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SISTEMAS INTEGRADOS DE MANUFACTURA 6.1 FUNDAMENTOS Y CONCEPTOS BASICOS 6.1.1 La Necesidad de la Manufactura Integrados por Computadora El periodo de competencia es subjetivo para la definición de las variantes. La forma más simple de una industria competitiva es el precio, la calidad y la realización de sus productos proveniente de la demanda de los clientes. El costo es casi determinado por costo-producción, calidad y realización, incluye innovación única o mejor diseño, que en muchos casos son los determinantes más importantes de demanda que el precio. Muchas empresas disfrutan ventajas en manufactura debido a economías de escala y grados de especialización para llevar a cabo una organización. El reciente crecimiento de la manufactura de los E.U sugiere que empresas han comenzado ha hacer cambios necesarios para completar un ambiente de manufactura en el futuro. Como la competencia se intensifica y la tecnología cambia, esto afecta a productos y procesos. Las prácticas normales se convierten desagradables, en muchos casos prosperan en los lugares de venta que requieren de estrategias y herramientas para perseguir los negocios. Funciones como compras, ventas y distribución necesitan adaptarse, pero la necesidad primaria de muchas industrias debe ser la estrategia de desempeño y producción adecuada. De hecho, la efectividad del diseño y las funciones de producción se apoyan en estrategias de negocios que pueden probar ser mejores competitivamente en los E.U. Efectividad es un término relativo y podría no ser equivalente con la más avanzada tecnología de diseño y producción. Seleccionar la propia tecnología dependerá de factores como la capacidad de la tecnología, el tipo y número de productos que pueden ser manufacturados, lo costos relativos de producción, las habilidades de los competidores y los grandes objetivos de la compañía. La administración también debe implementar tecnología efectiva, esto requiere el conocimiento de los sistemas. Según Korem (1983) una revolución está dándose en el mundo de la manufactura; las computadoras están controlando y monitoreando los procesos y lo están haciendo más eficientemente que los trabajadores. El alto grado de automatización que hasta hace poco estaba reservado solamente para la producción en masa, ahora es aplicado con la ayuda de las computadoras, a pequeños lotes. Esto requiere un cambio de la automatización rígida de la producción en línea a un sistema ITCH II

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de manufactura flexible que puede adaptarse más fácilmente para manejar nuevos requerimientos en el mercado. Los sistemas de manufactura flexible combinados con el ensamble automático y la inspección por un lado y por el otro CAD/CAM, son los componentes básicos de la fábrica del futuro. La supervisión de esta fábrica, la cual se predice estará funcionando al final del siglo XX, será ejecutada por un sistema de manufactura integrado por computadora en el cual el flujo de la producción, desde su diseño conceptual hasta el producto terminado, será controlado y manejado completamente por computadora. Manufactura Integrada por computadora (CIM) es el termino usado para describir la automatización completa de la fabrica, con todos los procesos funcionando bajo el control de la computadora y únicamente información digital manteniéndolos a ellos juntos. En el CIM, la necesidad de papel es eliminada y por lo tanto también trabajos humanos. CIM es el ostentoso producto evolucionado de diseño y dibujo asistido por computadora y manufactura asistida por computadora (CADD/CAM). Según Koenig (1990) el progreso continuo en el mejoramiento de la productividad es fundamental para que una compañía se mantenga competitiva. Esta es otra forma de decir que se reducen los costos de operación; que se definen como costos de mano de obra directa, costos de materiales y costos generales. Un sistema de diseño y manufactura asistido por computadora, adecuadamente concebido, afecta a estas tres categorías de costos, y haciendo reducciones significativas posibles, da lugar a las mejoras en la productividad. 6.2 LÍNEAS DE TRANSFERENCIA Una línea de flujo automatizada está compuesta de varias máquinas o estaciones de trabajo las cuales están conectadas por dispositivos que transfieren los componentes entre las estaciones según Groover (1990). La transferencia de componentes se da automáticamente y las estaciones de trabajo llevan a cabo automáticamente sus funciones específicas. La línea de flujo puede ser simbolizada como se muestra en la figura 6.1 usando los símbolos presentados en la tabla 6.1.

