Unidad 1

INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE LOS RÍOS

ITSR

CARRERA:

INGENIERIA INDUSTRIAL

MATERIA: TEMAS SELECTOS DE INGENIERÍA INDUSTRIAL

UNIDAD 1: MANUFACTURA INTEGRADA POR COMPUTADORA

SEMESTRE: OCTAVO

NOMBRE DEL DOCENTE: Jesús Felipe MENDOZA MUÑOZ INGENIERO INDUSTRIAL

BALANCAN, TABASCO A ENERO DE 2014

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Unidad 1 Manufactura integrada por computadora. Objetivo Conocer los métodos avanzados de manufactura asistido por computadora

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Integrantes  Pedro de Jesús Arcos Hernández  Lizandro Castellanos Cruz  Carlos David Mosqueda Jiménez  Enoc Ramírez May  Marina del Carmen Hernández Tejero

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Índice Temas

Pág.

Introducción 1.1

Conceptos básicos………………………………………………..

6

1.2

Métodos avanzados de manufactura………………………….

11

1.3

Control numérico………………………………………………….

12

1.4

Sistemas integrales de manufactura…………………………..

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Conclusión Bibliografía

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INTRODUCCIÓN Dado el alto nivel de competitividad en el mercado nacional e internacional, las compañías necesitan abatir sus tiempos de diseño. Se dan a conocer sus componentes y lo que implica su implementación en el medio industrial bajo la óptica de las medianas y pequeñas empresas. La aplicación de los sistemas computacionales para el diseño y la manufactura han tenido un amplio desarrollo y se han extendido a diversos sectores productivos. Conoceremos sus componentes y lo que implica su implementación en el medio industrial bajo la óptica de las medianas y pequeñas empresas de manufactura con altos niveles de calidad. Una herramienta poderosa para todo tipo de industria es el uso de la tecnología computacional en las labores de dibujo y diseño. Se analizan sus beneficios desde la perspectiva de la mediana y la pequeña empresa que requieren adoptar nuevas tecnologías, con la necesidad de ser competitivas a nivel mundial, lo cual se ha denominado manufactura de clase mundial, y en especial, presentar las aplicaciones de CAD/CAM en aquellos sectores tanto en el Metalmecánico, como en los otros sectores manufactureros.

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1.1. CONCEPTOS BÁSICOS. Ingeniería de manufactura. “Es la ciencia que estudia los procesos de conformado y fabricación de componentes mecánicos con la adecuada precisión dimensional, así como de la maquinaria, herramientas y demás equipos necesarios para llevar a cabo la realización

física

de

tales

procesos,

su

automatización,

planificación

y

verificación." La Ingeniería de Manufactura es una función que lleva acabo el personal técnico, y está relacionado con la planeación de los procesos de manufactura para la producción económica de productos de alta calidad. Introducción a manufactura integrada por computadora (CIM)  El término fue acuñado por Harrington en 1973.  CIM presenta el camino para mejora la competitividad de la manufactura. Visiones de CIM:  Para algunos es el uso completo de robots computadoras para automatización y sistemas flexibles de manufactura.  Para otros CIM presenta el camino para la administración, estructuración , y gestión de las bases de datos de la empresa  John W Bernard define a CIM como: La integración de las computadoras digitales en todos los aspectos del proceso de manufactura (asistencia computarizada, automatización y control)  CIM facilita la integración de las actividades del negocio y de las actividades de manufactura representadas por: o La integración del Diseño, Ingeniería y Fabricación. o Logística, Almacenamiento y Distribución. o Clientes y Proveedores. o Ventas y actividades de Marketing.

