Post on 19-Jul-2015
Ingeniería Industrial
“Automatización de procesos industriales”
“Nuevas tecnologías”
Secuencia: 7IM2
Presentado por:
“4 Dx´s”
Profesor:
Noviembre 23 del 2011
INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL
UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE INGENIERIA Y CIENCIAS SOCIALES Y
ADMINISTRATIVAS
LA TÉCNICA AL SERVICIO DE LA PATRIA
Antecedentes
SimonNewell
En los sesenta estas mentes crearon un solucionador general de problemas al
que nombraron GPS.
DOMINIO ESPECIFICO
RAZONAMIENTO MUY CERCANO
AL HUMANO
En 1965, Feigenbaum creo el primer SE , cual contenía una basede conocimiento minuciosa, y la cual consistía en detectarestructura químicas moleculares a partir de un análisisespectrografico.
Posteriormente surgió MYCIN el cual consistía en un análisis dediagnostico de infecciones de la sangre.
Es una aplicación informáticacapaz de solucionar un conjuntode problemas que exigen ungran conocimiento sobre undeterminado tema.
Con los sistema expertos sebusca una mejor calidad yrapidez en las respuestas dandoasi lugar a una mejora de laproductividad.
Para que un S. E. sea una herramienta efectiva, los usuarios debeninteractuar de forma fácil, reuniendo 2 capacidades para podercumplirlo.
Explicar sus razonamientos o base del conocimiento:
los sistemas expertos se deben realizar siguiendo ciertas reglas opasos comprensibles.
Adquisición de nuevos conocimientos o integrador del sistema:
Son mecanismos de razonamiento que sirven para modificar los conocimientos anteriores.
Clasificación de los S.E.
Tipos de S.E.
Redes
ReglasCasos
Es primordial elegir el correcto sistema experto para que sufuncionamiento, desempeño y aplicación sea la correcta.
Reglas previamente establecidas:
Trabajan mediante la aplicación de reglas,
comparación de resultados y
aplicación de las nuevas reglas basadas
en situación modificada.
Basados en casos:
Es el proceso de solucionar nuevos
problemas basándose en las soluciones de
problemas anteriores.
Redes Bayesianas:
Se trata de un modelo probabilístico que
relaciona un conjunto de variables aleatorias
mediante un grafo dirigido.
Clasificación de los SE
Arquitectura básica de SE
SISTEMA CLASICO SISTEMA EXPERTO
Conocimiento y procesamientocombinados en un programa.
Base de conocimiento separada delmecanismo de procesamiento.
No contiene errores. Puede cometer errores.
No da explicaciones los datos solo se usano escriben.
Una parte del sistema experto la forma elmodulo de explicación .
Los cambios son tediosos. Los cambios en las reglas son fáciles.
El sistema solo opera completa. El sistema puede funcionar con pocasreglas.
Se ejecuta paso a paso. La ejecución utiliza heurística y lógica.
Necesita información completa paraoperar.
Puede operar con informaciónincompleta.
Representa y usa datos. Representa y usa conocimiento.
Experto VS Clásico
Categoría Tipo de problema Uso
Interpretación Decidir situaciones a partir de datosobservados.
Análisis de imágenes, reconocimiento del habla y inversiones financieras.
Diagnostico Deducir fallos a partir de sus efectos. Diagnostico medico, detección de fallos en electrónica.
Predicción Inferir posibles consecuencias a partirde una situación.
Predicción meteorológica, previsión del trafico y evolución de la bolsa.
Diseño Configurar objetos bajo ciertasespecificaciones .
Diseño de circuitos, automóviles y edificios, etc.
Planificación Desarrollar planes para lograr metas. Programación de proyectos e inversiones , planificación militar.
Monitorizacióno supervisión
Controlar situaciones donde planesvulnerables.
Control de centrales nucleares y factorías químicas.
Depuración Prescribir remedios parafuncionamientos erróneos.
Desarrollo de software y circuitos electrónicos
Reparación Efectuar lo necesario para hacer unacorrección .
Reparar sistemas informáticos , automóviles etc.
Instrucción Diagnostico, depuración y corrección deuna conducta.
Corrección de errores y enseñanza.
Control Mantener un sistema por un caminopreviamente trazado, interpreta, predicey supervisa una conducta.
