DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UNA PLANTA PILOTO DE …

DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UNA PLANTA PILOTO DE ENSAMBLE

AUTOMOTRIZ PARA LOS LABORATORIOS DE LA DIVISIÓN DE

INGENIERÍAS

CARMEN XIMENA MOLINA FUERTES

OLIVER RAMOS ZUÑIGA

CORPORACIÓN UNIVERSITARIA AUTÓNOMA DE OCCIDENTE

DIVISIÓN DE INGENIERÍAS

PROGRAMA INGENIERIA INDUSTRIAL

SANTIAGO DE CALI

2002

DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UNA PLANTA PILOTO DE ENSAMBLE

AUTOMOTRIZ PARA LOS LABORATORIOS DE LA DIVISIÓN DE

INGENIERÍAS


OLIVER RAMOS ZUÑIGA

Tesis de grado para optar el titulo de Ingeniero Industrial

Director FELIPE ALBERTO MURCIA MEZA

Ingeniero Industrial

CORPORACIÓN UNIVERSITARIA AUTÓNOMA DE OCCIDENTE

DIVISIÓN DE INGENIERÍAS

PROGRAMA INGENIERIA INDUSTRIAL

SANTIAGO DE CALI

2002

Nota de Aceptación

Trabajo de Grado probado por el Comité de Proyectos de Grado en cumplimiento de los requisitos exigidos por la Corporación Universitaria Autónoma De Occidente para optar al titulo de Ingeniero Industrial.

ABDUL CAÑAS VELASCO

Presidente del Jurado

FELIPE ALBERTO MURCIA

Jurado

Santiago de Cali, 26 de Abril 2002.

Esta tesis se la dedico especialmente a una mujer con desmesurado valor para mi vida; mi madre Amparo quien me aporta su amor y apoya en todo momento. A mi padre Gonzalo por ser un guía que con sus reflexiones me ha permitido construir un mejor presente. A mi Hermano Pablo como referencia de su buen ejemplo; también a cada uno de los integrantes de mi familia por brindarme un afectuoso hogar y a mis amigos quienes estuvieron presentes cuando los necesite, a todas estas personas les dedico mis logros.


A mis padres MIGUEL ANGEL Y FLOR MARIA quienes han hecho posible la culminación de esta carrera con tan importante tesis, gracias por ser mi apoyo, mis consejeros, mi bienestar y brindarme la oportunidad de tener grandes momentos de la vida como este, a mi pequeño hermano YAMID por su alegría y ser quien hace que mi vida tenga mas sentido aun del que lo tiene, a mis amigos y compañeros que de una u otra forma han influido en mi vida para hacer realidad este sueño. OLIVER RAMOS ZUÑIGA

AGRADECIMIENTOS

Brindamos agradecimientos a :

FELIPE ALBERTO MURCIA MEZA , Ingeniero Industrial y Docente de la

Corporación Universitaria Autónoma De Occidente, por la oportunidad de

desarrollar este proyecto junto a el, además por su constante orientación y

motivación.

OSWALDO PEÑA, Ingeniero Mecánico. Asesor de Proyectos FESTO Ltda – Cali,

por su valiosa capacitación en el funcionamiento neumático de la banda

transportadora.

DIANA TORRES MEDINA Y CESAR A. ROMERO BELTRÁN: pasantes

Encargados de la parte electrónica del proyecto, por servirnos de soporte técnico

en la identificación de las partes y funcionamiento de la maquina.

LABORATORIOS DE INGENIERIA INDUSTRIAL: por prestarnos las instrumentos

y los espacios adecuados para el diseño de las practicas.

Y a todas aquellas personas que de una u otra forma colaboraron en realización

de este proyecto.

CONTENIDO

PAG INTRODUCCIÓN 1

1. OBJETIVOS 3

1.1 OBJETIVO GENERAL 3

1.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS 3

2. MARCO TEORICO 4

2.1 ESTRATEGIA DEL C.I.M 4

2.1.1 Modificaciones de la organización. 5

2.1.2 Configuración de técnicas de producción. 5

2.1.3 Técnicas de tratamiento de datos 5

2.1.4 Calificación del personal existente 5

2.1.5 Aceptación 6

2.2 MODELO C.I.M PARA UNA INDUSTRIA MANUFACTURERA. 7

2.3 MODELO ESTRUCTURAL DE UN SISTEMA AUTOMATIZADO. 8

3. PRACTICA 1. 10

3.1 MEDICION DEL DESEMPEÑO EN UNA ESTACION DE ENSAMBLE

AUTOMATIZADO DE AUTOMOVILES. 10

3.1.1 Objetivos 10

3.1.2 Material y Equipo. 10

3.1.3 Alcances de la practica. 11

3.1.4 Metodología. 11

4. PRACTICA 2 12

4.1 METODOS DE TRABAJO 12

4.1.1 Objetivos. 12

4.1.2 Material y Equipo. 12

4.1.3 Alcances de la practica 13

4.1.4 Metodología. 13

5. CONCLUSIONES 14

6. RECOMENDACIONES. 15

BIBLIOGRAFÍA 16

ANEXOS 17

LISTA DE FIGURAS

PAG. Figura 1.Estructura piramidal del modelo CIM. 8 Figura 2. Modelo estructural del CIM. 9 Figura 3. Mando de control. 20 Figura 4. Modelo Automóvil. 21 Figura 5. Dimensiones chasis. 21 Figura 6. Dimensiones ejes. 22 Figura7. Dimensiones ruedas y carrocerías. 22 Figura 8. Línea de ensamble Ford Motor (Ohio). 25 Figura 9. Proceso de ensamble automóviles. 33 Figura 10. Colocación de Chasis. 35 Figura 11. Almacén de chasis. 36 Figura 12. Proceso de sujeción. 37 Figura 13. colocación de chasis en bandeja transportadora. 37 Figura 14. Transporte de chasis a pallet.( movimiento vertical). 38 Figura 15. Transporte de chasis a pallet ( movimiento horizontal). 38 Figura 16. Colocación de chasis en pallet. 39 Figura 17. Regreso a posición inicial.(movimiento vertical). 39 Figura 18. Regreso a posición inicial (movimiento horizontal). 40 Figura 19. Colocación de ejes. 40

Figura 20. Sujeción de ejes. 41 Figura 21. colocacio de ejes. 42 Figura 22. Elementos colocación de llantas. 43 Figura 23. Almacen de llantas. 44 Figura 24. Estado de reposo para la estacion 2. 44 Figura 25. Proceso de agarre de llantas. 45 Figura 26. Desplazamiento de llanta al pallet. 45 Figura 27. Colocación de llantas y regreso posición inicial. 46 Figura 28. Proceso de colocación de carrocería. 46 Fifura 29. M ando de control. 48

LISTA DE ANEXOS

Pág .

Anexo A. Practica 1. Medición del desempeño en una estación 17

de ensamble automatizada de automóviles.

Guía de Estudiante 17

Guía de Profesor. 26

Anexo B. Practica 2. Método de Trabajo. 30

Guía del estudiante 30

Guía del profesor. 34

Anexo C. PRESUPUESTO 50

GLOSARIO

AUTOMATICA: se define como la Ciencia y Técnica de la automatización, que agrupa el conjunto de las disciplinas teóricas y tecnológicas que intervienen en la concepción, la construcción y el empleo de los sistemas automáticos. La automática constituye el aspecto teórico de la cibernética. Esta estrechamente vinculada con las matemáticas, la estadística, la teoría de la información, la informática y técnicas de la ingeniería. LINEA DE ENSAMBLE : producción de componentes discretos que pasan de una estación de trabajo a otra a un ritmo controlado, siguiendo la secuencia requerida para fabricar el producto. Ejemplos de esto son el ensamble manual de juguetes y electrodomésticos y el ensamble automático, (denominado inserción) de los componentes de un tablero de circuito impreso. Cuando se utilizan otros procesos en forma de línea junto con el ensamble, por lo general el proceso se conoce como una línea de producción. MANDO DE CONTROL: es el dispositivo que cumple con la tarea de coordinar las distintas operaciones para mantener de forma preestablecida la parte operativa. CIM ( Computer Integrated Manufacturing ): Durante estos últimos años se ha creado el concepto CIM que reúne todos aquellos aspectos que contribuyen a mejorar la rentabilidad. Este concepto se refiere también al tratamiento continuo de la información en una moderna empresa de producción . las medidas que se resumen bajo el concepto CIM apuntan hacia la llamada “ fabrica del futuro”. NC( Numerical control = control numérico): constituye la forma mas sencilla de mando eléctrico para una maquina de mecanizado. Los datos de mando tecnológicos se introducen por medio de una cinta perforada y se registran en ella, un control numérico no puede programarse libremente. CNC (Computerized Numerical control = control numérico por ordenador): constituye un forma ampliada de la técnica de control numérico. Además de las funciones básicas ofrece numerosas ayudas para la programación y una gran comodidad para el manejo de la maquina de control numérico.

