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DISEÑO DE PRÁCTICAS PARA EL SISTEMA AUTOMATIZADO HAS-200 EN EL LABORATORIO DE INDUSTRIAL DE LA FACULTAD TECNOLÓGICA DE LA

UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS

ANGIE JULIETH PACHÓN ROA LEIDY SÁNCHEZ RODRÍGUEZ

UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS FACULTAD TECNOLÓGICA TECNOLOGÍA INDUSTRIAL

BOGOTÁ D.C. 2014

DISEÑO DE PRÁCTICAS PARA EL SISTEMA AUTOMATIZADO HAS-200 EN EL LABORATORIO DE INDUSTRIAL DE LA FACULTAD TECNOLÓGICA DE LA

UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS

ANGIE JULIETH PACHÓN ROA LEIDY SÁNCHEZ RODRÍGUEZ

Proyecto científico y comunitario presentado para optar al título: Tecnólogo Industrial

Director Ingeniero MSc. Robinson Pacheco García

UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS FACULTAD TECNOLÓGICA TECNOLOGÍA INDUSTRIAL

BOGOTÁ D.C. 2014

Nota de aceptación:

___________________________ ___________________________ ___________________________ ___________________________ ___________________________

____________________________ Firma del Director

Ing. MSc. Robinson Pacheco García

____________________________ Firma del Jurado

Ing. Claudia Mabel Moreno Penagos

____________________________ Firma del Jurado

Ing. Johan Alexander Rincón Gualdron

Bogotá D.C., 11 de Marzo de 2014

“Dedico este logro a mis padres Simón Sánchez y María Ninfa Rodríguez quienes

apoyaron con su sabiduría y amor el proceso de enseñanza y aprendizaje durante

el transcurso de mi carrera como Tecnóloga Industrial; mis hermanos Albeiro,

Yulima y Esneider quienes aportaron su paciencia, consejos y entrega

incondicional con mis proyectos académicos, personales y laborales.”

Leidy Sánchez Rodríguez

“El éxito de este trabajo me hace sentir orgullosa y agradecida por el

acompañamiento de grandes personas, por eso, este proyecto va dedicado

inicialmente a mis padres Elsa Roa y Alberto Pachón, por su entrega e intachable

apoyo a mi crecimiento personal y a mis amigos quienes me acompañaron en este

proceso académico; Jair Huertas por otorgarme la fortaleza y apoyo incondicional

durante el desarrollo de este proyecto”

Angie Julieth Pachón Roa

AGRADECIMIENTOS Las autoras expresan sus más sinceros agradecimientos a todas las personas que colaboraron con el desarrollo del presente proyecto, especialmente a sus familias, por el apoyo incondicional que les han brindado siempre; también a todas aquellas personas que gentilmente les aportaron sus conocimientos para la formulación del presente proyecto y por último al Ingeniero Robinson Pacheco García por la asesoría que brindo al presente proyecto.

CONTENIDO

Pág. RESUMEN 28 INTRODUCCIÓN 30 1. GENERALIDADES 32 1.1 JUSTIFICACIÓN 32 1.2 OBJETIVOS 32 1.2.1 Objetivo General 32 1.2.2 Objetivos Específicos 33 1.3 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 33 1.3.1 Descripción 33 1.3.2 Formulación 40 1.4 DELIMITACIÓN O ALCANCE 40 1.5 DISEÑO METODOLÓGICO 40 1.5.1 Reconocimiento de la celda (Etapa Analítica) 41 1.5.2 Análisis del plan de estudios (Etapa Creativa) 41 1.5.3 Articulación de prácticas Vs asignaturas (Etapa de Ejecución) 41 2. MARCO REFERENCIAL 42 2.1 ANTECEDENTES 42 2.1.1 Diseño e implementación de un sistema de control de calidad ubicado en el módulo del almacén de la planta HAS 200 de la facultad tecnológica 42