Estrategia militar y control de trafico aéreo.
Enseñanza Recoger el conocimiento y mostrarlo. Aprendizaje de experiencia.
Diagnostico
Pronostico
PlanificaciónReparación
Instrucción
Aplicación
Permanencia
Duplicación
Bajo costoFiabilidad
Entornos peligrosos
Ventajas
Sentido común
Lenguaje
FlexibilidadPerspectiva
global
Conocimiento no
estructurado
Limitaciones
INTELIGENCIA ARTIFICIAL
Se denomina IA a las inteligencias no naturales de las ciencias de laComputación en agentes racionales no vivos. John McCarthy, acuñóel término en 1956, la definió: "Es la ciencia e ingeniería de hacermáquinas inteligentes, especialmente programas de cómputointeligentes.“
La inteligencia artificial es la disciplina que se encarga de construirprocesos que al ser ejecutados sobre una arquitectura física producenacciones o resultados que maximizan una medida de rendimientodeterminada, basándose en la secuencia de entradas percibidas y en elconocimiento almacenado en tal arquitectura.
Existen distintos tipos de conocimiento y medios de representacióndel conocimiento y varios tipos de procesos válidos para obtenerresultados racionales, que determinan el tipo de agente inteligente.De más simples a más complejos, los cinco principales tipos deprocesos son:
Ejecución de una respuesta predeterminada por cada entrada (análogas a actos reflejos en seres vivos).
Búsqueda del estado requerido en el conjunto de los estados producidos por las acciones posibles.
Algoritmos genéticos (análogo al proceso de evolución de las cadenas de ADN).
Redes neuronales artificiales (análogo al funcionamiento físico del cerebro de animales y humanos).
Razonamiento mediante una lógica formal (análogo al pensamiento abstracto humano).
También existen distintos tipos de percepciones y acciones, puedenser obtenidas y producidas, respectivamente por sensores físicos ysensores mecánicos en máquinas, pulsos eléctricos u ópticos encomputadoras, tanto como por entradas y salidas de bits de unsoftware y su entorno software.
Los sistemas de IA actualmente son parte de la rutina encampos como:
• .economía
• .medicina
Videojuegos
• .
Ingeniería y milicia
• .
Aplicaciones de software
• .
Juegos de estrategia por computadora
La IA se divide en dos escuelas de pensamiento
La inteligencia artificial
convencional
La inteligencia computacional
Inteligencia artificial convencional
• Está basada en el análisis formaly estadístico del comportamientohumano ante diferentesproblemas:
• Razonamiento basado en casos• Sistemas expertos• Redes bayesianas• Inteligencia artificial basada en
comportamientos
Inteligencia computacional
• La Inteligencia Computacional(también conocida como IA sub-simbólica-inductiva) implicadesarrollo o aprendizajeinteractivo (por ejemplo,modificaciones interactivas de losparámetros en sistemasconexionistas). El aprendizaje serealiza basándose en datosempíricos.
El concepto de IA es aún demasiado difuso. Contextualizando, yteniendo en cuenta un punto de vista científico, podríamosenglobar a esta ciencia como la encargada de imitar una persona,y no su cuerpo, sino imitar al cerebro, en todas sus funciones,existentes en el humano o inventadas sobre el desarrollo de unamáquina inteligente.A veces, aplicando la definición de Inteligencia Artificial, se piensaen máquinas inteligentes sin sentimientos, que «obstaculizan»encontrar la mejor solución a un problema dado. Muchospensamos en dispositivos artificiales capaces de concluir miles depremisas a partir de otras premisas dadas, sin que ningún tipo deemoción tenga la opción de obstaculizar dicha labor.
La inteligencia artificial y lossentimientos
Particularmente para los robots móviles, es necesario que cuentencon algo similar a las emociones con el objeto de saber –en cadainstante y como mínimo– qué hacer a continuación [Pinker, 2001, p.481].Al tener «sentimientos» y, al menos potencialmente,«motivaciones», podrán actuar de acuerdo con sus «intenciones. Así,se podría equipar a un robot con dispositivos que controlen su mediointerno; por ejemplo, que «sientan hambre» al detectar que su nivelde energía está descendiendo o que «sientan miedo» cuando aquelesté demasiado bajo.
