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AUTOMATIZACIÓN EN EL AUTOMATIZACIÓN EN EL PROCESO DE MANUFACTURAPROCESO DE MANUFACTURA

Mg. José Antonio Velásquez C.email: [email protected]

Mg. José Antonio Velásquez C.

Fabricación Antigua

Antiguamente para aumentar la produccion, era necesario idear la manera mas efectiva de evitar los “tiempos muertos” en la produccion. Esto dio lugar al proceso de “ProduccionContinua” con cadenas de montaje para la fabricacion de piezas en serie.


Fabricación Antigua


Fabricación Moderna

La automatización libera al ser humano no solo del trabajo físico, sino también, y cada vez en mayor medida, de la actividad intelectual; por lo que las personas se ven obligadas a adoptar nuevas conductas y formas de pensar frente a los autómatas.



La producción automatizada desplaza el trabajo humano hacia tareas de supervisión y decisión. La racionalización de la empresa libera sobre todo a los operarios menos calificados, mientras que la organización del trabajo tecnifica cada vez mas la planificación, normalización y gestión del proceso del trabajo.


Fabrica Tradicional y Moderna

Fabrica TradicionalFabrica Tradicional

• Limitada variedad de productos

• Diseños de larga vida de productos

• Plantas grandes y centralizadas

• Inventario de Reserva

Fabrica ModernaFabrica Moderna

• Gran variedad de productos

• Rápido cambio del diseño de los productos

• Plantas medianas y descentralizadas

• Cero Inventario


Automatización

DefiniciónDefinición::

La Automatización es la ejecución La Automatización es la ejecución automática y coordinada de las tareas automática y coordinada de las tareas necesarias para operar el proceso en necesarias para operar el proceso en forma óptima, ajustando su desempeño forma óptima, ajustando su desempeño a los lineamientos establecidos por los a los lineamientos establecidos por los organismos de dirección.organismos de dirección.

La automatización se aplica desde el La automatización se aplica desde el trabajo manual hasta los sistemas CIM.trabajo manual hasta los sistemas CIM.


• Neumática: movimientos lineales y rápidos.

• Hidráulica: movimientos de alta potencia.

• Mecánica: mecanismos y accionamientos.

• Electricidad: motores y herramientas.

• Electrónica: control y comunicaciones.

Tecnologías básicas para AutomatizarTecnologías básicas para Automatizar


Proceso

Actuadores

Redes

Controladores

Software

Sensores

Componentes de la AutomatizaciónComponentes de la Automatización


• Movimientos lineales, rotativos ó combinados.

• Fuerzas y altas velocidades de operación.

• Sistemas de manipulación (pinzas y vacío)

• Servo sistemas: (ejes neumáticos, ejes eléctricos)

ActuadoresActuadores


Dispositivos que detectan magnitudes físicas y las transforman en señales eléctricas.

Clasificación:

Digitales

Analógicas

SensoresSensores


Equipos electrónicos para el control y funcionamiento de los procesos.

• Señales de entrada: Sensores.

• Señales de salida: Actuadores.

• Temporizados.

• Contadores.

• Almacenamiento de datos.

• Transmisión de información.

ControladoresControladores


Los PLC's o Autómatas Programables, son dispositivos electrónicos creados específicamente para el control de procesos secuenciales, con el fin de lograr que una máquina o cualquier otro dispositivo funcione de manera automática.

Controladores Lógicos ProgramablesControladores Lógicos Programables


El hardware de un El hardware de un PLC se compone PLC se compone principalmente de principalmente de 4 bloques :4 bloques :

Memoria

Sistema Usuario

CPU

Comunicación con el Proceso

Entradas Salidas

Comunicación con Usuario

Teclado DisplayPCMonitorProgramadorEtc.

Estructura de un PLCEstructura de un PLC


CompactoGama baja

CompactoGama mediaExpandible

ModularGama alta

Diseño básico y clasificaciónDiseño básico y clasificación


Programación de Controladores y visualización de procesos.

SoftwareSoftware


Programación de un PLCProgramación de un PLC


Visualización y SupervisiónVisualización y Supervisión


RedesRedes

AS-i.

Bus de campo.

Ethernet.


Nivel de Gestión

Nivel de Gestión

Nivel de Supervisión

Nivel de Supervisión

Nivel de Control

Nivel de Control

Nivel de Campo

Nivel de Campo

La Pirámide de la AutomatizaciónLa Pirámide de la Automatización


M

Elementos típicos usados en la Elementos típicos usados en la AutomatizaciónAutomatización

•• PLC’sPLC’s

•• RobotsRobots

•• Redes de ComunicaciónRedes de Comunicación

•• Software SCADASoftware SCADA

•• ComputadorasComputadoras


M

Elementos típicos usados en la Elementos típicos usados en la AutomatizaciónAutomatización


Modos de Funcionamiento de la Modos de Funcionamiento de la PlantaPlanta

1.1. ManualManual: El operario indica a través de pulsadores, interruptores y/o teclado, que operaciones debe realizar la planta.