RC ( Robot control = control robotizado): es un control tipo CNC programable. Sin embargo su campo de ampliación no se refiere a las maquinas de mecanizado, si no a los equipos de manipulación los cuales tienen generalmente varios ejes de movimiento que deben controlarse o regularse de forma sincronizada.

Un autómata programable industrial (API) o Programable logic controller (PLC): es un equipo electrónico, programable en lenguaje no informático, diseñado para controlar en tiempo real y en ambiente de tipo industrial, procesos secuenciales.

Un PLC trabaja en base a la información recibida por los captadores y el programa lógico interno, actuando sobre los accionadores de la instalación.

Campos de aplicación El PLC por sus especiales características de diseño tiene un campo de aplicación muy extenso. La constante evolución del hardware y software amplía constantemente este campo para poder satisfacer las necesidades que se detectan en el espectro de sus posibilidades reales.

Su utilización se da fundamentalmente en aquellas instalaciones en donde es necesario un proceso de maniobra, control, señalización, etc. , por tanto, su aplicación abarca desde procesos de fabricación industriales de cualquier tipo a transformaciones industriales, control de instalaciones, etc.

Sus reducidas dimensiones, la extremada facilidad de su montaje, la posibilidad de almacenar los programas para su posterior y rápida utilización, la modificación o alteración de los mismos, etc., hace que su eficacia se aprecie fundamentalmente en procesos en que se producen necesidades tales como:

�� Espacio reducido.

�� Procesos de producción periódicamente cambiantes.

�� Procesos secuénciales.

�� Maquinaria de procesos variables.

�� Instalación de procesos complejos y amplios.

�� Chequeo de programación centralizada de las partes del proceso.

Ejemplos de aplicaciones generales:

�� Maniobra de maquinas.

�� Maquinaria industrial de plástico.

�� Maquinaria de embalaje.

�� Maquinaria de instalaciones.

�� Instalaciones de aire acondicionado, calefacción.

�� Señalización y control.

Dificultades en la aplicación de PLCs

�� Como inconvenientes podríamos hablar, en primer lugar, de que hace falta un programador, lo que obliga a adiestrar a uno de los técnicos en tal sentido, pero hoy en día ese inconveniente esta solucionado porque las universidades ya se encargan de dicho adiestramiento.

�� El coste inicial también puede ser un inconveniente.

LC (HARD WIRE LOGIC): denominamos conexión cableada a todos los controladores cuya función se determina mediante la conexión (cableado) de sus elementos individuales de conexión. Así, por ejemplo, se determina la función de control de un contactor mediante la selección de los elementos de conexión (abrir o cerrar) y por las características de su conexión, (conexión en serie o conexión en paralelo). La estructura mecánica así como el cableado en el armario de distribución depende de la función del controlador. El montaje y cableado de un controlador programable puede efectuarse recién después de que se conozca su programa es decir, sus documentaciones de conexión. Cada cambio posterior de las funciones del controlador requieren un cambio de la estructura y del cableado; estos cambios son muchas veces costosos y exigen mucho tiempo. La resolución de una operación matemática o un control electrónico mediante lógica cableada, exige el montaje de circuitos electrónicos específicos, adecuados al problema a resolver y siempre es difícil modificarlos.

RESUMEN

Con este proyecto se quiere ensamblar el prototipo de un carro el cual se desarrollará a través de varias etapas que son, colocación de chasis, ejes, llantas, carrocería y pintura. Estas labores se integrarán mediante una banda transportadora, la cual viene provista de ciertos elementos que permiten configurarla para tener los cuatro procesos necesarios para la fabricación del carro. Así, el proyecto Planta Piloto de Ensamble Automotriz, mostrará de una forma didáctica el proceso de ensamble de autos destacando las tareas principales con que se cuentan en una línea de ensamble real (como Volkswagen o Mitsubishi).

Para la realización del proyecto se utilizaran además programas estadísticos, de simulación y MTM que permitan al estudiante analizar la información que arrojan los sistemas de producción.

INTRODUCCION

La producción industrial esta sufriendo actualmente una transformación rápida y profunda. En los mercados industriales internacionales se observa hoy en día una serie de tendencias de desarrollo que se manifiestan en unos ciclos de vida y en suministros del producto especialmente cortos, así como en un aumento de su diversidad y de los requisitos relativos a la calidad. Con el fin de poder subsistir en esta situación de competencia internacional cada vez mas rigurosa, las empresas se ven obligadas a adoptar medidas encaminadas al incremento de su productividad y a imprimir flexibilidad a sus ciclos de producción, a fin de mejorar su rentabilidad y , por lo tanto sus posibilidades en el mercado. Durante estos últimos años se ha creado el concepto CIM1 (Computer Integrated Manufacturing) , que reúne todos aquellos aspectos que contribuyen a mejorar la rentabilidad. Este concepto se refiere también al tratamiento continuo de la información en una moderna empresa de producción, las medidas que se resumen bajo el concepto CIM apuntan hacia la llamada fabrica del futuro o, mejor dicho ( fabrica con futuro). Teniendo en cuenta estos cambios, el programa de Ingeniería Industrial esta desarrollando una actualización total de sus contenidos programáticos y de sus practicas de laboratorios (hay que tener en cuenta que la CUAO ha realizado importantes inversiones en sus laboratorios, destacándose a la vanguardia de su plataforma tecnológica). En el Campus Valle del Lili el programa de Ing. Industrial cuenta con aulas para los laboratorios de ASEGURAMIENTO DE LA CALIDAD, DISEÑO Y DISTRIBUCIÓN EN PLANTA, ESTUDIO Y MEDICIÓN DEL TRABAJO, SALUD OCUPACIONAL, TALLER DE OPERACIONES Y DE LA PRODUCCIÓN Y LABORATORIOS ASISTIDOS POR COMPUTADOR. Se están desarrollando proyectos como: LA LINEA DE ENSAMBLE DE BICICLETAS el cual se inició en el año 2000.

1 BAUMGARTNER, KNISCHEWSKI,WIEDING, CIM Consideraciones basicas. Siemens Aktiengesellschaft, Berlin y Mucnich,1991. p 11.

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El diseño de la plataforma tecnológica ha obligado al programa al uso masivo de medios informáticos a través de Intranet e Internet, al diseño asistido por computador y la simulación en ingeniería con software especializados como: PROMODEL, SERVICE MODEL, VISUAL MANUFACTURING, VIRTUAL FACTORY, STRATEGOS, NWA QUALITY ANALYS, WIN QSB, PROJECT 2000, QUEST SUITE, INTELICAD, MICROSOFT ACCES, BUSINES STRATEGY GAME, EXCEL 2000, OPER INDUSTRIAL, SDFI, VALORACIÓN DE DESEMPEÑO. En la actualidad el trabajo académico del Programa, es mucho más integral y acorde con la Misión Institucional pues se sigue haciendo docencia de calidad pero también se está incursionando en proyectos de investigación, de consultoría y asesorías a las empresas. El proyecto “línea de ensamble móvil a partir de una banda automatizada de transporte” es un proyecto de desarrollo (adquisición) tecnológico, está propuesto inicialmente para mejorar las practicas de laboratorio de las asignaturas de Métodos y Tiempos I y II, además brindar herramientas en el desarrollo de los laboratorios en la división de ingeniería.

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1. OBJETIVOS 1.1 OBJETIVO GENERAL

Diseñar e implementar nuevas practicas de laboratorio de normalización del trabajo para el programa de ingeniería industrial, con la ayuda de una línea de ensamble automatizada de vehículos y además con la utilización de herramientas informáticas para el análisis de datos. 1.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS

1. Desarrollar un laboratorio para las practicas del area de normalización del trabajo.

2. Identificar los procesos de automatización industrial con mayor utilización en la industria para que haga parte del plan de formación académica del ingeniero.

3. Conocer la incidencia de la informática industrial en la ingeniería industrial.

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2. MARCO TEORICO El objetivo estratégico de una empresa es siempre asegurar su potencial de éxito para un tiempo tan prolongado como sea posible, CIM trata de contribuir a asegurar este potencial de éxito, por tanto esta es la orientación que ha de seguirse cuando se lleva a cabo la introducción del CIM; para que la fabricación integral por ordenador se convierta en una realidad tangible hay que prever un período de tiempo de varios años. En el CIM debe considerarse la totalidad de la empresa, comenzando por el programa de producción, pasando por la organización fija, la organización de desarrollo, los distintos ámbitos que intervienen en la producción, las instalaciones (situación de la fabrica, maquinas, sistemas de transporte e información) hasta llegar al personal. 2.1 ESTRATEGIA DEL CIM 2 La introducción del CIM viene marcada por una serie de procesos de decisión que deberán ser impulsados activamente y que no se deben extender a lo largo de muchos años. Para que la planificación estratégica de una introducción del CIM tenga éxito habrán de incluirse en la estrategia: �� Personal con conocimiento tecnológico Cuando se inicia un proyecto CIM la empresa no dispone de suficiente personal técnico con la necesaria experiencia. Por eso, para seguir una estrategia razonable suele precisarse un buen asesoramiento por parte de colaboradores experimentados. Al recurrir a asesores externos, normalmente mejora la calidad técnica de la planificación estratégica CIM, y se ponen de manifiesto de forma mas clara e imparcial los puntos fuertes y débiles de una empresa.

