automatización en el proceso de manufactura

AUTOMATIZACIÓN EN EL
PROCESO DE MANUFACTURA
Mg. José Antonio Velásquez C.
email: avelasquez@urp.edu.pe
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
“Produccion
Continua” con cadenas de
montaje para la fabricacion de
piezas en serie.
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Fabricación Antigua
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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.
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Fabricación Moderna
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.
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Fabricación Moderna
Mg. José Antonio Velásquez C.
Fabricación Moderna
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Fabrica Tradicional y Moderna
Fabrica Tradicional
Fabrica Moderna
•
Limitada variedad de
productos
•
Gran variedad de
productos
•
Diseños de larga vida
de productos
•
Rápido cambio del diseño
de los productos
•
Plantas grandes y
centralizadas
•
Plantas medianas y
descentralizadas
•
Inventario de Reserva
•
Cero Inventario
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Automatización
Definición:
La Automatización es la ejecución
automática y coordinada de las tareas
necesarias para operar el proceso en
forma óptima, ajustando su desempeño
a los lineamientos establecidos por los
organismos de dirección.
La automatización se aplica desde el
trabajo manual hasta los sistemas CIM.
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Tecnologías básicas para Automatizar
• Neumática: movimientos lineales y
rápidos.
• Hidráulica: movimientos de alta potencia.
• Mecánica: mecanismos y accionamientos.
• Electricidad: motores y herramientas.
• Electrónica: control y comunicaciones.
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Componentes de la Automatización
Actuadores
Controladores
Sensores
Proceso
Software
Redes
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Actuadores
• Movimientos lineales, rotativos
ó combinados.
• Fuerzas y altas velocidades de
operación.
• Sistemas de manipulación
(pinzas y vacío)
• Servo sistemas:
(ejes neumáticos, ejes eléctricos)
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Sensores
Dispositivos que detectan
magnitudes físicas y las
transforman en señales
eléctricas.
Clasificación:
Digitales
Analógicas
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Controladores
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.
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Controladores Lógicos Programables
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.
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Estructura de un PLC
Memoria
El hardware de un
PLC se compone
principalmente de
4 bloques :
Sistema
Usuario
Comunicación
con Usuario
Teclado
Display
PC
Monitor
Programador
Etc.
CPU
Comunicación con el Proceso
Entradas
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Salidas
Diseño básico y clasificación
Compacto
Gama baja
Compacto
Gama media
Expandible
Modular
Gama alta
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Software
Programación de Controladores y
visualización de procesos.
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Programación de un PLC
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Visualización y Supervisión
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Visualización y Supervisión
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Visualización y Supervisión
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Visualización y Supervisión
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Redes
ƒ AS-i.
ƒ Bus de campo.
ƒ Ethernet.
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La Pirámide de la Automatización
Nivel
Nivel de
de
Gestión
Gestión
Nivel
Nivel de
de
Supervisión
Supervisión
Nivel
Nivel de
de
Control
Control
Nivel
Nivel de
de
Campo
Campo
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Elementos típicos usados en la
Automatización
•
PLC’s
•
Robots
•
Redes de Comunicación
•
Software SCADA
•
Computadoras
M
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Elementos típicos usados en la
Automatización
M
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Modos de Funcionamiento de la
Planta
1. Manual:
Manual El operario indica a través de pulsadores,
interruptores y/o teclado, que operaciones debe realizar
la planta.
2. Automático:
Automático Cuando la planta funciona de manera
automática sin la intervención del operario.
3. Semiautomático:
Semiautomático Algunas de las operaciones se realizan
de manera automática y otras de manera manual.
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Esquema funcional de un Sistema de
Manufactura Integrada por Computadora
CIM
CAD/CAM
Diseño y Manufactura Asistido por
Computadora
PP&C
Planeación y Control de Producción
(Actividad Organizacional del CIM)
Planeación de recursos
de manufactura
CAD
Diseño Asistido
por Computadora
CAP
Planeación de procesos
Asistida por
Computadora
CAQ
Control
de Calidad
Asistido
por
Computadora
Planeación de requerimientos
de materiales
Planeación de Lotes y Tiempos
CAM
Manufactura Asistida
por Computadora
(Incluye ensamblado)
Liberación de órdenes
Control de manufactura
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Fuente : Rembold, 1993
Diseño asistido por computadora (CAD)
Cálculos de diseño de ingeniería:
„
„
„
resistencia de materiales
ergonomía
cálculos térmicos
Clasificación de las partes:
„
„
forma
función
Eslabón con manufactura (diseño del proceso):
„
„
máquinas
herramientas
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Diseño asistido por computadora (CAD)
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Diseño asistido por computadora (CAD)
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Diseño asistido por computadora (CAD)
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Diseño Asistido por Computadora
CAD en la Industria
del Calzado
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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.
