Evolución Y Futuro Del CIM

La ingeniería en sistemas de fabricación está evolucionando con el fin de cumplir con varios objetivos tales como:

• Reducción de costes.

• Reducción de plazos de entrega.

• Fácil integración de nuevos procesos, subsistemas y tecnologías. Simplificando las actualizaciones y con la mayor interoperabilidad posible.

• Reducción de la producción de residuos durante el proceso de producción así como conseguir un impacto ambiental cercano al nulo.

• Reconfiguración rápida. Adaptación rápida ante eventos inesperados.

En el presente trabajo se muestran los resultados a una búsqueda intensiva de las últimas líneas de investigación relacionadas con los sistemas de fabricación integrados (CIM).

Para ello se han consultado diferentes revistas científicas, artículos relacionados en el tema, conferencias y foros.

En la siguiente imagen, se muestra un resumen del desarrollo del CIM.

Dado la amplitud del tema elegido, se ha decidido centrar este trabajo en las líneas de investigación que se están llevando a cabo en los diferentes sectores tanto españoles como extranjeros y presentar algunos de ellos. Por tanto, este trabajo se centra en especial en las tendencias del CIM observadas desde las diferentes investigaciones.

2.- EVOLUCIÓN DEL CIM

Como sabemos, el concepto de CIM engloba los siguientes componentes:

A continuación vamos a analizar la evolución de cada parte, pasando por el estado actual hasta las tendencias. Como hemos mencionado, el CIM tiene una parte orientada a “Programación y control de la producción” relacionada con la gestión de la información, y otra orientada a “Diseño y Fabricación asistidos por ordenador”, que se centra en los módulos de CAM, CAD, y CAE.

Comenzamos dando una visión de la parte de “Diseño y fabricación asistidos por ordenador”.

Los programas CAD, permiten al diseñador crear imágenes de partes, ensamblajes, y modelos de prácticamente todo lo que se le ocurra. Estas imágenes se transforman en la base de un nuevo diseño, o en la modificación de uno previamente existente. A éstas se le asignan propiedades geométricas, cinéticas, mejorando así el diseño tradicional sobre papel, y posibilitando una mejor interrelación con los sistemas CAE.

Los programas o sistemas CAE, es la tecnología que analiza un diseño y simula su operación para determinar su apego a las condiciones de diseño y capacidades. Hoy en día, el CAE realiza extensos análisis respecto de las leyes físicas, así como de los estándares de la industria. El CAE mecánico en particular incluye un análisis por elementos finitos para evaluar las características estructurales de una parte. La parte electrónica del CAE, permite asimismo verificar los diseños antes de fabricarlos, simular su uso y otros análisis técnicos para evitar perder tiempo y dinero en ensayos de prototipos.

Posteriormente si se dispone de sistemas CAD-CAM, pasaremos el diseño CAD al sistema CAM, con el que simularemos el proceso de fabricación, pudiendo pasar después dicha simulación directamente a máquinas de CNC.

Una vez llegado hasta aquí el sistema CAPP, un sistema que captura las capacidades de un ambiente manufacturero específico con el fin de crear un plan para la manufactura física de una pieza previamente diseñada. Para usar el CAPP más efectivamente en un entorno CIM, el diseño debería provenir electrónicamente de un ambiente CAD.

Actualmente la gama de programas CAD/CAM/CAE, ha evolucionado hasta el punto de:

• Proporcionar listados de materiales de cada pieza (BOM), usando bases de datos asociativas, incluyendo números ID, tamaños y otras informaciones.

• Optimizar el mecanizado de sobrantes.

• Actualizar el material siguiendo la secuencia de mecanizado.

• Posibilidad de incorporar directamente piezas 3D desde catálogos de proveedores o datos del usuario.

• Diseñar automáticamente moldes.

• Proporcionar detalles de ensamble y dibujos detallados de partes de forma automática.

• Mallado automático de piezas con corrección automatizada.

Tras haber usado el CAD y el CAE para crear y analizar el diseño, y el CAPP para organizar el plan y controlar los pasos individuales de fabricación, volviendo al principio, a continuación se va a proporcionar una visión de la parte de “Programación y Control de la producción”.

Como sabemos, la filosofía CIM comenzó en 1980 dando lugar con el trascurro del tiempo a una diversidad de modelos gracias al uso de las tecnologías de la información y comunicación (TIC).

