Ud. 7.1. Sistemas Automatizados de Produccion

Unidad 7.1.- Sistemas Automatizados de Produccin

Ingeniera de Fabricacin - Curso 2013/2014

Unidad 7.1.- Sistemas Automatizados de Produccin

Concepto de Sist. de Produccin

Partes de un Sist. de Produccin

Clasificacin: Por volumen de produccin

Por variabilidad del producto

Produccin Baja (Job Shop) Distribucin fija

Distribucin por procesos

Produccin Media Produccin por lotes

Fabricacin Flexible

Produccin Alta Cantidad

En flujo Modelo nico

Modelo mixto

Tipos de Automatizacin: Fija

Programable

Flexible

Ventajas de la Automatizacin Mano de obra en la automatizacin

Migracin a un sistema automat. Lneas de produccin manual

Lneas de produccin automatizada Sistemas de montaje automatizado

Lneas transfer

Transporte en las lneas Manual

Mecnico Continuo

Transferencia Sincrnica

Transferencia Asincronica

Concepto de Sistema de Produccin

Conjunto de recursos humanos y equipamiento cuya funcin es realizaruna o ms operaciones de procesado y/o ensamblado sobre un tocho enbruto, componente o conjunto de componentes.

Equipamiento incluye: Herramientas y mquinas de produccin. Sistemas de manipulacin y posicionamiento del material. Sistemas informticos y de control.

Los recursos materiales pueden ser requeridos de manera continuada oslo peridicamente para mantener los sistemas funcionando.

Los sistemas de fabricacin son los responsables de aportar valor aadidoa las materias primas.

Partes de un Sistema de Produccin

Instalaciones de produccin: Equipos de produccin y manejo de materiales. Distribucin en planta (layout). Agrupamientos lgicos: lnea, clula, (sistemas de fabricacin)

Sistemas de apoyo a la manufactura: Conjunto de procedimientos y sistemas usados por la fbrica para

resolver los problemas tcnicos y logsticos. Planificacin de la produccin, Gestin de la cadena de

suministros, Control de produccin, Aseguramiento de la Calidad

Clasificacin de Sistemas de Fabricacin

Volumen de produccin: Baja: 1 a 100 ud/ao. Media: 100 a 1000 ud/ao. Alta: >1000 ud/ao (hasta millones).

Variabilidad de la produccin: Variacin blanda: muchos componentes en comn entre las variantes. Variacin dura: pocos componentes en comn entre variantes.

Clasificacin de Sistemas de Fabricacin

Produccin Baja (Job Shop) Taller (Job Shop): Se fabrican cantidades bajas de productos

especializados y personalizados. Tipos:

Distribucin fija Distribucin por procesos

Produccin Media Produccin por lotes. Sistemas Flexibles.

Produccin Alta Produccin por cantidad (gran cantidad de un mismo producto simple). Produccin en lnea (gran cantidad de un producto elaborado).

Produccin Baja: Job Shop-Taller

Baja tasa de produccin, incluso menos de 1 al ao Producto especializado y a medida Producto complejo

Barcos, aviones, cpsulas espaciales, maquinaria especial

Puede incluir la fabricacin de componentes Equipamiento de propsito general Personal de alta cualificacin


Mxima flexibilidad para una variabilidad dura

Distribucin fija (Producto es grande y pesado) Objeto fijo (al final o durante todo el proceso) y Maquinaria mvil dispuesta en torno al objeto

Los componentes intermedios se fabrican en plantas con distribucinorientada al proceso


Distribucin por procesos: Los equipos estn situados de acuerdo a su funcin o tipo.

Las distintas piezas se van moviendo por las distintas zonas en elorden necesario y particular para fabricarlas.

Ventaja: gran flexibilidad debido a gran variedad de secuencias deoperaciones para configuraciones distintas de piezas.

Desventajas: No estn diseados para producciones altas Uso intensivo de dispositivos de almacenaje y transporte Inventario en proceso alto.

Produccin Media

Variabilidad Dura Produce diferente modelos, por lotes. Las estaciones de trabajo se configuran para producir la cantidad deseada del

primer modelo. A continuacin, se reconfiguran para producir la cantidadrequerida del modelo siguiente y as sucesivamente.