2.1.2 Diseño e implementación de la solución de automatización del proceso de distribución de producto por color para la maquina HAS-200 ubicada en el Laboratorio de Industrial de la Facultad Tecnológica 43 2.1.3 Diseño de un módulo de control de calidad por peso, para la celda Altamente Automatizada HAS – 200 de la Universidad Distrital 45 2.2 MARCO HISTÓRICO 46 2.2.1 La automatización en la Tecnología Industrial 46 2.2.2 La educación apoyada en las TIC 47 2.3 MARCO TEÓRICO 48 2.3.1 Laboratorio de Industrial 48 2.3.2 Casyber Ltda 49 2.3.3 SMC International Training 49 2.3.4 Laboratorios de automatización SMC International Training 50 2.3.5 Prácticas Académicas, Lúdicas y Enseñanza 52 2.3.6 HAS - 200 52 2.3.7 La pirámide de la automatización 54 2.3.8 EDMES (Educational Manufacturing Execution System) 56 2.3.9 3DSupra 57 3. DESARROLLO DEL PROYECTO 59 3.1 FASE ANALÍTICA: RECONOCIMIENTO DE LA CELDA 60 3.1.1 Visita al Laboratorio de Industrial 60 3.1.2 Recolección de información 60 3.1.3 Características generales de la HAS – 200 61 3.1.3.1 Características Hardware 61

3.1.3.2 Características Generales del Software EdMES 70 3.1.3.3 Características generales del software 3DSupra 81 3.1.4 Actividades y limitaciones 83 3.2 FASE CREATIVA: ANÁLISIS DEL PLAN DE ESTUDIOS 87 3.2.1 Recolección de Contenidos Programáticos 87 3.2.2 Organización de la información 87 3.2.3 Diseño de Matriz 87 3.3 FASE EJECUTIVA: ARTICULACIÓN DE PRÁCTICAS CON ASIGNATURAS ESPECÍFICAS 92 3.3.1 Método Proyectual 92 3.3.2 Diseño de la estructura de las prácticas y manuales de uso 96 3.3.2.1 Encabezado 96 3.3.2.2 Contenido 97 3.3.2.3 Evaluaciones 98 4. PRÁCTICAS DISEÑADAS PARA EL SISTEMA ALTAMENTE AUTOMATIZADO HAS - 200 99 5. RESULTADOS ESPERADOS 291 5.1 APROVECHAMIENTO DE LA INVERSIÓN 291 5.2 COMPLEMENTACIÓN Y REFORZAMIENTO DEL CONOCIMIENTO (MODELO PEDAGÓGICO DE PRÁCTICAS) 294 5.3 MEJORAR EL DESEMPEÑO DE LA VIDA LABORAL 296 5.4 TRANSFERENCIA TECNOLÓGICA 298

