Este documento presenta una introducción a la Manufactura Integrada por Computadora (CIM). Explica que la CIM busca integrar operaciones de manufactura para mejorar la productividad, calidad y reducir costos. Identifica cuatro servicios industriales que convergen a través de la CIM: 1) tecnologías de automatización, 2) herramientas de control de calidad, 3) procesos de operación y 4) medición del rendimiento de plantas. También define conceptos clave como robots, sistemas de almacenamiento y manejo de materiales,

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 "Administración de tipo dinámica”, respondiendo de esta manera a las cambiantes necesidades del mercado y permitiendo a las empresas manufactureras convertirse en "Fabricantes de Clase Mundial"

6. L os 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 s e enfrenta n 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 int e rnos, 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 "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. 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. Razones por las que los almacenes se utilizan en las cadenas de producción automatizadas.

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. 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. Equipo de manejo de materiales :

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. 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. Aplicaciones.

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. 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. VENTAJAS DEL CONTROL NUMÉRICO:

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 "imagen" de las señales de entrada y las señales de salida.