TEMA: Tecnologías de fabricación y el diseño productivo

Ing. Larry D. Concha B.

UNIVERSIDAD AUTONOMA SAN FRANCISCO

DISEÑO DEL PROCESO PRODUCTIVO

Los sistemas diseñados e implementados en áreas de producción han sido “aislados”.

Razones del enfoque aislado: Falta de un concepto integrado probado y

estándar. Alto costo de compra y puesta en marcha. Complejidad del cambio en la estructura

organizativa.

La automatización lleva a la aparición de “islas” donde se optimiza el rendimiento parcial, pero no el rendimiento global.

MANUFACTURA INTEGRADA POR COMPUTADOR (CIM)

CIM, Consiste en emplear sistemas de información computarizada y filosofías administrativas para integrar totalmente las actividades relacionadas con la producción, desde las necesidades del cliente, diseño del producto, del proceso, la producción hasta el apoyo post-venta

MANUFACTURA INTEGRADA POR COMPUTADOR (CIM)

CIM tendrá elementos integrados a través de una base de datos por computadora: Diseño asistido por computadora (CAD). Manufactura asistida por computadora (CAM). Robótica. Planeación de Recursos de fabricación(MRP

II). Tecnología de grupos (Group Tecnology).

Estos elementos resultan básicos para el diseño y manufactura del producto.

TIPOS DE CIM

Se tienen distintos sistemas CIM en función de los tipos de integración que se presenten: CIM I: sólo existe integración funcional en el

Subsistema de Operaciones.

CIM II: integración entre los subsistemas de Marketing y Operaciones.

CIM III: fuerte integración interna de la empresa, pero escasa en relación con clientes y proveedores.

CIM IV: es el más complejo ya que necesita todos los tipos de integración como requisito previo.

BARRERAS A LA IMPLEMENTACIÓN DE CIM

Es una inversión con efecto a largo plazo. Existen alternativas de menor costo y

riesgo. Reducido número de éxitos logrados. Genera la incertidumbre e inconvenientes

asociados a la inversión en alta tecnología. Difícil justificación financiera a corto plazo. La empresa se resiste al cambio. Confusión sobre el propio concepto CIM.

PROBLEMAS TECNOLÓGICOS

La modelización sólida en tres dimensiones del CAD requiere de elevada potencia informática.

La incapacidad para desarrollar automáticamente el control de calidad durante el proceso.

La no disponibilidad de robots con visión 3D y de movilidad robusta en tareas complejas.

La capacidad inadecuada de hardware y software para los sistemas flexibles de ensamblaje piezas.

Los inadecuados sistemas de software para la gestión de las bases de datos.

PROBLEMAS ORGANIZATIVOS

El mayor problema puede estar en realizar la transformación organizativa necesaria para la adopción de la tecnología y su implementación.

El concepto CIM en su más amplio sentido no se limita a la automatización integrada del sistema productivo, sino que pretende lograr la total integración de la unidad de negocios.

Planificar la implementación y enfoque estratégico.

Implementación de CIM y la estrategia de RR.HH.

HABILIDADES DE LOS OPERARIOS EN CIM

Visualización: el operario debe ser capaz de realizar un esquema mental del proceso.

Comprensión del Proceso: cuando existe alta variabilidad en las operaciones de ensamblaje.

Inferencia estadística: control del proceso. Comunicación verbal: la descentralización

impone la necesidad de buena comunicación. Atención (estado de alerta durante largo

tiempo).

Responsabilidad individual: al aumentar el nivel tecnológico y la descentralización.

ANALISIS DE PRINCIPIOS CONCEPTUALES

DETALLAR LA SITUACIÓN ACTUAL DE LA EMPRESA

DETERMINAR OPORTUNIDADES TÉCNICAS Y ESTRATÉGICAS DE CIM

DISEÑAR PRINCIPIOS OPERATIVOS PARA IMPLEMENTACIÓN Y USO DE CIM

Diseño de la Implementación del sistema CIM

RESPONSABILIDAD DE LA ALTA GERENCIA

La Alta Dirección desempeña un papel fundamental en el proceso de implementación, y es la encargada de asignar los recursos y se hace responsable.

