SdP2015 - Clase II - Automatización

AUTOMATIZACIÓN EN LOS SISTEMAS DE

Nov2014/Marzo2015 Ing. Nicolás Sabetta 1

LOS SISTEMAS DE PRODUCCIÓN

Automatización en los sistemas de producciónAutomatización en los sistemas de producción

1- Sistemas de manufactura automatizados:

• Máquinas-herramientas automatizadas para procesar partes

(https://www.youtube.com/watch?v=SmsRdR3e8dg)

• Líneas de transferencia (https://www.youtube.com/watch?v=LxKrDX2b4ZU)

• Líneas de ensamble automatizadas


• Líneas de ensamble automatizadas

(https://www.youtube.com/watch?v=q_bza0l7A_g)

• Sistemas de almacenamiento y manejos de cargas automáticos

(https://www.youtube.com/watch?v=zJOAVOWIuro)

• Sistemas automáticos para inspección y control de calidad

(https://www.youtube.com/watch?v=q8uhOLtdWqY)

Los sistemas de manufactura automatizada operan en las fábricas sobre el

producto físico.

Realizan todo tipo de operaciones como procesamiento, ensamble, inspección y

manipulación de materiales, y en algunos casos hacen más de una operación de

estas al mismo tiempo.

Se llaman “automatizados” porque ejecutan sus actividades con un nivel de

participación humana reducido en comparación con su equivalente de proceso

manual. Esta participación puede ser incluso nula en aquellos sistemas

altamente automatizados.

Descripción del proceso de AutomatizaciónDescripción del proceso de Automatización


altamente automatizados.

Algunos ejemplos pueden ser:

•Máquinas-herramientas automatizadas que procesan piezas;

•Líneas de montaje que realizan operaciones de maquinado en serie

•Sistemas de ensamble automático

•Sistemas de manufactura que usan robots industriales para realizar operaciones

•Sistemas automáticos de manipulación de material y almacenamiento para la

integración de operaciones de manufactura

•Sistemas de inspección automáticos para control de calidad

Aplicación del proceso de AutomatizaciónAplicación del proceso de Automatización

Sistemas de soporte Aplicaciones de

OPORTUNIDADES PARA LA OPORTUNIDADES PARA LA AUTOMATIZACIÓN Y AUTOMATIZACIÓN Y

PROGRAMACIÓN DE UN SISTEMA PROGRAMACIÓN DE UN SISTEMA DE PRODUCCIÓNDE PRODUCCIÓN


Sistemas de soporte

a la manufactura

Aplicaciones de

potencial programación

Aplicaciones de potencial

automatización

Facilities: (fábrica;

equipamientos)

Sistemas de

producciónCIM

600

800

1000

1200

Va

rie

da

d d

e P

rod

uct

os

Aplicabilidad de los tipos de automatizaciones

AutomatizaciónAutomatización

ProgramableProgramable


0

200

400

1 10 100 1000 10000 100000 1000000

Va

rie

da

d d

e P

rod

uct

os

Canitdad mensual de producción

Automatización Automatización

FlexibleFlexible AutomatizaciónAutomatización

Fija

Automatización fija: la secuencia de operaciones permanece fija , y está dada por el

arreglo de equipos. Para cambiar la secuencia de operaciones hay que cambiar todo el

equipo tecnológico. Ejemplos: Línea de envasado de bebidas, línea de ensamble final

de automóviles. Requieren alta inversión inicial para ingeniería, diseño y fabricación

del equipamiento productivo específico y altas tasas de producción para amortizar la

inversión inicial

Automatización programable: el equipamiento tecnológico de producción es diseñado

con la capacidad de cambiar la secuencia de operaciones para poder fabricar distintas

configuraciones de productos. La secuencia de operaciones es controlada por un

programa computacional. Para cada variedad de producto a fabricarse se crea un

programa que controle la secuencia de operaciones. Requiere alta inversión en


programa que controle la secuencia de operaciones. Requiere alta inversión en

equipamiento de propósito general; no requiere altas tasas de producción. La

característica esencial es la alta flexibilidad para manejar producción variada. Es típoco

de los procesos de producción por batch. Ejemplos son centros de

mecanizado, CNC, robots industriales.