6. CONCLUSIONES 300 BIBLIOGRAFÍA 302 ANEXOS 308

LISTA DE CUADROS

Pág. Cuadro 1. Horas disponibles por semestre en el año 2011 34

Cuadro 2. Horas programadas en el año 2011 34

Cuadro 3. Horas disponibles por semestre en el año 2012 35


Cuadro 5. Horas disponibles por semestre en el año 2013 37


Cuadro 7. Horas programadas del año 2011 al año 2013 38

Cuadro 8. Laboratorios de automatización de SMC 51

Cuadro 9. Funciones del panel de control 68

Cuadro 10. Pulsaciones del botón start 69

Cuadro 11. Significado de colores del semáforo 70

Cuadro 12. Descripción de la Botonera 3D Supra 83

Cuadro 13. Funciones y limitaciones del hardware 84

Cuadro 14. Funciones y limitaciones del software 85

Cuadro 15. Matriz de clasificación de asignaturas potenciales 88

Cuadro 16. Afinidad por asignatura 89

Cuadro 17. Rangos de afinidad 90

Cuadro 18. Clasificación de asignaturas reales 90

Cuadro 19. Funciones del panel de control 106

Cuadro 20. Significado de colores en semáforo de las estaciones 108

Cuadro 21. Órdenes de fabricación práctica 02 126

Cuadro 22. Enviar orden de producción en modo manual 127

Cuadro 23. Selección de lote 129

Cuadro 24. Órdenes de fabricación práctica 03 138

Cuadro 25. Resultados esperados de cilindros, sensores y ventosas 152

Cuadro 26. Resultado de electroválvulas y válvulas 155

Cuadro 27. Listado de cilindros, sensores y ventosas por estación 158

Cuadro 28. Electroválvulas y válvulas 161

Cuadro 29. Simbología para realizar un diagrama de flujo 184

Cuadro 30. Resultado de diagrama de flujo 186

Cuadro 31. Diagrama de flujo 189

Cuadro 32. Órdenes de producción práctica 07 191

Cuadro 33. Resultado toma de tiempos en modo manual con cronómetro 197

Cuadro 34. Resultado del software EdMES, producto amarillo de 15 gramos 198

Cuadro 35. Resultado del software EdMES, producto azul de 15 gramos 198

Cuadro 36. Resultado tabla de tiempos obtenidos del software EdMES 199

Cuadro 37. Resultados de tablas comparativas de tiempos 200

Cuadro 38. Toma de tiempos en modo manual con cronómetro 201

Cuadro 39. Tabla de tiempos obtenidos del software EdMes. 202

Cuadro 40. Tablas comparativas de tiempos 203

Cuadro 41. Órdenes de fabricación práctica 08. 206

Cuadro 42. Resultado de secuenciación de órdenes de fabricación utilizando los criterios de planificación. 216

Cuadro 43. Orden de producción 16, 17 y 18. 220

Cuadro 44. Orden de producción 22, 23 y 24. 221

Cuadro 45. Secuenciación de órdenes de fabricación según criterio propio 222

Cuadro 46. Órdenes de producción primer turno, práctica 10. 226

Cuadro 47. Número de pulsaciones en Start para enviar orden de producción en modo manual 227

Cuadro 48. Órdenes de producción segundo turno, práctica 10. 229

Cuadro 49. Órdenes de producción tercer turno, práctica 10. 230

Cuadro 50. Selección de producto con botón Start. 235

Cuadro 51. Órdenes de fabricación práctica 11. 250

Cuadro 52. Fórmula para el cálculo de los límites de control. 255

Cuadro 53. Resumen de datos obtenidos a través del aplicativo CGIP Database Tool. 256

Cuadro 54. Órdenes de producción práctica 12. 264

Cuadro 55. Trazabilidad interna de las órdenes de fabricación. 274

Cuadro 56. Información de los productos Choco Krispis y Zucaritas. 277

Cuadro 57. Equivalencia de unidades de medida en la HAS - 200. 278

Cuadro 58. Resultado de toma de tiempos en almacén horizontal sin análisis ABC 280

Cuadro 59. Resultado de análisis ABC. 281

Cuadro 60. Resultado de planeación de la producción. 283

Cuadro 61. Resultado de toma de tiempos en almacén horizontal con análisis ABC. 283

Cuadro 62. Resultado de costos de almacenamiento. 284

Cuadro 63. Toma de tiempos en almacén horizontal sin análisis ABC. 286

Cuadro 64. Formato de análisis ABC. 287

Cuadro 65. Planeación de la producción. 289

Cuadro 66. Toma de tiempos en almacén horizontal con análisis ABC. 289

Cuadro 67. Resultado de costos de almacenamiento. 290

Cuadro 68. Consolidado de horas de uso para la HAS-200 por semestre 293

Cuadro 69. Principales competencias transversales 297

LISTA DE GRÁFICOS

Pág. Gráfico 1. Porcentaje de horas utilizadas en la HAS-200 durante el 2011 35

Gráfico 2. Porcentaje de horas utilizadas en la HAS-200 durante el 2012 36

Gráfico 3. Porcentaje de horas utilizadas en la HAS-200 durante el 2013 38

Gráfico 4. Porcentaje de horas utilizadas en la HAS-200 del año 2011 al 2013 39

Gráfico 5. Análisis ABC según consumo 282

Gráfico 6. Análisis ABC según posición. 282

Gráfico 7. Proyección uso de la HAS-200 294

LISTA DE FOTOGRAFÍAS

Pág. Fotografía 1. Implementación del sistema de control de calidad en el almacén horizontal 43

