Conceptos básicos sobre la manufactura

1. 1. Antecedentes de sistemas de manufactura flexible
1.1. Manufactura:
--Una manufactura es un producto industrial, es decir, es la
transformación de las materias primas en un producto totalmente
terminado que ya está en condiciones de ser destinado a la venta en
algún mercado, o sea cotiza en el mercado correspondiente. La
distribución de las manufacturas está a cargo del área de despachos de
la empresa
(Definicion ABC, 2018)
--La palabra manufactura se deriva de las palabras latinas manus (mano)
y factus (hacer); la combinación de ambas significa hecho a mano. La
palabra manufactura tiene varios siglos de antigüedad, y “hecho a mano”
describe en forma adecuada los métodos manuales que se utilizaban
cuando se acuñó la expresión.
En el sentido tecnológico, la manufactura es la aplicación de procesos
físicos y químicos para alterar la geometría, propiedades o apariencia de
un material de inicio dado para fabricar piezas o productos; la
manufactura también incluye el ensamble de piezas múltiples para
fabricar productos. Los procesos para llevar a cabo la manufactura
involucran una combinación de máquinas, herramientas, energía y trabajo
manual; Casi siempre, la manufactura se ejecuta como una secuencia de
operaciones. Cada una de éstas lleva al material más cerca del estado
final que se desea. (Mikell P. Groover, 2007)
--La manufactura es una actividad humana que se difunde en todas las
fases de nuestra vida. Los productos de la manufactura se encuentran
por doquier. Todo lo que vestimos, donde vivimos, en lo que viajamos,
incluso la mayor parte de nuestros alimentos, ha pasado a través de algún
proceso de manufactura. La palabra manufactura se deriva del latín
(manus = mano,jactus = hecho), y en los diccionarios se define como "la
fabricación de bienes y artículos a mano o, especialmente por maquinaria,
frecuentemente en gran escala y con división del trabajo". Veremos que

2. esta definición no es necesariamente completa, pero podemos utilizarla
para entender la función de la manufactura en el desarrollo humano.
(John A. Schey, 2002)
--La ingeniería de manufactura es un campo de la ingeniería que
generalmente aborda diferentes prácticas de Manufactura; Diseño y
desarrollo de herramientas Diseño de procesos Máquinas y equipos.
Como un campo de la ingeniería, la de manufactura aplica principios
físicos y estudia los sistemas de manufactura. (UPIITA-IPN, 2011)
--Históricamente la manufactura ha sido considerada estrechamente
como la simple conversión de materia prima a productos terminados. El
proceso de conversión requiere la aplicación de operaciones físicas y
químicas para transformar las propiedades de los materiales y lograr la
apariencia final. La combinación de maquinaria, herramientas, energía,
herramientas de corte, y mano de obra se aplican para transformar la
naturaleza de las partes y ensamblarlas hasta obtener el producto final.
(Academia de Ingenieria, Mexico, 2017)
1.2. Operaciones de manufactura:
Los procesos de manufactura se dividen en dos tipos básicos: 1) las operaciones
del proceso, y 2) las del ensamblado. Una operación del proceso hace que un
material de trabajo pase de un estado de acabado a otro más avanzado que está
más cerca del producto final que se desea. Se agrega valor cambiando la geometría,
las propiedades o la apariencia del material de inicio. En general, las operaciones
del proceso se ejecutan sobre partes discretas del trabajo, pero algunas también
son aplicables a artículos ensamblados. Una operación de ensamblado une dos o
más componentes a fin de crear una entidad nueva, llamada ensamble,
subensamble o algún otro término que se refiera al proceso de unión (por ejemplo,
un ensamble soldado se denomina soldadura (Mikell P. Groover, 2007)

3. 1.3. Operaciones de procesamiento:
Una operación de procesamiento utiliza energía para modificar la forma, las
propiedades físicas o la apariencia de una pieza, a fin de agregar valor al material.
Las formas de la energía incluyen la mecánica, térmica, eléctrica y química. La
energía se aplica en forma controlada por medio de maquinaria y herramientas.
También se requiere de la energía humana, pero los trabajadores se emplean por
lo general para controlar las máquinas, supervisar las operaciones y cargar y
descargar las piezas antes y después de cada ciclo de operación. (Mikell P.
Groover, 2007)
1.4. Procesos de formado:
Las operaciones de formado alteran la geometría del material inicial de trabajo por
medio de varios métodos. Los procesos comunes de formado incluyen al moldeado,
la forja y el maquinado (Mikell P. Groover, 2007)

