CIM 1 (1)

1

MANUFACTURA INTEGRADA POR COMPUTADORA (CIM)

Prof. Dr. Miguel Domingo González Alvarez

Pontificia Universidad Católica del PerúFacultad de Ciencias e Ingeniería

�Filosofía de gestión que propone una visión de integración y automatización del sistema prodctivo, empleando equipamientos, máquinas, hardware y software para desarrollar las funciones de diseño y planificación de la ingeniería y la planificación y el control de la producción.

Definición de CIM

Manufactura Integrada por Computadora - CIMLos componentes del CIM en el Modelo Y

Control de Pedidos (Ventas)

Cotizaciones

Programa Maestro de Producción

Gerenciamiento de Materiales

Planeamiento de la Capacidad

Secuenciamiento

Ordenes de compra y de producción

Pre-diseño

Diseño

Planeamiento del Proceso

Programación CNC

Control de la Producción

Colecta de datos opercionales

Control (cantidades, tiempos y costos)

Control de despacho

Control de las máquinas (CNC, convencionales)

Control del Sistema de Transporte

Control de Inventarios

Control de Ensamble

Mantenimiento

Garantía de Calidad

Base de datos comun

Funciones de planificación y control de producción - PCP

Funciones de ingeniería

CAE

CAD

CAPP

CAMPCP

CAQ

Planeamiento

Implementación

Nivel 5

Integración desistemas de

manufactura con otros sistemas de negocios dentro

y fuera de la empresa

Nivel 4Integración de todas las actividades

de manufactura, (MRP II)

Nivel 3Integración entre funciones, por ejemplo CAD/CAM

Nivel 2Control de grupos de máquinas en células

Nivel 1Control de máquinas individuales

Manufactura Integrada por Computadora - CIMJerarquía de Integración

Manufactura Integrada por Computadora - CIMJerarquía de Integración

� Nivel 1

– Operaciones básicas, tales como controladores de máquinas y recolectores de información, son realizadas de forma autónoma pero la información se comunica al siguiente nivel

� Nivel 2

– Seguimiento y control de una célula

� Nivel 3– Control en la planta de varias células, se coordina el uso de recursos y se

realiza un seguimiento del desempeño global. � Nivel 4

– Integración de otras áreas funcionales claves y el uso de un sistema de información para la empresa en los moldes del MRP II

� Nivel 5

– Integración de la manufactura con las áreas financieras y de ventas

� Nivel 6– Integración global de la empresa incorporando una visión estratégica.

Tipos de procesos productivos

� Enfoque en el proceso o flujo flexible

– Taller o Job Shop

� Enfoque en el producto o flujo en línea

– Líneas de producción, flujos continuos o Flow Shop

� Proyectos

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Tipos de procesos productivosEnfoque en el proceso

� “Job shop” (enfasis de procesos/funcional)

» Máquinas colocadas juntas

» Máquinas multi-funcionales

» Trabajadores hábiles

» Setup y cambios rápidos; bajos volúmenes / alta variedad de productos

» Ambiente: Ingeniería / Producción bajo pedido

MP PT

Tipos de procesos productivosEnfoque en el producto

� “Flow shop” (Enfasis en líneas / productos)

– Los productos siguen un misma secuencia de producción

– Alto volumen de producción / repetitiva; cambios no frecuentes

– Alta automatización

– Ambiente: Producción para stock / Ensamble bajo pedido

Flujo en línea

Flujo en células

Tipos de procesos productivosProyectos

� Proyectos

– El producto está en una posición fija

– Las operaciones y las máquinas se mueven hacia el producto

– Proyectos de bajo volumen/larga duración

– Ambiente: ingeniería/producción bajo pedido

PRODUCTO

Tipos de Procesos ProductivosLa Matriz Producto - Proceso

Enfoque en el

procesoProducción por lotes

Enfoque repetitivo

Co

ntin

uid

ad

d

el P

roce

soVariedad de Productos

+-

+

-

Enfoque en el

producto

Impacto de las Tecnologías Avanzadas en la Matriz Producto - Proceso

Enfoque en el

procesoProducción por lotes

Enfoque repetitivo

Co

ntin

uid

ad

d

el P

roce

so

Variedad de Productos+

-

+

-

Enfoque en el

productoSistemas Flexibles de Producción

Taller metal

mecánico

Fabricación por lotes de

cables eléctricos

Línea de ensamble

Producción continua

Célula de manufactura

3

Tecnologías Avanzadas de ManufacturaLas economías de escala y variedad

� Economía de escala

– El costo unitario disminuye al aumentar el volumen de producción

» Prorrateo de costos fijos

» Reducción de costos de construcción

» Descuentos por cantidades en compras

» Ventajas de la estrategia de enfoque en el producto

� Economía de alcance, variedad o gama (scope)