Fotografía 2. Granza a reutilizar y clasificación por color 44

Fotografía 3. Módulo de control de calidad por peso para la estación 5 45

Fotografía 4. Estación 5 de control de calidad 63

Fotografía 5. Estación 7 de tapado y etiquetado 64

Fotografía 6. Estación 9 almacén horizontal 65

Fotografía 7. Tablero digital (HMI) 66

Fotografía 8. Estación 10 de paletizado 66

Fotografía 9. Armario de Control 67

Fotografía 10. Armario de Control 105

Fotografía 11. Computador 114

Fotografía 12. Ubicación de material, botes y tapas 119

Fotografía 13. Estación 3 de producción 124

Fotografía 14. Ingreso de bote a estación 5 de control de calidad 128

Fotografía 15. Ingreso de bote a estación 7 de tapado y etiquetado 128

Fotografía 16. Paso a la estación 10 129

Fotografía 17. Menú 131

Fotografía 18. Movimiento de caja 131

Fotografía 19. Movimiento de bote en el almacén horizontal 132

Fotografía 20. Selección de posición para movimiento interno del bote 133

Fotografía 21. Salida del producto 134

Fotografía 22. Símbolos de brazo robótico de la estación 2 de producción azul 151

Fotografía 23. Almacén horizontal. 228

Fotografía 24. Almacén horizontal. 279

LISTA DE IMÁGENES

Pág. Imagen 1. Pirámide de la automatización 55

Imagen 2. Estación 2 y 3 Producción Pellets azules y amarillos respectivamente 62