Con el paso del tiempo, se han desarrollado muchos modelos de integración CIM, sin embargo, independientemente del nombre, las necesidades fundamentales de la fabricación no han variado. Lo único que ha cambiado es la disponibilidad de software comercial, la experiencia en el uso de aplicaciones de software para la fabricación y la aparición de normas para aplicar los distintos software.

En la primera mitad de los años 90, nuevas presiones e ideas comenzaron a cambiar la forma de la pirámide CIM tal y como se tenía concebida. La fabricación comenzaba a enfocarse en vez de al interior de la empresa hacia el cliente. Se competía por la lealtad de cliente con productos de alta calidad entregados cuando y donde los clientes quisieran. Como consecuencia de estas presiones e ideas, la pirámide CIM tal y como se tenía concebida se derrumbó, y se desarrolló un nuevo modelo denominado MES (Sistema de ejecución de manufactura).

El modelo ayudó a la industria simplificando el número de niveles y enfocando la necesidad de unir el proceso de planificación al proceso de control mediante un proceso de ejecución.

MES puede ser integrado en sistemas de operación de ejecución y los sistemas ERP. Es una capa situada entre el ERP y los sistemas ERP y los dispositivos de control de la planta, como PLCs que controlan las máquinas individuales o líneas de producción. Los MES dirigen y monitorizan los procesos de producción en la planta, incluyendo el trabajo manual o automático de informes, así como preguntas on-line y enlaces a las tareas que tienen lugar en la planta de producción. MES puede incluir uno o más enlaces a órdenes de trabajo, recepción de mercancías, transporte, control de calidad, mantenimiento, programación y otras tareas relacionadas.

En la terminología reciente, el software de integración y algunos niveles de CIM serían considerados MES. Por lo que MES es utilizado para ejecutar y monitorizar la producción real utilizando los procesos desarrollados.

Debido a la presión global y la respuesta rápida a la demanda de consumo, además de esto, sería necesario tener en cuenta el control de la relación con el cliente, la gestión de cadena de suministro (SCM), y la gestión de ciclo de vida de producto. Por lo que se crearon nuevos modelos para apoyar estas nuevas exigencias de fabricación.

A la misma vez que el MES no lograba hacerse hueco en los equipos informáticos de las empresas, existía también el modelo SCOR, que reducía la complejidad de la cadena de suministro a las actividades fundamentales de: “Suministro, Hacer, y Entregar”, con un plan general que coordina la cadena de suministro entera

La investigación de AMR Research, empresa líder en el sector de la investigación de las TIC, combinó el modelo MES con el modelo SCOR, creando el modelo REPAC. Con este se administra mejor el proceso y crean órdenes de cambio en función de las necesidades de la planta, tomando acciones correctivas. Se captan datos en tiempo real y calcula indicadores de funcionamiento claves. Esto combina datos de múltiples componentes de ejecución y los une para las necesidades de los procesos ERP Y SCM.

Actualmente, organismos y empresas dedicados a la consultoría de integración de sistemas CIM, como la fundación CIM de la universidad politécnica de Cataluña, están dando a conocer la implantación de sistemas MES con un enfoque Lean Manufacturing, una herramienta para alcanzar la eficacia, la eficiencia y productividad máxima, analizando e identificando rápidamente los puntos críticos de mejoras necesarias para llevar a cabo una optimización global de la producción.

En el I Foro Lean+MES celebrado en Octubre de 2013 en las ciudades de Madrid y Barcelona, se dio a conocer este nuevo enfoque a las empresas, ya que hoy en día, toda planta industrial moderna que desee afrontar con éxito los retos de la creciente globalización y competitividad en los procesos productivos de su negocio, debe enfrentarse al reto de buscar e implantar nuevas técnicas organizativas y de producción que les permitan competir, alcanzando un grado elevado de desarrollo y consolidación en los mercados nacionales e internacionales.

Así se puede decir que MES actúa como punto de recolección, compensación y traducción en tiempo real de los datos que se requieren o que se genera en la planta.

Por otro lado los sistemas de planificación de materiales han evolucionado hasta los actuales ERP, sistemas de planificación de recursos empresariales, capaces de integrar y manejar la producción, logística, distribución, inventario, envíos, facturas y contabilidad de una empresa de forma modular.

Actualmente los ERP están evolucionando hacia modelos de subscripción por el uso del servicio como SaaS o cloud computing, la nube.

Como reto en el año 2005 estaba el integrar la planificación de los recursos de la empresa y los sistemas industriales de ejecución, ERP y MES, ya que ningún

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