reporte final cim

REPORTE FINAL ING. MECATRÓNICA SERVICIO SOCIAL

INTRODUCCION

El servicio social es una actividad temporal y obligatoria que permite a los pasantes retribuirle a la sociedad los recursos destinados a la educación pública. Asimismo, permite actuar con solidaridad, reciprocidad y a trabajar en equipo al incorporarse al mercado laboral, en el que se aplican y reciben un conjunto de conocimientos durante el servicio a la sociedad; integrando de esta manera los conocimientos teórico prácticos adquiridos en el aula; fortaleciéndose así la formación académica y capacitación profesional del prestador de servicio social. Por otro lado, ayuda a tomar conciencia de la problemática nacional, en particular la de los sectores más desprotegidos del país, extendiendo a la sociedad los beneficios de la ciencia, la técnica y la cultura, coadyuvando a la articulación de la docencia, la investigación y la extensión universitaria por medio de la práctica social y la interdisciplina; logrando con ello cristalizar la función social de la universidad.

El instituto tecnológico de Veracruz cuenta con un sistema de manufactura integrada por computadora (CIM), que consta de varias estaciones de trabajo como lo son: la estación neumaticaPN-2800, la estación de maquinado llamada FMS 2200, la estación de almacén ST-2000, la estación central llamada CIM-2000. El sistema de fabricación flexible fue adquirido con su respectiva interfaz grafica y programación de las estaciones de trabajo.

En particular el laboratorio CIM se encontró en condiciones que imposibilitan su uso, por ello marcamos un objetivo general en este proyecto:

Puesta en marcha de todo el laboratorio CIM.

También reconocemos tres objetivos particulares para este proyecto.

Diagnosticar el funcionamiento del laboratorio CIM. Reparación de daños encontrados. Mejorar los procesos y sistemas en el laboratorio.

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MARCO TEÓRICO

Definición de Sistemas Flexibles de Manufactura (FMS).

Los sistemas flexibles de manufactura están formados por un grupo de máquinas y equipo auxiliar unidos mediante un sistema de control y transporte, que permiten fabricar piezas en forma automática. La ventaja de los SFM es su gran flexibilidad en términos de poco esfuerzo y corto tiempo requerido para manufacturar un nuevo producto.

Pueden diseñarse en formas muy diferentes, según el número de puestos de maquinado, de control de medición, tipos de transporte de piezas y herramientas y tipos de control. Además están automatizados otros tipos de trabajo, como carga y descarga, transporte, almacenamiento o sujeción de la pieza, los cuales forman un subsistema del flujo del material. Existen dos tipos principales de sistema flexible de manufactura: sistema lineal y sistema cerrado.

El transporte de piezas puede ser uni o bidireccional con movimiento continuo o intermitente, con un paso constante o variable según se necesite.

Existen tres formas de paso de la pieza por los puestos de maquinado: conservando la secuencia, en secuencia con posibilidades de omitir algunos puestos o en secuencia libre.

También hay dos formas de transporte y sujeción de piezas: con paleta y sin paleta.

Los subsistemas de flujo de materiales en los sistemas flexibles están formados por: almacén central, puesto de espera en el almacén central, estación de carga y descarga, transportador, puesto de trabajo, alimentador intermedio, puesto de espera, manipulador y sistema de paletas,

Los sistemas flexibles se utilizan en la producción de lotes pequeños y medianos. Las piezas tienen que formar grupos semejantes por diseño o proceso de manufactura.

La flexibilidad del trabajo se garantiza por el uso de centros de trabajo, formados con base en CM y MCN, equipados con sistemas de herramientas. Esto hace posible cambiar la operación de una estación de maquinado a otra, por ejemplo, en caso de sobrecarga o falla, etc.

Finalmente, la concentración de operaciones en un centro de trabajo depende de la magnitud del programa de producción.

La selección de la configuración de los SFM depende de la secuencia de la fabricación de la pieza.

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Elementos de un FMS.