4. La mayor parte de los procesos de formado aplican calor o fuerzas mecánicas o una
combinación de ambas para que surtan un efecto en la geometría del material de
trabajo. Hay varias maneras de clasificar los procesos de formado. La clasificación
que se utiliza en este libro se basa en el estado del material de inicio, y tiene cuatro
categorías: 1) procesos de moldeado, en los que el material con que se comienza
es un líquido calentado o semifluido que se enfría y solidifica para formar la
geometría de la pieza; 2) procesos de sinterizado o procesamiento de partículas, en
los que los materiales de inicio son polvos, que se forman y calientan con la
geometría deseada; 3) procesos de deformación, en los que el material con que se
comienza es un sólido dúctil (metal, por lo común) que se deforma para crear la
pieza; y 4) procesos de remoción de material, en los que el material de inicio es un
sólido (dúctil o quebradizo), a partir del cual se retira material de modo que la pieza
resultante tenga la geometría que se busca. (Mikell P. Groover, 2007)
1.5. Procesos de mejora de propiedades:
Las operaciones de mejoramiento de una propiedad agregan valor al material con
la mejora de sus propiedades físicas sin cambio de la forma. (Mikell P. Groover,
2007)
El segundo tipo principal de procesamiento de una pieza se lleva a cabo para
mejorar las propiedades mecánicas o físicas del material de trabajo. Estos procesos
no alteran la forma de la pieza, salvo de manera accidental en algunos casos. Los
procesos más importantes de mejoramiento de una propiedad involucran los
tratamientos térmicos, que incluyen varios procesos de recocido y templado de
metales y vidrios. El sinterizado de metales y cerámicos pulverizados, que se
mencionó antes, también es un tratamiento a base de calor que aglutina una pieza
de metal pulverizado y comprimido. (Mikell P. Groover, 2007)
1.6. Procesos de tratamiento superficial:
Procesamiento de una superficie Las operaciones de procesamiento de una
superficie incluyen 1) limpieza, 2) tratamientos de una superficie, y 3) procesos de
recubrimiento y deposición de una película delgada. La limpieza incluye procesos

5. tanto químicos como mecánicos para retirar de la superficie suciedad, aceite y otros
contaminantes. Los tratamientos de una superficie incluyen trabajos mecánicos
tales como granallado y chorro de arena, así como procesos físicos tales como
difusión e implantación de iones. Los procesos de recubrimiento y deposición de
una película delgada aplican una capa de material a la superficie exterior de la pieza
que se trabaja. Los procesos comunes de recubrimiento incluyen la galvanoplastia
y anodización del aluminio, el recubrimiento orgánico (llamado pintado), y el
barnizado de porcelana. Los procesos de deposición de película incluyen la
deposición física y química de vapor (PVD, QVD), a fin de formar recubrimientos de
varias sustancias delgadas en extremo. Se han adaptado varias operaciones
severas de procesamiento de superficies para fabricar materiales semiconductores
de los circuitos integrados para la microelectrónica. Esos procesos incluyen
deposición química de vapor, deposición física de vapor y oxidación. Se aplican en
áreas muy localizadas de la superficie de una oblea delgada de silicio (u otro
material semiconductor) con objeto de crear el circuito microscópico. (Mikell P.
Groover, 2007)
1.7. Operaciones de ensamble:
El segundo tipo básico de operaciones de manufactura es el ensamblado, en el que
dos o más piezas separadas se unen para formar una entidad nueva. Dichos
componentes se conectan ya sea en forma permanente o semipermanente. (Mikell
P. Groover, 2007)
1.8. Procesos de unión:
Los procesos de unión permanente incluyen la soldadura homogénea, soldadura
fuerte, soldadura blanda, y unión mediante adhesivos. Forman una unión de
componentes que no puede separarse con facilidad (Mikell P. Groover, 2007)
1.9. Procesos de fijación mecánica:
Los métodos de ensamblado mecánico existen para sujetar dos (o más) partes en
una pieza que se puede desarmar a conveniencia. El uso de tornillos, remaches y
otros sujetadores mecánicos, son métodos tradicionales importantes de esta

6. categoría. Otras técnicas de ensamblado mecánico que forman una conexión
permanente incluyen los remaches, ajustes de presión y ajustes de expansión.
(Mikell P. Groover, 2007)
1.10. Automatización:
La palabra automatización se deriva del griego que significa “automotor” o “auto-
pensante”. Es el proceso de la habilitación de las máquinas para seguir una
secuencia predeterminada de operaciones con poca o ninguna mano de la obra
humana, utilizando equipo especializado y dispositivos que realizan y controlan los
procesos de manufactura. (S .Kalpakjian, S.R. Schmid, 2008)
1.11. Niveles de dispositivos:
En este nivel se sitúan los elementos capaces de gestionar los actuadores y
sensores del nivel anterior tales como autómatas programables o equipos de
aplicación específica basados en microprocesador como robots, máquinas
herramienta o controladores de motor. Estos dispositivos son programables y
permiten que los actuadores y sensores funcionen de forma conjunta para ser
capaces de realizar el proceso industrial deseado. Los dispositivos de este nivel de
control junto con los del nivel inferior de acción/sensado poseen entidad suficiente
como para realizar procesos productivos por sí mismos. Es importante que posean
unas buenas características de interconexión para ser enlazados con el nivel
superior (supervisión), generalmente a través de buses de campo.
1.12. Nivel de maquina:
A este nivel se automatizan las tareas a realizar por maquinas destinadas a la
realización de operaciones específicas como tornos y fresadoras.
1.13. Nivel de célula o sistema:
También llamado nivel de instrumentación. Está formado por los elementos de
medida (sensores) y mando (actuadores) distribuidos en una línea de producción.
Son los elementos más directamente relacionados con el proceso productivo ya que
los actuadores son los encargados de ejecutar las órdenes de los elementos de