Imagen 3. Panel de control 67

Imagen 4. Aspecto del aplicativo Alarm Summary 80

Imagen 5. Aspecto del aplicativo 3d Supra 81

Imagen 6. Estación 7 de tapado y etiquetado con 3DSupra 82

Imagen 7. Encabezado de las prácticas diseñadas para el sistema HAS - 200 96

Imagen 8. Estación 2 de producción azul 101

Imagen 9. Estación 5 de control de calidad 102

Imagen 10. Estación 7 de tapado y etiquetado 103

Imagen 11. Estación 9 de almacén horizontal 104

Imagen 12. Estación 10 de paletizado 104

Imagen 13. Panel de Control. 106

Imagen 14. Instrucción de respuesta práctica 00 109

Imagen 15. Interruptor 112

Imagen 16. Switch eléctrico 113

Imagen 17. Válvulas de paso 113

Imagen 18. Selección modo ON 114

Imagen 19. Selección modo manual o automático 115

Imagen 20. Balanza 115

Imagen 21. Exploración 116

Imagen 22. PLC Programs 116

Imagen 23. PLC estación 2 117

Imagen 24. PLC estación 5 117

Imagen 25. Activación de PLC 118

Imagen 26. Descargar 118

Imagen 27. Finalización de la recolección de datos 119

Imagen 28. Selector ON/OFF 120

Imagen 29. Cerrar válvulas de paso 120

Imagen 30. Apagar switch eléctrico 121

Imagen 31. Apagar interruptor 121

Imagen 32. Instrucción de respuesta de práctica 01 122

Imagen 33.Selector en modo manual 126

Imagen 34. Paso a la estación 5 127

Imagen 35. Lotes de despacho 130

Imagen 36. Plataforma de despacho 130

Imagen 37. Asignar posición e ingresar producto al almacén 132

Imagen 38. Ubicación y movimiento interno 133


Imagen 40. Estación en modo automático 139

Imagen 41. EdMES 139

Imagen 42. CGIP Database Tool 140

Imagen 43. Conexión a base de datos 140

Imagen 44. Cargar base de datos limpia 141

Imagen 45. Modo Online e inicio de recolección de datos 141

Imagen 46. Iniciar aplicativo Dispatcher 142

Imagen 47. Crear orden de fabricación 142

Imagen 48. Selección de cliente y fecha de entrega 143

Imagen 49. Características del producto 143

Imagen 50. Enviar orden de producción 144

Imagen 51. Enviar a fabricación orden de producción 144

Imagen 52. Inicio de proceso de fabricación 145

Imagen 53. Orden de producción inicial 145

Imagen 54. Orden de producción final 146

Imagen 55. Lanzar nueva orden de producción final 146

Imagen 56. Despacho orden de producción final 146



Imagen 59. Ejemplo de croquis de situación 164

Imagen 60. Outputs de estación 3 165

Imagen 61. Ejemplo de diagrama espacio-fase 166

Imagen 62. Movimientos combinados en la estación de tapado y etiquetado 167

Imagen 63. Croquis de la situación en las estaciones 2 y 3 168

Imagen 64. Diagrama espacio-fase de las estaciones 2 y 3 169

Imagen 65. Diseño neumático de las estaciones 2 y 3 170

Imagen 66. Croquis de la situación en la estación 5 171

Imagen 67. Diagrama espacio – fase de la estación 5 172

Imagen 68. Diseño neumático de la estación 5 172

Imagen 69. Croquis situación en la estación 7 173










Imagen 79. Electroválvula C y F 181

Imagen 80. Cilindro neumático 182

Imagen 81. Enviar producción de 15 gramos 185


Imagen 83. Cargar base de datos limpia 192

Imagen 84. Recolección de información 193

Imagen 85. Aplicativo Dispatcher 193

Imagen 86. Aplicativo Work In Progress (WIP) 194

Imagen 87. Solicitud de rastreo del producto 194

Imagen 88. Búsqueda de orden de producción 195

Imagen 89. ID Product 195

Imagen 90. Resultados de WIP 196

Imagen 91. Ejemplo de secuenciación. 207

Imagen 92. Aplicativo Dispatcher en modo Teaching 208

Imagen 93. Nueva orden en modo Teaching. 209

Imagen 94. Enviar orden de producción práctica 08. 209

Imagen 95. Criterio de planificación y evaluación de parámetros. 210

Imagen 96. Selección del criterio de planificación. 210

Imagen 97. Modo Online. 211

Imagen 98. Criterio de planificación en modo Online. 212

Imagen 99. Configuración de la planificación. 212

Imagen 100. Enviar órdenes de producción. 213

Imagen 101. Iniciar proceso. 213

Imagen 102. Aplicativo Work In Progress (WIP). 214

Imagen 103. Solicitud de rastreo del producto. 214

Imagen 104. Búsqueda de orden de producción. 215

Imagen 105. ID Product. 215

Imagen 106. Resultado del sistema de planificación en modo Teaching 216

Imagen 107. Resultados del proceso de fabricación de los pedidos. 217

Imagen 108. Resultados del Criterio de Planificación SPT o Tiempo de Procesamiento más Corto. 218