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o Administración Financiera y el Control Para entender el concepto de CIM se requiere entender los conceptos de:  Manufactura: significa fabricar, objetos en forma manual, mecánica, en su forma moderna alcanza a las actividades de transformación de la materia prima en producto terminado, incluye actividades de diseño y la integración del sistema de información para soportar el producto.  Integración: tiene como objetivo la información de cada una de las áreas que participan en la manufactura del producto, su venta y soporte.  Tecnología

computacional:

participan

en

las

actividades

de

automatización, y en la integración de información esto incluye hardware, sensores, redes, software, que se presenta en cinco niveles para la manufactura:  Control de Maquinas (PLCs): microprocesador que controla directamente la máquina.  Control de Celdas: varias máquinas que trabajan en conjunto.  Computador de Área: monitorea operaciones de un área de la planta.(ej.: línea de ensamblado , línea de soldaduras,etc)  Computador de Planta: cumple funciones del tipo administrativas, control de gestión, planificación, supervisión, autorización y división de tares en la planta  Computador Corporativo: reside la base de datos, y los programas financieros y administrativos de la empresa.

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Beneficios estratégicos del CIM Beneficio Flexibilidad

Descripción Capacidad de responder más rápidamente a cambios en los requerimientos de volumen o composición

Calidad

Resultante de la inspección automática y mayor consistencia en la manufactura

Tiempo

Reducciones importantes resultantes de la eficiencia en la

perdido

integración de información

Inventarios

Reducción de inventario en proceso y de stock de piezas terminadas, debido a la reducción de pérdidas de tiempo y el acceso oportuno a información precisa

Control

Reducción de control como resultado de la accesibilidad a la

gerencial

información y la implementación de sistemas computacionales de decisión sobre factores de producción

Espacio físico Reducciones como resultado de incremento de la eficiencia en la distribución y la integración de operaciones Opciones

Previene riesgos de obsolescencia, manteniendo la opción de explotar nueva tecnología

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Manufactura

integrada

por

computadora

(computer

integrated

manufacturing: CIM) La Manufactura Integrada por Computadora (CIM) abarca tres componentes esénciales para la implementación del diseño flexible y la manufactura, Los medios de información / almacenamiento / recuperación / manipulación / presentación; los mecanismos mediante los cuales es posible censar el estado, y modificar la substancia; y las metodologías para unirlas. El Modelo CIM El modelo CIM es una herramienta, que describe la visión y arquitectura de la manufactura integrada por computadora a la dirección de la organización, que puede ser a su vez comunicada en áreas funcionales y operacionales, a técnicos y científicos que proveen planes lógicos para que la visión de CIM pueda ser implementada físicamente. Vincula funciones de administración con ingeniería, procesos de manufactura y operaciones de apoyo. En la planta controla la secuencia de operaciones de producción, control de operaciones de equipo automatizado y sistemas en cadena; transmite instrucciones de manufactura al equipo y operadores; captura información de procesos y facilita el registro y análisis de resultados.

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1.2 MÉTODOS AVANZADOS DE MANUFACTURA. Ingeniera concurrente: Se refiere a un enfoque para el diseño de producto en el cual las empresas intentan reducir el tiempo que se requiere para llevar acabo un nuevo producto al mercado. En una compañía que practica la ingeniería concurrente (o también conocida como ing. simultánea) la planeación de manufactura empieza cuando el diseño de producto se está desarrollando. El diseño para la manufactura y el ensamble es el aspecto más importante de la ingeniería concurrente, debido a que tiene el mayor impacto en los costos de producción y en el tiempo de desarrollo del producto. Elaboración rápida de prototipos Se refiere a la capacidad para diseñar y producir productos de alta calidad en el tiempo mínimo. Es una familia de procesos de fabricación singulares, desarrollados para hacer prototipos de ingeniería en el menor tiempo posible. Mencionare tres técnicas donde ellas dependen de datos de diseño generados en un sistema grafico computarizado. Hablar de esto implica hablar de la gran precisión con que se realizan los trazos gracias modelo grafico computarizado de la geometría de partes. 1.- Estereolitografia 2.- Sinterizado selectivo con laser 3.- Modelado por deposición fundida Estereolitografia: Es un proceso para fabricar una parte plástica sólida a partir de un archivo de datos. Generado a partir de un modelo sólido mediante un sistema grafico computarizado de la geometría de partes controla un rayo láser. Cada capa tiene .005 a 0.0020 pulg. El láser sirve para endurecer el polímero foto sensible en donde el rayo toca el líquido, formando una capa sólida de plástico, que se adhiere a la plataforma. Cuando termina a la capa inicial, se baja la plataforma una distancia igual al grosor de la capa anterior y se forma una segunda así sucesivamente hasta terminar la pieza completa. Sinterizado selectivo con laser: Este proceso es similar al anterior nada más que en lugar de utilizar un polímero liquido se utilizan polvos y se comprime por el rayo láser hasta formar las capas que van a formar la pieza.

