Una serie de actividades y operaciones interrelacionadas que involucran diseño, selección de materiales, planeación, producción, aseguramiento de calidad, administración y mercadeo de bienes discretos y durables de consumo

• Usualmente, una entidad de manufactura (una compañía o una sucursal de una gran corporación) posee algunos puntos fuertes particulares tales como tecnología, conocimiento o equipo específicos. Con base en estas ventajas, se deben desarrollar productos nuevos para mantener o ganar participación en el mercado. Para ello se identifican los mercados apropiados, se estiman sus magnitudes y se evalúa la competencia existente y la potencialmente emergente.

• En muchas formas, ésta es la fase más importante. Las necesidades se definen en términos de función, desempeño, restricciones de tiempo, costo y otros criterios. Las especificaciones que no cumplen con las necesidades del consumidor conducen a la falla del producto en el mercado, pero las especificaciones innecesariamente estrictas implican un costo elevado y falta de competitividad.

• Ésta es la fase más creativa: el producto se diseña en bosquejos generales para cumplir su función, es decir, para operar satisfactoriamente a lo largo de su vida esperada y para cubrir las necesidades del cliente.

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• El producto, ya sea una máquina herramienta, máquina doméstica, producto de construcción, automóvil, aeronave, planta química de procesamiento, estación de potencia, equipo de perforación de petróleo, baterías de cocina, o recipiente de bebidas, se diseña entonces para satisfacer varios criterios.

• Una vez que se diseña un producto, se preparan dibujos de producción (o bases de datos computarizadas) del ensamble y de todas las partes que no sean componentes estandarizados y producidos en masa, tales como tornillos, remaches, clavijas y cojinetes.

• Entonces se pueden tomar decisiones sobre qué partes se deben comprar a proveedores externos y cuáles se deben producir internamente.

El proceso de producción tiene lugar en el piso del taller. Una vez que se establece un producto, los pedidos del cliente se alimentan en el sistema en este punto.

1. Se elige la configuración de la planta para ajustarla a las características de producción.

2. Se determina el monitoreo del proceso para observar las características críticas, verificar las dimensiones, calidad, etc., de las piezas y, cuando es necesario, activar procesos de control para aplicar una acción correctiva.

En la manufactura secuencial, el desembolso real en el diseño puede ser muy bajo, pero el costo comprometido para la producción es alto. Los cambios de diseño son forzados por problemas que afloran durante la producción o, aún peor, durante el servicio del producto.

Las actividades ya no están aisladas ni se siguen una a la

otra; en vez de eso, se traslapan o tienen lugar

simultáneamente. considera todos los aspectos desde el

inicio; el producto llego al mercado más pronto y su costo

es más bajo

Cuando el producto se hace mas complejo, cuando la

variedad de materiales y de proceso proliferó, cuando el

conocimiento se expandió y cuando los individuos se

especializaron más y más. En este nivel, la ingeniería

concurrente exige un equipo de expertos con interacción

máxima.

Los beneficios del CAD y CAM

El flujo de la información en ambas direcciones asegura

que las partes y ensambles serán diseñados con las

capacidades y limitaciones de los materiales y procesos de

manufactura en mente. Se pueden crear productos

superiores y ganar tremendas ventajas competitivas.

• Un beneficio importante es que la introducción del CAD/

• CAM fuerza una revisión y mejoramiento del diseño y de

las prácticas de manufactura existentes y de la

planeación de la producción. El CAD/CAM es también

una herramienta importante en la ingeniería concurrente.

En este punto se deben calificar algunos términos, de manera que el potencial del control del proceso se pueda señalar a través de la discusión de los procesos individuales.

•Estrategias de control: las estrategias hacia el control se pueden explicar mejor dando un ejemplo simple, tornear un conector cilíndrico. *Control manual: para entender la tarea que realiza un sistema de control, hay que observar primero algunas acciones de un operador hábil de torno.

1. Monta la parte que va maquinar en el mandril, fija la velocidad y la alimentación.

2. Mantiene el diámetro de la parte terminada entre los valores específicos.

3. Acciona el torno para calibrar la posición transversal.

Ya en este punto un operador entrenado y experimentado, detendrá la maquina para verificar el diámetro y hará los ajustes necesarios.

un operador altamente calificado observa la superficie producida, escucha el sonido de la maquina y detectara cambios que son difíciles de descubrir con precisión.

* Control de lazo abierto: en este las acciones se toman sin verificar los resultados de la acción. Los servomotores pueden ser mecánicos, eletromecânicos, hidráulicos o nemáticos. Por ejemplo, el carro transversal del tomo puede ser accionado por una leva, un motor de pasos o un cilindro hidráulico hasta una posición determinada. El ajuste se repite para cada parte, pero aún se necesita un operador o personal de preparación para confirmar que la parte está dentro de la tolerancia, si no, para reajustar la leva, tope mecánico, micro interruptor, o cambiar las instrucciones del programa.

* Control de lazo cerrado: El circuito de control está cerrado cuando los detectores proporcionan retroalimentación al sistema. En el caso más simple, se añade un transductor de posición de alta resolución para confirmar que el estado proyectado del carro transversal en efecto se ha alcanzado.