La Alta Dirección debe intentar resolver todos los problemas inherentes a los diferentes cambios generados por la adopción de CIM.

La Alta Dirección debe decidir qué componentes CIM utilizarán y cómo se integrarán.

IMPLEMENTACIÓN PROGRESIVA

Ventajas de la Implementación Progresiva

Las inversiones son menores.

Los problemas ocasionados disminuyen en número e importancia.

Se reduce el riesgo al que la empresa se expone.

Se favorece el aprendizaje parcial y progresivo de los diferentes módulos y de sus capacidades y limitaciones, tanto por parte de la Dirección como de los operarios.

ASPECTOS IMPORTANTES EN LA IMPLEMENTACIÓN DE CIM

Coherencia con la Estrategia Corporativa. Integración previa de las operaciones y

bases de datos. Simplificación y eficiencia del sistema

manual. Adquisición de los soportes técnicos

suficientes.

Orden de implementación

Éxito: Enfoque estratégico => Integración y simplificación

=> Automatización.

Fracaso: Automatización => Simplificación => Integración => Enfoque estratégico.

DISEÑO DEL PRODUCTO

En la etapa de diseño se necesitan los siguientes sistemas:

El CAD (Computer Aided Design), o diseño asistido por computador.

El CAE (Computer Aided Engineering), o ingeniería asistida por computador.

El CAPP (Computer Aided Process Planning), o planificación de procesos asistida por computador.

MANUFACTURA FÍSICA

En esta etapa se utilizan:

Maquinaria para manufactura : Máquinas herramientas Sistemas flexibles de manufactura (FMS) Equipos de ensamblaje automático, Líneas de transferencia

Maquinaria auxiliar para manufactura: Sistemas de almacenamiento automático. Vehículos guiados automáticamente. Robot

MANUFACTURA FÍSICA

Controles para máquinas manufactureras: El control computacional permite a las máquinas manufactureras comunicarse y coordinar sus actividades con otros sistemas basados en computadores dentro del ambiente CIM

CNC (Computer numerical control), PLC (Programmable logic controllers)

PLANIFICACIÓN Y CONTROL DEL PROCESO DE MANUFACTURA

La tecnología CIM que mejora la administración de la manufactura son los sistemas MRP II (manufacturing resource planning) o planeación de insumos de manufactura y, más recientemente, JIT (just in time) o justo a tiempo.

Planificación Procesos

Adquisición Herramientas

Planificación Producción

Adquisición MPrima

Adquisición Herramientas

Producción ControlCalidad

Embalaje

CAM

Distribución

Marketing

PROCESO DEFABRICACIÓN

Necesidades de Diseño

Especificaciones de Requerimiento

Informe Viabilidad Conceptualización

PROCESO DISEÑO

Documentación Evaluación Optimización Análisis

CAE

Modelado CAD

INTEGRACIÓN ENTRE LOS SISTEMAS

La integración se realiza a través de protocolos los que permiten:

La transmisión de datos entre programas o procesos en la red interna.

Tener mecanismos de control entre hardware y software.

Aislar a los programadores del resto, cuando éstos lo necesitan

Permitir comunicación con otras redes

INTEGRACIÓN CAD/CAM

CAD/CAM: disciplina que utiliza los sistemas informáticos como herramienta de soporte en los procesos de diseño y fabricación de productos.

Mejora la calidad, disminuye costos y acorta tiempo de diseño y fabricación.

CAD, CAE y CAM se desarrollaron separadas, es por ello que aún no se han conseguidos los beneficios potenciales de su integración.

La planificación de procesos debe automatizarse, para unir CAD y CAM (CAPP)

AUTOMATIZACIÓN DE LA PLANIFICACIÓN DE PROCESOS

La planificación es compleja, pero la tecnología de grupos es de gran ayuda.