– La variedad de productos determina el logro de menores costos unitarios

– El conjunto de productos tiene un volumen colectivo suficiente

Tecnologías Avanzadas de ManufacturaAutomatización e Integración

�Automatización

–Sustitución del trabajo humano

�Integración

»Reducción o eliminación de los puntosintermedios entre entidades físicas uorganizativas

Tecnologías Avanzadas de ManufacturaLos volúmenes de las operaciones y la automatizaciónVolúmenes Altos

� Automatización Fija

» Gran inversión en activos

» Aumento de costos fijos y de mantenimiento

» Disminución de la flexibilidad

» Diseño de producto estable

� Beneficios» Mayor productividad de MO» Calidad

» Reducción ciclo de fabricación

» Aumento de capacidad

» Reducción de inventarios

» Economías de escala

Tecnologías Avanzadas de ManufacturaLos volúmenes de las operaciones y la automatizaciónVolúmenes medios y pequeños

� Automatización de bajo costo»Un trabajador múltiples máquinas (célula con un trabajador) »Beneficios

�Reducción de inventarios (no hay filas, material fluye de operación en operación)

�Reducción de MO (mayoría es automatizado)»Complementos => aparatos de bajo costo para maximizar el

número de máquinas�Cambiadores automáticos de herramientas�Cargadores y descargadores�Aparatos de inicio y parada�Aparatos de seguridad�Aparatos detectores de defectos en el producto

Máquina 1

Máquina 2 Máquina

3

Máquina 4Máquina

5

Ingreso Materiales

Salida Productos Terminados

Un trabajador, múltiples máquinasTecnologías Avanzadas de ManufacturaLos volúmenes de las operaciones y la automatizaciónVolúmenes medios y pequeños

� Automatización flexible

» Proceso automático reprogramable para variedad de productos

» Posibilidad de tener flexibilidad con intensidad del

capital

» Economías de alcance, variedad o gama compatibles con prioridades competitivas de costos y flexibilidad

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Tecnologías Avanzadas de ManufacturaActuaciones previas a la automatización

� Simplificación de la tecnología de proceso– Eliminar procesos innecesarios– Eliminar pasos, elementos, operaciones– Reducir tiempos de preparación– Intentar pre-automatización

� Pre-automatización– Para facilitar y hacer posible el trabajo de las máquinas– Proximidad: ubicar herramientas y artículos al alcance de la

máquina o robot– Precisión: colocar piezas e instrumentos en el sitio correcto al

alcance de las máquinas� Automatización débil

– Mejorar equipo existente ponderando costos (parada, arranque, intercambiadores de herramientas)

Tecnologías Avanzadas de ManufacturaLos volúmenes de las operaciones y la automatizaciónVolúmenes medios y pequeños

� Tecnología de grupos– Agrupación de partes o productos en familias y destinar grupos

de máquinas para su producción– Proceso

» Definir familias (tamaño, forma, proceso productivo, demanda)

» Organizar las máquinas en áreas separadas denominadas células

– Beneficios» Disminución setups, productos en proceso, manipuleo de

materiales, tiempo de ciclo» Oportunidades de automatización» Economía de diseño

Tecnología de GruposMétodos para definir familias

� Inspección

� Subdivisión sucesiva del universo de piezas

� Codificación de las piezas de acuerdo aun sistema determinado

� Análisis de las rutas de proceso

112mm112mm

60mm60mm

4mm x 45°4mm x 45°

80mm80mm Código Producto: 1 5 3 1

Función de la parteMaterial (acero)

Max. longitud (50 < L < 150)Máquina Principal (Torno)

Tecnología de GruposMétodos para definir familiasCodificación

Tecnología de GruposMétodos para definir familiasAnálisis de las rutas de proceso

