Este documento habla sobre la Manufactura Integrada por Computadora (CIM). Explica conceptos como CNC, control adaptativo, sistemas de ensamble automatizados, planeación de procesos asistida por computadora, almacenes, robots, PLC y más. La CIM integra las computadoras en todos los aspectos del proceso de manufactura para mejorar la productividad, calidad, reducir tiempos y costos.

1. INSTITUTO TECNOLOGICO DE OCOTLAN
INGENIERIA INDUSTRIAL
MANUFACTURA INTEGRADA POR CONPUTADORA.
UNIDAD VI: TALLER DE CIM
SERGIO AVILA HERNANDEZ

2. INTRODUCCION

3. La meta mas importante de la automatización en la
manufactura, son integrar varias operaciones para mejorar
la productividad, calidad del producto, minimizar tiempo de
ciclos y reducir el costo de fabricación.
Las computadoras ahora son utilizadas en un gran rango de
aplicaciones, incluyendo control y optimización de procesos
de manufactura, manejo de material, ensambles, inspección
automatizada y prueba de productos, control de inventario,
una numerosa cantidad de actividades administrativas

5. En los últimos años los fabricantes han centrado sus
esfuerzos en encontrar una forma de aumentar la
productividad por medio del uso y aprovechamiento de la
nueva tecnología de cómputo.
Peter G. Marún identifica cuatro servicios industriales los
cuales convergen por medio del uso de la Manufactura
Integrada por Computadora en una sola
quot;Administración de tipo dinámica”, respondiendo de esta
manera a las cambiantes necesidades del mercado y
permitiendo a las empresas manufactureras convertirse en
quot;Fabricantes de Clase Mundialquot;

6. Los cuatro servicios son los siguientes:
1.-Tecnologías de automatización.
2.- Herramientas de control de calidad
3.- El arte de la operación y sus procesos
4.- Nuevas formas de medir el rendimiento de la planta.

7. Las empresas actuales se enfrentan al reto de competir con
mejor calidad en el producto, mejores costos de manufactura,
tiempos de producción más reducidos, así como una mayor
respuesta a los súbitos cambios de la demanda y en estas
metas es donde vienen a ayudarnos los cuatro servicios de la
CIM que mencionamos anteriormente.
Para lograr estas metas se debe cambiar en lo que respecta
a la cooperación y comunicación entre sus propios
departamentos internos, modificar su estructura y su cultura.
Se deben proporcionar los sistemas de información
adecuados que integren la empresa, de manera que opere
sin contratiempos, como un sistema integrado de negocios

8. CIM - DEFINICIÓN
John W. Bernard lo define como quot;la integración de las
computadoras digitales en todos los aspectos del proceso de
manufactura'‘. Otra definición afirma que se trata de un
sistema complejo, de múltiples capas diseñado con el
propósito de minimizar los gastos y crear riqueza en todos los
aspectos. También se menciona que tiene que ver con
proporcionar asistencia computarizada, automatizar, controlar
y elevar el nivel de integración en todos los niveles de la
manufactura.

9. FUNDAMENTOS
Y
CONCEPTOS

10. Aplicaciones de mayor ayuda en el CIM:
CNC
Este es un método para controlar el movimiento de
máquinas por medio de inserciones de instrucciones
en la forma de datos numéricos.
Control Adaptativo.
Los parámetros en el proceso de manufactura son
automáticamente ajustados para optimizar el tiempo
de producción, la calidad y reducir costos.
Parámetros como fuerza, temperatura, terminado y
dimensiones de cada parte son monitoreados
constantemente. Si se mueven afuera de un rango
considerable, el sistema ajusta las variables del
proceso hasta que los parámetros regresen a un
rango aceptable.

11. Sistemas de ensamble automatizados y robotizados.
Estos sistemas están reemplazando costos ensambles
por operadores humanos. Los productos están siendo
designados o reasignados, para que así puedan ser
ensamblados con mayor facilidad por las maquinas.
Planeación de procesos asistido por computadora
(capp).
Este modulo es capaz de mejorar la productividad en una
planta mediante la optimización de planeación de
procesos, reduciendo el costo de planeación, y
mejorando la consistencia en la calidad del producto.
Funciones como estimación de costo y monitoreo de
estándares de trabajo (Como el tiempo que se lleva en
realizar cierta operación) puede también ser
incorporado al sistema.

