Este documento describe los conceptos clave de la automatización industrial. Explica que la automatización implica transferir tareas de producción de operadores humanos a elementos tecnológicos. Un sistema automatizado consiste en una parte de mando y una parte operativa. Luego detalla varias tecnologías emergentes como CAD, CAM, CIM y FMS que han evolucionado para mejorar la productividad y flexibilidad de la manufactura.

1. IME BUAP
Ensayo de automatización industrial

2. Automatización
¿Qué es automatización?
• La automatización es un sistema donde se trasfieren
tareas de producción, realizadas habitualmente por
operadores humanos a un conjunto de elementos
tecnológicos.
• Un sistema automatizado consta de dos partes
principales:
– Parte de Mando
– Parte Operativa

3. Automatización
• La Parte Operativa es la parte que actúa directamente
sobre la máquina. Son los elementos que hacen que la
máquina se mueva y realice la operación deseada.
• Los elementos que forman la parte operativa son los
accionadores de las máquinas como motores, cilindros,
compresores, etc.

4. Automatización
• La Parte de Mando suele ser un autómata programable
(tecnología programada), aunque hasta hace bien poco
se utilizaban relés electromagnéticos, tarjetas
electrónicas o módulos lógicos neumáticos (tecnología
cableada) .
• En un sistema de fabricación automatizado el autómata
programable esta en el centro del sistema. Este debe
ser capaz de comunicarse con todos los constituyentes
de sistema automatizado.

5. Automatización
Objetivos de la automatización
– Mejorar la productividad de la empresa, reduciendo los costes
de la producción y mejorando la calidad de la misma.
– Mejorar las condiciones de trabajo del personal, suprimiendo los
trabajos penosos e incrementando la seguridad.
– Realizar las operaciones imposibles de controlar intelectual o
manualmente.
– Mejorar la disponibilidad de los productos, pudiendo proveer las
cantidades necesarias en el momento preciso.
– Simplificar el mantenimiento de forma que el operario no
requiera grandes conocimientos para la manipulación del
proceso productivo.
– Integrar la gestión y producción.

12. Tecnologías Emergentes
 Sistemas MRP y MRPII
 Justo a Tiempo
 Tecnología de los Procesos
 Diseño asistido por computadora (CAD)
 Manufactura integrada por computador (CIM)
Definición : Tecnologías emergentes, son las técnicas modernas para
manejar mas eficientemente el binomio operaciones – logistica, y han
tenido una evolución en el tiempo en forma directa al avance de
tecnologías de la información

13. Evolución de las Tecnologías
Clase mundial
EOQ
MRP
MRP II
MRP II
Clase A
JIT
TQC
1950 1960 1970 1980 1990 2000
CIM
Productividad
Años
Las tecnologías han evolucionado de forma que integran las otras actividades de la
organización en tiempo real

14. Evolución de las Tecnologías
De la EOQ(cantidad económica de pedido) se evolucionó al MRP (planeamiento
de requerimiento de materiales), al MRP II (Planeamiento de los recursos de
manufactura), al MRP II-clase A o clase mundial, al JIT (justo a tiempo) que
debe acompañarse con el control de calidad total; para terminar con el CIM
(manufactura integrada por computador)

15. Evolución de las Tecnologías
Objetivos de las Tecnologías emergentes:
-Reducir los ciclos de introducción de nuevos productos
-Mayor rotación de inventarios
-Mejoramiento de la calidad
-Operaciones mas flexibles
-Mejor servicio al cliente
-Eliminación de mermas
-Mejor manejo administrativo

16. Tecnologías
• Internet
• Tecnología de diseño
– Diseño asistido por computador (CAD)
– Estándar para el intercambio de datos de
producto (STEP)
– Fabricación asistida por computador (CAM)
– La tecnología de la realidad virtual

17. Tecnologías
• Tecnología de producción
– Control numérico
– Control de procesos
– Sistemas de visión
– Robots
– Sistemas automatizados de recuperación y
almacenaje (ASRS)
– Vehículos guiados automáticamente (AGV)
– Sistema de fabricación flexible (FMS)
– Fabricación integrada informáticamente (CIM)