2 BAUMGARTNER, KNISCHEWSKI,WIEDING, CIM Consideraciones básicas. Siemens Aktiengesellschaft, Berlín y Munich,1991. p 35

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2.1.1 Modificaciones de la organización. La organización de la empresa exige apartarse del principio de decisiones centralizadas, siendo necesaria una descentralización coordinada por un organismo central. El organismo de coordinación central tiene la misión de reducir de forma óptima el ciclo del pedido, y coloca dentro del ámbito de responsabilidad de las unidades descentralizadas la determinación de cuando y donde ( pej. Maquinas) debe tramitarse exactamente el pedido o la secuencia del trabajo, dentro del marco de libertad de decisión existente. 2.1.2 Configuración de Técnicas de Producción. Cuando se automatiza la fabricación, la meta esencial es mejorar la flexibilidad, reduciendo al mismo tiempo los costos de producción. Esto conduce necesariamente a la utilización de maquinas programables, así como de sistemas de manipulación de transporte. Sin embargo, no basta con automatizar unas fases de trabajo que hasta ahora se efectuaban de forma manual si no se ha analizado previamente de forma critica toda la estructura de desarrollo de trabajo. En la simplificación de estos desarrollos existe a menudo un considerable potencial de ahorro. En el caso de reducir el volumen de transporte interno dentro de una empresa debe considerarse agrupar las maquinas a fin de formar sistemas de fabricación flexibles con pequeñas posibilidades de almacenamiento descentralizado. Muchas maquinas disponen ya de sistemas de almacenamiento y de cambio de herramientas. En el futuro existirán sistemas de medición automáticos que vigilen y analicen los tiempos de vida útil de las herramientas, la geometría de los filos y otras magnitudes del estado de las herramientas.

2.1.3 Técnicas de tratamiento de datos. Uno de los requisitos fundamentales a la hora de poner en practica el CIM es disponer de un flujo continuo de información. Las instalaciones de comunicación deberán planificarse y realizarse teniendo en cuenta las necesarias condiciones de tiempo y consistencia. 2.1.4 Calificación del personal existente. Un equipo de personas motivado y bien preparado permite alcanzar mejores resultados que la inversión de capital. La fabrica del futuro no pretende ser una fabrica sin personas, simplemente se crean, en determinadas secciones de fabricación, islas totalmente automatizadas. El hombre sigue siendo un elemento irrenunciable en el proceso productivo. Pero con la automatización aumentan también los requisitos de la calificación en el puesto de trabajo, ya no basta con dominar las funciones de una sola maquina, si no que los empleados deberán ser capaces de supervisar procesos más complejos con necesidades de calificación muy rigurosa y que exigen la capacidad

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de pensar de forma sistemática, razón por la cual los empleados deben someterse a una formación permanente a largo plazo que les acerque constantemente al dominio de las nuevas técnicas, sin esperar hasta el momento en que se pongan en marcha las nuevas maquinas y sistemas. Los cambios provocados por las nuevas estructuras de producción no solamente establecen nuevas exigencias para los futuros empleados, si no que también la escuela, los institutos de formación profesional y, especialmente, las universidades, deben contribuir a que los futuros graduados no sean solamente especialistas en su propio campo sino que sean capaces de integrarse en soluciones globales. La elaboración del concepto CIM adaptado a las necesidades de la empresa es uno de los hitos más importantes al iniciar un proyecto CIM. Es el resultado de una serie de consideraciones estratégicas de la empresa y constituye por lo tanto, la base para hacerlo realidad. Parte de los interesados en CIM tienen todavía la idea de que una solución CIM puede sencillamente comprarse, instalarse y aplicarse. 2.1.5 Aceptación. Trabajar con esta nueva tecnología no significa solamente comprar la técnica, sino, fundamentalmente, de preparar el entorno en cuanto a: �� Organización. �� Contenido y volumen de trabajo. �� Relaciones de comunicación. �� Posibilidades de realización personales. Implementar CIM en las empresas requiere la integración del sistema de fabricación, el sistema de información y el sistema humano. El proceso de transición que conduce a esta unión genera dificultades y problemas a las empresas que gestionan cada sistema de manera independiente y como en todo proceso de cambio hay resistencia, el factor humano es la mayor preocupación al momento de realizar innovaciones tecnológicas, organizacionales y sociales porque afecta las estructuras y los sistemas de las empresas. Centrándonos en los sistemas humanos, cabe anotar que se producen cuatro tipos de cambio. a) Cambios en la organización que establecen la necesidad de reducir los niveles

jerárquicos a fin de tener una mejor comunicación que ofrezca ventajas como detección de errores a tiempo, aumento en la satisfacción del trabajo, etc.

b) Cambios políticos o de poder, que dado el conocimiento que los trabajadores adquieren sobre la empresa entran a ser parte de la toma de decisiones.

c) Cambios de recursos humanos que exigen un mayor compromiso de las personas frente a los procesos que manejan, pues estos entre mas automatizados, dependen en mayor grado del sentido común.

d) Cambios culturales que incentivan la participación democrática y se rige por una dirección de principios y no de procedimientos.

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De la manera como se implemente el CIM pueden surgir efectos positivos o negativos en las organizaciones; los primeros garantizan un aumento de productividad, calidad, innovación y motivación, los negativos influyen en la resistencia al cambio pues son vistos como amenazas en lugar de oportunidades. 2.2 MODELO CIM PARA UNA INDUSTRIA MANUFACTURERA 3 El modelo sugerido por NBS ( National Bureau of Standards) jerarquiza la información de acuerdo a su naturaleza: NIVEL 0:MAQUINARIA Comprende el equipo físico ( Maquinaria) y a su vez contiene elementos que emite señales analógicas y/o digitales en donde la información que se obtiene es de poca importancia. Algunos de estos son: Sensores, terminales y cámaras de vídeo. NIVEL 1: AUTOMATIZACION Esta constituido por elementos de mando que controlan la maquinaria, la información de este nivel es compartida con el nivel cero y el dos. Algunos de ellos son PLCs, controles numéricos, microprocesadores, mini ordenadores, lógica cableada. NIVEL 2: SUPERVISION Y CONTROL Los medios utilizados son los humanos y el recurso humano, en este nivel se realizan tareas como: Supervisión, recogida de datos, sincronización, aprovisionamiento, programación a corto plazo, etc. NIVEL 3: PLANIFICACION Aquí se controlan las incidencias de la planta y se realizan las siguientes tareas: Programación de la producción, gestión de compras y materiales, control de inventarios, gestión de calidad y gestión de mantenimiento. NIVEL 4: DIRECCION CORPORATIVA Esta orientado hacia las funciones administrativas y de gestión estratégica, se realizan las siguientes tareas: Gestión comercial y marketing, gestión de tecnología, gestión de R.H, investigación y desarrollo, en este nivel se maneja información sobre pedidos, previsión de ventas o pronostico de ventas y por ultimo Ingeniería de productos y costos de operación y fabricación. El plan general de implantación del CIM trata de permitir la puesta en practica organizada y global del concepto CIM, incluso si cubre largos períodos de tiempo , son muchas las dificultades que surgen durante la realizaciones parciales del CIM, lo que demuestra las consecuencias de una eficiente planificación global, que debe realizarse con visión de futuro. La realización del plan general de realización del CIM queda dentro del ámbito de responsabilidades de la gerencia del CIM .

�

3 GARCIA, Emilio. Automatización de Procesos Industriales. España, Alfaomega, 2001. p.30

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Las decisiones las toma la dirección de la empresa, en colaboración con los jefes de las diferentes secciones aceptadas.

Fig.1 Estructura piramidal del modelo CIM. 2.3 MODELO ESTRUCTURAL DE UN SISTEMA AUTOMATIZADO. La estructura de un sistema automatizado puede clasificarse en dos partes: Parte operativa formada por dispositivos, máquinas o subprocesos, diseñados para la realización de determinadas funciones de fabricación; por otro lado tenemos la parte de control o mando , que independientemente de su implementación tecnológica electrónica, neumática, hidráulica etc.; es el dispositivo encargado de realizar la coordinación de las distintas operaciones. El sometimiento de la parte operativa se logra mediante el mantenimiento continuo de un intercambio de información entre la primera y la parte de control o mando. Para concluir, la automatización de un proceso industrial,(maquina, conjunto o equipo industrial )consiste en la incorporación al mismo de un conjunto de elementos y dispositivos tecnológico que aseguren su control y buen comportamiento.