12. LLENADO

13. La alimentación de maquinas especializadas es otra tarea
de manipulación de posible robotización. La peligrosidad
y monotonía de las operaciones de carga y descarga de
maquinas como prensas, estampadoras, hornos o la
posibilidad de usar un mismo robot para transferir una
pieza a través de diferentes maquinas de procesado, ha
conseguido que gran numero de empresas hayan
introducido robots en sus talleres.

14. POR EJEMPLO:
En la industria metalúrgica se usan prensas para
conformar los metales en frío o, para mediante
estampación y embutido, obtener piezas de complicadas
formas apartir de planchas de metal. En ocasiones la
misma pieza pasa consecutivamente por varias prensas
hasta conseguir su forma definitiva.
La carga y descarga de estas maquinas se realiza
tradicionalmente a mano, con el elevado riesgo que esto
conlleva para el operario, al que una pequeña distracción
puede costarle un serio accidente.
Estas circunstancias, junto con la superior precisión de
posicionamiento que puede conseguir el robot, y la
capacidad de este de controlar automáticamente el
funcionamiento de la maquina y dispositivos auxiliares,
han hecho que el robot sea una solución ventajosa para
estos procesos.

15. ALMACEN

16. • Es un lugar donde las piezas pueden ser recogidas y
ser almacenadas temporalmente antes de proceder
a la siguiente estación de trabajo.
• Un parámetro muy importante de un almacén es su
capacidad
• Puede ser situado entre dos estaciones de trabajo
adyacentes o en medio dos etapas de trabajo.

17. Razones por las que los almacenes se utilizan en las
cadenas de producción automatizadas.
– En caso de que haya un fallo en una estación, que la otra pueda
seguir trabajando, mientras se repara la estación.
– Tener una reserva de pieza para que se pueda alimentar
automáticamente a esa estación sin la necesidad de tener a una
persona ahí supervisando la operación.
– Para almacenar los productos terminados
– Para permitir que la pieza se seque, se pegue, se cure o algún
tipo de retraso que pueda presentar ésta.

18. Sistema de almacenamiento y manejo de materiales
• Funciones del sistema de manejo:
– Movimiento independiente de piezas entre estaciones
o máquinas.
– Manejar una variedad de configuraciones de piezas.
– Almacenamiento temporal.
– Acceso conveniente para carga y descarga de piezas.
– Compatibilidad con el control computacional.

19. Equipo de manejo de materiales :
– Sistema Primario. Es el responsable de mover las piezas o
partes entre las estaciones del sistema.
– Sistema Secundario. Consiste en dispositivos de
transferencia, cambiadores de tarimas automáticos , y
mecanismos similares localizados en las estaciones del
FMS.

20. ROBOT

21. Es un dispositivo multifuncional y reprogramable
diseñado para mover y manipular materiales, partes
o herramientas a través de movimientos
programados variables para la realización de una
variedad de tareas especificadas.
• Un robot paralelo está compuesto por una cadena
cinemática cerrada, la cual consta de cadenas
seriales separadas que conectan al eslabón fijo
(plataforma fija) con el efector final o eslabón móvil
(plataforma móvil).
• Los robots también son llamados manipuladores, y
ambos términos son manejados en este trabajo.

22. Aplicaciones.
Este tipo de manipulador presenta grandes ventajas
comparado con los manipuladores seriales, como son
mejor estabilidad y precisión, peso ligero, capacidad de
manipular cargas relativamente grandes, altas
velocidades y aceleraciones, y baja fuerza de actuación.
• Los robots paralelos se han venido empleando para
distintas tareas como en simuladores de vuelo, máquinas
caminadoras, dispositivos de máquinas–herramientas,
micro manipulación a alta frecuencia (telescopios) y
recientemente para tareas de ensamble.

24. También se pueden clasificar de acuerdo a sus
características estructurales como: simétricos y
asimétricos.
Un manipulador paralelo es llamado simétrico si
cumple las siguientes condiciones:
• El número de eslabonamientos debe ser igual al
número de grados de libertad de la plataforma móvil.
• El tipo y número de articulaciones en todos los
eslabonamientos deben estar arreglados en un
modelo idéntico.
• El número y localización de las articulaciones
actuadoras deben ser los mismos.
• Cuando las condiciones antes mencionadas no
llegan a cumplirse, entonces el manipulador es
llamado asimétrico.

25. • Ahora bien, los robots paralelos planares pueden ser de
dos o tres grados de libertad. En lo que respecta a una
plataforma planar general de tres eslabonamientos con
tres grados de libertad, ésta consiste en una plataforma
de movimiento conectada a una base fija por tres
cadenas cinemáticas simples.