Los sistemas básicos de un sistema flexible de manufactura son las estaciones de trabajo, el manejo automático de materiales y partes y los sistemas de control. Los tipos de máquinas en estaciones de trabajo dependen del tipo de producción. Para operaciones de maquinado normalmente se utilizan de tres a cinco CNC, tales como tornos y centros de maquinado, incluyendo también algún otro equipo automatizado de inspección para medición, ensamble y limpieza. Otros tipos de operaciones para el SFM incluyen laminado, prensado, forjado, estos incluyen calor, maquinas de formado, prensas de corte, tratamiento térmico así como equipo de limpieza. Las estaciones de los SFM son distribuidos para proveer la mayor eficiencia en la producción tomando como criterio el flujo de materiales, partes y los productos a través del sistema.

La flexibilidad de estos sistemas de manufactura está en función del manejo de materiales, del almacenamiento y de recuperación de producto. El manejo de materiales es controlado por una computadora central y ejecutada en forma automática por vehículos guiados como conveyors y varios mecanismos transfer. En este sistema se pueden transportar algunos materiales y partes durante varias etapas para completar una operación en orden aleatorio en cualquier momento.

Programación

Debido a que los sistemas FMS requieren de una mayor en capital es esencial la utilización eficiente de la maquinaría estas no deben tener un tiempo de ocio, consecuentemente, una programación apropiada de proceso es crucial, la programación de los FMS es dinámica a diferencia de los talleres de trabajo, donde, una programación rígida es seguida durante un cierto período de tiempo para realizar un grupo de operaciones. La programación de FMS especifica claramente los tipos de operaciones que deben realizarse para cada parte, e identifica las máquinas o las células de manufactura que deben utilizarse. Una programación dinámica es capaz de responder a cambios rápidos en tipo de producto y gracias a esto pueden tomarse decisiones de forma inmediata, gracias a la flexibilidad de los FMS no se desperdicia tiempo de preparación en estar cambiando operaciones de manufactura ya que el sistema es capaz de realizar operaciones diferentes en diferente orden y en diferentes máquinas. Sin embargo las características, performance y la confianza que se tenga en cada unidad en el sistema deben ser checados para asegurar que el movimiento de partes entre estaciones es de una calidad aceptable y de dimensiones precisas.

Justificación Económica de un SFM

Las instalaciones de los FMS son muy demandantes al capital ya que típicamente empiezan alrededor de 1 millón de dólares. Es por ello que un análisis concienzudo costo beneficio debe ser realizado, antes de tomar una decisión final. Este análisis deberá incluir factores como, costo del capital, energía, materiales, mano de obra, mercado para los productos manufacturados y fluctuaciones en la

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demanda anticipada para el tipo de producto. Un factor adicional es el tiempo y esfuerzo requeridos para la instalación y depuración del sistema. Típicamente un SFM puede tomar de 2 a 5 años en instalarse y cuando menos 6 meses en depurar, aunque los SFM requieren pocos o ningún operador de máquina el personal involucrado con la operación total debe ser entrenado y altamente capacitado. Este personal incluye Ingenieros en manufactura, programadores computacionales e ingenieros de mantenimiento.

Ventajas de los FMS.

Incrementan la productividad. Menor tiempo de Preparación en nuevos productos. Reducción de inventarios de materiales dentro de la planta. Ahorro en fuerza de trabajo. Mejora en la calidad del producto. Mejora en la seguridad de los operarios. Las partes pueden ser producidas de forma aleatoria y también en

lotes.

Implementación de FMS

Gracias a las ventajas que proporcionan los FMS muchas empresas manufactureras han considerado durante mucho tiempo la implementación de grandes sistemas dentro de sus empresas. Pero después de un análisis concienzudo se ha encontrado que los empresarios han optado por sistemas más pequeños, menos caros por consiguiente y por ende más efectivo en costos. Estos sistemas incluyen celdas de manufactura y hasta centros de maquinado y tornos solos que son mucho mas fáciles de utilizar que un solo torno.

Definición Manufactura Integrada por Computadora CIM

Describe la integración de los aspectos de diseño, planeación, manufactura, distribución y administración. La manufactura integrada por computadora es una metodología y un acierto que envuelve el ensamble y manufactura de materiales y sistemas computarizados. La manufactura integrada por computadora envuelve el total de operaciones de una compañía, debe ser fácil de comprender y a su vez contar con una amplia base de datos. Es propicio mencionar que si se desea implantar de golpe la manufactura integrada por computadora está resultará demasiado costosa especialmente para una compañía de tamaño pequeño y mediano.