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Modelado por deposición fundida: Este proceso se basa en irle dando forma con el rayo láser aun una pieza ya sea de un material similar al de la cera. 1.3 CONTROL NUMÉRICO El control numérico (NC, por sus siglas en inglés) es un método que controla los movimientos de los componentes de una máquina, insertando instrucciones codificadas en forma de números y letras directamente en el sistema. Éste interpreta en forma automática esos datos y los convierte en señales de salida. A su vez, dichas señales controlan diversos componentes de las máquinas, como la activación y desactivación de la rotación de husillos, cambio de herramientas, movimiento de la pieza de trabajo o de las herramientas-a lo largo de trayectorias específicas, y activación y des activación de fluidos de corte. Control Numérico (CN) es el término original de esta tecnología. Actualmente es intercambiable con el término Control Numérico por Computadora (CNC) Por lo general, dependiendo de la forma de la parte y de la precisión dimensional especificada, este método requiere operadores calificados. El procedimiento de maquinado puede depender del operador específico y, dadas las posibilidades de error humano, tal vez las partes producidas por el mismo operador no sean idénticas. Por lo tanto, la calidad de la parte depende de un operador específico o incluso del mismo operador en cierto día de la semana u hora del día. Debido a la necesidad de mejorar la calidad de los productos y reducir los costos de manufactura, dicha variabilidad en el desempeño, y sus efectos sobre la calidad de los productos, no son ya aceptables. El CN ha sido uno de los más importantes desarrollos en manufactura en los últimos 50 años, al desarrollar:  Nuevas técnicas de producción  Incrementar la calidad de los productos  Reducción de costos Ventajas en manufactura con un control numérico:        

Permite una mejor planeación de las operaciones Se incrementa la flexibilidad de maquinado Reducción en tiempo de programación Mejor control del proceso y tiempos de maquinado Disminución en los costos por herramientas Se incrementa la Seguridad para el usuario Reducción del tiempo de flujo de material Reducción del manejo de la pieza de trabajo

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 Aumento de productividad  Aumento en precisión

El control numérico puede aplicarse a una gran variedad de máquinas, entre las que podemos citar:                  

Tornos, Fresadoras Centros de mecanizado, Taladradoras Punteadoras, Mandrinadoras, Rectificadoras, Punzadoras, Dobladoras, Plegadoras, Prensas, Cizallas, Máquinas de electroerosión, Máquinas de soldar, Máquinas de oxicorte, Máquinas de corte por láser, plasma, chorro de agua, etc., "Plotters" o trazadores Robots y manipuladores

Clasificación de los controles numéricos: Debido a las diferencias que existen entre las máquinas que son susceptibles de ser gobernadas por un CN, a las dificultades técnicas en el diseño de los controladores y a condicionantes de tipo económico, han aparecido diversos tipos de CN que pueden clasificarse de varias maneras: a) b) c) d) e)

Según el sistema de referencia Según el control de las trayectorias Según el tipo de accionamiento Según el bucle de control Según la tecnología de control.

Según el sistema de referencia: El propósito de los sistemas de referencia es localizar la herramienta en relación con la pieza a ser maquinada. Dependiendo del tipo de máquina de CN el programador puede tener varias opciones para especificar esta localización Según el control de las trayectorias: El CN punto a punto controla únicamente el posicionado de la herramienta en los puntos donde debe ser realizada una operación de mecanizado realizando los desplazamientos en vacío según TEMAS SELECTOS DE INGENIERÍA INDUSTRIAL