Figura 6.1 Configuración de una Línea de Transferencia Automática

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Tabla 6.1 Símbolos usados en los Diagramas en los Sistemas de Producción Símbolo Frente del trabajo

Maquina Herramienta

XXXX YYY

Componente • Estación de Trabajo XXXX: PROC= Estación de proceso ASBY= Estación de ensamble INSP= Estación de inspección SORT= Estación de clasificado YYY: AUT= Automático MAN= Manual •

Sistema de manejo de material (las flechas indican la dirección del flujo)

•

Parte a procesar Materia prima Parte parcialmente procesada Parte terminada

•

Almacén

•

Datos/ flujo de información

Objetivos de las líneas de transferencia. Las líneas de transferencia son generalmente el mas apropiado medio de producción en caso de una producción relativamente estable, grandes demandas y donde el proceso de manufactura requiere mucha mano de obra. Entonces sus principales objetivos son: 1. Reducir el costo de mano de obra. 2. Incrementar la tasa de producción. 3. Reducir el inventario en proceso. 4. Minimizar el manejo de material. 5. Conseguir la especialización de las operaciones. 6. Conseguir la integración de las operaciones. Tipos de líneas de Transferencia. Hay actualmente dos formas generales que el flujo de trabajo puede tener. Esas dos configuraciones son en línea y rotarys. ITCH II

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Tipo En-Línea. La configuración en línea consiste de una secuencia de estaciones de trabajo en un arreglo de líneas. La línea puede tener ángulos de 90 grados para reorientar la pieza de trabajo, por limitaciones de la distribución de planta y otras razones, pero es considerada configuración en línea. Un ejemplo de una maquina en línea de transferencia usada para cortar metal es ilustrada en la figura 6.2

Figura 6.2 Línea de Transferencia En Línea Tipo Rotary. La configuración en rotary, las piezas de trabajo son colocadas alrededor de una tabla circular o disco. Las estaciones de trabajo son estacionarias y usualmente localizadas alrededor de la periferia externa del disco. Las partes se mueven en la tabla rotando y son registradas o posicionadas, en un sentido, en cada estación para su operación de ensamble. Este tipo de equipo es frecuentemente referido como maquinas de posición y la configuración es mostrada en la figura 6.3.

Figura 6.3 Rotary

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La selección entre los dos tipos depende de la aplicación. El tipo de rotary es limitado a pequeñas piezas y a mas pocas estaciones. No hay mucha flexibilidad en el diseño de la configuración del rotary. Por ejemplo, el tipo de disco no permite por si mismo proveer un almacén entre estaciones. Por otro lado, el rotary usualmente envuelve piezas de equipo de bajo costo y regularmente requiere menos espacio en el piso. El diseño en Línea es preferible para piezas grandes y pueden acomodar un gran numero de estaciones de trabajo. Las maquinas en línea pueden fabricar con un almacén para suavizar el efecto de los paros irregulares. 6.2.1 Métodos de Transporte de Piezas de Trabajo Los mecanismos de transferencia de las líneas automatizadas no sólo mueven los componentes o ensambles entre estaciones adyacentes, también pueden orientar y localizar las partes en la posición para su procesamiento en cada estación. Los métodos generales para transportar componentes o piezas de trabajo en líneas automatizadas pueden clasificarse dentro de las siguientes tres categorías: 1. Transferencia continua. 2. Transferencia intermitente o sincronizada. 3. Transferencia no sincronizada. Estas tres categorías pueden distinguirse por el tipo de movimiento que se imparte a la pieza de trabajo mediante el mecanismo de transferencia. El tipo más apropiado para una aplicación dada depende de factores tales como: - Los tipos de operaciones a ejecutar. - El número de estaciones en la línea. - El peso y tamaño de las piezas de trabajo. - Si se incluyen estaciones manuales. - Tasa de producción requerida. - Balanceo de varios tiempos de proceso en la línea. Transferencia continua. Las partes se mueven continuamente a una velocidad constante. Estos sistemas son relativamente fácil de diseñar y fabricar, y permiten una alta tasa de producción. Ejemplo de su uso: Compañías embotelladoras de bebidas. Transferencia intermitente. Las piezas de trabajo son transportadas con un movimiento discontinuo. Las estaciones de trabajo están fijas y las piezas de trabajo son transportadas y localizadas en la posición correcta para su procesamiento. Todas la piezas de trabajo son transportadas al mismo tiempo por eso es llamada también transferencia sincronizada. Un ejemplo de su uso son lo ensambles. Transferencia No- Sincronizada. Cada pieza de trabajo es transportada a la próxima estación cuando su procesamiento en la estación actual ha sido terminado. Cada parte se mueve independientemente de la otras partes, alguna parte puede estarse procesando, mientras las demás son transportadas. Este sistema ofrece gran flexibilidad, lo que puede ser una gran ventaja en ciertas circunstancias, también ITCH II

