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SISTEMAS AUTOMATIZADOS DE
MANUFACTURA
Unidad 3: automatizacin
Juan pablo Ramrez Ferrer
Docente: Ing. Erik Francisco Torrecilla Copto
Carrera: Ingeniera electrnica
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Actualmente en la industria la mayora de los procescon un alto grado de automatizacin, que utilizan cel
manufacturaen sus procesos de fabricacin.
Introduccin
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La celda de manufactura es un conjunto de
electromecnicos, que trabajan de manera coordinada paraproducto, y que adems permiten la fabricacin en serie de d
3.1 Celdas de Manufactura
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Las celdas de manufactura pueden volverse flexincorporar mquinas y centros de maquinado con
numrico computarizado, y mediante robots indust
otros sistemas mecanizados de manejo de materiales
Celdas de Manufactura Flexible
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Es un arreglo de gente, mquinas, materiales y mtodos colos procesos puestos uno junto a otro a travs del cual l
procesadas en un flujo continuo en orden secuencial a trav
partes son procesadas en un flujo continuo.
Celdas de manufactura en U
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3.2 Sistemas de Manufactura Flexible (FQu es un FMS?
Es una celda altamente automatizada de Tecnologa dque consiste de un grupo de estaciones de trabajo de
interconectadas por un sistema automtico d
almacenamiento y descarga de materiales.
Flexible porque es capaz de procesar varios pro
cantidades de produccin que pueden ser ajustadas en a los comportamientos de la demanda.
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Qu es un FMS?
Rangos de automatizacin relativos a produccin :
Se encuentra en el nivel medio
Variedad del
Producto
1 100 10 000 1 000 000
Cantidad de Produccin
Bajo
Medio
Alto
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Por qu flexible?
1. Habilidad para identificar y distinguir entre las diferentproductos procesados por el sistema.
2. Rpido cambio de las intrucciones de operacin
3. Rpido cambio de la configuracin fsica
La flexibilidad es un atributo que aplica a los sistemas ma
automatizados
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Ejemplo
No es por lotes
Ej. Embotelladora
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Cundo es flexible?
1. Prueba de variedad de partes.Puede el sistema procesar dproductos en un modo de no-lote?
2. Prueba de cambio de progamacin. Puede el sistema acepcambios en la programacin de la produccin?
3. Prueba de recuperacin de errores. Puede el sistema recu
fallas y daos, mientras la produccin no es detenida por comple4. Prueba de nuevas partes. Pueden nuevos diseos ser introdlos existentes con relativa facilidad?
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Clasificacin de FMS
1. Nmero de mquinas
Celda de mquina sencilla (SMC 1 )
Celda de manufactura flexible (FMC2,3)
Sistema de manufactura flexible (FMS4 )
2. Nivel de flexibilidad (FMC, FMS)
FMS dedicado
FMS de orden aleatorio
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Clasificacin en base Nmero de mq
1. Celd a de una sla mqu ina (SMC).Consimquina de CN combinada con un sistema de almacenpartes para operaciones sin antender Figura 16.2
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Clasificacin en base Nmero de mq
2. Celda de manufactu ra f lexible (FMC). Consiste de dos o estaciones de trabajo adems de una parte de sistema de mFigura 16.3
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Clasificacin en base Nmero de mq
3. Sistema de manufactu ra f lexib le (FMS). Tiene cuatro estaciones de proceso conectadas mecnicamente por usistema de manejo y electrnicamente por sistema compdistribuido. Figura 16.4
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Componentes de FMS
1. Estaciones de trabajo
2. Sistema de almacenamiento y manejo de material
3. Sistemas de control computarizado
4. Recursos humanos
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Estaciones de trabajo
Estaciones Carga/Descarga. La carga y descarga se pllevar a cabo manualmente, con procesos automatizaduna combinacin de ambas. Seguridad.
Estaciones de maquinado. Utilizan mquina de Contro
Numrico. Se emplean para partes rotacionales y norotacionales.