18. Tecnologías
• Tecnología en el sector servicios
• Tecnología de la información en operaciones
– Proceso de transacción
– Sistema de información para la gestión (MIS)
– Inteligencia artificial
• Planificación de recursos empresariales (ERP)
– Cuestiones de tecnología en ERP
– Ventajas y desventajas de los sistemas ERP
– ERP en el sector servicios

19. Tecnología de diseño
Diseño asistido por computador (CAD)
• Se refiere al uso de los computadores para el diseño de
los productos de forma interactiva, así como la
preparación de documentación técnica.
• Desarrollos:
– Diseño para fabricación y montaje (DFMA): permite
examinar la integración de los diseños antes de que el
producto sea fabricado.
– Modelado de objetos en 3-D: permite el desarrollo de
pequeños prototipos del producto.

20. Tecnología de diseño
Estándar para el intercambio de
datos de producto (STEP)
• Estándar para el intercambio de datos de CAD.
• Incluye datos de CAD en 3-D.
• Mejora la colaboración utilizando el talento dondequiera que
se encuentre en el mundo y reduciendo el tiempo para sacar
el diseño, así como el coste de desarrollo.

21. Tecnología de diseño
Fabricación asistida por computador (CAM)
• Se refiere a la utilización de programas especializados
de computador para dirigir y controlar los equipos de
fabricación.

22. Tecnología de diseño
Beneficios del CAD y CAM
• Calidad del producto.
• Tiempo de diseño más corto.
• Reducción de costes de producción.
• Disponibilidad de bases de datos.
• Nuevo campo de posibilidades.
• Reduce la necesidad de piezas “similares”.

23. Tecnología de diseño
Realidad virtual
• Permite la creación de un “modelo virtual”.
• Ayuda a examinar la integración del
diseño.
• Permite al usuario “probar el producto”
antes de fabricarlo (también permite al
cliente probar el producto antes de
comprarlo).

24. Tecnología de producción
• Maquinaria de control numérico:
– Control numérico.
– Control numérico por computador.
– Control numérico directo.
• Control de procesos.
• Sistemas de visión.
• Robots.
• Sistemas automatizados de recuperación y
almacenamiento.
• Vehículos guiados automáticamente.
• Sistema de fabricación flexible.
• Fabricación integrada informáticamente.

25. Tecnología de producción
Control numérico
• Control numérico: la maquinaria se puede controlar
electrónicamente.
• Maquinaria controlada numéricamente por computador:
la maquinaria tiene su propio microprocesador y
memoria.
• Control numérico directo: conectado a un computador
central.

26. Tecnología de producción
Control de procesos: operación
• Los sensores (normalmente dispositivos análógicos) de recogida
de datos.
• Los dispositivos analógicos leen datos según bases cíclicas una
vez por minuto o, a veces, una vez por segundo.
• Las medidas se traducen en señales digitales que se transmiten a
un computador digital.
• Los programas de computador leen el fichero (el dato digital) y
analizan los datos.
• El resultado obtenido puede adoptar numerosas formas: mensajes
en consolas de ordenador o impresoras, señales a motores para
cambiar la posición de ajuste de una válvula, luces de aviso o
sirenas, gráficos de control de procesos, etc.

27. Tecnología de producción
Sistemas de visión
• Combinan cámaras de vídeo y tecnología de
computador.
• Se utilizan con frecuencia en tareas de inspección.
• Los sistemas de visión son muy precisos y tienen un
coste módico.

28. Tecnología de producción
Robots
• Máquinas que tienen la
capacidad de sujetar,
trasladar y “agarrar”
objetos.
• Realizan tareas que son
monótonas o peligrosas.
• Utilizadas cuando se
necesitan velocidad,
precisión, o fuerza.