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Manufactura asistida por computadora
(CAM)
Mg. José Antonio Velásquez C.
Manufactura asistida por computadora
(CAM)
Digitalización de Hormas
Industria del Calzado
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Manufactura asistida por computadora
(CAM)
Simulación CAM
Industria del Calzado
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Manufactura asistida por computadora
(CAM)
Solución CAM
Industria Textil
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Sistema de Almacén Automático
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Producción / C. de Calidad
Optimización del Sistema
Comparación de las Máquinas y
de las Líneas de Producción
Comprobación de la Calidad en
la Línea de Producción
Envío Automático de la
Información a la Gerencia
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Sistemas SCADA
Adquisición de Datos del
Proceso y Análisis de la
Efectividad en el Tratamiento
de las Carrocerias en la
Mercedes-Benz
Control de la Producción en la
Coca-Cola
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Laboratorio CIM
(Computer Integrated Manufacturing)
En un laboratorio CIM se pueden experimentar en
forma real las diferentes técnicas empleadas en un
Sistema de Fabricación Flexible.
Aquí se conjugan los
conocimientos
adquiridos en las áreas
de
la
Ingeniería
Industrial, Electrónica,
Mecánica
e
Informática.
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Producción Aislada e Independiente
Planta - Procesos
Gerencia
AS / RS
INDUSTRIAL ROBOT (6 AXIS)
STORAGE OF ALL MATERIAL
ASSEMBLY OF PRODUCT
SCADA STATION
VISION INSPECTION SYSTEM
QUALITY CONTROL
Soldering of PCB´s
Industrial Robot (6 axis)
C N C MILLING MACHINE
CNC PRODUCTION
LVS STATION
C N C LATHE
CNC PRODUCTION
HYDRAULIC
P
PRESS
F
PPS-SYSTEM
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Produccion Integrada
S C A D A STATION
RED
S C A D A STATION
PPS-SYSTEM
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Bases de un CIM
CAD
MRP II
CAM
ERP
MRP
CAQ
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CAD
WINCAD
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CAM
WINCAM
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MRP
El MRP es definido por la American Production and
Inventory 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.
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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.
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ERP
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, Epicor
Software y Visual Manufacturing
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CAQ
Calidad Asistida por Computadora
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CAQ
Calidad Asistida por Computadora
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CARACTERISTICAS DE UN CIM
ALMACEN
ESTACIONES DE TRABAJO
MAQUINAS HERRAMIENTAS
ROBOTS
CONTROL DE CALIDAD
BANDA TRANSPORTADORA
SISTEMA SCADA
SISTEMA DE GESTION
SOFTWARE DE SIMULACION
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ALMACEN
AS/RS (Almacenamiento Automatico y Recuperacion de Materiales)
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ESTACIONES DE TRABAJO
PRENSA HIDRAULICA
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ESTACIONES DE TRABAJO
CNC
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ESTACIONES DE TRABAJO
SOLDADURA
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ESTACIONES DE TRABAJO
ENSAMBLAJE
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MAQUINAS HERAMIENTAS CNC
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MAQUINAS HERAMIENTAS CNC
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Robots
RV-E2 / RV-E3J
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CONTROL DE CALIDAD
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BANDA TRANSPORTADORA
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Software
Administrador de Almacenes
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Software
Sistema SCADA
URP
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Software
Sistema de Gestión
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Software
Sistema de Gestión
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Software
Sistema de Gestión
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Software
Sistema de Gestión
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Software
Sistema de Gestión
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SOFTWARE DE SIMULACION
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SOFTWARE DE SIMULACION
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SOFTWARE DE SIMULACION
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Software
Software de Programación de Robots
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