Automatización puede ser parcial o total. Aproximación variante

Algunos sistemas son: CUTPLAN, COMCAPP V

Asignación de pieza a familia

Selecciona plan estándar de proceso

Adicionar instrucciones si es necesario

Aproximación generativa

Incorpora el concepto de inteligencia artificial, usando sus conocimientos sobre las capacidades de la planta.

Por el momento no se dispone de ningún Sistema, capaz de reconocer perfectamente los datos provenientes de CAD.

Algunos sistemas que se acercan son: APPAS, CADAM, CMPP,etc.

Introducen especificaciones

de ingeniería

Computador traduce los

datos

Genera plan óptimo

ALGUNAS APLICACIONES

Mecánica Arquitectura e Ingeniería Civil Sistemas de información Geográfica y

cartógráfica Ingeniería eléctrica y electrónica

INTEGRACIÓN CON MRPII

Lo ideal es que se logren integrar los sistemas computacionales de las funciones de manufactura.

CAD y MRPII comparten datos como listas de materiales, especificaciones de las piezas, costos, por ello es posible la integración.

La información de la base de datos de CAM es útil para MRPII, por ejemplo CAM indica las rutas de los componentes.

CAUSAS DE LOS FRACASOS DE LA INTEGRACIÓN

Fracaso por que MRPII, se basa en hipótesis inadecuadas a la actual manufactura.

Se concentra en el Largo plazo Funciona mejor con altos volúmenes de

producción Asume distribución en planta por procesos para

fabricar Presume división del trabajo Asume responsabilidad limitada de la MO

CONTROL: ESTRUCTURA JERÁRQUICA

Tanto si la automatización ha sido completamente alcanzada en los talleres, como si se está en proceso de alcanzarla es muy importante una estructura Jerárquica, que regule tanto el almacenamiento de información como el análisis para la toma de decisiones.

ESTRUCTURA JERÁRQUICA

Los sistemas de control están aislados funcionalmente y se comunican mediante interfaces estándar.

Los equipos han de estar dotados de sensores que permitan la respuesta ante los datos de rendimiento.

Implementar un entorno informático distribuido.

Computador corporativo

Computador de planta

Control de máquinas

Control de celdas

Computador de área

Administración

Planta

Taller de fabricación Taller de Montaje

1

4

3

2

5

Centros de TrabajoCentro de Inspección

Robot Máquinas Almacén

LA INFORMACIÓN EN CIM

Base de datos común para todos (Corporativa)

Ha de ser completa y no contener datos redundantes.

Tratamientos de la información. Existencia de control de acceso.

Ha de ser precisa y correcta.

BENEFICIOS DE LA IMPLEMENTACIÓN DE CIM

Reducción en costos de diseño 15 - 30 %

Reducción en tiempo perdido 30 - 60 %

Incremento de la calidad del producto 2 - 5 veces el nivel anterior

Incremento en el aprovechamiento de los ingenieros respecto de la extensión y profundidad de sus análisis

3 - 35 veces

Incremento de la productividad de las operaciones de producción

40 - 70 %

Incremento de la productividad de las máquinas

2 - 3 veces

Reducción de trabajo en el proceso 30 - 60 %

Reducción de los costos de personal 5 - 20 %

BENEFICIOS ESTRATÉGICOS DE CIM

Flexibilidad Capacidad de responder más rápidamente a cambios en los requerimientos de volumen o composición

Calidad Resultante de la inspección automática y mayor consistencia en la manufactura

Tiempo perdido

Reducciones importantes resultantes de la eficiencia en la integración de información

Inventarios Reducción de inventario en proceso y de stock de piezas terminadas, debido a la reducción de pérdidas de tiempo y el acceso oportuno a información precisa

Control gerencial

Reducción de control como resultado de la accesibilidad a la información y la implementación de sistemas computacionales de decisión sobre factores de producción

Espacio físico

Reducciones como resultado de incremento de la eficiencia en la distribución y la integración de operaciones

Opciones Previene riesgos de obsolescencia, manteniendo la opción de explotar nueva tecnología