Células de manufactura its zapopan

CÉLULAS DE MANUFACTURAM. en C. Teth Azrael Cortés Aguilar

Departamento de Ingeniería Electrónica

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Definición de manufacturaTecnológicamente es la aplicación de procesos químicos y físicos que alteran la geometría, las propiedades, o el aspecto de un determinado material para elaborar partes o productos terminados; también incluye el ensamble de partes múltiples para fabricar productos terminados. Involucran una combinación de máquinas, herramientas, energía y trabajo manual. La manufactura se realiza en una sucesión de operaciones.

Económicamente, la manufactura es la transformación de materiales en artículos de mayor valor, a través de una o más operaciones o procesos de ensamble. La manufactura agrega valor al material original, cambiando su forma o propiedades, o al combinarlo con otros materiales.

¿Qué es una célula de manufactura?

Una célula de manufactura, es un grupo de máquinas o procesos agrupados y dedicados a la manufactura de una familia de partes. Esas partes son similares en sus requerimientos de procesos, tales como operaciones, tolerancias, utilización del herramental de máquinas, etc.

ObjetivosLos objetivos principales en la implementación de la manufactura celular, son:

1. Reducir los tiempos de preparación del equipo (por manufacturar partes similares o familias de partes con las mismas herramientas y secuencias)

2. Reducir el tiempo dentro del proceso (lográndose al utilizar el tiempo de preparación del equipo en la manufactura de varias partes, al uniformizar el manejo de materiales por la variedad de las partes) y por lo mismo se reducen inventarios y tiempos de respuesta de mercado.

3. Las células representan unidades humanas que facilitan el trabajo en equipo. Esto significa que la motivación para el mejoramiento de los procesos, con frecuencia surge como algo natural en las células de manufactura. Las células de manufactura son parte importante en la implementación del método Just in Time (método Toyota, Producir los elementos que se necesitan, en las cantidades que se necesitan, en el momento en que se necesitan)

Diseño de una célulaEl proceso de diseño de una célula involucra puntos relacionados, tanto con la estructura del sistema como con la operación o procedimiento del mismo.

Los puntos relacionados con la estructura incluyen:1. Selección de familias de

partes y la agrupación de ellas.

2. Selección de máquinas y procesos así como la agrupación de éstos en células.

3. Selección de herramientas, dispositivos y tarimas.

4. Selección de equipo de manejo de material.

5. Elección de la distribución del equipo.

Los puntos relacionados a los procedimientos incluyen:

1. Detalle del diseño de los trabajos.

2. Organización de la supervisión y del personal de apoyo en la estructura celular.

3. Formulación del mantenimiento y políticas de inspección.

4. Diseño de procedimientos para la planeación de la producción, programación control y adquisición de paquetería y equipo.

5. Modificación del sistema de incentivos y de control de costos.

6. Perfiles de procedimientos para la interface con los sistemas restantes de la manufactura, en términos de flujo de trabajo e información, estando o no controladas por computadoras.

Diseño de una célula

Evaluación de las decisionesLas consideraciones típicas relacionas a la estructura del sistema incluyen:

1. Inversión en equipo y herramienta (Bajo)2. Reasignación de los costos del equipo (bajo)3. Costos de manejo de materiales dentro de las celdas y entre una y otras celdas (Bajo)4. Requerimiento de espacio (bajo)5. Generalización de que partes son terminadas en una célula (alta)6. Flexibilidad (alta)

La evaluación del diseño de un sistema celular esta incompleta a menos que este relacionada con la operación del sistema. Algunas variables del desempeño relacionadas con la operación del sistema son:

1. Utilización del equipo (alto)2. Inventarios dentro del proceso (Bajo)3. Longitud de las colas en cada estación de trabajo (corto)4. Retraso en el trabajo (Bajo)5. Tiempo de producción (bajo)

Evaluación de las decisiones

Layout Consiste en la ubicación de los distintos elementos que componen el sistema de producción. Su propósito es la asignación óptima del espacio de la planta y su objetivo principal es minimizar el costo. Los tipos básicos de layout son:

1. Distribución de posición fija. Cuando se requiere fabricar nuevos productos o en el caso de productos grandes o muy pesados, de alto costo y demanda baja. Los trabajadores se mueven hacia el equipo o el producto.

2. Distribución por proceso. Es adaptada para la producción de muchos productos similares en su naturaleza, para que puedan usarse las mismas máquinas. Los trabajadores usan equipo especializado para etapas específicas del proceso.

3. Distribución por producto en fabricación continua. Para alto volumen en líneas de ensambles, es la distribución mas usadas en la industria por la reducción en costos por unidad. Las estaciones de trabajo se colocan en serie en donde cada pieza es ensamblada.

4. Distribución celular. un grupo de pequeños trabajadores se encargan de la construcción de un componente, familia de componentes o el producto final.

Evaluación1. Se refiere al ensamble de partes múltiples y a la aplicación de procesos químicos y físicos que

alteran la geometría, las propiedades, o el aspecto de un determinado material para elaborar partes o productos terminados.