* Control adaptivo: Éste es un nivel de control más alto, el cual, en su desarrollo más completo, puede reemplazar completamente al operador. Se usan detectores para proporcionar retroalimentación de entradas secundarias (en el caso del tomo, dispositivos de medición verifican el diámetro de la parte en proceso, celdas de carga miden la fuerza, transductores de vibración proporcionan señales características de las condiciones de corte existentes, etc.).

* inteligencia artificial: Aquí la potencia de una computadora se usa para dotar al control de alguna medida de inteligencia. Como su nombre lo indica, el programa de control se diseña para resolver el problema en la forma que los humanos lo hacen; es capaz de algún razonamiento, puede aprender de la experiencia y, finalmente, se puede hacer una auto-programación.

Automatización se acuñó para indicar aspectos de manufactura en los que la producción, el movimiento y la inspección se realizan o controlan por máquinas que se operan a sí mismas sin la intervención humana. En general, se puede distinguir entre varios niveles de automatización. Aquí haremos una diferencia entre:

* mecanización: Significa que algo se hace u opera por maquinaria y no a mano. se trata de un control de lazo abierto. Un ejemplo es el uso de una leva para mover el carro transversal, si se tuviera que maquinar un cilindro de diámetro diferente tendría que usar una leva diferente o cambiar su posición.

* Automatización : Implica un control de lazo cerrado y, en su forma avanzada, un control adaptivo. En la automatización se utilizan dispositivos programables

El control de máquinas se ha practicado desde hace mucho·con dispositivos analógicos, por ejemplo, comparando el voltaje generado por un transductor con un voltaje de control. Sin embargo, los mayores avances en el control de manufactura fueron realizados por la introducción del control numérico (CN). En el sentido más amplio, CN es el uso de instrucciones codificadas simbólicamente para el control automático de un proceso o maquinaria.

Control numérico: El hardware para el CN básico incluye la unidad de control de la máquina (UCM, Fig. 2-3), que contiene la lógica que se requiere para traducir información a una acción apropiada; servomotores, y, si el control es de lazo cerrado, dispositivos de retroalimentación y circuitos asociados.

Control numérico por computadora (CNC) : Las funciones de la UCM son parcial o completamente asumidas por una computadora (una mini o microcomputadora asignada a la máquina herramienta, Fig. 2-5a). El programa en su totalidad se lee en la memoria. Como las computadoras se pueden reprogramar fácilmente, se obtiene una flexibilidad de operación mucho mayor.

Control numérico directo (DNC): Varias máquinas herramienta se conectan a una computadora central, más grande, la cual almacena todos los programas y emite los comandos de CN a todas las máquinas (Fig. 2-5b). Ya no se usa esta aproximación desde hace mucho tiempo a favor del control numérico distribuido, en el cual cada máquina tiene su propia computadora y la central sólo se emplea para almacenar, bajar, editar y monitorear programas, así como para proporcionar funciones de supervisión y administración.

Controladores lógicos programables :El control de muchos procesos requiere funciones de secuencia, sincronización, conteo, lógica y aritmética, las cuales se satisfacían con circuitos lógicos de relevadores. A éstos se les tenía que rehacer la instalación eléctrica si s e debía cambiar su lógica. Su gran ventaja es que la memoria se puede reprogramar fácilmente con un tablero de programación o una computadora, en la "lógica en escalera", familiar para los conocedores de circuitos de relevadores.

Programación del control numérico : La programación de la máquina herramienta se ha simplificado enormemente con el paso de los años, y se ha difundido del maquinado a otros procesos . La programación comienza definiendo la secuencia óptima de operaciones y las condiciones del proceso para cada una. B ásicamente existen cuatro aproximaciones :

1. Programación manual: todos los elementos del programa se calculan por un programador calificado de partes, quien los pone en instrucciones generales estandarizadas. La programación es laboriosa y actualmente está limitada en gran parte a programas de punto a punto.

2. Programación asistida por computadora: el programador se comunica con un sistema de software en un lenguaje de propósito especial que usa palabras como las del idioma de inglés.

3. CAD/CAM: Cuando las piezas se diseñan con CAD, la base de datos numérica puede ser usada para generar el programa en la terminal de gráficas , ya sea por un programador o por el diseñador de la pieza, con la ayuda del software de CAD/CAM.

4. Entrada manual de datos: Muchas máquinas herramientas de CNC están equipadas con una pantalla de VDT y software poderoso que prepara el programa de la pieza. En respuesta a preguntas, el operador introduce información para definir la geometría de la pieza, el material y las herramientas. Se usan palabras estándar en inglés, y el software hace el resto. La técnica es muy económica ya que permite la programación mientras otra aplicación está corriendo.

Base de datos CAD Planos

Postprocesador de programación por computadora

Programación manual

Cinta o disco

Planos

Presentación impresa

de inventario, etc.

de la información

Monitoreo Programación del trabajo, del programa reportes de la pieza

(a)

(b)