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ayuda al balanceo de líneas, y un stock de partes puede ser incorporado para evitar los paros de líneas cuando falla una estación. La desventaja es que esta sistema tiene un ciclo más lento que los otros. Automatización para Operaciones de Maquinado Los sistemas de transferencia han sido diseñados para desarrollar una gran variedad de diferentes procesos de corte de metal. De hecho es difícil pensar operaciones de maquinado que deban ser excluidas de la lista. Las aplicaciones típicas incluyen operaciones tales como: fresado, barrenado, taladrado, refrentado, etc. Sin embargo es también posible hacer operaciones tales como torneado y granallado en estos sistemas. Hay varios tipos de maquinas mecanizadas y automáticas que desarrollan una secuencia de operaciones simultáneamente en diferentes piezas de trabajo. Ellas incluyen maquinas de discos y líneas de transferencia. Las líneas de transferencia originales representaban la “automatización rígida”, la cual estaba diseñada para la producción masiva de un sólo producto; cualquier cambio en el producto hacia obsoleta la línea. Con los avances recientes en automatización y el desarrollo de controladores de bajo costo se dio la creación de estaciones de trabajo programables y líneas de flujo flexibles. 6.3 SISTEMAS DE MANUFACTURA DE MISIÓN VARIABLE Los sistemas de Manufactura flexible pueden ser descritos como FMS dedicados o FMS de orden variable. Un FMS dedicado es usado para producir una variedad mucho mas limitada de configuraciones de parte. Las diferencias geométricas y el diseño del producto son considerados estables. Entonces, la secuencia de las maquinas es idéntica o casi idéntica para todas las partes procesadas en el sistema. Esto significa que una configuración de flujo en línea es generalmente mas apropiada y que el sistema puede ser diseñado con una cierta cantidad de especialización del proceso para hacer las operaciones mas eficientes. En vez de usar maquinas de propósito general, las maquinas pueden ser diseñadas para los procesos específicos requeridos para hacer familias de partes. Los FMS de orden variables es el tipo mas apropiado bajo las siguientes condiciones: las familias de partes son grandes, hay una variación sustancial en la configuración de la parte, habrá nuevos diseños de partes a producir y cambios de ingeniería, y la programación de la producción esta sujeta a cambios día a día. Para acomodar esas variaciones, los FMS de orden variable puede ser mas flexible que los FMS dedicados. Estos son equipados con maquinas de propósito general para tratar con la variación en producto y es capaz de procesar partes en varias secuencia. Una computadora mas sofisticadas es requerida para un sistema de este tipo, según Groover (1990).

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6.4 SISTEMAS CAD/CAM Diseño Asistido por Computadora (CAD) significa usar la computadora como asistente en el diseño de partes o sistemas. CAM significa Manufactura Asistida por Computadora, según Korem (1983). La combinación de CAD y CAM en el termino CDA/CAM simboliza el esfuerzo para integrar el diseño y la manufactura dentro de una actividad continua. 6.4.1 CAD (Computer Aided Design). CAD puede ser definido como algunas actividades de diseño que involucra el uso efectivo de la computadora para crear, modificar o documentar un diseño de ingeniería según Groover (1990). CAD es comúnmente asociado con el uso de un sistema gráfico computarizado interactivo, refiriéndose a un sistema CAD. Se trata de un proceso de diseño informatizado para la creación de nuevos artículos y para la modificación de los ya existentes. El CAD puede dirigir los problemas centrales de manufactura según Hunt (1989). Esto incluye el aumento de flujo de información, coordinación e incremento de flexibilidad y eficiencia. CAD ofrece mejoras en las áreas de manufactura (flujo de información, coordinación, eficiencia, flexibilidad) aplicando técnicas de computación para el control de herramientas de la producción para reunir y manipular información acerca del proceso. El uso de CAD promete un aumento en el grado de control en la empresa. CAD puede ayudar a preparar fábricas para ser más competitivas, reduciendo costos y riesgos en el proceso. 1. 2.

