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5) Robots de control numérico: El programa para dirigir al robot
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Manejo de materiales en la industria a gran escala, y metodología de usos de herramientas, equipos y personal adiestrado.

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Manejo de los materiales

  1. 1. Construcciones Industriales Ingeniería Industrial Manejo de los materiales “el flujo de materias primas, bienes semi-terminados y terminados a través de varias etapas de producción y almacenamiento”. Definición 1
  2. 2. Construcciones Industriales Ingeniería Industrial Manejo de los materiales AA El manejo de materiales se refiere al flujo, almacenamiento, y control de materiales en un proceso productivo. BB La logística y el manejo de materiales son operaciones costosas que involucran desde el 10% al 80% del costo del producto, y este porcentaje tiende a elevarse para productos básicos o materias primas. CC 2
  3. 3. Construcciones Industriales Ingeniería Industrial Manejo de los materiales 1 La visión tradicional, ve a las operaciones de manejo de material sólo como un contribuyente al costo del producto y no como un agregador de valor. 2 Así, el manejo de materiales debiese ser evitado y minimizado tanto como sea posible. Como las operaciones de manejo de materiales usualmente involucran una cantidad substancial de mano de obra directa y ésta es costosa, muchos ingenieros de diseño de manejo de material apoyaron ampliamente la automatización. 3 Ésta tendencia es incluso más pronunciada en Japón, y Europa Occidental donde la mano de obra es más cara. Visiones modernas y tradicionales 3
  4. 4. Construcciones Industriales Ingeniería Industrial Manejo de los materiales La visión moderna reconoce la utilidad de tiempo y espacio que traen las operaciones de manejo de material, esto es, un producto vale más si está en el lugar correcto en el momento preciso. Los objetivos modernos en el diseño de sistemas de manejo de material son crear un sistema flexible que pueda ser usado por una variedad de productos y procesos e integrar el sistema de manejo de material diseñado actualmente en el plan general de manejo de material. Visiones modernas y tradicionales 4
  5. 5. Construcciones Industriales Ingeniería Industrial Gases1 Líquidos2 De carga discreta3 Documentos, correo y dinero 4 Clasificación de manejo de material Clasificación por material A granel Ganado Personas 5 6 7 5
  6. 6. Construcciones Industriales Ingeniería Industrial La carga unitaria es comúnmente usada en el manejo de materiales de carga discreta. Una carga unitaria es una colección de materiales ordenados y regulados de tal forma que pueden ser manejados, almacenados y controlados como una entidad única. Carga Unitaria 6
  7. 7. Construcciones Industriales Ingeniería Industrial Las ventajas de usar la carga unitaria son: las operaciones de manejo y almacenamiento uniformes y la reducción de carga en información y sistemas de control. Además, permiten una utilización eficiente del espacio ya que cada carga tiene el mismo peso y los lugares de almacenamiento pueden ser dimensionados de manera de acomodar esta carga unitaria y las cargas pueden ser empacadas muy juntas sin espacios intermedios. Carga Unitaria cont. 7
  8. 8. Construcciones Industriales Ingeniería Industrial Manejo de los materiales Las desventajas de usar carga unitaria son: los costos de montaje y desmontaje de la carga, el costo del contenedor y del empaque, y el costo del manejo de contenedores retornables vacíos o el costo de eliminación de contenedores de un solo uso. Además pueden tener una utilización ineficiente del espacio interno si las cargas unitarias no pueden ser completamente llenadas. Ejemplos de cargas unitarias son los pallets, tambores, camiones de carretera y contenedores transatlánticos intermodales. Carga Unitaria cont. 8
  9. 9. Construcciones Industriales Ingeniería Industrial Clasificación por métodos Características de los métodos de manejo de material Capacidad Mano de Obra Control Tipo Manual Mecanizado Automatizado Humano Máquina Máquina Humano Humano Máquina Proveedores de mano de obra y control para los métodos de manejo de material 9
  10. 10. Construcciones Industriales Ingeniería Industrial Clasificación por métodos Características de los métodos de manejo de material 10
  11. 11. Construcciones Industriales Ingeniería Industrial Manejo de los materiales Clasificación por métodos Características de los métodos de manejo de material * Flow Shop – Cuando el flujo de órdenes en un taller es continuo (siguen la misma ruta de máquinas) *Job Shop – Cuando no se sigue la misma ruta. 11
  12. 12. Construcciones Industriales Ingeniería Industrial Clasificación por métodos Manejo de Material Manual 12 Ilustraciones de manejo de material manual Carretilla, como ejemplo de equipo de manejo de material manual.