29. Tipos de robots
Robot grande articulado
Cartesiano
(rectilíneo)
Esférico
(polar)
Cilíndrico
Articulado
(angular, plegable,
antropomórfico)

30. Tecnología de producción
Sistemas automatizados de recuperación y
almacenamiento (ASRS)
• Realizan la colocación y la retirada de componentes
y productos, en y desde las zonas designadas en el
almacén.

31. • Manejo automatizado de
material.
• Se utilizan para mover
componentes y equipos en
las empresas de fabricación.
• Se pueden utilizar para
trasladar correspondencia y
suministrar comidas en
instalaciones de servicio.
© 1984-1994 T/Maker Co.
Tecnología de producción
Vehículos guiados automáticamente (AGV)

32. CIM (Computer integrated manufaturing)
El CIM es la versión automatizada del proceso de
manufactura, en el que las tres funciones principales de
dicho proceso- diseño de productos y proceso, planeación y
control, y el proceso de manufactura en si- son
reemplazados por tecnologías automatizadas.
CIM = Manufactura integrada por computador, es la
abarca el área de operaciones y producción, sino que se
interrelaciona directamente con el funcionamiento de todas
las áreas de la empresa.
El CIM lleva el concepto de “fabrica del futuro”, que utilizará
computadores para diseñar productos, controlar las
maquinas, manejar los materiales y controlar el proceso de
producción de manera integrada.

33. MANUFACTURA INTEGRADA POR COMPUTADOR
(CIM)
• Sistema complejo, de múltiples capas, diseñado con el
propósito de minimizar los gastos y crear riqueza en
todos los aspectos.
• Tiene que ver con proporcionar asistencia
computarizada, automatizar, controlar y elevar el nivel
de integración en todos los niveles de la manufactura.
• Se define como: "la integración de las computadoras
digitales en todos los aspectos del proceso de
manufactura”.

35. MANUFACTURA INTEGRADA POR COMPUTADOR
(CIM)
• Existe una jerarquía de control en los ambientes
manufactureros, en la cual hay 5 niveles principales que
se detallan a continuación:
– Control de máquinas (PLCs) (Nivel de equipo)
– Control de estaciones (Nivel de estaciones de
trabajo)
– Control de celdas (Nivel de celdas)
– Computador de área (Nivel de áreas)
– Computador de planta (Nivel de planta)

37. • Nivel de controlador de planta
• Es el más alto nivel de la jerarquía de control, es representado por
representado por la(s) computadora(s) central(es) (mainframes)
central(es) (mainframes) de la planta que realiza las funciones
las funciones corporativas como: administración de recursos y
de recursos y planeación general de la planta.

38. • Nivel de controlador de área
• Es representado por las computadoras (minicomputadoras) de
(minicomputadoras) de control de las operaciones de la
operaciones de la producción. Es responsable de la
responsable de la coordinación y programación de las
programación de las actividades de las celdas de
celdas de manufactura, así como de la entrada y salida de
entrada y salida de material.

39. • Nivel de controlador de celda
• La función de este nivel implica la programación de las órdenes de
las órdenes de manufactura y coordinación de todas las actividades
las actividades dentro de una celda integrada de manufactura.
manufactura.
• Es representado por las computadoras (minicomputadoras, PC´s y/o
(minicomputadoras, PC´s y/o estaciones de trabajo). En general,
trabajo). En general, realiza la secuencia y control de los
de los controladores de equipo.

40. • Nivel de controlador de procesos o nivel de controlador de
estación de trabajo
• Incluye los controladores de equipo, los cuales permiten
permiten automatizar el funcionamiento de las máquinas.
máquinas.
• Entre estos se encuentran los controladores de robots (RC´s),
robots (RC´s), controles lógicos programables (PLC´s), CNC´s,
(PLC´s), CNC´s, y microcomputadores, los cuales habilitan a las
cuales habilitan a las máquinas a comunicarse con los demás
con los demás (incluso en el mismo nivel) niveles jerárquicos
jerárquicos

41. • Nivel de equipo
• Está representado por los dispositivos que ejecutan los comandos de
los comandos de control del nivel próximo superior.
• Estos dispositivos son los actuadores, relevadores, manejadores, switches
manejadores, switches y válvulas que se encuentra directamente sobre el
directamente sobre el equipo de producción. De una manera más general
manera más general se considera a la maquinaria y equipo de
equipo de producción como representativos de este nivel.
nivel.