La manufactura integrada por computadora incluye a la manufactura asistida por computadora CAM, diseño asistido por computadora CAD, ingeniería asistida por computadora CAE, planeación del proceso auxiliada por computadora así como funciones administrativas y comerciales de las empresas.

Estos subsistemas por así llamarlos o paquetes dentro del CIM son diseñados, desarrollados, y aplicados de tal forma que la salida proveniente de un subsistema

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sirve como una entrada hacia otro de los subsistemas. De forma organizacional, estos subsistemas están divididos generalmente en planeación y ejecución de funciones. Las funciones de planeación incluyen actividades tales como pronósticos, planeación, planeación de los requerimientos de materiales y contabilidad. En lo que respecta a las funciones de ejecución, estas incluyen la producción, control de proceso, manejo de materiales, inspección y pruebas.

La efectividad de la CIM depende en gran medida de la presencia de un gran sistema de comunicación mismo que envuelve computadoras, máquinas y sus controles. Los mayores problemas a los que se ha enfrentado la manufactura integrada por computadora es precisamente la dificultad de generar la interfaz entre las diferentes computadoras compradas en diferentes tiempos por la compañía.

Dentro de los beneficios que aporta la MIC se encuentran:

Énfasis en uniformidad y calidad del producto a través de mejor control del proceso.

Mejor control de la producción, programación y administración de la operación total manufacturera, lo que lleva a reducir costos.

Mejor uso de los materiales, maquinaria y personal, reducción de material en proceso ayudando a disminuir los costos.

CIM 2000

El sistema de entrenamiento CIM-2000 Mechatronics es un sistema de entrenamiento modular, que suministra metodología, técnicas e instalaciones para entrenar y ejercitar la implementación del concepto CIM ”Computer Integrated System” (Manufactura integrada por computadora).El sistema incorpora algunos equipos de mini –fabricación (tales como pequeñas maquinas CNC, manipuladores, controles de proceso y pequeños robots industriales), un sistema de manipulación de materiales de alto desempeño y un sistema automatizado de control de capacidad total.

- Características del Sistema CIM-2000

Las siguientes características son típicas del sistema CIM-2000:

1.- Características de producción flexibles.2.- Equipamiento expansible y modular.

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3.- Compatibilidad con el equipamiento existente.4.- Software CIM totalmente integrado.5.-Operación y control de todas las secuencias de producción.

6.-Aplicaciones industriales verdaderas: neumática, hidráulica, control de proceso, control de calidad, FMS, robótica, transporte automático.

7.- Características de completa seguridad.

- Configuración del sistema CIM-2000.

El CIM esta conformado por varios módulos lo que permite la instalación y la operación del sistema en una amplia gama de configuraciones.

Desarrollo de actividades

La evaluación correspondiente al laboratorio de manufactura integrada por computadora CIM, pretende dar como resultado un diagnóstico completo, y con ello exhortar a su pronta reparación para su puesta en marcha.

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El diagnostico se forma de informes semanales que a continuación se exponen detalladamente:

Al revisar el compresor éste se encuentro en malas condiciones; nos referimos a la cantidad de corrosión y falta de mantenimiento que ha sido anulado en los últimos años.

Reparando el compresor.

Dentro de las partes averiadas, que se encontraron en el compresor, se encuentran:

El presostato (interruptor de seguridad basado en la presión de la máquina) esta averiado y es necesario reemplazarlo por uno nuevo.

1.-Presostato

El Manómetro se halló roto y no se pude leer la presión demandada.

¿Cómo controlar la presión sin un manómetro funcionando? No es posible.

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La Válvula de seguridad del compresor (llave de paso) se encuentra rota, impidiendo su manipulación y con ello falta de seguridad para los equipos del laboratorio e impidiendo realizar las pruebas necesarias para su diagnóstico.

Con todo lo anteriormente mencionado se llegó a la conclusión que el compresor no tiene el mantenimiento adecuado, debido al difícil acceso que se tiene a la máquina debido al lugar en donde se encuentra.