7. control para modificar el proceso productivo, y los sensores miden variables en el
proceso de producción, como, por ejemplo: nivel de líquidos, caudal, temperatura,
presión, posición. Como ejemplo de actuadores se tienen los motores, válvulas,
calentadores.
1.14. Nivel de planta:
En este nivel es posible visualizar cómo se están llevando a cabo los procesos de
planta, y a través de entornos SCADA(Supervisión, Control y Adquisición de Datos)
poseer una “imagen virtual de la planta” de modo de que ésta se puede recorrer de
manera detallada, o bien mediante pantallas de resumen ser capaces de disponer
de un “panel virtual” donde se muestren las posibles alarmas, fallos o alteraciones
en cualquiera de los procesos que se llevan a cabo.
1.15. Nivel empresarial:
Este nivel se caracteriza por: Gestionar la producción completa de la empresa,
Comunicar distintas plantas, Mantener las relaciones con los proveedores y clientes,
Proporcionar las consignas básicas para el diseño y la producción de la empresa,
en él se emplean PCs, estaciones de trabajo y servidores de distinta índole.
1.16. Sistema de producción:
El sistema de producción y manufactura se apoya en estas actividades:
El establecimiento de los objetivos de producción; la adquisición, almacenamiento
y disponibilidad de materiales de producción, y la programación de equipo,
instalaciones, materiales y mano de obra requerida para obtener productos
terminados.
1.17. Sistemas de manufactura automatizada:
La principal finalidad tecnológica y productiva de la automatización es la
configuración de sistemas tecnológicos que posibiliten obtener un elevado índice en
la productividad y la calidad. En el panorama productivo de la variedad y la

8. productividad deben señalarse limitaciones de los sistemas de manufactura flexible
frente a los requerimientos de elevada eficiencia y alta versatilidad tecnológica.
(Ernesto Cordoba Nieto, 2006)
1.18. Fija:
Automatización fija: diseñada para la manufactura a gran escala: Se utiliza una
maquina o equipo especializado para producir una parte de un producto o el
producto en sí mismo, en una secuencia fija y continua. Este tipo de automatización
es ideal en la fabricación de grandes volúmenes de productos que tienen un ciclo
de vida largo, un diseño invariable y una amplia demanda de los consumidores. Sus
principales limitaciones son el alto costo de la inversión inicial y la poca flexibilidad
del equipo para adaptarse a los cambios del producto.
1.19. Programable:
Automatización programable: adecuada para un volumen de producción más
pequeño, segmentado por lotes. Permite cambiar o reprogramar la secuencia de
operación, por medio de un software, para incluir las variaciones del producto. Entre
los equipos más usados para este tipo de automatización se encuentran las
máquinas de control numérico, los robots y los controladores lógicos programables
1.20. Flexible:
Automatización flexible: pensada para un nivel de producción medio. Es la
ampliación de la automatización programable. Reduce el tiempo de programación
del equipo y permite alternar la elaboración de dos productos (en series) al mezclar
diferentes variables. La flexibilidad se refiere a la capacidad de los equipos para
admitir los cambios en el diseño y configuración del producto, reduciendo así los
costos para las compañías
1.21. Razones para automatizar
1. Integrar: Diversos aspectos de las operaciones de manufactura de
manera que se mejore la calidad y uniformidad de los productos, se
minimicen los tiempos y esfuerzos de los ciclos y se reduzcan los costos
de mano de obra.

9. 2. Mejorar la productividad: Reduciendo los costos de manufactura
mediante un mejor control de la producción.
3. Mejorar la calidad: Utilizando procesos de mayor respetabilidad.
4. Reducir la participación humana: El aburrimiento que puede generar el
error humano.
5. Reducir el daño de las piezas de trabajo: Causado por el manejo manual
de las partes.
6. Elevar el nivel de seguridad: En el personal, sobre todo en condiciones
de trabajo peligrosas.
7. Economizar el espacio de piso: El manejo y el movimiento de materiales
y equipo auxiliar de manera más eficiente así como la maquinaria. (S
.Kalpakjian, S.R. Schmid, 2008)
Bibliografía
Academia de Ingenieria, Mexico. (2017). Academia de Ingenieria, Mexico. Mexico.
Definicion ABC. (19 de 09 de 2018). Definicion ABC. Obtenido de
https://www.definicionabc.com/general/manufactura.php
Ernesto Cordoba Nieto. (2006). Manufactura y Automatización.
John A. Schey. (2002). Procesos de manufactura. Mc Graw Hill.
Mikell P. Groover. (2007). Funadamentos de manufactura moderna. Mc Graw Hill.
S .Kalpakjian, S.R. Schmid. (2008). Manufactura, Ingenieria y Tecnoligia. Prentice
Hall.
UPIITA-IPN. (2011). Ingenieria de manufactura.