la calidad. Reducción del tiempo de proceso. Menor tiempo de entrega de proveedores. Menor tiempo de entrega a clientes. Mejora en el rendimiento de los programas. Reducción del tiempo de desarrollo de nuevos productos. Mayor flexibilidad y capacidad de respuesta. Mejora de la productividad. Reducción de la producción en curso. Reducción de los niveles de inventario.