5

Tecnología de GruposAnálisis de procesos Matriz básica de máquinas y componentes

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

1 1 1 1 1

2 1 1 1 1

3

4 1 1

5 1 1 1 1 1

6 1 1 1 1

7 1 1 1

8 1 1 1 1

9 1 1

10 1 1 1 1 1

11 1 1

12 1 1 1

13 1 1

14 1 1

15 1 1 1

Máquinas

Com

pone

ntes

Tecnología de GruposAnálisis de procesos Matriz reordenada

5 8 3 6 14 12 11 2 7 1 15 13 10 4 9

10 1 1 1 1 1

6 1 1 1

4 1 1 1 1 1

1 1 1 1 1

5 1 1 1 1

15 1 1 1

2 1 1 1 1

11 1 1

3 1 1

8 1 1 1

12 1 1 1

14 1 1

13 1 1

9 1 1

7 1 1 1

Máquinas

Com

pone

ntes

Célula I

Célula II

Célula III

Célula IV

Tecnología de Grupos

Familia de partes


Familia de partes

Source: Mikell P. Groover. Automation, Production Systems, and Computer-Aided Manufacturing. Englewood Cliffs, NJ: Prentice-Hall, 1980, p. 540. Used by permission.


Taladrado

D D

D D

Pulido

G G

G G

G G

Fresado

M M

M M

M M

Ensamble

A A

A A

Torneado

Recepción y Despacho

L

L L

L L

L L

L


(a) Flujo discontinuo en un job shop sin células de manufactura

Taladrado

D D

D D

Pulido

G G

G G

G G

Fresado

M M

M M

M M

Ensamble

A A

A A

Torneado


L

L L

L L

L L

L

6



Taladrado

D D

D D

Pulido

G G

G G

G G

Fresado

M M

M M

M M

Ensamble

A A

A A

Torneado


L

L L

L L

L L

L



Taladrado

D D

D D

Pulido

G G

G G

G G

Fresado

M M

M M

M M

Ensamble

A A

A A

Torneado


L

L L

L L

L L

L

Source: Mikell P. Groover. Automation, Production Systems, and Computer-Aided Manufacturing. Englewood Cliffs, NJ: Prentice-Hall, 1980, pp. 540-541. Used by permission.


(b) Flujo continuo en línea en un job shop con tres células de manufactura

Célula 3

L M G G

Célula 1 Célula 2

Area de Ensamble

A A

L M DL

L MDespacho

D

Recepción

G



Célula 3

L M G G

Célula 1 Célula 2

Assembly area

A A

L M DL

L MDespacho

D

Recepción

G



Célula 3

L M G G

Célula 1 Célula 2

Assembly area

A A

L M DL

L MDespacho

D

Recepción

G



Célula 3

L M G G

Célula 1 Célula 2

Assembly area

A A

L M DL

L MDespacho

D

Recepción

G

7

Layoutpor procesos Célula

Sierra

Torno

Rectificadora

TratamientoTérmico

Torno

Torno

Torno Sierra

Tratamiento

Térmico

Rectificadora

Rectificadora

Prensa

Prensa 1

1

2

3

45

2

6

Sierra

Prensa

Tecnología de GruposLayout Células vesus layoutpor procesos

Tecnologías Avanzadas de ManufacturaAutomatización de la Fabricación

� Planta

� Ingeniería

� Planificación y Control

Tecnologías Avanzadas de ManufacturaAutomatización de la PlantaRobots Industriales

Hombro(shoulder)

Muñeca(Pitch)

Codo(elbow)

Ladeo(yaw)

Mano(roll)

Tronco


� Programables

� Movimientos preconfigurables

� Reconfiguración para otros movimientos

� Componentes

» Brazo mecánico

» Fuente de energía

» Controlador o cerebro

» Dispositivo de manipulación manual (manual pendant)

� Movimientos => hasta 6

� Costo función del tamaño y aplicaciones

Tecnologías Avanzadas de ManufacturaAutomatización de la PlantaRobots Industriales - Componentes

Tecnologías Avanzadas de ManufacturaAutomatización de la PlantaRobots Industriales - Componentes

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– Usos

» Actividades monótonas, peligrosas, muy precisas

» Ejemplos

�Desplazamiento materiales

�Soldadura

�Pintura

�Ensamblaje

� Inspección y prueba

Tecnologías Avanzadas de ManufacturaAutomatización de la PlantaRobots Industriales - Ensamble

Tecnologías Avanzadas de ManufacturaAutomatización de la PlantaRobots Industriales - Control de Calidad

Tecnologías Avanzadas de ManufacturaAutomatización de la PlantaRobots Industriales - Soldadura

Tecnologías Avanzadas de ManufacturaAutomatización de la PlantaRobots Industriales - Paletizado

Tecnologías Avanzadas de ManufacturaAutomatización de la PlantaRobots Industriales - Soldadura por puntos

9

Tecnologías Avanzadas de ManufacturaAutomatización de la PlantaRobots Industriales - Soldadura por puntos

Documents

CIM 1 (1)