N3: PLANIFICACION

N2 SUPERVISION Y CONTROL

N1: AUTOMATIZACION

N0: MAQUINARIA

N4: DIRECCIÓN CORPORATIVA

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Fig 2. Modelo estructural del CIM 4

4 GARCIA, Emilio . Automatización de procesos Industriales. España. Alfaomega.2001.p10

preaccionadores

PROCESO (accionadores)

Dispositivo lógico de control

comunicaciones dialogo

captadores

información

ordenes de mando

PARTE OPERATIVA PARTE DE CONTROL

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3 . PRACTICA 1

3.1 MEDICION DEL DESEMPEÑO EN UNA ESTACION DE ENSAMBLE AUTOMATIZADA DE AUTOMOVILES

3.1.1Objetivos. Al finalizar esta practica el estudiante estará en capacidad de: 3.1.1.1 Adquirir destrezas o habilidades para valorar el trabajo en términos de unidades de tiempo. 3.1.1.2 Analizar cada uno de los elementos que hacen parte del proceso de ensamble de automóviles a escala. 3.1.1.3 Proporcionar al estudiante las herramientas necesarias para valorar un proceso automatizado. 3.1.1.4 Vincular al estudiante con el funcionamiento de un sistema automático. 3.1.2 Material y Equipo: Para el desarrollo de esta practica se utilizaran los

siguientes materiales y equipos. 3.1.2.1 Mando de control. 3.1.2.2 Programación de tareas. 3.1.2.3 Cronometro. 3.1.2.4 Registro de datos (hoja de calculo Excel). 3.1.2.5 Banda Transportadora.

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3.1.3 Alcances de la practica. con esta practica se busca que el estudiante se involucre con las técnicas de medición del trabajo, a través del análisis de tiempos en una estación de ensamble de automóviles; con la ayuda del cronometro y un software donde a partir de datos de entrada como precisión, desviación estándar, tiempo de suplemento y la frecuencia de los elementos de trabajo se calculan el tiempo normal, tiempo estándar, tamaño de la muestra que son variables implícitas en el proceso. 3.1.4 Metodología. La practica se orientara con la ayuda de dos guías: una para

el estudiante, y otra para el profesor. La guía del estudiante contiene objetivo general y objetivos específicos que orientan la finalidad de la practica, la justificación que es el soporte teórico del tema a tratar en la practica, se enuncia el material y equipo necesario, el procedimiento que indica la secuencia de actividades que deben realizarse, un informe el cual indica como deben presentarse los resultados de la practica, los formatos que se deben utilizar para recopilar la información y la formulación de una serie de preguntas coherentes al tema en estudio, finalmente se hace referencia a una bibliografía que el estudiante pueda consultar. La guía del profesor contiene objetivo general y objetivos específicos, una justificación donde se explica teóricamente conceptos y términos utilizados en la practica, además se explican los formatos y tablas para la recolección de información y se detalla el funcionamiento de ciertos programas de MTM, se describe material y equipo a ser empleado en la practica, se formulan recomendaciones para obtener óptimos resultados en el desarrollo de esta y finalmente se cita una bibliografía para complementar con el tema tratado.

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4. PRACTICA 2

4.1 MÉTODOS DE TRABAJO. 4.1.1. Objetivos. Al finalizar esta practica el estudiante estará en capacidad de: 4.1.1.1 Desarrollar los conceptos de estudio de métodos de trabajo para representar cada uno de los elementos involucrados en el proceso de ensamble de automóviles y proponer posibles mejoras. 4.1.1.2 Diseñar una mejora al proceso actual de ensamble de automóviles que pueda incrementar la eficiencia de las maquinas involucradas en el proceso. 4.1.1.3 Permitir que el futuro ingeniero industrial reconozca la importancia de organizar y definir adecuadamente los puestos de trabajo. 4.1.1.4 Proporcionar al estudiante los programas de simulación que le permita visualizar las mejoras al proceso de ensamble ( PROMODEL). 4.1.2 Material y Equipo: Para el desarrollo de esta practica se utilizaran los siguientes materiales y equipos. 4.1.2.1 Mando de control. 4.1.2.2 Programación de tareas. 4.1.2.3 Cronometro. 4.1.2.4 Registro de datos ( Hoja de calculo Excel).

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4.1.2.5 Banda Transportadora 4.1.3 Alcances de la practica. Con esta practica se busca que el estudiante identifique los elementos que intervienen en el proceso de ensamble de automóviles y sea capaz de proponer mejoras eliminando tareas que no agreguen valor al producto final, esto partiendo de la representación del sistema de producción en un simulador que permita visualizar los cambios propuestos y los efectos que traerían al proceso de una forma técnica y precisa, en esta practica el estudiante tendrá que hacer uso de diagramas de operaciones como: diagrama de procesos, diagrama hombre-maquina, diagrama movimiento simultaneo que le permitan graficar las actividades que conforman el proceso. 4.1.4 Metodología. La practica se orientara con la ayuda de dos guías : una para el estudiante, y otra para el profesor. La guía del estudiante contiene objetivo general y objetivos específicos que orientan la finalidad de la practica, la justificación que es el soporte teórico del tema a tratar en la practica, se enuncia el material y equipo necesario, el procedimiento que indica la secuencia de actividades que deben realizarse, un informe el cual indica como deben presentarse los resultados de la practica, los formatos que se deben utilizar para recopilar la información y la formulación de una serie de preguntas coherentes al tema en estudio, finalmente se hace referencia a una bibliografía que el estudiante pueda consultar. La guía del profesor contiene objetivo general y objetivos específicos, una justificación donde se explica teóricamente conceptos y términos utilizados en la practica, además se explican los formatos y tablas para la recolección de información y se detalla el funcionamiento de ciertos programas de MTM, se describe material y equipo a ser empleado en la practica, se formulan recomendaciones para obtener óptimos resultados en el desarrollo de esta y finalmente se cita una bibliografía para complementar con el tema tratado.

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5. CONCLUSIONES ��La disponibilidad de medios y la alta especialización tecnológica genera

nuevas formas de trabajo para dar solución a los problemas complejos que evolucionan mas rápidamente que la experiencia acumulada en el tiempo y no se pueden resolver basados solamente en la intuición.

��Para comprender la estructura de cualquier sistema tecnológico, se deben

examinar tanto su composición interna como las funciones que desempeña y las relaciones con su entorno global.

��Con las nuevas practicas de laboratorio de contenido tecnológico se da un gran

paso para que el estudiante pueda visualizar el funcionamiento real de un sistema automatizado y sus componentes mediante una planta de producción a escala.

��El apoyo con paquetes de software permite que las practicas se conviertan en

una aplicación interactiva, donde se simulen los comportamientos de las variables involucradas en los procesos productivos y se logre hacer las respectivas mejoras con relación a tiempos y distribución de tareas demostrando la factibilidad de las ideas y propuestas que plantee el estudiante.

��Un prototipo a escala como el expuesto en las practicas con una correcta

evaluación del modelo y diseño evita posible errores que obliguen a replantear problemas en fases tardías de desarrollo del producto final, lo que presenta la necesidad de mostrar de una manera lo mas realista posible el objeto tal y como el consumidor lo va a encontrar para su compra. Además también es necesario comprobar la funcionalidad, ergonomía y comportamiento frente a determinadas solicitaciones de parte o de la totalidad del diseño propuesto.

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RECOMENDACIONES ��Es necesario que el estudiante antes de realizar la practica tenga claro los

conceptos que se trataran para hacer de la practica un material sencillo de entender y aproveche al máximo el contenido de las mismas.

��Se recomienda para efectos de parecer mas real la practica, la proyección del

material (MITSUBISHI – VOLSWAGEN) para tener un claro ejemplo de la automatización de las líneas de ensamble automotriz.

��Es importante que el estudiante tenga conocimiento acerca del software que se

empleara en las practicas( PROMODEL ) con el fin de obtener mejores resultados en el tratamiento y análisis de la información.

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BIBLIOGRAFÍA

BAUMGARTNER, KNISCHEWSKI,WIEDING. Cim Consideraciones basicas.

Berlin y Munich: Siemens Aktiengesellschaft, 1991.35p.

CHASE, Richard. AQUILANO, Nicholas. JACOBS, Robert. Administración de

Producción y Operaciones. Manufactura y Servicios. 8 ed. Bogotá, D.C :

McGraw -Hill, 2000. 120p.

GARCIA, Emilio. Automatización de Procesos Industriales. Barcelona:

Alfaomega, 2001.

KRAJEWSKI, Lee. RITZMAN, Larry. Administración de Operaciones.

Estrategia y análisis, 5ª edición, México, Pearson Educación, 2000.

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Anexo A.

Practica 1 medición del desempeño de una estación de ensamble

automatizada de automóviles.

Guía del estudiante

DURACIÓN DE LA PRACTICA : 30 MIN

1. OBJETIVO GENERAL Lograr que el estudiante adquiera destrezas o habilidades para valorar el trabajo en términos de unidades de tiempo.