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trayectorias paralelas a los ejes o a 45 grados sin ninguna coordinación entre los sistemas de mando de cada uno. Se utiliza fundamentalmente en máquinas taladradoras, punzadoras, punteadoras y en algunas mandrinadoras. Según el tipo de accionamiento: Según el tipo de accionamiento pueden ser: hidráulicos, eléctricos o neumáticos. Según el bucle de control: El control del sistema se puede realizar de dos formas: en bucle cerrado, donde a través de sensores se mide el valor a la salida, y se compara en todo instante con un valor de referencia proporcionando una adecuada señal de control; o en bucle abierto donde no existe tal realimentación. Clasificación según la tecnología de control: Si atendemos a la clasificación según la forma física de realizar el control encontramos los siguientes tipos de CN:  Control Numérico (CN)  Control Numérico Computarizado (CNC)  Control Numérico Adaptativo (CNA) Cómo funciona el control numérico 1. El programa, que contiene la información precisa para que se desarrollen esas tareas. El programa se escribe en un lenguaje especial (código) compuesto por letras y números y se graba en un soporte físico (cinta magnética, disquete, etc.). 2. El control numérico (CN), que debe interpretar las instrucciones contenidas en el programa, convertirlas en señales que accionen los dispositivos de las máquinas y comprobar su resultado. 3. El equipo de procesado es el componente que realiza el trabajo útil, y lo forman la mesa de trabajo, las máquinas herramienta así como los motores y controles para moverlas.

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1.4 SISTEMAS INTEGRALES DE MANUFACTURAS El alto grado de avance de la tecnología computacional y de informática en los últimos años ha permitido la creación de nuevos conceptos y metodologías para la realización de los procesos de manufactura. La característica tecnológica de esta nueva revolución industrial es la posibilidad de la completa automatización de los equipos y maquinaria en las industrias, así como la integración de sus operaciones. Con lo anterior, se pueden mejoran sustancialmente la productividad y la eficiencia de sus procesos, lo que afecta positivamente la calidad de los productos y sus costos de fabricación. Así, ha sido tecnológica y económicamente factible el desarrollo de Celdas Flexibles de Manufactura, en las que se combina la alta productividad de las líneas tradicionales de ensamble con la flexibilidad para producir diferentes productos de los sistemas tipo taller. Debido a la importante presencia que han adquirido los Sistemas de Manufactura Integrados por Computadora en la Industria actual, que se incrementará en el futuro, se requiere que los egresados de las carreras con relación a la Ingeniería de Manufactura (Ingenieros Industriales, Mecánicos y Mecatrónicos) conozcan sus principales aspectos. La manufactura integrada por computadora (CIM) se refiere a la información integrada procesando los requerimientos para las tareas técnicas y operacionales de una industria. Las tareas operacionales pueden ser referidas como la planeación de la producción y sistemas de control. Según Dominguez (1993), dentro de cualquier sistema integrado por computadora se pueden distinguir cuatro componentes principales:

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 Ingeniería de diseño automatizada (CAE). En esta área se incluyen CAD, programación NC, diseño de herramientas, ajustes o fijaciones y moldes, planificación del control de calidad y planificación del proceso productivo. Esta última función es el elemento unidor entre CAD y CAM y recibe el nombre de CAPP cuando esta automatizado.  Dirección de las operaciones. Esta área gobierna la adquisición de los materiales, buscando la eficiencia en costos por lo que debe incluirse un módulo de contabilidad de costos. Es necesario también incluir un módulo para la plantación y control de la producción.  Manufactura Asistida por Computadora. Esta área se encargara por una parte de la fabricación e inspección de las piezas y componentes de los artículos y por otra parte el montaje e inspección de los artículos terminados  Sistema Inteligente de almacén.

Celda de manufactura flexible Con ésta se es capaz de producir una gran variedad de productos con tiempos de preparación mínimos o cero. Los elementos que componen la CMF se pueden clasificar, por sus funciones particulares, de la siguiente manera:       

Almacén. Sistema de Manejo de Pallets. Robot Industrial. Estación de Ensamble. Estación de Maquinado. Computadora Central. Sistema de Indicadores y Paros de Emergencia.