  13. 13. Construcciones Industriales Ingeniería Industrial Clasificación por métodos Manejo de Material Mecanizado 13 Carretilla elevadora como ilustración de equipamiento de manejo de material mecanizado
  14. 14. Construcciones Industriales Ingeniería Industrial Manejo de los materiales Clasificación por métodos Manejo de Material Automatizado 14 Almacenamiento en carril profundo como ilustración de manejo de material automatizado
  15. 15. Construcciones Industriales Ingeniería Industrial Manejo de los materiales AA Una cañería es un sistema de ductos conectados para el transporte de líquidos, gases y lechadas (o compuestos semilíquidos). BB Las lechadas son partículas sólidas finas suspendidas en un líquido. CC Bombas, válvulas y otros dispositivos controlan el flujo. 15 Clasificación por Tipo de Equipamiento Cañerías
  16. 16. Construcciones Industriales Ingeniería Industrial Manejo de los materiales DD Los productos pueden ser almacenados temporalmente en tanques de almacenamiento. Las cañerías dentro de las instalaciones están usualmente suspendidas desde el techo. EE Las cañerías normalmente consisten en secciones de ductos hechos de metal, como acero, hierro fundido o aluminio, concreto o plásticos. FF Las cañerías pueden ser usadas al interior de instalaciones, en ambientes de campus como refinerías, plantas químicas. 16 Clasificación por Tipo de Equipamiento Cañerías
  17. 17. Construcciones Industriales Ingeniería Industrial 1 Los transportadores son usados cuando se necesita mover material de manera continua en un camino fijo. 2 Los transportadores tienen un área muy limitada de acceso y un costo de equipo muy alto y son, por lo tanto, adecuados solo grandes volúmenes de operación. 3 Pueden ser sincrónicos o asincrónicos. Un transportador es sincrónico si todo el material en él se mueve al mismo tiempo y a la misma velocidad. Es asincrónico en el caso contrario. 17 Transportadores
  18. 18. Construcciones Industriales Ingeniería Industrial Manejo de los materiales Transportadores 18 Transportador de cinta a granel para remoción de desechos de la minería del oro. Transportador de cinta a granel para remoción de astillas de madera. Transportador de cinta con desviador de barras en montaje electrónico. Transportador de cinta en montaje electrónico.
  19. 19. Construcciones Industriales Ingeniería Industrial Manejo de los materiales Transportadores 19 Preparación automática de pedidos marco A con cinta transportadora para llevar. Transportador de rodillos en preparación manual de pedidos. Red de transportadores de rodillo en la manufactura de productos electrónicos. Transportador de rodillos con desviador en manufactura de producto electrónicos.
  20. 20. Construcciones Industriales Ingeniería Industrial Manejo de los materiales Transportadores 20 Transportador Power & Free Invertido en montaje de automóviles. Transportador Power & Free en ensamble de motor de automóvil. Transportador Power & Free en ensamblaje final de automóviles. Monocarril electrificado automatizado invertido en manufactura de máquinas de escribir.