1.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS

1.2.1 Analizar cada uno de los elementos que hacen parte del proceso de ensamble de automóviles a escala.

1.2.2 Proporcionar al estudiante las herramientas necesarias para valorar un proceso automatizado.

1.2.3 Vincular al estudiante con el funcionamiento de un sistema automático.

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2. JUSTIFICACIÓN TEORICA Cuando una persona y un equipo operan conjuntamente para realizar un proceso productivo, el interés se concentra en el tiempo que requiere el trabajador capacitado para realizar una tarea, siguiendo un método dado, con un nivel normal de esfuerzo y habilidad. El propósito fundamental de la medición del trabajo es establecer estándares de tiempo para efectuar una tarea. Estos estándares son necesarios por cuatro razones:

1. Para programar el trabajo y asignar capacidades, es necesario calcular cuanto tiempo se tomara realizar un determinado trabajo.

2. Se utilizan como herramienta para planes de incentivos y medición del desempeño.

3. Permite establecer un parámetro de referencia frente a nuevas mejoras. 4. Para evaluar el desempeño de los procesos actuales.

La técnica mas empleada para este tipo de análisis de tiempos es la siguiente: 2.1 MÉTODO DEL ESTUDIO DE TIEMPOS5. En este estudio se utiliza principalmente el cronometro, en el lugar mismo de trabajo; Abarca cuatro pasos: 2.1.1 Seleccionar los elementos de la operación. Cada elemento de trabajo debe tener definidos puntos de inicio y final, para facilitar las lecturas que se realicen con el cronometro; cada elemento de trabajo debe cronometrarse individualmente y debe definirse cada elemento de trabajo de modo que sea de corta duración. 2.1.2 Cronometraje de los elementos. Ya definidos los elementos de trabajo se procederá a cronometrar el tiempo de trabajo de un operario o maquina, para esto se utilizan dos métodos: el método de lectura continua es aquella que parte de

5 KRAJEWSKI, Lee J., RITZMAN, Larry P. Administración de Operaciones. Estrategia y análisis , 5ta Edición, México, Pearson Education, 2000. p 179

19

cero con el primer elemento y acumula el tiempo n para los demás n elementos , y el segundo: Método de la lectura interrumpida donde se vuelve a cero el cronometro cada vez que se complete un elemento de trabajo. 2.1.3 Determinación del tamaño de la muestra. Con este método se pretende

realizar una estimación del tiempo promedio, que se aproxime al verdadero promedio; se puede utilizar la siguiente formula para n (tamaño de la muestra requerida).

n = ( z/p * ��² n = Tamaño requerido de la muestra. p = Precisión de la estimación como proporción del valor verdadero. �� io para un elemento de trabajo. � = Desviación estándar de los tiempos representativos observados para un elemento de trabajo. Z = Numero de desviaciones estándar normales necesarias para alcanzar el grado de confianza deseado.

CONFIANZA ( % ) Z

90 1.65

95 1.96

96 2.05

97 2.17

98 2.33

99 2.58

2.1.4 Establecimiento de la norma. Se debe establecer un factor de clasificación que nos describa cuan arriba o abajo del promedio se encuentra el desempeño del trabajador en cada elemento de trabajo.

NT = t * (F)(RF) t = Tiempo promedio. F = Frecuencia del elemento de trabajo por ciclo. RF = Factor de clasificación.

Para la realización de esta practica se utiliza una banda transportadora que emplea la neumática como tecnología central pero se apoya en los microprocesadores para dar programación a la banda de tal forma que se determinen los pasos y movimientos para el ensamble del automóvil.

20

Un dispositivo encargado de coordinar las distintas operaciones es el mando de control 6 el cual es encargado de mantener la parte operativa bajo un determinado funcionamiento preestablecido en las especificaciones de diseño. Las funciones mas comunes del mando de control son: �� Gestión de entrada y salida. �� Tratamiento secuencial. �� Tratamiento de ecuaciones lógicas. �� Funciones de regulación. �� Funciones de seguridad. �� Control de calidad. �� Seguimiento de la producción.

Figura 3. Mando de Control.

Las características de los elementos a utilizar permiten que el modelo del auto pueda tener ciertas variaciones en sus dimensiones. El modelo expuesto a continuación, es un modelo inicial, sin embargo, debido a que los elementos actuadores tienen cierto rango de trabajo, las dimensiones y en general, el modelo del auto puede variar siempre y cuando dichos límites no se sobrepasen.

�6 GARCIA, Emilio. Automatización de Procesos Industriales. España, Alfaomega, 2001. p .21

21

3.DIMENSIONES

Llantas: 3cm de diámetro

Chasis : 10 x 15cm

Ejes : 7mm de diámetro con balín para evitar salida de la llanta.

FORMA

Figura 4. Modelo de auto

Se ensamblará un auto con las siguientes características:

Chasis .

Figura 1. Chasis

Figura 5. Dimensiones chasis.

22

Ejes

Figura 6. Dimensiones ejes

Ruedas

Carrocería

Figura 7. Dimensiones ruedas y carrocería.

10 cm 0.7 mm

2.5 cm

10cm

15 cm

8 cm

23

4. PROCESO DE ENSAMBLE Los elementos del proceso de ensamble son los siguientes:

��Colocación de Chasis. ��Colocación de Ejes. ��Colocación de Llantas. ��Colocación de Carrocería. ��Colocación de Pintura. ��Almacenamiento de auto terminado.

Luego de haber definido los elementos más relevantes que se tienen en una planta de ensamble de autos, se define que estos procesos serán efectuados en cuatro estaciones o también llamadas paradas. El proceso secuencial que debe seguir la planta para ensamblar el vehículo es el siguiente, primero se debe colocar el chasis, puesto que es la base para ensamblar el carro, luego se deben colocar los dos ejes, puesto que estos son los que permitirán sostener las llantas. Una vez dispuestos los ejes, se colocarán las llantas, seguido se colocara la carrocería, ya que es la última parte que haría falta para terminar de ensamblar el vehículo, el paso siguiente será pintar el carro ya ensamblado y lo último que faltaría para terminar el proceso seria el almacenamiento del carro pintado. Ahora bien, para poder cumplir con los procesos anteriormente mencionados y que además en la línea de ensamble de carros se cuente con cuatro paradas, se ha definido tener en la misma estación la colocación del chasis y los ejes, puesto que estos dos procesos son los primeros que se deben efectuar para ensamblar el vehículo, sumado a esto, los almacenes para los chasis y los ejes no ocupan tanto espacio, es así como se define la estación uno; con respecto a la siguiente tarea la cual es colocación de ruedas se define que esta irá en la estación dos, ya que el almacén ocupa los dos lados de la banda transportadora, dejando esta estación con solo esta tarea; la tercera estación es la puesta de la carrocería, ya que es la ultima tarea de ensamble que haría falta y por ultimo se tiene la estación cuatro, en la que se pinta el vehículo y se almacena, ya que estas dos tareas son las ultimas que faltarían por hacer para completar el proceso de ensamble de un vehículo. En resumen, se tienen las siguientes estaciones o también llamadas paradas: ��Estación 1. En esta estación se colocarán el chasis y los ejes. ��Estación 2. En esta estación se colocarán las llantas. ��Estación 3. En esta estación se colocara la carrocería. ��Estación 4. En esta estación se pintara el automóvil ya ensamblado y se

almacenará.

24

5. MATERIALES Y EQUIPO: 5.1 Mando de control. 5.2Programación de tareas. 5.3 Cronometro. 5.4 Registro de datos ( Hoja de calculo Excel). 6. PROCEDIMIENTO 6.1 El profesor asigna grupos de cuatros personas. 6.2 Las cuatro personas están distribuidas en las siguientes tareas: 1) Programación 2) operación del mando de control, 3 ) toma de tiempos y 4) registro de datos. 6.3 Los estudiantes deben normalizar las actividades en la estación, una vez normalizada la actividad en la estación, los estudiantes proceden a intercambiar las actividades de cada uno. Posteriormente deben realizar una sesión de grupo para analizar como se puede mejorar el desarrollo de las cuatro operaciones antes nombradas. 7. INFORME 7.1 Elaborar el diseño de los cuatro puestos de trabajo describiendo las tareas asignadas en un diagrama de flujo y en una carta de proceso. 7.2 Presentación de los resultado en los puestos de trabajo, obtenidos de la valoración en términos del tiempo con el fin de hallar errores y sesgos.

25

Figura 8. Linea de ensamble Ford Motor (Ohio)7

7 Microsoft Encarta Ver. 1995 Foto tomada de “Automovile Industry”

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Anexo A. Practica # 1

medición del desempeño en una estación de ensamble automatizada de automóviles

Guía del profesor

1. OBJETIVO GENERAL Lograr que el estudiante adquiera destrezas o habilidades para valorar el trabajo en términos de unidades de tiempo.

1.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS 1.2.1 Analizar cada uno de los elementos que hacen parte del proceso de

ensamble de automóviles a escala.