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Estas son algunas razones importantes para el uso del sistema CAD: Incrementar la productividad del diseñador.- Este es acompañado por la ayuda del diseñador a conceptuar el producto y sus componentes. Esto ayuda a reducir el tiempo requerido por el diseñador para sintetizar, analizar y documentar el diseño. Mejora la documentación del diseño.- Las gráficas de salida del sistema CAD resultan una mejor documentación del diseño como en dibujo práctico de manuales. Los dibujos de ingeniería son mejores y hay más estandarización en los dibujos, hay menos errores y gran legibilidad. Mejora la calidad del diseño.- El uso de un sistema CAD con un equipo de computo adecuado y capacidades de paquetes permite al diseñador hacer un análisis de ingeniería más completo y considerar un número y variedad más grande y alternativas de diseño. La calidad del diseño resultante es por lo tanto mejor. Crea base de datos de manufactura.- En el proceso de crear la documentación para el diseño del producto, dimensiones de los componentes, especificación de los materiales, la mayoría de la base de datos requerida para manufacturar el producto también es creado.

Desde la primera etapa del ciclo de producción, la del diseño del producto, la computadora se incorpora a través de un software gráfico que permite crear, ITCH II

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manipular y representar productos en dos y tres dimensiones (2D, 3D), naciendo la tecnología CAD (Computer-Aided Design) según Ferre (1988). Aplicaciones de CAD. Diseño Mecánico. La gran industria mecánica fue de las pioneras del CAD, varios de los paquetes de software de más amplia difusión tuvieron su origen en los desarrollos efectuados por las empresas aeronáuticas europeas y americanas. Hoy en día las transnacionales de todos los campos de la mecánica aeronáutica, automoción, maquinaria, etc., utilizan profusamente el CAD en todas las áreas de diseño. Disponen de cientos de estaciones de trabajo gráficas, dedicadas al diseño, dibujo, cálculo y simulación. Cada día más el intercambio de información gráfica con los proveedores, se efectúa a través de soportes magnéticos (disquetes, discos compactos). Lo que obliga a los proveedores a disponer de equipos de CAD compatibles para interpretar la información recibida, y para elaborarla sin tener que volver a redefinirla. Y así en cadena, la información gráfica llega a los proveedores de materiales en bruto, estampación, forja, inyección, modelado de materiales plásticos, etc. La aplicación de CAD en el diseño mecánico ayuda a: - Estudios de distribución de espacios (Lay out). - Definición de formas exteriores. - Estudio de estilo exterior e interior. - Estudios ergonómicos. - Estudios de campos de visión. - Estudios de mecanismos. - Estudios de simulación aerodinámica. - Análisis estructural, dinámico, térmico. - Maquetas. Diseño Electrónico. Es la segunda aplicación del CAD en cuanto a volumen de negocio en el mercado mundial. Por sus características es el tipo de diseño más fácil de automatizar, ya que utiliza una gran cantidad de símbolos y elementos repetitivos. Los dibujos son geométricamente muy sencillos, no precisa de superficies complejas ni modelos de tres dimensiones. El problema es que, por poco complejo que sea el circuito, la cantidad de elementos y conexiones es tan grande que es difícil de representar manualmente; prestándose a muchos errores, siendo muy laboriosa la introducción de modificaciones. Ingeniería Industrial. 1) Distribuciones de planta.- Máximo aprovechamiento de espacio, mínima distancia entre elementos, secuencias determinadas, mínimo recorrido, etc. ITCH II

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2) Diseño y ubicación de redes de transporte.- electricidad, agua, gas. aire comprimido. 3) Diseño de los edificios industriales. 6.4.2. CAM (Computer-Aided Manufacturing). La segunda etapa del ciclo de producción es la Ingeniería del proceso, que una vez definido el producto en la etapa de diseño; estudia y establece los medios, máquinas-herramientas, los métodos y tiempos de fabricación según Ferre (1988). La computadora apoyada en software de simulación de maquinado, es una herramienta potente en manos del técnico, creándose el llamado CAM (Computer Aided Manufacturing), tecnología que incluye también la aplicación de la computadora al taller. CAM se define como el uso efectivo de la tecnología de la computadora en la planeación y control de la función de la manufactura. El sistema CAM se emplea para el control directo de los equipos de proceso y/o transporte y manejo de materiales, o para apoyar indirectamente las operaciones de fabricación. Se trata básicamente de sistemas que máquinas herramientas en el taller. Como ya desarrollar varias operaciones, por lo que se le ordenador en relación a las que deberán llevar a de artículos

controlan las operaciones de las se ha mencionado, éstas pueden suministran instrucciones desde un cabo para obtener los distintos tipos