Tiempo de preparacin para el cambio: changeover time Se puede usar cuando la productividad del lote > demanda (Permite cambiar) Fabricacin para inventario (Gestin de Stocks) Distribucin tpica: orientada a proceso Muy usada para productos modulares ensamblados de demanda media. Ventajas:

Se utiliza una sla lnea de produccin en vez de varias lineas separadas para cadamodelo.

Inconveniente: Tiempos muertos en cada reconfiguracin de la lnea. Gran cantidad de producto en stock.

Produccin Media

Variabilidad Blanda

Changeover pequeo Grupos de piezas similares se hacen en el mismo equipo sin cambios Ensamblaje y procesado en clulas consistentes en varias mquinas Cada celda se especializa en un rango de variabilidad de las piezas

(clula de fabricacin) Sistemas Flexibles / Tecnologa de Grupos

Produccin Alta

Cantidad (piezas sencillas)

Uso de maquinaria estndard.

Equipamientos especiales (matrices, transporte, )

Distribucin orientada a producto.

Produccin Alta

Flujo (ej. Automviles)

Una lnea de produccin consiste en una serie de estaciones de trabajoordenadas para que el producto pase de una estacin a la siguiente yen cada ubicacin se realice una parte del trabajo total.

Maquinarias y trabajadores especializados.

Situacin de estaciones para maximizar eficacia (distribuicin orientadaa producto)

La transferencia de la lnea normalmente se realiza por medio dedispositivos de transferencia mecnica o sistema de transporte, aunqueen algunas lneas manuales se pasa el producto simplemente a mano.

Produccin Alta

Flujo (ej. Automviles)

Las lneas de produccin estn asociadas a grandes volmenes deproduccin, en las que el trabajo total se puede dividir en tareasseparadas que son asignadas a cada una de las estacionesindividuales (En cada estacin, procesado sencillo, pero rpido)

La velocidad de produccin de la lnea viene dada por la velocidadde su estacin ms lenta. Las produccin de las estaciones ms rpidasestar limitada por este cuello de botella.

Segn variedad Lnea de prod. de modelo nico Lnea de prod. de modelo mixto

Produccin Alta

Lneas de Modelo nico:

Producen slo un modelo y no hay variaciones en l.

Las tareas que realizan las estaciones de trabajo son siempre igualessobre todas las unidades de producto.

Produccin Alta

Lneas de Modelo Mixto Produce varios modelos, pero no por lotes, sino entremezclados en la

misma lnea. Cada estacin de trabajo tiene el herramental necesario y es capaz de

realizar las tareas necesarias sobre cada modelo. Usada en automocin y fabricacin de electrodomsticos. Se minimizan los tiempos muertos entre modelos. Se reducen o evitan stocks de algunos modelos cuando hay escasez

de otros. Mayor flexibilidad frente a cambios en la demanda.

Tipos de automatizacin

Fija Programable Flexible


Fija Concepto:

Secuencia de procesado fija, determinada por la configuracin del equipo. Cada operacin es un proceso elemental dentro de una secuencia (rotacin,

alineado, taladrado, ) La complejidad est en el conjunto de operaciones.

Caractersticas (las de sistemas de prod. en masa) Gran inversin inicial en equipos a medida. Altas tasas de produccin. Relativamente inflexible a la hora de acomodar variaciones. Su uso est justificado cuando se requieren altas tasas de produccin. El elevado coste inicial se distribuye en las mltiples uds. fabricadas.

Ejemplos: Lneas Transfer. Lneas de ensamblado automtico


Programable

Concepto: El equipo tiene la capacidad de cambiar la secuencia de operacin

mediante programa para adaptarse a variaciones del producto. Caractersticas (las de sistemas de prod. en masa)

Alta inversin en equipos de propsito general. Tasas de produccin inferiores a la Automatizacin Fija. Flexibilidad para acomodar o tratar con variaciones en el diseo y la

configuracin del producto. Adecuado para los sistemas de produccin por lotes.