Automatización flexible: es la intersección entre lo programable y lo fijo. Se logra con

ella producir una gran variedad de productos sin pérdidas de tiempo entre cambios de

un producto a otro. No hay perdida de tiempos en set-up o reprogramaciones de

operaciones. Se requiere alta inversión en maquinaria customizada para el abanico de

productos a producir y tasas medias de producción. Ejemplo : Sistema Toyota de

producción.

Manufactura integrada por computadora (CIM)Manufactura integrada por computadora (CIM)

El término CIM denota el uso generalizado de sistemas

computacionales para diseñar productos, planificar la

producción, controlar las operaciones y gestionar toda la

información necesaria en el entorno de manufactura.

Generalmente se integran estas funciones con las


Generalmente se integran estas funciones con las

comerciales, contables, financieras estratégicas en único

sistema, conocido comúnmente como ERP.

“Computer-Aided Design” (CAD, Diseño Asistido por

Computadora; por ejemplo: AutoCAD, Inventor, Solid Works) y

“Computer-Aided Manufacturing” (CAM, Manufactura Asistida

por Computador; por ejemplo: CNC, PLC, SCADA) están incluidos

en lo que denominamos CIM.

Razones para automatizarRazones para automatizar

1. Para aumentar productividad.

2. Para reducir costo de MOD.

3. Para hacer frente a la escasez de mano de obra.

4. Para eliminar tareas manuales rutinarias y repetitivas que generan alta

rotación en los puestos de trabajo.

5. Para eliminar tareas inseguras o nocivas para el trabajador.


5. Para eliminar tareas inseguras o nocivas para el trabajador.

6. Para mejora la calidad del producto.

7. Para reducir el tiempo de entrega al cliente (Lead-Time de entrega).

8. Para implementar nuevos procesos complejos que no pueden ser realizados

manualmente (ej: mecanizados de alta precisión).

9. Para ser un jugador competitivo en el mercado y no quedar en condiciones

inferiores que los competidores.

Razones para NO automatizarRazones para NO automatizar

1. En ciertas regiones del planeta el valor de la hora-hombre es lo

suficientemente bajo como para no justificar grandes inversiones de capital

en materia de automatización en pos de la reducción de costos.

2. Los humanos poseen ciertos atributos que les da ventaja sobre sobre las

máquinas en ciertas situaciones y tipos de tareas:


1. La tareas es tecnológicamente muy difícil de automatizar, debido a por

ejemplo: a) problemas con el acceso físico al lugar de trabajo; b)

requerimientos de ajuste en la tarea; c) destreza manual requerida; d) se

demanda coordinación mano-ojo.

2. Ciclo de vida del producto corto; se prefieren actividades manuales en

productos con ciclo de vida corto o que deban estar rápido en el

mercado.


3. Producto “customizado”: en productos configurados según el deseo del

cliente las tareas manuales ofrecen versatilidad y facilidad de adapta-ción.

Los humanos son más flexibles que cualquier máquina.

4. Picos y valles en la demanda: un sistema de manufactura automatizado

tiene un costo de capital según su inversión que se prorratea en la

producción. Si la demanda baja, cada unidad tendrá un mayor costo en este


producción. Si la demanda baja, cada unidad tendrá un mayor costo en este

sentido para recuperar la inversión. Por otro lado, ante picos de

demanda, las máquinas tienen una capacidad tope. Para ambas situaciones

el trabajo manual se prefiere sobre el automatizado.


5. Necesidad de reducir el riesgo del fracaso de producto: ¿Qué sucede si

luego de una gran inversión de capital en automatización el producto no

tiene el ciclo de vida estimado y deseado?

6. Falta de capital: a veces las compañías no disponen del capital requerido

para invertir en equipamientos y son forzadas a contratar mano de obra.


El Trabajo Manual en los Sistemas de Soporte a la ManufacturaEl Trabajo Manual en los Sistemas de Soporte a la Manufactura

•En el cálculo de los requerimientos de materiales (MRP) las

órdenes son generadas a través de software utilizando la BOM y

el consumo de materiales según el MPS. Sin embargo es una

persona quien debe interpretar los resultados y administrar.