Se recomienda cambiar la ubicación del compresor o dejarlo en el mismo lugar donde se encuentra pero con una protección adecuada para mantenerlo en buenas condiciones.

En la misma semana trabajando Dentro de laboratorio CIM se detectó dañada la unidad de mantenimiento; la perilla principal que regula la salida de presión a las estaciones se encuentra rota y por tal motivo no se puede trabajar en las demás estaciones ya que 4 (excepto la estación 2) funcionan con ayuda del compresor.

2.- Unidad de mantenimiento

Se reparó el problema de la unidad de mantenimiento acondicionando un tornillo que nos permite trabajar por el momento, sin embargo es necesario el reemplazo de dicha pieza.

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3.-unidad de mantenimiento dañada

Al tener presión neumática en el circuito del CIM gracias a la reparación hechas por el equipo de trabajo se pudo proceder a realizar más pruebas y con ello ampliar el diagnóstico del laboratorio.

Al intentar analizar el programa principal se diagnosticó que la computadora 1 del sistema se encuentra dañada (tarjeta madre) así como 6 de las 7 computadoras que se ocupan para la comunicación entre estación y ordenador.

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4.-Equipo en reparación

El problema con estas computadoras es que son muy obsoletas y la reparación es imposible ya que sus refacciones están descontinuadas y no existen ya en el mercado.

De igual manera el equipo de trabajo, busco la forma de encender un ordenador uniendo partes en buen estado de los demás equipos, para hacer funcionar por lo menos una computadora.

105.- Equipo de cómputo en reparación


Las máquinas están obsoletas y si se pretende trabajar en buenas condiciones es recomendable cambiarlas por equipos nuevos.

Se creó respaldo del programa principal del CIM en otra computadora externa; a manera de no perder la información o archivos ejecutables, gracias a la computadora que se reparó aunque su falla es inminente.

Probando tarjetas madres de todas las maquinas del laboratorio se encontró una tarjeta funcionando; la cual se colocó en la maquina principal, obteniendo comunicación serial (entre el sistema del CIM y la computadora).

En la estación N.2 se descubrió que el botón de encendido está dañado, por tal motivo se buscó la avería quitando canaletas, probando y midiendo corriente en los cables de alimentación; el cable que va conectado a un sensor del brazo se encontró cortado.

6.- Diagnosticando brazo hidráulico

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Se analizó el origen que provocó que el botón de la estación 2 no sirviera y se encontró que un cable estaba mal conectado y se reparó el daño.

Algunos compañeros se dedicaron a checar sí podrían rescatar otra computadora observando que una de estas estaba mal conectada en su cable de alimentación y la tarjeta madre; una vez bien instalada se logró comunicación entre la estación N.2. Y el ordenador.

Se hicieron pruebas de cómo trabaja la estación 2 y la comunicación que existe entre computadora y la estación.

Después de tener funcionando todas las estaciones del laboratorio CIM, se comenzó con la verificación de la estación principal, la estación de control.

Dentro de esta revisión se encontró una falla que nos impedía manipular o más bien desarrollar el completo funcionamiento de todo el laboratorio.

El problema es que los PLC de las estaciones 2 y 5 que son las estaciones

PN-2800, estación neumática y la estación PS-2800 la estación de control de proceso, no tenían ningún tipo de comunicación con la estación de control. De igual manera el equipo CIM se dio a la tarea de localizar y reparar el problema.

7.- Centro de mando CIM

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Después de unos días de revisión, para reparar la falla de comunicación con los PLC, se encontró que la causa de dicho problema se debía a la falta de una pila interna del dispositivo de control lógico, esto ocasionaba que cada vez que se apagara las estaciones los dispositivos borraban su memoria, por lo tanto no existía programa que manipulara estos controles, ocasionando la falta de comunicación con la estación de control CIM.

De igual manera se buscó solución a este problema, al no encontrar las pilas para estos dispositivos se llegó a la conclusión de tener que reprogramar cada uno de los PLC cada vez que el laboratorio fuera a ser utilizado.

Una vez solucionado estos problemas, teníamos ya el control total del laboratorio CIM.

Después de este logro, todo el equipo CIM nos dimos a la tarea de capacitarnos para familiarizarnos más con todos los software que controlan y manipulan el laboratorio.