Esto es fundamental tanto para tomar decisiones como para conservar su propiaintegridad y seguridad. La retroalimentación en sistemas está particularmentedesarrollada en cibernética, por ejemplo en el cambio de dirección y velocidadautónomo de un misil, utilizando como parámetro la posición en cada instante enrelación al objetivo que debe alcanzar.
Desafíos técnicos del futuro
Conclusiones
La inteligencia artificial ha venido a impactar directamente a lasociedad, ya que uno de los objetivos principales es poder imitar alcerebro humano, esto es, que los robots puedan poder imitar a un serhumano y pueda tener sentimientos igual que los siente el ser humano.
Una de las ventajas que podemos en la inteligencia artificial es que enun futuro si se logra que un robot que imite a un ser humano puedaayudar y a contribuir en la solución de problemas presentados a la vidadiaria en cualquier ámbito de la vida, pero también sería una desventajaque el ser humano se vería desplazado por máquinas y no llegar a ser útilen los trabajos porque se van a preferir a máquinas.
NANOTECNOLOGIA
Es un campo de las ciencias aplicadas dedicado alcontrol y manipulación de la materia a una escalamenor que un micrómetro, es decir, a nivel deátomos y moléculas (nano materiales)
Los nano materiales son materiales conpropiedades morfológicas más pequeñas que unadécima de micrómetro en al menos unadimensión
Nano es un prefijo griego que indica una medida(10-9 = 0,000 000 001), no un objeto; de maneraque la nanotecnología se caracteriza por ser uncampo esencialmente multidisciplinar, ycohesionado exclusivamente por la escala de lamateria con la que trabaja
DEFINICION
La nanotecnología es el estudio, diseño,creación, síntesis, manipulación y aplicaciónde materiales, aparatos y sistemasfuncionales a través del control de la materiaa nano escala, y la explotación de fenómenosy propiedades de la materia a nano escala.
Científicos utilizan lananotecnología para crearmateriales, aparatos ysistemas novedosos y pococostosos con propiedadesúnicas. La nanotecnologíapromete solucionesvanguardistas y máseficientes para losproblemas ambientales, asícomo muchos otrosenfrentados por lahumanidad
HISTORIA
El ganador del premio Nobel de Física (1965),Richard Feynman fue el primero en hacerreferencia a las posibilidades de lananociencia y la nanotecnología en el célebrediscurso que dio en el Caltech (InstitutoTecnológico de California) el 29 de diciembrede 1959 titulado En el fondo hay espacio desobra (There's Plenty of Room at the Bottom).
Otras personas de esta área fueron RosalindFranklin, James Dewey Watson y Francis Crickquienes propusieron que el ADN era la moléculaprincipal que jugaba un papel clave en laregulación de todos los procesos del organismoy de aquí se tomó la importancia de lasmoléculas como determinantes en los procesosde la vida
Pero estos conocimientos fueron más allá, ya quecon esto se pudo modificar la estructura de lasmoléculas como es el caso de los polímeros oplásticos que hoy en día encontramos ennuestros hogares. Pero hay que decir que a estetipo de moléculas se les puede considerar“grandes”.
Algunos países en vías de desarrollo ya destinanimportantes recursos a la investigación ennanotecnología. La nanomedicina es una de lasáreas que más puede contribuir al avancesostenible del Tercer Mundo
Lo que se pretende es que las empresaspertenecientes a sectores tradicionalesincorporen y apliquen la nanotectologia en susprocesos con el fin de contribuir a lasostenibilidad del empleo.
Unas 300 empresas tienen el término “nano” ensu nombre, aunque todavía hay muy pocosproductos en el mercado.
Actualmente la cifra en uso cotidiano es del0,1 %. Con la ayuda de programas de acceso a lananotecnologia se prevé que en 2014 sea del15 % en el uso y la producción manufacturera.
ENSAMBLAJE INTERDISCIPLINARIO
La característica fundamental denanotecnología es que constituye un ensamblajeinterdisciplinar de varios campos de las cienciasnaturales que están altamente especializados.
Por tanto, los físicos juegan un importante rol nosólo en la construcción del microscopio usadopara investigar tales fenómenos sino tambiénsobre todas las leyes de la mecánica cuántica.