2. Se refiere a la transformación de material original, cambiando su forma o propiedades en artículos de mayor valor (valor agregado) , a través de una o más operaciones o procesos de ensamble.

3. Se refiere al conjunto de máquinas o procesos agrupados y dedicados a la manufactura de una familia de partes.

a) Definición de célula de manufactura

b) Definición de manufactura tecnológica.

c) Definición de Manufactura Económica.







Evaluación4. ¿Cuáles son los objetivos principales en la implementación de la manufactura celular?

5. La selección de maquinaria, herramientas, y distribución del equipo son criterios del diseño de la ______________ de una célula de manufactura.

6. El flujo de trabajo, planeación, supervisión, mantenimiento e inspección son criterios del diseño de ______________ de una célula de manufactura.

7. Alta flexibilidad, baja inversión en equipo y herramienta, alta utilización de equipo, bajo volumen de inventario y tiempos cortos de producción son algunas de las consideraciones en la _________ de una célula de manufactura.

a) procedimientos b) evaluación c) layout d) estructura

8. Consiste en la ubicación de los distintos elementos que componen el sistema de producción. Su propósito es la asignación óptima del espacio de la planta y su objetivo principal es minimizar el costo.




Sistemas flexibles de manufacturaEl sistema flexible de manufactura se conceptualizó primero para el maquinado y requirió el desarrollo previo del control numérico. EL concepto se denominó sistema 24, debido a que planteaba que el grupo de máquinas herramienta que comprendía el sistema podía operar 24 horas/día, 16 de las cuales el funcionamiento no sería supervisado por trabajadores. El concepto original incluía el control computarizado de las máquinas de control numérico, la producción de diversas partes y depósitos capaces de contener diversas herramientas para diferentes operaciones de maquinado.

Celda Flexible de Manufactura (FMC)

Una celda que posee dos máquinas herramientas CNC, en las cuales un robot industrial carga y descarga desde un carrusel de partes. La celda opera sin vigilancia durante largos periodos. En forma cíclica, un trabajador debe descargar partes terminadas del carrusel y sustituirlas con partes de trabajo nuevas.

Un sistema de manufactura flexible (FMS) debe cumplir varios criterios para un sistema producción automatizada:

1. Procesar diferentes estilos de partes, pero no por el modelo de lotes.

2. Aceptar cambios en el programa de producción.

3. Responder en forma inmediata cuando se presentan averías y errores del equipo en el sistema. Continuar operando incluso si se descompusiera una máquina. Mientras ocurre la reparación su trabajo se reasigna temporalmente a otra máquina.

4. Aceptar la introducción de nuevos diseños de partes.

5. La computadora central controla y coordina los componentes del sistema.

Sistema de Manufactura Flexible (FMS)

FMS en Línea

El diseño en línea usa un sistema de transferencia lineal para mover las partes entre las estaciones de procesamiento (Aut. estación automatizada) y las estaciones de carga/descarga (Loaded & Unloaded L/UL). Generalmente tiene capacidad de movimiento en dos direcciones.

En la distribución en escalera las estaciones de trabajo automatizadas se ubican en peldaños. Esta configuración permite cualquier secuencia se procesamiento, debido a que es posible acceder a cualquier estación desde otra.

FMS en escalera

Es la configuración mas compleja y consiste en varios ciclos enlazados. Costa de estaciones automatizadas (Aut), y Vehículos conducidos automáticamente (AGV) por un sistema vehicular guiado automáticamente (AGVS). Permite cualquier secuencia se procesamiento, debido a que es posible acceder a cualquier estación desde otra.

FMS a campo abierto

Es un arreglo de gente, máquinas, materiales y métodos con los pasos de los procesos puestos uno junto a otro a través del cual las partes son procesadas en un flujo continuo en orden secuencial a través del cual las partes son procesadas en un flujo continuo. Normalmente en forma de "U" que permite el flujo de una sola pieza y la asignación de personal de forma flexible mediante el concepto de habilidades múltiples.

FMS en U

Una celda centrada en un Robot consiste en un robot cuyo volumen de trabajo incluye las posiciones de Carga/Descarga de las máquinas en la celda. También incluye una computadora central que hace interfaz con otros componentes del hardware. Además de la computadora computadoras central, las máquinas individuales y otros componentes generalmente tienen microcomputadoras como sus unidades de control individual. La función de la computadora central es coordinar las actividades de los ponentes para obtener una operación general fluida del sistema. Esta función se realiza por medio del software de aplicación.

FMC centrada en un robot

Consiste en un transportador o ciclo con estaciones de trabajo ubicadas en su periferia. Esta configuración permite cualquier secuencia de procesamiento, debido a que es posible acceder a cualquier estación desde otra.