42. NIVELES DE AUTOMATIZACIÓN DE CIM

45. MANUFACTURA FLEXIBLE
• Sistema de Manufactura Flexible. Es un sistema integrado
por máquinas -herramientas enlazadas mediante un sistema
de manejo de materiales automatizado operados
automáticamente con tecnología convencional o al menos por
un CNC (control numérico por computador).
• Un FMS consta de varias máquinas-herramientas controladas
numéricamente por computador donde cada una de ellas es
capaz de realizar muchas operaciones debido a la
versatilidad de las máquinas-herramientas y a la capacidad
de intercambiar herramientas de corte con rapidez (en
segundos),

46. MANUFACTURA FLEXIBLE
• Estos sistemas son relativamente flexibles respecto al
número de tipos de piezas que pueden producir de
manera simultánea y en lotes de tamaño reducido (a
veces unitario).
• Estos sistemas pueden ser casi tan flexibles y de mayor
complejidad que un taller de trabajo y al mismo tiempo
tener la capacidad de alcanzar la eficacia de una línea
de ensamble bien balanceada.

47. • Utiliza tanto máquinas
automatizadas como
dispositivos de manejo de
material.
• Normalmente conectado a
un computador central.
• También denominado célula
Máquina 1
Robot
o AGV
de trabajo automatizada. Computador
Máquina 2
Herramienta
automatizada
(cambio)
Herramienta
automatizada
(cambio)
Tecnología de producción
Sistema de fabricación flexible (FMS)

48. Tecnología de producción
FMS: Ventajas y desventajas
• Ventajas:
– Mayor velocidad, bajo coste en los traslados.
– Menores costes directos de mano de obra.
– Inventario reducido.
– Calidad constante, e incluso de mejor calidad.
• Desventajas:
– Capacidad limitada para adaptarse a los cambios en los
productos o mix de productos.
– Necesita de una importante preplanificación y un importante
desembolso de capital.
– Problemas tecnológicos de posicionamiento exacto de los
componentes y tiempo preciso.
– Necesidad de herramientas y de instalación.

57. El impacto de la tecnología en el sector
servicios
Sector servicios Ejemplo
• Servicios
financieros
• Educación
• Administración e
instalaciones
• Comidas y
restaurantes
• Comunicaciones
• Hoteles
• Tarjetas de débito, transferencias de fondos, cajeros
automáticos.
• Presentaciones multimedia, tablero electrónico, catálogos
de biblioteca, Internet.
• Camiones automáticos de basura, escáner de correo óptico,
sistema de defensa aeronáutica por radar.
• Escáner de chequeo óptico, pedidos inalámbricos del
camarero a la cocina, robot para carnicería.
• Publicidad electrónica, televisión interactiva, buzón de voz,
agendas electrónicas, teléfonos celulares.
• Sistemas de entrada y salida electrónicos, sistemas de
apertura/cierre electrónicos.

58. Impacto de la tecnología en el sector
servicios
Sector servicios Ejemplo
• Venta al por
mayor/menor
• Transporte
• Salud
• Líneas aéreas
• Puntos de venta electrónicos, comunicación
electrónica entre la tienda y el proveedor, datos en
códigos de barras, sistemas de seguridad
automáticos.
• Cabinas de peaje automáticas, sistemas de
navegación dirigidos por satélites.
• Escáners MRI, ecografías, sistemas de
monitorización del paciente, sistemas de información
médica on-line.
• Viajes sin billete, programación por computador,
Internet.