Otras estaciones de proceso. FMS se aplica a otrasoperaciones adems del maquinado por ejemplo lafabricacin de hojas de metal, que consiste en punchishearing, bending, etc.
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Estaciones de trabajo
Ensamblado. Algunos FMS son diseados para loperaciones de ensamble, generalmente
programados para realizar varias tareas en
movimientos para acomodar diferentes productos.
Otras estaciones y equipo. La inspeccin puede se
al FMS, as como limpieza de piezas, arreglo
sistemas centrales de refrigeracin, etc.
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Sistema de almacenamiento y manejomateriales
Funciones del sistema de manejo:
Movimiento independiente de piezas entre estacio
mquinas.
Manejar una variedad de configuraciones de pieza
Almacenamiento temporal
Acceso conveniente para carga y descarga de pie
Compatibilidad con el control computacional
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Sistema de almacenamiento y manejomateriales
Equipo de manejo de materiales :Sistema Primario. Es el responsable demover las piezas o partes entre lasestaciones del sistema.
Sistema Secundario. Consiste endispositivos de transferencia, cambiadores
de tarimas automticos , y mecanismossimilares localizados en las estaciones delFMS. (Imagen)
Bandas transportadores, vehcurobots. Cap 11
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Sistema de almacenamiento y manejomateriales
Configuraciones del layout deFMS
1. Distribucin en lnea.
Mquinas y el
almacenamiento en lnea.
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Sistema de almacenamiento y manejomateriales
Configuraciones del layout
de FMS
2. Distribucin
Circulatoria(o
Rectangular)
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Sistema de almacenamiento y manejomateriales
Configuraciones del layout deFMS
3. Distribucin tipo
Escalera
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Sistema de almacenamiento y manejomateriales
Configuraciones del layout
de FMS
4. Distribucin Campo
abierto5. Distribucin Robot al
centro
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Sistema de fabricacin flexible
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3.3 MANUFACTURA INTEGRADA PO
COMPUTADORA
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Introduccin a CIM
El termino fue acuado por Harrington en 1973.
CIM presenta el camino para mejora la compe
de la manufactura.
Visiones de CIM :
para algunos es el uso completo de robots computado
automatizacin y sistemas flexibles de manufactura.
para otros CIM presenta el camino para la admin
estructuracin , y gestin de las bases de datos de la em
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John W Bernard define a CIM como: la integraci
computadoras digitales en todos los aspectos del pr
manufactura (asistencia computarizada, automatizacin
CIM facilita la integracin de las actividades del negocioactividades de manufactura representadas por:
Introduccin a CIM
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Introduccin a CIM
Para entender el concepto de CIM se requiere enten
conceptos de :
Manufactura: significa fabricar, objetos en forma m
mecnica, en su forma moderna alcanza a las actividatransformacin de la materia prima en producto term
incluye actividades de diseo y la integracin del s
de informacin para soportar el producto.
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Introduccin a CIM
Integracin:tiene como objetivo la informacin de ca
de las reas que participan en la manufactura del pr
su venta y soporte.
Tecnologia c omputac ional :participan en las actividaautomatizacin, y en la integracin de informaci
incluye hardware, sensores, redes, software, q
presenta en cinco niveles para la manufactura:
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Control de Maquinas (PLCs):microprocesador qucontrola directamente la maquina.
Control de Celdas: varias maquinas que trabajan en
conjunto.Computador de Area:monitorea operaciones de unla planta.(ej: lnea de ensamblado , lnea de soldaduras
Computador de Planta:cumple funciones del tipoadministrativas, control de gestin,planificacin, supervautorizacin y divisin de tares en la planta
Computador Corporativo: reside la bases de datoprogramas financieros y administrativos de la empresa
E l i d l M f t
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Funcionalidaddel producto Conformacindel Producto Conformacindel proceso Capacidaddel proceso
Integrac
ProcesoProduct
Sistema de
Manuf. InglesaSistema de Manuf.