Entre los beneficios de la aplicación del CAM se encuentra: 1. La posibilidad de utilizar casi por completo la mejor fiabilidad de las máquinas frente a la variabilidad humana 2. La mayor consistencia entre los distintos artículos fabricados y 3. Los ahorros de tiempo provocados por la menor necesidad de tiempo de operadores. Para esto es necesario que el Ingeniero de fabricación cree un entorno adecuado con los equipos y software que gobernarán las operaciones de las máquinas. La información que un sistema CAM necesita para ejecutar su cometido ha de ser geométrica y tecnológica. La información geométrica ha de referirse a las dimensiones y forma de la pieza, las tolerancias y el acabado superficial, las dimensiones de la herramienta, sus desplazamientos, etc. La información tecnológica ha de indicar las velocidades, el material, los refrigerantes, el proceso de selección de la herramienta, etc. Aplicaciones de CAM Las aplicaciones del CAM pueden ser divididas en dos grandes categorías las cuales representan dos diferentes niveles de envolvimiento de la computadora en las operaciones de la planta.: ITCH II

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1.- Planeación de la manufactura 2.- Control de la manufactura Las aplicaciones del CAM en la planeación de la manufactura son aquellas en las que la computadora es usada indirectamente para soportar la función de la producción. Las aplicaciones de manufactura asistida por computadora para la categoría de planeación son : * Estimación de costos * Planeación del proceso asistido por computadora(CAPP Computer-Aided Process Planning) * Datos para maquinado computarizado. * Programación de partes con control numérico. * Balanceo de líneas * Desarrollo de estándares de trabajo * Planeación de la producción e inventarios. La segunda aplicación de CAM concierne al desarrollo de sistemas computacionales para implementar la función de control de manufactura, que consiste en el manejo y control de las operaciones físicas en la fábrica. El control de procesos, control de calidad y monitoreo de procesos son incluidos aquí. 6.4.3 Sistemas CAD-CAM En la actualidad ya no se puede confiar en que las funciones se realicen adecuadamente. Sin embargo en forma aislada, CAD/CAM es la única manera de integrar todas las funciones para minimizar el costo total de fabricación. Esto se hace mediante el uso de bases de datos comunes, de modo que se puede utilizar la misma información en diversas formas por parte de las diferentes funciones, eliminando la duplicidad de tareas y erradicando errores en el manejo y procesamiento de la información. El rendimiento de la fabricación puede ser mejorado si, cuando se diseña un determinado articulo, se tienen en cuenta al mismo tiempo las características del presente proceso de producción o sus fases, las capacidades de las máquinas, los cambios de herramienta, las necesidades de ajuste de soporte, las peculiaridades del montaje, etc. Tanto la ingeniería de diseño como la de fabricación se basan en la definición de los componentes tal como se ha concebido en el diseño. Aplicaciones CAD-CAM Las aplicaciones de procesos controlados por computadora se pueden ver en los sistemas de producción automatizados; y se incluyen líneas de transferencia, sistemas de ensamble, control numérico, robótica, manejo de material y sistemas de manufactura flexible.

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La integración CAD-CAM es un problema altamente complejo ya que incluye la integración de diferentes técnicas y actividades tanto administrativas, diseños de manufactura y cada uno de los componentes gerenciales según Teicholz (1993). Para que el plan de integración de CAD-CAM se desarrolle debe ser llevada a cabo por un equipo que conste de miembros de diseño, de manufactura y grupos de cómputo. Dentro de las ventajas del CAD/CAM se pueden incluir: Reduce los costos de diseño. Reduce el costo de manufactura . Reduce el costo de la tarea de Ingeniería. El diseñador mejora el trabajo con el ambiente que CAD proporciona. Minimiza el retrabajo o reproceso. Incrementa la productividad CAD-CAM es principalmente un sistema de mejoramiento de la productividad, y esta es la razón por la cual es tan importante para la empresa según Koenig (1990). Lo primero que debe preguntar el gerente de manufactura es, “¿Cómo se mejora la productividad con CAD-CAM ?“. Sí no lo sabe, entonces claramente no se introducirán aspectos de CAD-CAM. De la misma manera, si las llamadas mejoras a la productividad no dan origen a costos reducidos o a niveles de redituabilidad mejorados, no se introducirá CAD-CAM . 6.5 SISTEMAS DE MANUFACTURA FLEXIBLE Los FMS según Korem (1993) proveen la eficiencia de la producción en masa para la producción en lotes pequeños. El término producción en lotes pequeños es aplicado para partes manufacturadas en un rango de varias unidades hasta un máximo de 50, la demanda anual de la parte es poca. El término producción en masa se aplica cuando una gran tasa de producción anual es requerida, y entonces el uso de máquinas de propósito especial puede ser justificado. Cuando existe baja demanda y una gran variedad de productos, un FMS puede hacer posible reducir los costos de producir partes en medianas y pequeñas cantidades. Flexibilidad.- Es la habilidad de una entidad para desplegar y replegar sus recursos de forma eficaz y eficiente en respuesta a las condiciones cambiantes. Esta variabilidad del entorno puede adoptar las siguientes formas: • En la demanda • En el suministro • En los productos • En los procesos • En el equipamiento y mano de obra Un Sistema de Manufactura Flexible según Groover (1990) consiste de un grupo de estaciones de procesamiento (predominantemente maquinas herramientas CNC), interconectadas por medio de un sistema de manejo y recuperación de material automático. Lo que da su nombre al FMS es su capacidad de procesar una variedad