27. CNC

28. ORIGEN:
• El CNC tuvo su origen a principios de los años
cincuenta en el Instituto de Tecnología de
Massachusetts (MIT), en donde se automatizó por
primera vez una gran fresadora.
• En esta época las computadoras estaban en sus inicios
y eran tan grandes que el espacio ocupado por la
computadora era mayor que el de la máquina.
• Hoy día las computadoras son cada vez más pequeñas
y económicas, con lo que el uso del CNC se ha
extendido a todo tipo de maquinaria: tornos,
rectificadoras, eletroerosionadoras, máquinas de coser,
etc.

29. • En una máquina CNC, a diferencia de una máquina
convencional o manual, una computadora controla la
posición y velocidad de los motores que accionan los
ejes de la máquina. Gracias a esto, puede hacer
movimientos que no se pueden lograr manualmente
como círculos, líneas diagonales y figuras complejas
tridimensionales.
• Las máquinas CNC son capaces de mover la
herramienta al mismo tiempo en los tres ejes para
ejecutar trayectorias tridimensionales como las que se
requieren para el maquinado de complejos moldes y
troqueles como se muestra en la imagen.

30. VENTAJAS DEL CONTROL NUMÉRICO:
• Las ventajas, dentro de los parámetros de
producción explicados anteriormente son:
• Posibilidad de fabricación de piezas imposibles o
muy difíciles. Gracias al control numérico se han
podido obtener piezas muy complicadas como las
superficies tridimensionales necesarias en la
fabricación de aviones.
• Seguridad. El control numérico es especialmente
recomendable para el trabajo con productos
peligrosos.
• Precisión. Esto se debe a la mayor precisión de la
máquina herramienta de control numérico respecto
de las clásicas.

31. • Aumento de productividad de las máquinas. Esto se debe
a la disminución del tiempo total de mecanización, en
virtud de la disminución de los tiempos de
desplazamiento en vacío y de la rapidez de los
posicionamientos que suministran los sistemas
electrónicos de control.
• Reducción de controles y desechos. Esta reducción es
debida fundamentalmente a la gran fiabilidad y
repetitividad de una máquina herramienta con control
numérico. Esta reducción de controles permite
prácticamente eliminar toda operación humana posterior,
con la subsiguiente reducción de costos y tiempos de
fabricación.

33. MODULO
CENTRAL
(PLC)

34. • PLC es acrónimo de Controlador Lógico Programable
( Programmable Logic Controler ).
Originalmente los PLC’s fueron sistemas diseñados por
ingenieros de la General Motors Company para resolver
problemas de lógica de control y sustituir a los antiguos
sistemas basados en relevadores.
• Los sistemas de relevadores son del tipo de sistema de
“lógica cableada”. Esto quiere decir que cuando un sistema
de control basado en relevadores se diseñaba, este servía
única y exclusivamente para resolver el problema para el
cual fue pensado. Si por alguna razón el proceso debía
cambiar, era necesario volver a hacer un análisis
matemático para obtener la lógica de control y además se
debía modificar el cableado de los relevadores. En el peor
de los casos era necesario rehacer toda la instalación del
sistema de relevadores.

36. • Por el contrario, un PLC es un sistema de microprocesador.
En cierta forma se puede decir que es una computadora de
tipo industrial. Un PLC tiene una CPU(Unidad central de
procesamiento), fuente de alimentación, interfases para
comunicación y puertos de entradas y salidas de tipo
analógico o digital que se fabrican en tarjetas o módulos.
Tanto el CPU y sus periféricos, que son los módulos de
entradas y salidas, se interconectan mediante un bus del
sistema que en algunos modelos de PLC‘s está hecho
sobre una placa con ranuras (Slots) en donde se insertan
uno por uno, del mismo modo en que se insertan las
tarjetas de expansión en la placa base de una computadora
personal.

38. • El PLC tiene un sistema operativo hecho por su fabricante.
La memoria en donde el PLC almacena el programa con
la lógica de control es de tipo E2PROM. Esto es, Memoria
Programable de Solo Lectura Eléctricamente Borrable
(Electriacally Erased Programable Read Only Memory) de
modo que cuando el PLC pierde energía su programación
y algunos datos indispensables para su correcto
funcionamiento no se pierden. El PLC también cuenta con
memoria RAM en donde guarda una quot;imagenquot; de las
señales de entrada y las señales de salida.