Alcanzar la estructura del material deseado y lasconfiguraciones de ciertos átomos hacen jugar ala química un papel importante
La ciencia ha alcanzado un punto en el que lasfronteras que separan las diferentes disciplinashan empezado a diluirse, y es precisamente poresa razón por la que la nanotecnología tambiénse refiere a ser una tecnología convergente.
NANOTECNOLOGÍA AVANZADA
La nanotecnología avanzada, a vecestambién llamada fabricación molecular, es untérmino dado al concepto de ingeniería denanosistemas (máquinas a escalananométrica) operando a escala molecular
Así por ejemplo, si reubicamos los átomos delgrafito (compuesto por carbono,principalmente) de la mina del lápiz podemoshacer diamantes (carbono puro cristalizado). Sireubicamos los átomos de la arena (compuestabásicamente por sílice) y agregamos algunoselementos extras se hacen los chips de unordenador.
Se tiene la esperanza que los desarrollos ennanotecnología harán posible su construcción através de algunos significados más cortos,quizás usando principios biomiméticos
"Biomimesis" es el término más utilizado enliteratura científica e ingeniería para hacerreferencia al proceso de entender y aplicar aproblemas humanos, soluciones procedentes dela naturaleza en forma de principios biológicos,biomateriales, o de cualquier otra índole.
FUTURAS APLICACIONES
Las quince aplicaciones más prometedoras de la nanotecnología son:
1. Almacenamiento, producción y conversión de energía.
2. Armamento y sistemas de defensa.
3. Producción agrícola.
4. Tratamiento y remediación de aguas.
5. Diagnóstico y cribaje de enfermedades
6. Sistemas de administración de fármacos.
7. Procesamiento de alimentos.
8. Remediación de la contaminación atmosférica.
9. Construcción.
10. Monitorización de la salud.
11. Detección y control de plagas.
12. Control de desnutrición en lugares pobres.
13. Informática.
14. Alimentos transgénicos.
15. Cambios térmicos moleculares (Nanotermología).
Existe un gran consenso en que lananotecnología nos llevará a una segundarevolución industrial en el siglo XXI tal comoanunció hace unos años, Charles Vest (ex-presidente del MIT)
Supondrá numerosos avances para muchasindustrias y nuevos materiales con propiedadesextraordinarias (desarrollar materiales másfuertes que el acero pero con solamente diez porciento el peso)
Nuevas aplicaciones informáticas concomponentes increíblemente más rápidos osensores moleculares capaces de detectar ydestruir células cancerígenas en las partes másdelicadas del cuerpo humano como el cerebro,entre otras muchas aplicaciones.
En México la nanotecnología también se haganado un espacio, existen alrededor de 250especialistas interesados en el desarrollo de lananociencia y nanotecnología. Se han creadoredes de investigación en las que participaninstituciones nacionales e internacionales
Corroborando así la importancia de la ciencia enMéxico, que aunque aun no logra el desarrolloóptimo, esta avanzando poco a poco, tratandode salir del rezago tecnológico en el que Méxicose encuentra situado.
APLICACIONES ACTUALES
Nuevos robots de tamaño similar al de un par de dados pueden montar microcircuitos, poner inyecciones a células individuales y explorar el mundo a escala molecular.
El trabajo podría finalmente desembocar en equipos de robots de este tipo que automatizarían el trabajo a escala molecular, primero en el montaje de prototipos y proyectos de investigación y, posteriormente, en aplicaciones industriales, como las pruebas de fármacos o la elaboración de sistemas electrónicos de consumo
El objetivo de este proyecto era desarrollar varios robots pequeños, cada uno de ellos equipado con una herramienta especializada, y demostrar que los robots podían trabajar en equipo para completar una tarea que un solo robot trabajando en solitario no podría realizar.
La industria nanotecnológica ha comprendidoque es más fácil y barato sacar de la naturalezamateriales autorreplicantes que construir robotsmecánicos autorreplicantes.
En su lógica, es mejor reemplazar a las máquinascon organismos vivos, en vez de máquinas quelos imiten
INTRODUCCION A CIMEn los últimos años los fabricantes han centrado sus esfuerzos en encontrar unaforma de aumentar la productividad por medio del uso y aprovechamiento de lanueva tecnología de cómputo; sin embargo, esto no sólo se logra gracias a laaplicación de la tecnología únicamente, sino que existen diferentes elementos que alunirlos permiten una verdadera integración.