1.2.2 Proporcionar al estudiante las herramientas necesarias para valorar un proceso automatizado.

1.2.3 Vincular al estudiante con el funcionamiento de un sistema automático.

2. JUSTIFICACIÓN TEORICA La estandarización del trabajo sin duda lleva a que una empresa desarrolle ventajas competitivas ya que así se logra obtener control en los procesos como costos, calidad, diseño; logrando ofrecer productos al mercado con las mas altas exigencias que este impone, bien, el tiempo juega un papel importante en el desarrollo de estas ventajas, pues el esta implícito en cada una de las tareas llevadas a cabo para realizar cualquier proceso; el objetivo principal de medir el tiempo es determinar si un proceso se esta desarrollando en un tiempo acorde al producto en mención, permite saber cuanto cuesta realizar un proceso y si este

27

es tecnológicamente factible, para mediante herramientas poder disminuir esos tiempos y generen valor agregado a una empresa. Medir el tiempo también permite establecer cual debería ser la manera ideal de realizar un proceso, teniendo como base los materiales, movimientos y el trabajo hecho por los operarios. En esta practica se podrá notar cual es el funcionamiento de una planta automatizada, el manejo de robots jugara un papel clave y al final determinaremos que impacto tienen estos en la industria. A continuación se definen algunos conceptos sobre automatización que son indispensables para dar el manejo adecuado a la practica, donde además de la estandarización de un proceso se pueda impartir estos conocimientos, ya que en ultimas es el fin de esta nueva practica. 2.1 CONCEPTO DE UN AUTOMATISMO8 La automatización puede aplicarse a muchos procesos cotidianos, desde sistemas agrícolas hasta complejos procesos industriales, donde el objetivo final es desarrollar eficiencia en los procesos y suprimir o reducir al mínimo la participación humana; el automatismo se puede aplicar en sectores productivos como por ejemplo : encargarse de trabajos repetitivos , peligroso, tediosos; Controlar la seguridad del personal y de las instalaciones; Incrementar la producción y la productividad, disminuir el consumo de materia y energía. Un automatismo esencialmente consta de 1) Elementos captadores de información que son quienes dan la información sobre el estado del elemento o proceso a controlar; 2) Elementos motrices que pueden ser maquinas o actuadores que se encargan de efectuar operaciones básicas como movimientos, energía, 3) un cuadro de señalización que sirve para a través de elementos ópticos o acústicos generar información al operador que este controlando el proceso;4) un cuadro de mando encargado de dar ordenes a las maquinas, pueden ser pulsadores, interruptores, selectores ; y por ultimo un equipo de mando o autómata que es el conjunto cableado o equipo electrónico por donde fluye la información que gobierna o pilota la instalación.

8 PEIRO, Tomas; DIEZ J Manuel, ANALISIS Y DISEÑO GRAFICO DE AUTOMATISMOS SECUENCIALES GRAFCET (TEORIA), U.P.V ,Valencia, España, 1997. p 34.

28

2.2 MAQUINAS CONTROLADAS NUMÉRICAMENTE (NC) 9 Son grandes maquinas herramientas, programadas para producir partidas pequeñas o medianas de partes complicadas. Aplicando una secuencia de instrucciones programada de antemano, las maquinas NC perforan, tornean, horadan o fresan muchas partes diferentes, de distintas formas o tamaños. En la actualidad, las maquinas NC son la forma mas común de automatización flexible (programable). Los primeros modelos recibían instrucciones por medio de una cinta o tarjeta perforada. 2.3 MAQUINA CON CONTROL NUMERICO COMPUTARIZADO (CNC) Son unidades autónomas de equipo, cada una de las cuales esta controlada por su respectiva microcomputadora. 2.4 ROBOTS INDUSTRIALES Son maquinas versátiles, controladas por computadora y programadas para realizar diversas tareas. En su mayoría son de tipo estacionario y están montados sobre el piso, provistos de un brazo que les permite alcanzar lugares poco accesibles. La mano del robot, llamada a veces efector o herramienta final, es la que realiza el trabajo. La mano puede modificarse para desempeñar diferentes tareas, como manejo de materiales, soldadura puntual, pintura por aspersión, ensamble e inspección y ensayo. Los robots de segunda generación( Laboratorios Industrial), provistos de sensores que simulan el tacto y la vista, han propiciado la creación de nuevas aplicaciones. Las ventajas de la instalación de un robot son: menos desperdicio de materiales, calidad mas consistente y ahorro de mano de obra. Definidos estos conceptos de automatización, el paso a seguir es documentar al estudiante con conceptos ya muy conocidos como son lo que tiene que ver con la toma de tiempos, los métodos y formulas existentes para poder determinar estos. Para ilustrar de una manera clara la toma de tiempos, se desarrollo un software que permitirá que el estudiante defina el valor de las variables para al final

9 KRAJEWSKI, Lee J., RITZMAN, Larry P. Administración de Operaciones. Estrategia y analisis , 5ta Edicion, México, Pearson Education, 2000. p 159

29

determinar cual fue el tiempo total empleado en el proceso, y la muestra necesaria para obtener al fin una estandarización del proceso; primero se define cual va a ser la técnica empleada para medir el tiempo, hay dos opciones: El método de la lectura interrumpida es aquella que se realiza llevando a cero él cronometro después de tomar el tiempo de cada elemento y el método de la lectura continua es aquella que parte de cero con el primer elemento y acumula el tiempo n para los demás n elementos que consiste en dejar que el cronometro corra hasta el final del proceso. En la tabla de resultados se podrán digitar la capacidad con que se medirá el proceso, la frecuencia, el porcentaje de suplementos, la precisión y confianza con que se quieren los resultados para que al final aparezca cual es el tiempo normal total del proceso, el tiempo estándar, y la muestra necesaria que debería realizarse para obtener los mejores resultados que es cuando ya se podrá hablar de una estandarización del proceso.

3. MATERIALES Y EQUIPO: 3.1 Mando de control. 3.2Programación de tareas. 3.2 Cronometro. 3.3 Registro de datos ( Hoja de calculo Excel). 4.0 RECOMENDACIONES: 4.1 Indicar al estudiante la importancia de la utilización de una hoja de calculo(Excel) que le permita trabajar en la valoración de tiempos de una forma mas rápida y mejor presentada que este acorde con la exigencia de una aplicación tecnológica en los procesos.

30

Anexo B.

Método de trabajo Guía del estudiante.

1. OBJETIVO GENERAL Desarrollar los conceptos de estudio de métodos de trabajo para representar cada uno de los elementos involucrados en el proceso de ensamble de automóviles y proponer posibles mejoras. 1.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS

1.2.1 Diseñar una mejora al proceso actual de ensamble de automóviles que pueda incrementar la eficiencia de las maquinas involucradas en el proceso.

1.2.2 Permitir que el futuro ingeniero industrial reconozca la importancia de

organizar y definir adecuadamente los puestos de trabajo.

1.2.3 Proporcionar al estudiante los programas de simulación que le permita visualizar las mejoras al proceso de ensamble ( PROMODEL).

2. SUSTENTACIÓN TEORICA El enfoque de un sistema socio técnico en la Industria permite, ajustar las necesidades de tecnología del proceso de producción a los requerimientos del trabajador y a su grupo de trabajo. Teniendo en cuenta este enfoque la Industria a través del análisis de los métodos de trabajo identifica los factores que impiden el desarrollo eficiente de los procesos y el desempeño adecuado del trabajador en su puesto de trabajo.

31

La practica mas empleada en el estudio de métodos de trabajo es la elaboración de diagramas, como diagramas de operaciones, diagrama trabajador – maquina, diagrama de movimiento simultaneo, diagrama de actividad en combinación con estudio de tiempo o datos de tiempo estándar. Los diagramas deben utilizarse dependiendo del nivel de actividad de la tarea, que pueden ser las siguientes: 2.1 PROCESO DE PRODUCCIÓN Cuando se estudia el proceso de producción con el objetivo de identificar retrasos, distancias de transporte, procesos y requerimientos de tiempo de procesamiento, con el fin de simplificar toda operación, el diagrama de proceso es de gran valor en este caso porque permite estudiar un sistema de forma general. El sujeto puede ser un producto que se esta fabricando, un servicio que se esta creando o una persona que esta desarrollando una secuencia de actividades 2.1.1 Trabajador en un sitio de trabajo fijo: Cuando se estudia al trabajador que

permanece en una estación de trabajo especifica, con el fin de simplificar su método de trabajo, disminuir y facilitar lo mas posible los movimientos del operario.

2.1.2 Trabajador que interactúa con equipo: Cuando se tiene como finalidad

establecer una relación optima hombre-maquina haciendo eficiente el tiempo usado por el empleado en llevar a cabo una tarea, así como el empleado por el equipo.

2.1.3 Trabajador que interactúa con otros trabajadores: Cuando se pretende

determinar la interacción de varios trabajadores dentro de un proceso productivo o en la prestación de servicios.

3. MATERIAL Y EQUIPO. Para el desarrollo de esta practica se utilizaran los siguientes materiales y equipos.

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3.1 Mando de control. 3.2 Programación de tareas. 3.3 Cronometro. 3.4 Registro de datos ( Hoja de calculo Excel). 3.5 Banda Transportadora. 4.0 PROCEDIMIENTO. 4.1 El profesor asigna grupos de cuatro personas. 4.2 Las cuatro personas están distribuidas en siguientes tareas: Un estudiante realiza la programación, otro opera el mando de control, otro el tiempo y analiza el proceso de ensamble, finalmente otro registra los datos. 4.3 Los estudiantes primero deben realizar la valoración del proceso de ensamble en la estación asignada; después realizar el estudio del proceso de producción para identificar tiempos de procesamiento por elemento, movimientos y retraso. 4.4 Ya realizado el estudio de proceso en la estación , se reúnen los integrantes para representar el proceso actual mediante herramientas gráficas y llegar a eliminar actividades innecesarias que no agreguen valor al producto.