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de diferentes tipos de partes simultáneamente bajo un programa de control NC en varias estaciones. Componentes del FMS La adecuada combinación del control por computadoras, las comunicaciones, el proceso de manufactura y el equipo pueden habilitar una sección en la planta orientada a aspectos de producción de una organización, para responder rápida y económicamente de una manera íntegra a cambios a cambios significativos en su operación. Se tienen tres componentes básicos del FMS según Greenwood (1988) y Groover (1990): 1. Estaciones de procesamiento. Las estaciones de trabajo son típicamente computarizadas con un control numérico. Este sistema se diseño con otros equipos de procesamiento, incluyendo estaciones de inspección, ensamble y hojas metálicas. Ejemplos: Máquinas herramientas y sus sistemas de control Estación de soldadura Estación de montaje y submontaje 2. Manejo de material y almacenamiento. Varios tipos de equipo son usados para transportar las partes trabajadas y ensambladas entre las estaciones de procesamiento. Ejemplos: Manejo de material Sistemas de vehículos guiados automáticamente Horquillas para levantar carros Almacenaje Carga/Descarga Almacenaje automático y sistemas de recuperación Racks 3. Sistema de control computarizado. Este es usado para coordinar las actividades de

las estaciones de procesamiento y el sistema de mano de obra. Ejemplo: El sistema de computación quien tiene la tarea de coordinar la tarea del equipo.

Los objetivos del FMS son: 1) Incremento de la utilización del equipo y capital. 2) Reduce al inventario en proceso y el tiempo de preparación. 3) Reduce substancialmente los tiempo de ciclo. 4) Reducción de inventario y pequeños lotes. 5) Reducción de fuerza de trabajo. 6) Facilidad para adaptarse rápidamente a los cambios de diseño. 7) Consistencia en la calidad. 8) Reducción del riesgo como resultado del fracaso de un producto 9) Control gerencial conciso. 10) Mejoramiento de la imagen en el mercado / credibilidad. 11) Reduce el requerimiento de espacio en el piso de producción.

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Planeación de FMS El adquirir e implementar un FMS representa una mayor inversión y compromiso por la compañía. Es importante que la instalación del sistema sea precedido por un completo procedimiento de planeación y diseño. Los factores a tomarse en cuenta son: 1. Volumen de trabajo producido por el sistema. Cantidad y tipo de material 2. Variaciones en la rutina del proceso. Secuencias, incremento en la variedad del producto, el ciclo y distribución. 3. Características físicas del trabajo de la parte. El tamaño y peso de la parte 4. Familia de partes definidas. 5. Requerimientos de mano de obra 6. Rango apropiado de volumen de producción de 5000 a 75000 partes por año. 7. Mínimo número de maquinaria 8. Tolerancia normal mínima de trabajo. +- 0.002 Aplicaciones de FMS Hay varias maneras de clasificar los FMS. Una clasificación que algunas veces es hecha en FMS es la diferencia entre células de manufactura y FMS. No hay una línea divisoria clara. Regularmente el termino de célula puede ser usado para definir un grupo de maquinas que consiste de maquinas manuales o automáticas operadas manualmente o combinación de ambas. La célula puede o no incluir sistemas automáticos de manejo de material y puede o no ser controlada por computadora. El termino FMS generalmente significa una automatización completa consistiendo de estaciones de trabajo, manejo de material y control por computadora automáticos.. El proceso o ensamble de equipo usado en FMS depende del tipo de trabajo que completa el sistema. En un sistema diseñado para operaciones de maquinado, el principal uso es en maquinas CNC. Sin embargo el concepto de FMS esta siendo aplicado a otros procesos. La siguiente es una lista del tipo de maquinas usadas en estaciones FMS: o Centros de maquinado o Cargadores o Módulos de Fresado o Módulos de Torneado o Estaciones de Ensamble o Estaciones de Inspección o Maquinas procesadoras de Hojas de Metal o Estaciones de Forjado. Configuración de la distribución FMS El sistema de manejo de material establece la distribución FMS. El tipo de distribución común puede ser dividida en las siguientes cinco categorías: 1. En Línea 2. Enlace 3. Escalera ITCH II