La industria está encontrando que en la actualidad la integración de todas las áreasde la empresa es su Opción más viable estratégicamente hablando para incrementarsu productividad y crear una empresa más competitiva. Este proceso de integraciónse basa en el modelo de manufactura integrada
La manufactura integrada por computadora consiste en la automatizacióndel proceso completo de manufactura mediante el uso de computadoras.
CIM” ( por sus siglas en el ingles), el cual significa “manufactura integradapor computadora” no es una mera computarización de la operación o delas operaciones de la fabrica; es algo completamente nuevo que aprovechael poder de la computadora para realizar las funciones de la fabrica de unamanera más efectiva que nunca.
CIM
El diseño de un sistema (CIM) significa la aplicación de las teorías desistemas a las empresas de manufactura, significa ver a la organizacióncomo unidad con ciertas entradas y ciertas salidas deseables, así como eldiseño de sistemas basados en computadora e integrados por personaspara lograr que las entradas se transformen en salidas.
CIM
La transformación de una compañía de manufactura, cuya automatizaciónsea parcial, en una con manufactura integrada por computadora, es unatarea compleja y difícil. Los retos tecnológicos son los problemas menores;en general, estos lo pueden resolver profesionales competentes conpresupuestos apropiados.
CIM
Las plantas basadas en los sistemas (CIM) pueden, por lo tanto, operar demanera rebatible con factores de carga mucho menores que las plantaConvencionales. En consecuencia, en tiempos económicos difíciles, las plantasbasadas en los sistemas (CIM) seguirán operando después de que las plantasConvencionales hayan parado. La meta del “lote de tamaño unitario” comomínimo rentable, se puede lograr con la manufactura integrada porcomputadora, pero no sin ella.
CIM
Son muchos los beneficios de sistema (CIM), siendo el factor económico elmás evidente, una fabrica basada en un sistema (CIM) y bien diseñada,puede alcanzar su punto de equilibrio de aproximadamente un 30% de sucapacidad de operación, mientras que una planta convencional lo alcanza,en el mejor de los casos, entre el 50% de su capacidad de operación.
CIM
Las plantas basadas en los sistemas (CIM) pueden, por lo tanto, operar demanera rebatible con factores de carga mucho menores que las plantaConvencionales. En consecuencia, en tiempos económicos difíciles, lasplantas basadas en los sistemas (CIM) seguirán operando después de quelas plantas Convencionales hayan parado. La meta del “lote de tamañounitario” como mínimo rentable, se puede lograr con la manufacturaintegrada por computadora, pero no sin ella.
CIM
La automatización total abre perspectivas de flexibilidad que no se puedenlograr en la manufactura convencional; por lo tanto, las fabricas basadas enel sistema (CIM) responden con mayor rapidez que las convencionales alas cambiantes necesidades del mercado.
CIM
Los inconvenientes de la manufactura integrada por computadora resultanmuy evidentes; ¿que hacer con los trabajadores incapacitados por vejez?¿Cómo volver a capacitar al personal de la fabrica? ¿Cómo reestructurar lafabrica para explotar los beneficios del sistema (CIM)? y ¿como tratar conla complejidad tecnología adicional? La falta de un crecimiento explosivoen el uso del sistema, (CIM) no se debe a una relación de costo-beneficiodeficientes, sino la incapacidad de la administración para verse así mismacomo una fabrica automatizada.
CIM
Los beneficios que promete el sistema (CIM)
CUADRO PANORAMICO
Una instalación de sistema (CIM) debe ser monolítica o por lomenos parecerlo. Sin embargo, debido a la evolución histórica de lamanufactura, un sistema (CIM) sin arreglo es casi imposible. Másaun en la transición de una fábrica existente una automatización, esun proceso que por fuerza debe continuare de forma gradual; porlo tanto, resulta razonable estudiar los componentes del (CIM) demanera individual, a sabiendas que su total eficacia será evidentesolo en conjunto.
CIM
ALGUNAS DE LA TECNOLOGÍA DEL SISTEMA CIM INCLUYEN:
-Diseño asistido por computadora
-Control numérico
-Robótica
-Sistema experto
-Vehículo guiados automáticamente
-Análisis asistido por computadora
-Ensamble automático
-Redes de comunicación
-Censores remotos
-Instrumentación digital
CIM