Americana
Gestin Cientfica
(Taylorism)
Optimizacin de
Procesos
Control Numric
(NC)
Precisin Repetibilidad Reproductibilidad Estabilidad Adaptab
Mecnica Manufactura Industrial Calidad SistemFocalizacin de
Ingeniera
Focalizacin del
Proceso
Focalizacin delControl
Focalizacin de los Aspectos de los Sistemas de Manufactura
Evolucin de la Manufactura
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Entorno Actual
Caractersticas del Mercado
Actual
Necesidades de
Mercado
MANUFACTURA FLEXIBLE ES UNA
BUENA ESTRATEGIA A SEGUIR ! ! !
Global
Dinmico
Oportunista
Calidad
Respuesta
Adaptabilidad
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Esquema funcional de un Sistema de Manufactura Integrada pEsquema funcional de un Sistema de Manufactura Integrada p
ComputadoraComputadora
CAD/CAM
Diseo y Manufactura Asistido por
Computadora
CAD
Diseo Asistido
por Computadora
CAPPlaneacin de procesos
Asistida porComputadora
CAM
Manufactura As istida
por Computadora
(Incluye ensamblado)
CAQ
Controlde Calidad
Asistido
por
Computadora
PP&C
Planeacin y Control de P roducci
(Actividad Organizacional de l CIM
Planeacin de recursos
de manufactura
Planeacin de requerimientos
de ma teriales
Planeacin de Lotes y Tiempos
Liberacin de rdenes
Control de manufactura
CIM
Fuente :
Estructura de Manufactur a Integrada por Computadora
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Estructura de Manufactur a Integrada por Computadora
Controlde piso
Contabilidadde costos
Datos
Sistema demanejo de operaciones
Planeacin y medicinCompras
Informacinde mercadoOrdendel cliente
Entrada de rdenes
Planeacinde la produccin
y control
Controles
Programables
Manufactura Integr
Computador
Ensamble fina l y
Ma
teria
les
Datos
Planeacinde P rocesos
Anlisis
CAD
Ingeniera Asistida
por Computadora
Ingeniera del proces
y productosDa
tos
Almacenamiento yManejo Maestro
Sistema(s) almacninteligente
Inspeccin departes ingresadas
Inventario e nproceso
Transporteautomtico
Inventario debienes t erminados
Bienes terminadosProveedor Materiales
Manejo de datosy comunicacin
Servicios internosde red
Redexternapblicao privada
Moldeado dePlstico
Dato
sFabricacin ymaquinadoCNC (DNC)
Tarjetas decircuitosimpresas
Robot parael manejo de
materialesM
ateriales
Fabricacin yprueba de partes
Manufactura Integrada
por Computadora
Robot desoldado/pintado
Ni eles Jerrq icos de n CIM
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Controlador
de rea
Computadoras Centrales
de la planta
Anlisis y diseo
de ingeniera
Controlador
de celda
PLCControlador
de robot
BandaTransportadora
Robot Mquina de Coordenadas
Estacin de Limpieza
Controlador
de CMM
Controlador
de estacin
Controlador
de celda
Red de cmputo
CNC CNC
MHMH
Nivel
Niv
Nivel
Niveles Jerrquicos de un CIM
Si t Fl ibl d M f t
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Mdulo Flexible de Manufactura (FMM)
Celda Flexible de Manufactura (FMC)
Grupo Flexible de Manufactura (FMG)
Sistema Flexible de Produccin (FPS)
Lnea Flexible de Manufactura (FML)
Sistemas Flexibles de Manufactura
M d l Fl ibl d M f t (FM
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Modulo Flexible de Manufactura (FM
Inventario
de partes
Intercambiador de Herramientas
Celda Flexible de Manufactura (FMC
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Celda Flexible de Manufactura (FMC
Consiste en varios FMMs organizados de acuerdo
requerimientos particulares del producto.