•Los sistemas CAD se usan en el diseño de producto y constituye


•Los sistemas CAD se usan en el diseño de producto y constituye

una herramienta para aumentar el talento del diseñador. Pero se

requiere un diseñador y su habilidad para hacer el trabajo

creativo. Aquí el humano es una pieza integral en las funciones

de soporte a la manufactura y los sistemas CAD/CAM permiten

aumentar la productividad y mejorar la calidad.


•Las personas se seguirán necesitando, incluso cuando los

niveles de automatización aumenten, sobre todo a la hora de

tomar decisiones, aprender, hacer ingeniería, administración y

demás funciones en los cuales los humanos superan a las

máquinas según la siguiente tabla:

Fortaleza relativa de los humanos Fortaleza relativa de las máquinas


Fortaleza relativa de los humanos Fortaleza relativa de las máquinas

Sienten estímulos inesperados Realizan tareas repetitivas consistentemente

Desarrollan nuevas soluciones a problemas Almacenan grandes cantidades de datos

Enfrentan problemas abstractos Recuperan datos de memoria con confianza

Adaptación al cambio Realizan múltiples tareas al mismo tiempo

Uso del método hipotético-deductivo Aplican grandes esfuerzos y potencias

Aprenden de la experiencia Realizan simples cálculos rápidamente

Realizan decisiones difíciles basadas en datos

incompletos

Toman decisiones basadas en rutina rápidamente


•Incluso si todos los sistemas de manufactura fueran

automatizados, hay tareas en las cuales se requiere un humano:

•Mantenimiento de los equipos: se necesitan técnicos con

experiencia para mantener y reparar las máquinas; se precisa

de humanos para llevar a cabo programas de mantenimiento.

•Programación: todos los programas y actualizaciones de los


•Programación: todos los programas y actualizaciones de los

mismos son desarrollados por operadores, desde la

programación de un robot hasta la Inteligencia Artificial.

•Proyectos de ingeniería: existe una necesidad constante de

actualizar las máquinas, diseño de herramientas, resolver

problemas técnicas y proyectos destinados a mejoras.

•Administración de la planta: alguien debe ser responsable de

la misma y se requiere un staff entrenado para administrarla.

¿Cómo proceder a la automatización?¿Cómo proceder a la automatización?

3 ENFOQUES:

•El Principio USA

•10 estrategias para la automatización y mejora de procesos


•Estrategia de migración a la automatización

¿Cómo proceder a la automatización? El Principio USA¿Cómo proceder a la automatización? El Principio USA

Se basa en 3 pilares:

•Comprender el proceso actual: herramientas descriptivas de la

ingeniería industrial;

•Simplificar el proceso actual: relevamiento de la importancia de


•Simplificar el proceso actual: relevamiento de la importancia de

las tareas del proceso en búsqueda de la simplificación;

•Automatizar el proceso actual

¿Cómo proceder a la automatización? 10 estrategias¿Cómo proceder a la automatización? 10 estrategias

1) Especialización en las operaciones

2) Combinación de operaciones (en la menor cantidad de

máquinas posibles)

3) Simultaneidad de operaciones (derivado de la estrategia

anterior: tratar de hacer la mayor cantidad de operaciones en

un solo centro de trabajo)


un solo centro de trabajo)

4) Integración de operaciones

5) Aumentar flexibilidad

6) Optimizar la manipulación de material y almacenamiento

7) Inspección en tiempo real

8) Control del proceso y optimización del mismo

9) Control de las operaciones de planta

10) CIM

¿Cómo proceder a la automatización? Estrategia de migración a la automatización¿Cómo proceder a la automatización? Estrategia de migración a la automatización

FASE 1: Producción manual usando un solo centro de trabajo

como una celda de manufactura que opera

independientemente.

FASE 2: Producción automatizada usando un solo centro de

trabajo automatizado que opera independientemente


trabajo automatizado que opera independientemente

(cuando se observa un crecimiento de la demanda).

FASE 3: Producción integrada y automatizada usando un sistema

automatizado con varias estaciones de trabajo y varias

operaciones y transferencia automática entre las mismas. En

este punto la demanda justifica estas inversiones.

¿Cómo proceder a la automatización? Estrategia de migración a la automatización¿Cómo proceder a la automatización? Estrategia de migración a la automatización


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