Imagen 109. Periodo de maduración. 219

Imagen 110. Planeación de las órdenes método EDD. 220

Imagen 111. Planeación de las órdenes método FCFS. 221

Imagen 112. Instrucción de respuesta de práctica 08. 222




Imagen 116. Aplicativo SPC. 236

Imagen 117. Diagrama de Pareto. 237

Imagen 118. Ingresar causas y frecuencias 237

Imagen 119. Título del diagrama y selección de estación. 238

Imagen 120. Generar diagrama de Pareto. 238

Imagen 121. Salvar información del diagrama 239

Imagen 122. Diagrama de pescado. 240

Imagen 123. Causa principal. 240

Imagen 124. Causas secundarias y terciarias. 241

Imagen 125. Seleccionar estación. 241

Imagen 126. Efecto y título del diagrama. 242

Imagen 127. Resultado de tabla de datos. 243

Imagen 128. Diagrama de Pareto. 244

Imagen 129. Tabla de causas principales y secundarias. 244

Imagen 130. Diagrama Ishikawa defecto de llenado. 245


Imagen 132. CGIP Database Tool 251

Imagen 133. Box Query Tool. 252

Imagen 134. Seguimiento del producto. 252

Imagen 135. Resultado del seguimiento del producto. 252

Imagen 136. Aplicativo SPC. 253

Imagen 137. Selección de gráfico X-R. 253

Imagen 138. Información para gráfico X-R. 254

Imagen 139. Constantes para gráficos de control. 255

Imagen 140. Gráfico de control X del ciclo de tiempo en la estación 3. 256

Imagen 141. Gráfico de control R del ciclo de tiempo en la estación 3. 257


Imagen 143. Cadena de suministro. 261

Imagen 144. Trazabilidad de un producto. 262

Imagen 145. Crear nuevo cliente. 265

Imagen 146. Creación de órdenes de producción. 266

Imagen 147. Launch Scheduler. 266

Imagen 148. Aplicativo WIP. 267

Imagen 149. Seguimiento del producto. 267

Imagen 150. Order and Miscellanous. 268

Imagen 151. ID Product. 269

Imagen 152. Interval ID Product. 269

Imagen 153. Client. 270

Imagen 154. Periodo de maduración. 270

Imagen 155. Resultados esperados de la práctica 12. 271


Imagen 157. Instrucción de respuesta. 285

LISTA DE FIGURAS

Pág. Figura 1. Modelo de procesos de diseño de prácticas HAS-200 59

Figura 2. Esquema general del software EdMES 71

Figura 3. Aplicativo CGIP Database Tool 72

Figura 4. Aplicativo Planning System Interface & Work Order

Management 74

Figura 5. Aplicativo SPC 75

Figura 6. Aplicativo Maintenance Management. 76

Figura 7. Aplicativo Material Movement 77

Figura 8. Aplicativo WIP. 78

Figura 9. Aplicativo OEE 79

Figura10. Aplicativo Agents 80

Figura11. Metodología del diseño de las prácticas 94

LISTA DE ANEXOS

Pág. Anexo A. Acta de entrega del sistema de automatización HAS - 200, configuración 6 estaciones 308

Anexo B. Plan de estudios del Tecnólogo Industrial de la Universidad Distrital Francisco José de Caldas. 315

Anexo C. Visita académica a la Universidad Libre 316

Anexo D. Solicitud de espacio académico para prácticas en la HAS – 200 317

Anexo E. Tabla de respuestas a preguntas de selección múltiple 318

Anexo F. Propuesta de calificación general para la evaluación de las prácticas 319

Anexo G. Carta de autorización y certificación de ejecución de la prueba piloto en la asignatura de Gestión de Producción por parte del docente 320

Anexo H. Carta de autorización y certificación de ejecución de la prueba piloto en la asignatura de Muestreo y Medición de trabajo por parte del docente 322

Anexo I. Prueba piloto de práctica 08. Criterios de planificación 324

Anexo J. Prueba piloto de práctica 07. Toma de tiempos 326

Anexo K. Socialización de práctica 08 329

Anexo L. Socialización de práctica 07 330

Anexo M. Componentes neumáticos de la HAS-200 331

LISTA DE PRÁCTICAS

Pág. Práctica 00. Protocolo de inducción 100 Evaluación práctica 00. Protocolo de inducción 109 Práctica 01. Alistamiento del Sistema Automatizado HAS–200 111 Evaluación práctica 01. Alistamiento del Sistema Automatizado HAS–200 122 Práctica 02. Orden de fabricación en modo manual 124 Evaluación práctica 02. Orden de fabricación en modo manual 135 Práctica 03. Orden de fabricación en modo automático 137 Evaluación práctica 03. Orden de fabricación en modo automático 147 Práctica 04. Componentes neumáticos 149 Evaluación práctica 04. Componentes neumáticos 156 Práctica 05. Mandos secuenciales 162 Evaluación práctica 05. Mandos secuenciales de la HAS-200 180 Práctica 06.Diagramas de flujo del proceso 183 Evaluación práctica 06.Diagramas de flujo de proceso 187 Práctica 07. Toma de tiempos 190 Evaluación práctica 07. Toma de tiempos 201 Práctica 08. Criterios de planificación 204 Evaluación práctica 08. Criterios de planificación 222 Práctica 09. Toma de decisiones y planeación de producción 224

Evaluación práctica 09. Toma de decisiones y planeación de la producción 231 Práctica 10. Herramientas básicas de control de calidad 233 Evaluación práctica 10. Herramientas básicas de control de calidad 246 Práctica 11. Gráfico de control X - R 248 Evaluación práctica 11. Gráfico de control X - R 259 Práctica 12. Trazabilidad del producto 261 Evaluación práctica 12. Trazabilidad del producto 272 Práctica 13. Análisis ABC 275 Evaluación práctica 13. Análisis ABC 285

diseÑo de prÁcticas para el sistema...

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