Funcionamiento. Al final de cada lote, se realizan los cambios en laconfiguracin, o changeovers:

Reprogramacin de robots, mquinas de CN y dems dispositivosprogramables.

Modificaciones fsicas en las herramientas (fijaciones, brocas) Ejemplos:

Robots industriuales, Control numrico, PLCs, rels programables.


Automatizacin Flexible: Extensin de la Automatizacin Programable. El tiempo de actualizacin (changeover time) es mucho menor que

en la A.P. Slo es posible para variaciones blandas. No existen lotes. Caractersticas

Alta inversin en equipos a medida. Produccin continua de mezclas variables de productos. Tasas de produccin media. Flexibilidad para acomodar variaciones en el diseo del producto.

Ventajas de la automatizacin

Incrementar la productividad. Reducir el coste de mano de obra. Mitigar la escasez de mano de obra en sector. Reducir o eliminar trabajos rutinarios (en planta u oficinas). Mejorar la seguridad del trabajador. Pasa a supervisar en lugar de

manipular. Nuevas regulaciones.

Mejora de calidad en el producto Uniformidad, Ajuste a especificaciones, Menos piezas defectuosas

Reducir el MLT (Manufacturing Lead Time) Ventaja competitiva frente al cliente, y ahorro en material inmovilizado.

Realizar tareas imposibles a mano. Miniturizacin, complejidad geomtrica, temperaturas, sensibilidad

componentes. Ejemplos: circuitos integrados, Prototipado rpido, Superficies matemticas en

CN.

Evitar alto coste de no automatizar Intangible a medio plazo Ejemplos: repercusin en calidad, ventas, relaciones laborales, imagen de

marca, opciones que se abren una vez implantado el sistema.

Mano de obra en sistemas de produccin

Tras la automatizacin, hay lugar para la mano de obra en los sistemasde produccin?

S, pero cada vez menos en contacto con el proceso.

Razones econmicas asociadas a la globalizacin: China, Mxico, SudesteAsitico.

Adems,

Tareas difciles de automatizar Ciclo de vida del producto Encargos a medida Absorber variaciones en la demanda Reducir riesgos de fracaso en la inversin (migracin gradual)

Migracin a un sistema automatizado

Necesitamos introducir un nuevo producto en el mercado a corto plazo.

Inicialmente: estaciones manuales.

Para aumentar la tasa de produccin se duplican las estaciones y se agrupanen celdas de trabajo (FASE 1)

Si el producto tiene xito en el mercado procedemos a la migracinhacia un sistema automtico. Fases:

FASE 2: Produccin automatizada en celdas de 1 sola estacin operandoindependientemente. (Tras observar un aumento en la demanda).

FASE 3: Produccin automtica integrada, si la demanda est garantizadapara varios aos. Se automatiza la transferencia entre estaciones (integracin)

Ver esquema..

Migracin a un sistema automatizado

Lneas de Produccin Manual

Puesta en marcha por EEUU en la primera mitad del siglo XX.

Tiene gran importancia actualmente en la fabricacin de productos ensamblados,como automviles, camiones, productos electrnicos de gran consumo,electrodomsticos, herramientas mecnicas.

Mltiples estaciones de trabajo ordenadas de forma secuencial en las cualestrabajadores humanos ejecutan operaciones de ensamble.

El proceso comienza con el lanzamiento de una pieza base en el extremo inicial dela lnea.

Un transportador de trabajo contiene la pieza durante su movimiento a lo largo dela lnea.

La pieza viaja por cada una de las estaciones, donde los trabajadores realizantareas que construyen el producto de forma progresiva. En cada estacin seagregan componentes a la pieza base.

Lneas de Produccin Automatizada

Formada por estaciones de trabajo automatizadas conectadas a unsistema de transferencia de piezas cuya actuacin est coordinada conla de las estaciones.

En una situacin ideal, no hay trabajadores en la lnea, excepto pararealizar funciones auxiliares como cambiar herramientas, cargar ydescargar piezas al inicio y al final de la lnea y actividades de reparaciny mantenimiento.

Son sistemas integrados que operan bajo el control de una computadora.