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4. Campo Abierto 5. Célula de robot centrado La configuración en línea es mostrada en la figura 6.4. Es mas apropiada para sistemas en la cual la ruta de las partes de una estación a la otra es bien definido sin ningún flujo de retroceso. La operación aquí es muy similar a las líneas de transferencia. El trabajo siempre fluye en una dirección. Dependiendo de la flexibilidad y el almacenamiento es posible hacer retrocesos en el flujo de trabajo.

Figura 6.4 Distribución FMS en línea La configuración de enlace es mostrada en la figura 6.5. Las partes usualmente fluyen en una dirección alrededor del enlace con la capacidad de parar en cualquier estación. Las estaciones de carga y descarga son localizadas en un extremo del enlace. Un sistema de manejo de materiales secundario es mostrado en cada estación para permitir a las partes moverse sin obstrucción.

Figura 6.5 Distribución FMS de Enlace La configuración de escalera es una adaptación de la de enlace, como es mostrado en la figura 6.6. Esta contiene peldaños en la cual estaciones de trabajo son localizadas. Los peldaños incrementan los posibles caminos de obtener un maquina. Esta reduce la distancia promedio recorrida y entonces reduce el tiempo de transferencia entre estaciones. ITCH II

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Figura 6.6 Distribución FMS de escalera. La configuración de campo abierto es también una adaptación de la configuración de enlace. Esta consiste de enlaces, escaleras y vías organizadas para alcanzar requerimientos de procesamientos deseados. Este es adecuado para procesamiento de grandes familias de partes. Finalmente la configuración de célula de robot centrado es relativamente una nueva forma de sistema flexible en la cual uno o mas robots son usados como sistemas de manejo de material. 6.6 CIM ( Computer Integer Manufacturing) Una situación que causa confusión, es determinar donde termina FMS y donde comienza CIM. La diferencia básica entre FMS y CIM es que FMS representa un salto aproximándose a la automatización mientras que CIM representa la cima de la automatización según Greenwood (1988). FMS llegará a ser probablemente otro aspecto típico más de un sistema sofisticado de CIM. CIM es un sistema de manufactura computarizado que está formado por máquinas de control numérico y un sistema de manejo de materiales automatizado. CIM es la forma más moderna y más automatizada de la producción. Implica unir diferentes fases de la producción y crear un sistema totalmente integrado. Con todos los procesos funcionando bajo computadora e información digital. El término de FMS (Manufactura Flexible) algunas veces se utiliza como sinónimo de CIM. Actualmente el FMS es un tipo de CIM, diseñado para un rango intermedio de producción y flexibilidad moderada. El factor que ha adquirido CIM como meta es la implementación de la información digital para integrar la manufactura, diseñar y comprender asuntos y funciones. ITCH II