33

10

Figura 9. Proceso de ensamble de automóviles 5. INFORME 5.1 Elaborar la carta de proceso describiendo el método actual de ensamble de autos a escala. 5.2 Elaborar los siguientes diagramas de proceso: Diagrama de operaciones y diagrama de flujo. 5.3 Presentación de las recomendaciones con su respectiva justificación en tiempo o economía de movimientos.

10 Microsoft Encarta Ver. 1995 Foto tomada de “Automotion”.

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Anexo B Practica 2

Método de trabajo. Guía del profesor.

1. OBJETIVO GENERAL Desarrollar los conceptos de estudio de métodos de trabajo para representar cada uno de los elementos involucrados en el proceso de ensamble de automóviles y proponer posibles mejoras.

1.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS

1.2.1 Diseñar una mejora al proceso actual de ensamble de automóviles que pueda incrementar la eficiencia de las maquinas involucradas en el proceso.

1.2.2 Permitir que el futuro ingeniero industrial reconozca la importancia de organizar y definir adecuadamente los puestos de trabajo. 1.2.1 Proporcionar al estudiante los programas de simulación que le permita

visualizar las mejoras al proceso de ensamble ( PROMODEL).

2. JUSTIFICACIÓN TEORICA. Para realizar esta practica se empleara una línea de ensamble la cual cumple con las siguientes funciones y características.

35

2.1 ESPECIFICACIONES OPERACIONALES.(Modo de funcionamiento)

2.1.1 Estación #1: Colocación de chasis .

CHASIS.

Figura 10. Colocación de Chasis

2.1.1.1 Elementos Relacionados.

��Motor paso a paso. ��Eje lineal con correa dentada. ��Cilindro doble efecto. ��Cilindro antigiro doble efecto ��Ventosa ��Sensores óptico y magnéticos. ��Electro válvula generadora de vacío.

El proceso debido a la colocación del chasis, se compone básicamente de tres partes:

� Cilindro doble efecto. � Válvula generadora de vacío. � Ventosa. � Eje lineal con correa dentada. � Motor paso a paso. � Chasis. Banda transportadora. Bandeja transportadora. � Soporte para chasis.

� �

�

�

�

�

�

�

36

1. Almacenamiento 2. Sujeción. y, 3. Colocación de chasis en bandeja de transporte.

2.1.1.2 Almacenamiento de chasis. Los chasis se acomodarán en apilamiento, con un entorno marcado por un motor paso a paso y 1 eje lineal con correa dentada. ( Elementos �,� y � de la figura 10). El eje lineal proporciona junto con un soporte para los chasis, la base sobre la cual se desplazan verticalmente los mismos, una vez ha convertido el movimiento del motor a un movimiento lineal, por medio de una correa dentada ( ver descripción técnica). Así, una vez se llega a la posición final, detectada por un sensor óptico; el chasis está listo para ser sujetado.

Figura 11. Almacén de Chasis

2.1.1.3 Sujeción. Un cilindro antigiro doble efecto, proporcionará un movimiento vertical arriba-abajo, a este se encuentra acoplado una ventosa la cual, por medio del desplazamiento hacia abajo del cilindro llega a la posición a la cual se encuentra el chasis y por medio de una electro válvula generadora de vacío se adherirá al chasis hasta que este último sea colocado en la posición final (o bandeja transportadora).

Sensor óptico

Desplazamiento hacia arriba Carro eje lineal

37

Figura 12. Proceso de sujeción.

Figura 13. Colocación de chasis en bandeja transportadora..

2.1.1.4 Colocación de chasis en bandeja transportadora. Una vez se ha tomado un chasis por medio de la ventosa, el cilindro de movimiento vertical, se desplaza hacia arriba. Luego de terminar su función, un cilindro doble efecto para desplazamiento horizontal, se mueve hacia delante, justo sobre la bandeja transportadora y luego el cilindro de movimiento vertical, se mueve hacia abajo, colocando el chasis sobre la bandeja luego se quita el vacío, con el fin de separar el chasis y la ventosa.

Cilindro movimiento arriba-abajo

Electro válvula generadora de vacío Ventosa

Chasis



Chasis

Émbolo del cilindro (afuera)

38

Figura 14. Transporte de chasis a pallet (Movimiento vertical).

Figura 15.Transporte de Chasis a pallet (movimiento horizontal).



Chasis

Émbolo del cilindro (adentro)


Electro válvula generadora de vacíoVentosa

Chasis


Cilindro desplazamiento horizontal


Bandeja transportadora

Banda transportadora

39

Figura 16.Colocación de chasis en pallet.

Por último, el conjunto de desplazamiento (cilindros y ventosa) vuelven a su posición de inicio. El cilindro de movimiento vertical, se desplaza hacia arriba y el de desplazamiento horizontal hacia atrás y se queda en esa posición hasta que la estación 2 deba iniciar su proceso nuevamente.

Figura 11. Regreso a posición inicial (movimiento vertical).

Figura 17. Regreso posición inicial ( movimiento vertical)




Electro válvula generadora de vacío Ventosa ( pierde el vacío)

Chasis







Electro válvula generadora de vacíoVentosa

Chasis




40

Figura18. Regreso a posición de inicio (movimiento horizontal).

2.1.2 Colocación ejes.

Figura 19.Almacenamiento de ejes



Cilindro movimiento arriba-abajoElectro válvula generadora de vacío

Ventosa

Chasis




� Cilindro doble efecto. � Pinzas de dedos paralelos � Ejes � Almacén de ejes � Banda transportadora � Chasis

�

�

� �

� �

�

41

2.1.2.1 Elementos relacionados.

��Cilindro doble efecto. ��Pinza de dedos paralelos.

2.1.2.2 Almacenamiento. El almacén de los ejes será un recipiente en forma de V, el cual es llenado manualmente. Los ejes serán acomodados en apilamiento y en la parte inferior del almacén, se dispondrá un cilindro doble efecto con un acople de un par de canaletas con una separación igual a la separación que para los ejes existe en el chasis.

Figura 20. Sujeción de ejes.

2.1.2.3 Sujeción . el par de canaletas, tomarán los ejes, y el cilindro doble efecto al cual se encuentran acopladas se desplazará hacia arriba, de modo que sobre el almacén se encontrarán tan solo dos ejes, que estarán dispuestos para ser colocados en el chasis.

� Cilindro doble efecto. � Canaletas � Ejes � Almacén de ejes

�

�

�

�

42

2.1.2.4 Colocación. Una vez que se tienen los ejes en el exterior del almacén, un par de pinzas de dedos paralelos, se cerrarán agarrando los ejes, seguido a esto el conjunto cilindro – canaletas vuelve a su posición inicial y un cilindro doble efecto al cual se encuentran acopladas las pinzas, permitirá desplazar los ejes hacia el chasis, donde los insertará.

Figura21. Colocación de ejes.

Una vez colocados los ejes, el conjunto, cilindro – pinzas volverán a su posición

inicial a la espera de un nuevo pallet.

43

2.1.3 ESTACION #2: COLOCACION DE LLANTAS

Figura 22.Elementos colocación de llantas.

2.1.3.1 Elementos relacionados.

��Actuador giratorio. ��Cilindro doble émbolo. ��Pinza de tres dedos. ��Cilindro doble efecto.

Se colocarán las cuatro llantas al mismo tiempo. El proceso es el siguiente:

1. Almacenamiento 2. Sujeción 3. Fijación de llantas.

2.1.3.2 Almacenamiento. Al igual que en las otras estaciones, este se hace de forma manual. Existen cuatro almacenes de llantas, 2 a cada lado de la estación en la banda transportadora. Las llantas se apilan como lo indica la figura:

� Almacén. � Actuador giratorio y cilindro doble émbolo. � Banda transportadora. � Bandeja transportadora. � Cilindro doble efecto (empuje de llanta hacia fuera de almacén).

�

�

�

�

� �

�

44

Figura 23. Almacén de llantas

De esa forma cada que se extrae una llanta del almacén, la siguiente, pasará a la posición de salida por efecto de la gravedad. Como se colocarán las llantas al mismo tiempo, dos cilindros doble efecto situados detrás de las llantas de salida se encargarán de empujarlas un poco hacia delante, dando paso a la etapa de sujeción. 2.1.3.3 Sujeción. Una vez las llantas están en la posición de salida, un par de cilindros de doble émbolo, se desplazan hacia delante, y una vez se encuentran justo en frente de la llanta, las pinzas de tres dedos (para evitar la caída de la llanta) sujetarán las llantas, los cilindros se retraen y quedan listos para la siguiente fase. Ejemplo para un par de llantas.