  21. 21. Construcciones Industriales Ingeniería Industrial 1 Las grúas y montacargas son dispositivos de sobrecarga principalmente utilizados para proveer la capacidad de movimiento vertical con el fin de elevar y descender cargas. 2 También puede haber un componente de movimiento horizontal del equipo de producción sobre el piso de la fábrica. 3 Las grúas y montacargas comúnmente tienen una polea fija, una polea móvil con un enganche u otro método de sujetar la carga y cuerda o cable conector. 21 Grúas y montacargas
  22. 22. Construcciones Industriales Ingeniería Industrial 4 El material es transportado en movimientos intermitentes. 5 Las grúas y montacargas tienen áreas de acceso limitadas, costos de equipo medios, y son adecuados para aplicaciones de volumen medio. 22 Grúas y montacargas
  23. 23. Construcciones Industriales Ingeniería Industrial Los puentes grúa cubren áreas rectangulares, mientras que los brazos de grúa cubren áreas circulares o semi- circulares. Los puentes grúa pueden ser colgados desde el techo, montados en las paredes, o estar apoyados en el suelo. Los brazos de grúa pueden ser montados en la pared o apoyados en el suelo. Grúas y montacargas 23
  24. 24. Construcciones Industriales Ingeniería Industrial Manejo de los materiales Los puentes grúa proveen una facilidad de operación consistente a lo largo de toda el área de acceso. Los brazos de grúa son más fácilmente operados cuando la carga está al final del brazo y son más difíciles de operar a medida que la carga se acerca al punto pivote. Grúas y montacargas 24
  25. 25. Construcciones Industriales Ingeniería Industrial Manejo de los materiales Cuando se dimensiona una grúa, la capacidad debe ser minimizada. Si una grúa ha sido sobre capacitada, en cada operación, entonces por cada operación, peso extra de la grúa tiene que moverse y las estructuras de soporte podrían haber sido diseñadas para sostener mayores cargas que las requeridas. Grúas de puente largas son aceptables para ciclos de producción más lentos o para operaciones de mantención, mientras que ciclos de producción rápidos requieren grúas de puente cortas. Grúas y montacargas 25
  26. 26. Construcciones Industriales Ingeniería Industrial son vehículos en movimiento sobre ruedas, excluyendo los camiones de carretera, que se describen en empresas de transportes de largas distancias. El material es transportado en movimientos intermitentes. Los camiones industriales tienen caminos variables, un área de acceso muy amplia y un costo de equipo muy bajo. Son primordialmente utilizados en operaciones de volumen bajo. Un ejemplo prominente es el de la carretilla elevadora, que es un camión industrial usado para transportar carga en forma horizontal y para subir/bajar una carga para almacenarla. Camiones Industriales 26
  27. 27. Construcciones Industriales Ingeniería Industrial Manejo de los materiales Camiones Industriales 27 Carretilla transportadora de contrapeso Carretilla o carro de mano Carretilla de mano montable
  28. 28. Construcciones Industriales Ingeniería Industrial Manejo de los materiales Camiones Industriales 28 Carretilla transportadora de contrapeso Carretilla pórtico de pasillo estrecho Carro de selección de pedidos
  29. 29. Construcciones Industriales Ingeniería Industrial El principal objetivo de los contenedores es mantener una carga unitaria. Los principales ejemplos de contenedores son pallets, tambores y contenedores intermodales. Contenedores y Soportes 29
  30. 30. Construcciones Industriales Ingeniería Industrial Manejo de los materiales Contenedores y Soportes 30 Barco de contenedores intermodales transatlántico Contenedor intermodal transatlántico
  31. 31. Construcciones Industriales Ingeniería Industrial El principal objetivo del equipamiento de almacenamiento es almacenar material. Ejemplos de equipos de almacenamiento persona- pieza son apilado en bloque, organizador de pallets, organizadores de flujo por gravedad, y estanterías de bin. Un ejemplo de equipamiento de almacenamiento pieza-persona son los carruseles. Equipo de Almacenamiento 31
  32. 32. Construcciones Industriales Ingeniería Industrial Manejo de los materiales El término equipamiento auxiliar engloba todos los otros dispositivos usados en manejo de material, como lectores de código de barras, envolvedoras, paletizadores, mesas elevadoras, marcos de medición, equipamiento de manejo de películas de aire, terminales de radio frecuencia. Equipamiento Auxiliar 32
  33. 33. Construcciones Industriales Ingeniería Industrial Los sistemas de almacenaje y recuperación proveen la función combinada de manejar y almacenar el material. Ejemplos son los sistemas de almacenamiento y recuperación automática de carga unitaria, que almacenan y recuperan pallets completos, sistemas de cargas mínimas, con cajones de almacenamiento, sistemas de micro cargas con cajas de almacenamiento (a veces también llamados bolsas de apiladores), y carruseles con extractores. Sistemas de Almacenaje y Recuperación 33
  34. 34. Construcciones Industriales Ingeniería Industrial AA Un estante de flujo por gravedad tiene filas de cajas (puede ser pequeñas partes o cajas de cartón normales), es rellenado desde atrás y seleccionado desde el frente. BB La mayoría de las veces la caja siguiente es traída hacia adelante por la gravedad o las cajas pueden ser colocadas en un transportador indexado (un transportador por cada unidad o número de referencia) y el transportador se mueve una posición hacia adelante cuando una caja necesita ser recogida o seleccionada.. 34 Sistemas de Almacenaje y Recuperación
  35. 35. Construcciones Industriales Ingeniería Industrial CC Un marco A puede ser rellenado durante la operación, pero un estante de flujo por gravedad con transportadores indexados debe deshabilitar esa unidad durante la reposición. DD También hay un estante de flujo por gravedad donde las partes se mueven hacia adelante por la gravedad, pero esos se usan típicamente para la selección manual. 35 Sistemas de Almacenaje y Recuperación
  36. 36. Construcciones Industriales Ingeniería Industrial Manejo de los materiales La palabra Robot es derivada de la palabra checa “robota” que significa trabajo forzado o trabajo duro. Definición: “una máquina programable de propósito general que posee ciertas características antropomórficas”. (Antropomórfico significa con forma humana y normalmente se refiere al brazo del robot que asemeja al humano). Robots 36
  37. 37. Construcciones Industriales Ingeniería Industrial 1 En los Estados Unidos, el Instituto Americano de Robots define un robot como “un manipulador multifuncional programable diseñado para mover material, piezas, herramientas o dispositivos especializados a través de varios movimientos programados para llevar a cabo una variedad de tareas”. 2 La Comunidad Económica Europea define un robot como “una máquina de acción independiente y auto controlada, equipada con herramientas específicas para manipular o ensamblar y cuyos movimientos son programables con respecto a orientación, posición y secuencia” 37 Robots Diferentes países usan diferentes definiciones y no se ha establecido aun una definición universal.