59. DSS, MIS y el proceso de transacción
en OM
Fabricación, distribución y planificación de adquisición DSS
Control de
fabricación
Control de
distribución
Control de
adquisición
Información
del taller
Calidad
Proceso de
los pedidos
de trabajo
Cumplimetar
hoja de pedido
Materias
primas
Almacén de
recepción
Adquisición
MIS
Sistemas de
procesamiento
de transacciones

60. MIS y el proceso de transacción en OM
Fabricación y gestión de material
Control de fabricación Control de material
Calidad Adquisición
Informacióndel
taller
Pedidos
del taller de
trabajo
Inventario
Almacén de
recepción
MIS
Sistema de procesamiento
de transacciones

61. Sistemas expertos
• Toman decisiones de forma más rápida de lo que
podría solucionar un experto.
• Consiguen los beneficios de tener un experto a su
disposición sin tener al experto presente.
• Igualan y superan, por lo menos en constancia, a un
experto humano.
• Libera al experto humano para que pueda realizar
otro trabajo.
• Puede ser divulgado a gran cantidad de inexpertos
para su formación.

62. Cómo funciona un sistema experto de
programación
Base de datos:
hechos específicos
que describen el
estado de las
operaciones
Proceso
Petición de de operaciones
proyectos
Motor de inferencia:
determina las reglas
que se deben utilizar
y en qué secuencia
para responder a una
petición
Director
Base de
información:
reglas generales
para clasificar,
obtenidas de
expertos
Información desde
el taller de
la fábrica Experto en
planificación
Modelos
Heurística
Asesoramiento, explicaciones
de posibles proyectos

63. Conseguir ventaja competitiva gracias
a la tecnología
• Tener una visión estratégica.
• Planificación a largo plazo.
• Tener una una cadena de productos enfocada y
conocer su producto y a su cliente.
• Enlazar la fuerte capacidad técnica interna con su
estrategia.
• Construir organizaciones de aprendizaje que puedan de
forma efectiva llevar a cabo los cambios necesarios
para un uso constructivo de la tecnología.

64. Planificación de recursos empresariales
(ERP)
• Sistemas de paquetes de software de negocios que
permiten a las compañías:
• Integrar y automatizar la mayoría de sus procesos de
negocio.
– Compartir datos comunes y prácticas en toda la
empresa.
– Producir y acceder a información en un entorno de
tiempo real.

65. Ejemplo de un sistema ERP
Contabilidady
finanzas
ERP Centralizada
Dirección de material y Envío
Base de datos, software y
servidores
producción
Recursos humanos

66. Ventajas de los sistemas ERP
• Consigue la integración de la cadena de suministro, el
proceso de producción y el administrativo.
• Crea un sistema de bases de datos común.
• Puede incorporar procesos mejorados y rediseñados: “los
mejores procesos”.
• Aumenta la comunicación y la colaboración mundial.
• Ayuda a integrar múltiples sitios y unidades de negocios.
• El núcleo del paquete de software se codifica en el acto.
• Puede proporcionar una ventaja estratégica sobre los
competidores.

67. Desventajas de los sistemas ERP
• Es muy caro de adquirir e incluso más costoso de
personalizar.
• Su implantación requiere grandes cambios en la
compañía y en sus procesos.
• Es tan complejo que muchas compañías no pueden
acomodarse al mismo.
• Implica un proceso continuo de implementación, que
puede no completarse nunca.
• Existen pocos expertos en ERP, lo que hace de las
dotaciones de personal un problema añadido.

68. Informatización de los sistemas
• Actualmente, se confía en la implantación de
aplicaciones ERP
• Visión unificada de los negocios común a todos los
departamentos y funciones de la empresa
• Almacenamiento común e integrado de la información
de gestión de todas las funciones de la actividad
empresarial
• Interfaz común de usuario

69. Informatización de los sistemas
ERP
– SAP
– Baan
– J.D. Edwards
– Oracle PeolpeSoft
– Meta4
– Ross System
– Navision

70. Informatización de los sistemas

71. Informatización de los sistemas