Las operaciones realizadas en cada estacin tienden a ser ms simplesque las que ejecutan personas en lneas manuales.

Pueden ser: Sistemas de montaje/ensamblaje automatizado Sistemas de fabricacin automatizada lneas transfer

Ventajas: Reduccin costes laborales. Incremento de la produccin. Minimizar desplazamientos y esperas. Especializar operaciones.

Sistemas de Montaje Automatizado

Consisten en una o ms estaciones de trabajo que realizan operacionesde ensamble, como agregar componentes o fijarlos a la unidad detrabajo.

Tipos: Celdas de Estacin nica: se organizan alrededor de un robot industrial

programado para realizar una secuencia de pasos de ensamble. Produccinintermedia.

Sistemas de ensamble de estaciones mltiples: se usan para altas produccionesde productos con un nmero limitado de componentes (bolgrafos,encendedores, lmparas, ).

En lnea (a). Rotatoria (b). Carrusel (c). Los palets regresan automticamente al punto inicial. Gran ventaja.

Lneas Transfer

Secuencia de estaciones de trabajo que realizan operaciones deprocesado (mecanizado/conformado de chapa/) con unatransferencia automatizada de unidades de trabajo entre las estaciones.

En el caso del mecanizado, la preforma procede generalmente deprocesos de fundicin forja, y sobre ella se realizan una serie deoperaciones de mecanizado para obtener detalles de alta precisin(taladros, roscas, superficies de gran acabado, ).

Son bastantes caras y van asociadas a grandes volmenes deproduccin.

Se suele utilizar transferencia sincrnica.

Mtodos de Transporte

Mtodos manuales: Se asocian a las lneas de ensamble manual. El producto se acopia en una caja de carga,

Cuando sta se llena, se mueve hasta la siguiente estacin. Este sistema genera una gran cantidad de stocks intermedios, que no son

deseables. Otra opcin: el producto se mueve sobre una tabla plana o palet que

desliza sobre un transportador de rodillos. Cuando el trabajador termina, empuja el palet hasta la siguiente estacin. Se deja un espacio para dos o tres palets, de manera que se relaja el

requerimiento de que todos los trabajadores ejecuten sus respectivas tareasde forma sincronizada.

Problema: controlar la velocidad de la lnea ya que los operariostienden a trabajar a un ritmo ms lento.


Mtodos Mecnicos:

Dispositivos para levantar, cargar, colocar, transportar,

Tipos: Transferencia Continua. Transferencia Sincrnica. Transferencia Asincrnica.


Sistemas de Transferencia Continua: El transportador opera a velocidad constante. Es muy comn en las lneas de ensamblado manual. Caso 1: Las piezas se fijan al transportador

Productos de grandes dimensiones (Automviles, lavadoras, ) El trabajador debe rodear al transportador para completar la tarea

asignada en su estacin. Caso 2: Las piezas pueden retirarse del transportador.

El operario completa sus tareas asignadas en su mesa de trabajo. No requiere necesariamente que el trabajador termine su tarea en el

tiempo asignado. Permite mayor flexibilidad a un operario para resolver algn problema

tcnico que se le pueda presentar.


Sistemas de Transferencia Sincrnica o Intermitente:

Las unidades de trabajo se mueven simultneamente entre lasestaciones con un movimiento rpido y discontnuo.

Requiere la colocacin del trabajo en las estaciones.

La tarea en cada estacin debe completarse dentro del tiempo deciclo permitido.

No es comn en lneas de montaje manual, porque presionademasiado al trabajador, aunque es ptima para lneasautomatizadas.


Sistemas de Transferencia Asincrnica

Cada unidad de trabajo sale de la estacin en la que se encuentracuando se termina el procesamiento.

Cada unidad se mueve de forma independiente y no de formasincrnica.

Tambin llamado sistema de carga y liberacin.

Se permiten pequeas colas de unidades de trabajo enfrente decada estacin, de manera que las estaciones siempre tengan trabajopendiente.

Se usa tanto en sistemas manuales como automatizados.

Ud. 7.1. Sistemas Automatizados de Produccion

Documents

Transcript of Ud. 7.1. Sistemas Automatizados de Produccion