FMM
1
FMM
3
FMM
nFMM
2AGV
Grupo Flexible de Manufactura (FMG)
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Grupo Flexible de Manufactura (FMG)
Un FMG es una combinacin entre FMMs y FMC
misma reade manufactura y unidosmediante un sismanejo de material, como los AGV (Vehculos Gu
Automticamente )
AGVAGVAlimentacin
de Partes
FMM
1
FMC
2
FMC
1
Descarga
Partes
Sistema Flexible de Produccin (FP
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Sistema Flexible de Produccin (FP
Un FPS consiste de FMGs que conectan diferentereas de manufactura tales como:
Fabricacin
Maquinado
Ensamble
Almacenamiento
Automatizado
de Herramientas
Almacena
Automat
de Herram
FMM
1FMM
2
AGV
AGV
L Fl ibl d M f t (FML
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Lnea Flexible de Manufactura (FML
Lnea Flexible de Manufactura es una serie de especializadas (dedicadas), conectadas por AGVsconveyors o algn otro tipo de dispositivo autom
transporte.
AGV
AGV
Estacin
1
Estacin
2
Estacin
n
AGVAGV
Niveles de Automatizacin del CIM
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Sec Min Hour Shift Day Week Month Year
Globales
Empresas
Fbrica
Centro
Celdas
Estaciones
Procesos
Manufacturing
Execution Systems
Real-timeControl
ERP/MRP II/
MRP
Decision Support Systems
CA tQue se debe analizar
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Procesos
Informacin
Recursos
Organizacin
Procesos de la compJerarqua de los procGrupos funcionalesSecuencia de funcion
Tipo de informacinRelacionesFlujo de informacinEstructuracin
Enfoque de productproceso
Estructura organizacEnfoque de control
Recursos Tecnolgic- Capacidades- Infraestructura
Recursos Humanos
- Habilidades- Experiencias- Conocimientos
CoAspectoen un CIM
Lazo de Control de un Sistema de
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Fbrica
Centro
Celda
Estacin de
Trabajo
Proceso Partes
Calidad delProducto
Rendimiento
Demora
Niveles de
Inventario
Utilidades
Requerimientos
De Productos
Mxima Razn
de Produccin
Prog. del
Producto
Admin. de
Inventarios
Prog. de Prod.
Plan de Inst.
Pronstico
de Mercado
Manufactura
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Gestin de Procesos para la produccin en C
Componentes Tecnolgicos Principales Incluidos
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de Manufactura Flexible
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CIM y Flexibilidad
Fabrica Tradicional
Variedad limitada de productos
Diseo de larga vida de losproductos
Plantas mayores y centralizadas
Flujos RegularesInventario de reserva
Fabrica Mo
Gran Variedad limita
Rpido cambio del Dproductos
Plantas menores y d
Flujos irregularesCero de reserva
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CIM y Flexibilidad
Situacin ante nuevas polticas de produccin:Flexibilidad del producto y los procesos (adaptaci
demanda)
Calidad del producto
Automatizacin (manufactura en sistemas discretos:
de procesos variables con interrupcin.)Reduccin de tiempos y aumento de la productividad
Se requiere compromiso ente productividad y flexibilid
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CIM y Flexibilidad
Bajo el concepto de CIM se presentan los sistem
manufactura flexibles constituidos por clulas flepara organizar la produccin
Clula de manufactura flexible integra:
Maquinas de CN.
Transporte.Comunicacin.
Computador de control.
CIM Fl ibilid d
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CIM y Flexibilidad
las maquinas ejecutan diferentes tareas en diferentes piez
tiempos de configuracin despreciables
CIM I t i
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CIM - Integracin
Areas integradas bajo el paradigma de CIM
Diseo del producto:CAD,CAE,GT.
Planificacin del proceso:CAD, CAM,CAPP, Manufactura
Fabricacin:CNC,FMS,ROBOTICA, Almacenes Automtic
Inspeccin Automtica,Clulas de manufactura, control deprocesos.
Gestin del Sistema:TQM,MRP,ERP,JIT,DSS
CIM I t i M d l Si
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CIM - Integracin: Modelo Siemmes