Esto de por medio de los manuales y reportes de práctica, que alguna vez se llevaron a cabo en el CIM.

Todos los manuales son una gran fuente de información de este laboratorio y tenemos que reconocer que sin ellos, todo lo logrado hasta ahora hubiese llevado más tiempo del previsto.

Es por ello que se decidió hacer un inventario y reorganizar todo aquello que fuera información útil para el laboratorio.

Una vez concluido esta actividad, nos dimos a la tarea de hacer que el laboratorio CIM volviera a ser un laboratorio como su nombre lo dice, “MANUFACTURA INTEGRADA POR COMPUTADORA”, para lograr esto tenemos que reactivar por lo menos la fresadora CNC que tiene este laboratorio, y que al final de todo es la que dará forma a la pieza a manufacturar, es de vital importancia que esta máquina herramienta funcione.

Al encenderla nos encontramos con unos errores que impedían el buen funcionamiento de la máquina.

Nuevamente después de varios días de búsqueda y de identificar la partes de la maquina se encontraron unas mangueras rotas, estas manqueras tenían la función de lubricar los componentes y partes móviles de la fresa, sin estas mangueras no existía lubricación alguna, por ello los errores encontrados.

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8.- Manguera hidráulica en malas condiciones

Nuevamente la reparación se veía impedida al no encontrar el tipo de manguera requerida, pero al investigar sobre estos dispositivos se llegó a la conclusión de que se podía utilizar un tipo de manguera distinto pero que cumplía perfectamente con el objetivo.

Una vez más se había solucionado un problema, que al igual que todos debido a la falta de mantenimiento e incluso de uso, que presenta este laboratorio en general.

Después de esta reparación, comenzaron las pruebas en la fresadora para por fin llevar a cabo una práctica general.

9.- Fresadora CNC.

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De igual manera el equipo se dio a la tarea de capacitarse mediante los manuales de dicha máquina y así lograr el control de esta.

Se crearon algunas piezas, es decir se manufacturaron, después de varios meses se obtenían las primeras piezas desde hace ya varios años.

Se realizaron 2 prácticas generales donde se mostraba todo el proceso el informe de estas prácticas se entregara por separado de igual manera completamente detallado.

Este informe lo concluimos reportando que se seguirá trabajando en este laboratorio, aún hay muchos aspectos a mejorar.

Y por este medio exigimos que se invierta para reparar y mejorar componentes que son necesarios para el buen funcionamiento.

Se necesitan urgentemente computadoras nuevas por lo menos 8 máquinas, piezas para el compresor, más herramienta para la fresadora y más material para continuar realizando prácticas.

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Resultados.

Los resultados son simples de comprobar, basta con visitar el laboratorio CIM para ver la mejora que ha tenido en todos los aspectos.

Se anexara imágenes de las estaciones en el estado que se encuentran ahora, claro funcionando.

También se anexan algunas portadas de los manuales utilizados para lograr los objetivos mencionados.

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1.- brazo en reparación, de la estación hidráulica HYD-2800.


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2.- Trabajando en conjunto en el laboratorio CIM.

3.- Estación HYD-2800 reparada y funcionando correctamente.


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4.- Estación neumática PN-2800 funcionando adecuadamente.

5.- estación de control CIM, reparada en su totalidad.


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6.- Estaciones del laboratorio CIM.

7.- Fresadora CNC reparada lista para ser usada.


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Conclusión.

Este informe lo concluimos reportando que se seguirá trabajando en este laboratorio, aún hay muchos aspectos a mejorar.

Y por este medio exigimos que se invierta para reparar y mejorar componentes que son necesarios para el buen funcionamiento.

Se necesitan urgentemente computadoras nuevas por lo menos 8 máquinas, piezas para el compresor, más herramienta para la fresadora y más material para continuar realizando prácticas.

Recomendaciones.

Se recomienda:

1. Invertir más en este laboratorio.2. Prestar más atención a los requerimientos de mantenimiento.3. Establecer planes de trabajo para que los alumnos puedan realizar

investigación.4. Crear manuales de prácticas.5. Asignar alumnos para realizar servicio social en este laboratorio a criterio

de la persona encargada en ese momento.

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