PLC’S Los controladores lógicos programables (PLC´s) tienen un sistema base de microprocesador que es usado para controlar procesos y máquinas en una infinidad de líneas industriales. El primer controlador fue diseñado por la corporación Gould en 1968 para la General Motors, para reemplazar las líneas de eléctricas de los relevadores usados en el control automático de sus líneas de transferencia. La razón por la que se implementó esta tecnología fue para hacer más fácil los cambios de secuencias de las operaciones de las máquinas en su reprogramación. Hoy en día los controladores programables están teniendo un

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rápido crecimiento dentro de la industria, y esta tecnología lleva a incrementar en millones de dólares las ganancias de la industria. Operación del controlador lógico programable Los componentes básicos del controlador lógico programable son relativamente pocos. Este consiste en una unidad de control de procesos y de un número definido de módulos de entradas y salidas. La unidad de control contiene la memoria, el procesador y el alimentador de energía de corriente directa. El controlador programable ejecuta programas tomando las señales del módulo de entrada las cuales pueden venir de botones de presión, sensores o de interruptores mecánicos. Estas entradas son usadas por el programa para determinar que salidas van a ser activadas. Las salidas están conectadas a solenoides, mandos o luces indicadoras, control de motores, sistemas de potencia fluida u otros procesos.

Ventajas Estas son muy mencionadas, una ventaja del PLC sobre los sistemas de relevadores convencionales es la facilidad de su reprogramación. Aquí hay otras tres ventajas que son muy aprovechadas en la industria: 1. Bajos costos, los PLC´s reducen los costos de tener que adquirir más relevadores al modificar algún proceso, ya que en un solo componentes se pueden manejar una gran cantidad de señales sin necesidad de más equipo. 2. Pequeño tamaño, los PLC´s requieren de una fracción de espacio muy pequeña a comparación con los brumosos tableros de control de relevadores que hacen el mismo trabajo. 3. Funciones más avanzadas, la memoria y las capacidades del software del PLC´s le permite contar con funciones adicionales para poder tener de ellos reportes de producción, o sencillas estadísticas, así como contadores diversos más sofisticados de relevadores. Aplicaciones Originalmente los PLC´s fueron diseñados para mejorar los controles de encendido y apagado de las máquinas. Esto significa que podían detener y arrancar motores eléctricos o energizar solenoides o mandos de control de válvulas de potencia hidráulica. En el control de procesos esto significa se podían controlar variables como temperatura, usando termostatos como interruptores. Ahora los PLC´s están teniendo un desarrollo continuo en el control de procesos y el de servomecanismos. Las aplicaciones de los PLC´s se han diversificado mucho. Algunas de ellas se muestran a continuación: TEMAS SELECTOS DE INGENIERÍA INDUSTRIAL

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      

Control de robots Líneas de transferencia automatizadas Control ambiental dentro de edificios Máquinas de carga y descarga Máquinas ensambladoras Pesado Transportación de material

CONCLUSIÓN La manufactura integrada por computadora Son sistemas que han revolucionado la industria desde las fases de diseño y análisis hasta los procesos que involucran la producción. Simplifica las operaciones de los dibujantes y los diseñadores en el cálculo de ecuaciones matemáticas para hallar tangencias, Intersecciones, posiciones de centro o complicadas superficies; permitiendo rápidos resultados y cambios inmediatos por medio de herramientas de edición. El uso de estos sistemas ahorra tiempo, recursos de producción y costos, con un aumento de la eficiencia y de la exactitud dimensional. Abarcan el diseño gráfico, el manejo de bases de datos para el diseño y la fabricación, control numérico de máquinas herramientas, simulación de procesos y robótica. El fin último de la tecnología del futuro es capturar y combinar el conocimiento del diseño, ingeniería y manufactura del pasado con el actual, asistiendo así la automatización de los procesos del futuro.

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BIBLIOGRAFÍA http://www.itescam.edu.mx/principal/sylabus/fpdb/recursos/r48944.PDF http://dim.tol.itesm.mx/labs/lim/celda_manufactura.pdf http://www.sitenordeste.com/mecanica/control_numerico.htm materias.fi.uba.ar/7565/U4-control-numerico-por-computadora.pdf

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