2.2. AutomáticoAutomático: Cuando la planta funciona de manera automática sin la intervención del operario.

3.3. SemiautomáticoSemiautomático: Algunas de las operaciones se realizan de manera automática y otras de manera manual.


Esquema funcional de un Sistema de Manufactura Integrada por Computadora

CAD/CAMDiseño y Manufactura Asistido por

Computadora

CADDiseño Asistido

por Computadora

CAPPlaneación de procesos

Asistida por Computadora

CAMManufactura Asistida

por Computadora(Incluye ensamblado)

CAQControl

de CalidadAsistido

por Computadora

PP&CPlaneación y Control de Producción(Actividad Organizacional del CIM)

Planeación de recursos de manufactura

Planeación de requerimientos de materiales

Planeación de Lotes y Tiempos

Liberación de órdenes

Control de manufactura

CIMCIM

Fuente : Rembold, 1993


Diseño asistido por computadora (CAD)

Cálculos de diseño de ingeniería: resistencia de materialesergonomíacálculos térmicos

Clasificación de las partes:formafunción

Eslabón con manufactura (diseño del proceso): máquinasherramientas


Diseño asistido por computadora (CAD)


Diseño Asistido por ComputadoraDiseño Asistido por Computadora

CAD en la IndustriaCAD en la Industriadel Calzadodel Calzado


Manufactura asistida por computadora (CAM)

La ingeniería CAM (Manufactura Asistida por Computadora) hace referencia a aquellos sistemas informáticos que ayudan a generar los programas de CN (Control Numérico) necesarios para fabricar las piezas en máquinas con CNC (Código de Control Numérico).

A partir de la información de la geometría de la pieza, del tipo de operación deseada, de la herramienta elegida y de las condiciones de corte definidas, el sistema calcula las trayectorias de la herramienta para conseguir el mecanizado correcto.


Digitalización de HormasDigitalización de HormasIndustria del CalzadoIndustria del Calzado



Simulación CAMSimulación CAMIndustria del CalzadoIndustria del Calzado



Solución CAMSolución CAMIndustria TextilIndustria Textil



Sistema de Almacén AutomáticoSistema de Almacén Automático


Optimización del SistemaComparación de las Máquinas y de las Líneas de ProducciónComprobación de la Calidad en la Línea de ProducciónEnvío Automático de la Información a la Gerencia

Producción / C. de CalidadProducción / C. de Calidad


Adquisición de Datos del Adquisición de Datos del Proceso y Análisis de la Proceso y Análisis de la Efectividad en el Tratamiento Efectividad en el Tratamiento de las Carrocerias en la de las Carrocerias en la MercedesMercedes--BenzBenz

Control de la Producción en la Coca-Cola

Sistemas SCADASistemas SCADA


Laboratorio CIM (Computer Integrated Manufacturing)

En un laboratorio CIM se pueden experimentar en En un laboratorio CIM se pueden experimentar en forma real las diferentes técnicas empleadas en un forma real las diferentes técnicas empleadas en un Sistema de Fabricación Flexible. Sistema de Fabricación Flexible.

Aquí se conjugan los Aquí se conjugan los conocimientos conocimientos adquiridos en las áreas adquiridos en las áreas de la Ingeniería de la Ingeniería Industrial, Electrónica, Industrial, Electrónica, Mecánica e Mecánica e Informática.Informática.


Producción Aislada e Independiente

AS / RS STORAGE OF ALL MATERIAL

Soldering of PCB´sIndustrial Robot (6 axis)

INDUSTRIAL ROBOT (6 AXIS)ASSEMBLY OF PRODUCT

HYDRAULIC PRESS

FP

C N C LATHECNC PRODUCTION

C N C MILLING MACHINECNC PRODUCTION

VISION INSPECTION SYSTEMQUALITY CONTROL

SCADA STATION

LVS STATION

PPS-SYSTEM

Planta Planta -- ProcesosProcesos GerenciaGerencia


Produccion IntegradaProduccion Integrada

S C A D A STATION

S C A D A STATION

PPS-SYSTEM

REDRED


CAD

CAQ

CAM

MRP

MRP II

ERP

Bases de un CIM


WINCAD

CAD


WINCAM

CAM


MRP

El MRP es definido por la American Production andInventory Society (APICS) como:

MRP constituye un conjunto de técnicas que usa requerimientos de materiales, datos de inventario, programa maestro de producción, para calcular los requerimientos de los materiales finales.


MRP II

MRP II es un Sistema de administración gerencial que significa beneficios en términos de mejor eficiencia, menos inventarios, reducción de costos e incremento en el servicio al cliente entre otras cosas, impactando directamente en la rentabilidad de la empresa.


Los ERP son software que ayudan a las compañías a planear sus recursos, no solo los materiales o de equipos, sino también los recursos humanos y los financieros.

Los mas conocidos son el SAP, Baan, QAD, SSA, Oracle, PeopleSoft, JD Edwards, EpicorSoftware y Visual Manufacturing

ERP


CAQCalidad Asistida por Computadora


CARACTERISTICAS DE UN CIMCARACTERISTICAS DE UN CIM

ALMACEN

ESTACIONES DE TRABAJO

MAQUINAS HERRAMIENTAS

ROBOTS

CONTROL DE CALIDAD

BANDA TRANSPORTADORA

SISTEMA SCADA

SISTEMA DE GESTION

SOFTWARE DE SIMULACION


ALMACENALMACENAS/RS (Almacenamiento Automatico y Recuperacion de Materiales)


PRENSA HIDRAULICAESTACIONES DE TRABAJOESTACIONES DE TRABAJO


CNCESTACIONES DE TRABAJOESTACIONES DE TRABAJO


SOLDADURA

ESTACIONES DE TRABAJOESTACIONES DE TRABAJO


ENSAMBLAJEESTACIONES DE TRABAJOESTACIONES DE TRABAJO


MAQUINAS HERAMIENTAS CNCMAQUINAS HERAMIENTAS CNC


RobotsRobots

RV-E2 / RV-E3J


CONTROL DE CALIDADCONTROL DE CALIDAD


BANDA TRANSPORTADORABANDA TRANSPORTADORA


Administrador de AlmacenesSoftware


Sistema SCADAURPURP

Software


Sistema de GestiónSoftware


SOFTWARE DE SIMULACIONSOFTWARE DE SIMULACION


SoftwareSoftware de Programación de RobotsSoftware de Programación de Robots

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