FMS en ciclo

Evaluación9. Comprendía el sistema de maquinas podía operar 24 horas/día, 16 de las cuales el

funcionamiento no sería supervisado por trabajadores.

c) Sistema de Manufactura flexible

10. ¿Quien controla y coordina los componentes de un sistema de manufactura flexible?

a) Computadora Central

11. Posee dos máquinas herramientas CNC, en las cuales un robot industrial carga y descarga desde un carrusel de partes. La celda opera sin vigilancia durante largos periodos. un trabajador debe descargar partes terminadas del carrusel y sustituirlas con partes de trabajo nuevas.

b) Celda Flexible de Manufactura







Evaluación

FMS en Línea FMS en Escalera FMS en UFMS a Campo Abierto

FMS en Ciclo FMC a Centrada en un Robot

12. Relaciona correctamente los siguiente layout de sistemas y células flexibles de manufactura

Evaluación

FMS en Línea FMS en Escalera FMS en UFMS a Campo Abierto

FMS en Ciclo FMC a Centrada en un Robot

13. Relaciona correctamente los siguiente layout de sistemas y células flexibles de manufactura

Manufactura Integrada por ComputadoraLa Manufactura Integrada por Computadora (CIM) es un método de manufactura en el cual el proceso entero de producción es controlado por una computadora. En muchas empresas la automatización ha sido implementada en áreas de producción de manera aislada, optimizando el rendimiento parcial, pero no el rendimiento global de la fabrica. Un sistema CIM tendrá elementos integrados a través de una base de datos por computadora:

1. Diseño asistido por computadora (CAD)2. Manufactura asistida por computadora (CAM)3. Robótica.4. Planeación de recursos de fabricación (MRP II). Planificación de todos los

elementos que se necesitan, no solo de materiales para producción y venta (MRP I), incluye mano de obra y maquinaria.

5. Tecnología de grupos. Sistema Flexible de Manufactura para piezas similares.

Objetivo CIMEl objetivo de esta tecnología es incrementar la capacidad de manufacturar piezas, productos terminados o semielaborados usando el mismo grupo de maquinas. Para ello se requiere que las herramientas utilizadas sean flexibles y capaces de modificar su programación adaptándose a los nuevos requerimientos del mercado.

Nivel de jerarquíade un sistema CIM

CIM I. El producto es diseñado totalmente por la computadora con software CAD.CIM II. El prototipo es manufacturado en impresoras 3D, CNC, o cortadoras laser.CIM III. La computadora calcula costos de producción, métodos de manufactura y almacenamiento.CIM IV. La computadora ordena el material necesario para la manufactura del material, manteniendo los costos al mínimo aplicando la filosofía de Just in Time.CIM V. La manufactura del producto comienza usando CAM (Computer Aided Manufacture) CNC, cortadoras laser, etc. CIM VI. Se aplican controles de calidad en cada etapa con inspecciones automáticas. CIM VII. El producto es ensamblado por robots. La automatización es controlada por computadora. CIM VIII. Revisión de calidad antes de la entrega al cliente final. La computadora central controla los vehículos para mover productos terminados al almacén, manteniendo un rastreo constante y pormenorizado de cada producto por lectura de códigos.CIM IX. El producto se envía automáticamente del almacén y a los vehículos distribuidores, se comparte información con proveedores y clientes. CIM X. El estado financiero se actualiza constantemente, se emiten facturas y los pagos se realizan por transferencias electrónicas.

Etapas de integración de CIM

Modelo CIM de

CIM y Flexibilidad

La fabrica del futuroEl futuro de la industria es digital. Los robots inteligentes entran en las naves de las fábricas y funciona la producción en red.

¿Cómo funciona la Industria 4.0?Simplemente enchufar y empezar a producir. Ya se conoce este tema en las computadoras del hogar. Al conectar una impresora al ordenador, el enchufe y las conexiones son estándares. Y ambos aparatos se entienden sin importar el fabricante. Es el llamado “Plug and Play“. Ahora, la tendencia se llama “Plug and Produce”. Un concepto que realmente funciona, por lo menos en las pequeñas líneas de producción mostradas en la Feria de Hannover 2015.

Industria 4.0

Por ejemplo, la de la empresa Siemens, que consigue llenar diferentes botellas de perfume en distintos sitios e individualizar la etiqueta. Algo impensable para nuestra mentalidad de producción en masa con una sola instalación, un tipo de producto y una etiqueta.

VIDEO

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La empresa alemana Phoenix Contact está implantado un sistema de producción que se denomina Industria 4.0. Todas las partes de producción se integran en una especie de red y las maquinas se autocontrolan y se autoregulan.

Evaluación

14. Relaciona correctamente las siguientes siglas con su concepto.

CIM

CAD

CAQ

CAP

CAM

MRP

Manufactura Integrada por Computadora

Diseño Asistido por Computadora

Manufactura Asistida por Computadora

Planeación Asistida por Computadora

Planeación de Recursos de Fabricación

Calidad Asistida por Computadora

15. ¿Cuál de las siguientes frases describe el concepto de Industria 4.0?

a) Plug & Play c) Plug & Produceb) Plug & Control

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