  38. 38. Construcciones Industriales Ingeniería Industrial 1) Manipulador Manual: un dispositivo activado y controlado directamente por una persona. Ejemplos son los brazos y manos controlados remotamente, usados en la manipulación de material tóxico o nuclear. 2) Robot de secuencia fija: Máquinas mecánicamente codificadas para la ejecución de una secuencia fija de operaciones. Un ejemplo es un robot lava autos donde todos los cepillos y disparadores de spray realizan cada vez la misma secuencia de operaciones. Un ejemplo industrial es la mesa de montaje en masa usada para el ensamblaje de artículos de uso final como bolígrafos, máquinas de afeitar plásticas, etc. La codificación mecánica usa levas y palancas. Robots 38 La Asociación Industrial de Robot Japonesa no tiene definición para un robot como tal, pero define las siguientes 6 categorías:
  39. 39. Construcciones Industriales Ingeniería Industrial 3) Robot de secuencia variable: Máquinas que tienen un set limitado de pasos de secuencia fija donde la secuencia puede ser escogida independientemente de manera mecánica o neumática o puede ser determinada por retroalimentación. Un ejemplo es un lava vajillas programable que puede ejecutar diferentes ciclos y/o abortar un ciclo basado en condiciones de error como un brazo bloqueado. Robots 39 La Asociación Industrial de Robot Japonesa no tiene definición para un robot como tal, pero define las siguientes 6 categorías:
  40. 40. Construcciones Industriales Ingeniería Industrial 4) Robot reproductor: Una persona le enseña al robot una secuencia de acciones tomando realmente la mano o control manual y realizando los movimientos. Los pasos son almacenados electrónicamente. La programación dice ser en línea ya que el robot no puede continuar ejecutando sus secuencias antiguas mientras está aprendiendo una nueva. Ejemplos de esta clase de robots son los de pintura o los soldadores. (Este tipo de programación es comparable a enseñarle a un bebé cómo comer) Robots 40 La Asociación Industrial de Robot Japonesa no tiene definición para un robot como tal, pero define las siguientes 6 categorías:
  41. 41. Construcciones Industriales Ingeniería Industrial 5) Robots de control numérico: El programa para dirigir al robot es desarrollado por un computador Robots 41
  42. 42. Construcciones Industriales Ingeniería Industrial Manejo de los materiales 6) Robot Inteligente: El robot reacciona basado en su programación y observación del mundo a través de un sistema de sensores. Estos robots son principalmente utilizados en ensamblaje (en la industria electrónica) y para tareas de inspección. Robots 42
  43. 43. Construcciones Industriales Ingeniería Industrial Aplicaciones de los Robots: Los robots son principalmente usados en áreas tridimensionales, esto es, para ejecutar trabajo pesado, peligroso o sucio. La mayoría de los robots son usados para soldadura por puntos (más del 40%), soldadura continua o por arcos (8%), operaciones de recoger y posicionar como máquinas de carga/descarga (23%) y para pintar con spray (14%). La mayor utilización de robots es en la industria automovilística (más del 70% de todos los robots). Los robots más nuevos y sofisticados son usados para el ensamblaje de componentes electrónicos e inspección en la industria electrónica Robots 43

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