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El Significado De Integración De Manufactura La manufactura integrada por computadora (CIM) se refiere a la información integrada procesando los requerimientos para las tareas técnicas y operacionales de una industria. Las tareas operacionales pueden ser referidas como la planeación de la producción y sistemas de control. La figura 6.7 muestra los elementos que constituyen un CIM. Según Dominguez (1993), dentro de cualquier sistema integrado por computadora se pueden distinguir cuatro componentes principales: o Ingeniería de diseño automatizada (CAE). En esta área se incluyen CAD, programación NC, diseño de herramientas, ajustes o fijaciones y moldes, planificación del control de calidad y planificación del proceso productivo. Esta ultima función es el elemento unidor entre CAD y CAM y recibe el nombre de CAPP cuando esta automatizado. o Dirección de las operaciones. Esta área gobierna la adquisición de los materiales, buscando la eficiencia en costos por lo que debe incluirse un modulo de contabilidad de costos. Es necesario también incluir un modulo para la plantación y control de la producción. o Manufactura Asistida por Computadora. Esta área se encargara por una parte de la fabricación e inspección de las piezas y componentes de los artículos y por otra parte el montaje e inspección de los artículos terminados o Sistema Inteligente de almacén. Por ultimo para conseguir la integración de estos componentes, debe con un Sistema de Información y Comunicación. Principal Sistema de Tecnología CIM 1. Diseño Asistido por Computadora (CAD) A. Diseño Asistido por computadora (CAD) B. Dibujo y Diseño Asistido por Computadora ( CADD) C. Ingeniería Asistida por Computadora ( CAE) 2. Manufactura Asistida por Computadora (CAM) A. Robots B. Visión de la máquina C. CNC FMS Automatización de Manejo de Materiales (AMH) D. Almacén automático y sistemas de recuperación 3. Herramientas y Estrategias para manufactura gerencial. A. Dirección de Datos, Sistemas de Información de Manufactura (DDMIS) B. Planeación Asistida por Computadora (CAP) C. Planeación del Proceso Asistido por Computadora (CAPP) ITCH II

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La consecución de la integración entre los diferentes sistemas informáticos instalados en la empresa aporta beneficios económicos que pueden contribuir a la mejora de la competitividad de las empresas manufactureras. Algunos beneficios se pueden observar en la tabla 6.2 Tabla 6.2 Beneficios Potenciales del CIM • Mejora el servicio a clientes • Mejora la calidad • Menor tiempo de proceso • Menor tiempo de entrega de proveedores • Menor tiempo de entrega a clientes • Mejora en el rendimiento de los programas • Menor tiempo en la introducción en el mercado de nuevos productos • Superior flexibilidad y capacidad de respuesta • Mejora en la productividad • Reducción de la producción en curso • Reducción de los niveles de inventario En el campo de la manufactura, cuatro importantes tendencias están presionando a favor de que se alcance la mayor integración posible, las cuales son la fabricación JIT (justo a tiempo), el diseño para la fabricabilidad (DFM), la función de despliegue de la calidad (QFD) y la fabricación integrada por ordenador (CIM). El Ingeniero Industrial y la Fábrica del Futuro. El concepto de “la fábrica del futuro” ha sido desarrollado para responder a los cambios en las preferencias del consumidor de una sociedad moderna que se caracteriza por productos con ciclo de vida corto. El ciclo de vida corto significa productos más competitivos, mayor existencia de productos, mayores adquisiciones y en menores cantidades de consumo. En consecuencia la era de la producción en masa ha terminado mientras que la era de la producción flexible esta comenzando. Los requerimientos para un sistema de producción flexible dictan las siguientes especificaciones para la fábrica del futuro : *Rápida introducción de nuevos productos. *Constantes modificaciones en productos con funciones similares *Producción en pequeños lotes a precios competitivos *Control de calidad consistente *Habilidad para producir una gran variedad de productos *Habilidad para manufacturar un producto con su función básica, siendo capaz de realizar y cumplir con los requerimientos especiales del cliente. El núcleo de la fabrica la cual se especifica en el sistema integrado de manufactura. El CAD-CAM acorta el tiempo entre el concepto de un nuevo producto a ITCH II

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esta manufactura: FMS; las líneas de ensamble automático pueden acomodar el problema de ensamble de una variedad de productos a las modificaciones del cliente; y la inspección automática mantiene la calidad. Todo esto logrado con pocos trabajadores en el piso. Unicamente el sistema de manejo de materiales, los controles automáticos y los robots industriales son desarrollados en el piso bajo monitoreo humano remoto y limitado. Entonces la fábrica del futuro no contendrá lockers, baños ni cafeterías. A futuro, los sistemas automáticos, máquinas CNC, y robots, componentes básicos del CIM no necesitarán luz o calor para operar. Entonces la fábrica del futuro será oscura y fría. La materia prima será introducida por un lado y el producto terminado por otro. Uno de los programas más ambiciosos de sistemas CIM se conoce como Metodología para manufactura sin humanos (Methodology for unmanned manufacturing MUM) en Japón.

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ITCH II

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