Figura 24. Estado de reposo para la estación 2.

Llanta de salida

45

Figura 25. Proceso de agarre de llantas

Figura 26. Desplazamiento de la llanta al pallet.

46

2.1.3.4 Fijación de llantas. Terminado el proceso anterior, los actuadores giratorios, efectúan su función, de modo que las llantas quedan justo enfrente de cada eje, los cilindros doble émbolo, se desplazan hacia delante y las pinzas insertan las llantas en los ejes. Sucedido lo anterior, los cilindros se retraen, los actuadores vuelven a girar, quedando enfrente de los almacenes, hasta que el proceso se inicie nuevamente.

Figura 27. Colocación de llantas y regreso a posición inicial

2.1.4 ESTACION #3: FIJACION DE CARROCERIA .

Figura 28. Proceso de colocación de carrocería.

.

� Cilindro de giro 270° � Piñón libre � Cilindro doble efecto � Pinza de dedos paralelos � Carrocerías

� �

�

� �

�

47

2.1.4.1 Elementos relacionados

��Cilindro de giro 270º. ��Piñón libre. ��Cilindro doble efecto. ��Pinza de dedos paralelos ��Sensores óptico y magnéticos

Al igual que en las anteriores estaciones, existen básicamente, tres procesos: 1. Almacenamiento 2. Sujeción 3. Colocación

2.1.4.2 Almacenamiento. Las carrocerías están dispuestas una detrás de otra sobre una superficie, que tiene un pequeño desplazamiento, debido al movimiento del cilindro de giro 270º . De este modo, la carrocería se sitúa justo debajo de la pinza de sujeción, lo cual es determinado por un sensor óptico, para continuar con el siguiente proceso, como se observa en la figura. (Ver Figura 22). 2.1.4.3 Sujeción y Fijación . Una vez la carrocería se ha ubicado en la posición de salida, un cilindro de doble efecto, dispuesto para movimiento vertical, el cual tiene en su parte final una pinza de dedos paralelos, desciende hasta donde se encuentra la carrocería, la pinza sujeta la carrocería, el cilindro regresa a su posición inicial y un cilindro doble efecto para movimiento horizontal, se desplaza hacia delante quedando encima del conjunto chasis-ejes-llantas. El cilindro de desplazamiento vertical desciende y por medio de la presión que ejerce la pinza sobre el conjunto, la carrocería queda fijada a presión, sobre el resto del carro. Luego de lo anterior, la pinza abre, el cilindro de desplazamiento vertical sube, el de desplazamiento horizontal regresa, para quedar en la posición de inicio hasta un nuevo proceso. Por último, la banda es controlada por medio de un PLC Siemens. Este trae cuatro módulos adicionales a la CPU, como son el módulo I/O, AS-i , Profibus FMS y RS 232.

48

Figura 29. Mando de control

La función que debe cumplir el elemento de mando, es proporcionar los elementos necesarios para proporcionar el arranque del sistema e indicar la existencia de algún fallo, además debe proveer la posibilidad de detener el sistema por medio de una parada de emergencia. 3. MATERIAL Y EQUIPO. Para el desarrollo de esta practica se utilizaran los siguientes materiales y equipos. 3.1 Mando de control.

� Fuente de poder � Fuente modulos de comunicación � CPU � Módulo Profibus FMS � Modulo AS-i

� Módulo I/O digitales Módulo RS-232 Botón de inicio � Botón de paro � Paro de emergencia

49

3.2 Programación de tareas. 3.3 Cronometro. 3.4 Registro de datos ( Hoja de calculo Excel). 3.5 Banda Transportadora. 4. RECOMENDACIONES: Analizar detalladamente el funcionamiento de la maquina en cada una de las estaciones de ensamble; e indicar al estudiante los elementos y componentes utilizando el soporte teórico dado en la practica, realizando una pequeña introducción antes de iniciar.

50

Anexo C.

Inversión para la elaboración de las practicas de laboratorio

Para elaborar el presupuesto tendremos en cuenta el tiempo empleado por parte del grupo de trabajo, director del proyecto, y los demás gastos que implica el desarrollar un estudio de estas características ( impresiones, fotocopias, trascripción, etc...)

ETAPA INICIAL

RECURSO TIEMPO COSTOS

* INVERSIÓN EN EQUIPO $98.000.000

1. ACTIVIDADES PRELIMINARES 8 hrs. ( 2

Estudiantes)

$ 80.000

2. PRESENTACIÓN DE LOS ESTUDIANTES

ANTE EL GRUPO DE ESTUDIO

1 hr. ( 2 Ests).

1 hr. Dir.

$10.000

$35.000

3. PRIMERA REUNION CON DIRECTOR

PROYECTO

2 hrs. Dir. $70.000

4. BÚSQUEDA Y RECOLECCION DE LA

INFORMACIÓN(Visitas a bibliotecas,

fotocopias, compras de libros)

4 hrs. ( 2 Ests.)

$100 copia x 60

2 libros ($50.000)

$40.000

$6.000

$100.000

5. REALIZACIÓN DEL ANTEPROYECTO

(Trascripción de texto, levantamiento de

gráficos).

4 hrs. ( 2 Ests).

$400 x 60 hojas

$40.000

$24.000

6. SEGUNDA REUNION CON EL DIRECTOR

DEL PROYECTO.

1 hr (2 Ests.)

1 hr. Dir.

$10.000

$35.000

7. ENTREGA DEL ANTEPROYECTO

(Argollado, pago de creditos a la

Universidad).

1 Argollada.

Créditos. ( 2 Ests)

$1.500

$1.000.000

51

ETAPA DE DIAGNOSTICO Y ELABORACIÓN DE PROPUESTA

RECURSO TIEMPO COSTOS

1. COMPRA Y LECTURA DE PRACTICAS

DE LABORATORIO DEL AREA DE

GESTION DE OPERACIONES

*3 guías y contenidos

programáticos.

* 3 hrs. ( 2 Ests.)

$25.000

$30.000

1ª. REUNION CON DIRECTOR 1 hr ( 2 Ests)

1 hr. Dir.

$10.000

$35.000

2. DOCUMENTACIÓN DEL ESTADO

ACTUAL DE LAS PRACTICAS DE

LABORATORIO (Trascripción de texto)

$400 x 40

4 hrs ( 2 Ests.)

$16.000

$40.000

3. ELABORACIÓN DE LA PROPUESTA DE

MEJORAMIENTO (Trascripción de texto)

8 hrs. ( 2 Ests.)

$400 hoja x 40

$80.000

$16.000

4. PRESENTACIÓN DE LA PROPUESTA

(Reunión con estudiantes, director del

proyecto y profesores de programa).

16 hr. ( 2 Ests.)

1 hr . Dir.

16 hr.(Profs. programa).

$160.000

$35.000

$320.000

52

IMPLEMENTACIÓN DE LA PROPUESTA.

Para la realización de esta etapa debe tenerse en cuenta la compra del

equipo necesario ( hardware-software).

RECURSO TIEMPO

COSTOS

1. COMPRA DE EQUIPOS Cronometro digital

Licencia Excel

Licencia Word.

Licencia Visual

Basic.

1 Computador.

$182.120

US$160

US$160

US$160

$0.

2. REALIZACIÓN DE PRUEBAS

EXPERIMENTALES

40 hrs ( 2 Ests.)

40 hrs Director.

$400.000

$1.400.000

3. ESTANDARIZACION ( Puesta en marcha

definitiva) DE LA PROPUESTA DE

MEJORAMIENTO.

20 hrs ( 2 Ests).

20 hrs. Director.

$200.000

$700.000

4. PRESENTACIÓN DEL PROYECTO

COMPLETO MEDIANTE ACTO PUBLICO.

1 hr ( 2 Ests.)

1 hr Dir.

1 hr Profs.

$10.000

$35.000

$20.000

53

TOTAL PRESUPUESTO

RECURSO TIEMPO TOTAL

CANTIDAD

TOTAL

1. Estudiantes

2. Director Proyecto

3. Profesores programa

4. Créditos estudiantes

5. Fotocopias y argollada

6. Libros

7. Transcripciones

8. Guías y contenidos.

9. Compra Licencias.

10. Compra Cronometro

Digital.

11. inversión en equipo

GRAN TOTAL

222 hrs. ( $5.000 c/hr)

67 hrs. ( $35.000 c/hr)

17 hrs. ( $20.000 c/hr)

$ 500.000 c/u

60 ( $100 c/u) + $1.500

2 libros ( 50.000 c/u)

140 hojas ( $400 c/u)

3 guías mas contenidos

3 Licencias

1

$1.110.000

$2.345.000

$ 340.000

$1.000.000

$ 7.500

$100.000

$56.000

$ 25.000

$1.056.000

$182.120

$98.000.000

$104.221.620

Nota:

Hr. Estudiante : $5.000

Hr. Director Proyecto : $35.000

Hr. Profesores : $20.000

DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UNA PLANTA PILOTO DE …

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