Manufactura integrada por computadora (CIM)

                                                                                                                              TÓPICOS DE INSTRUMENTACIÓN Y CONTROL

                                                                    Capítulo 11

MANUFACTURA INTEGRADA POR

COMPUTADORA  (CIM)

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La automatización de los procesos industriales a través de los años ha dado lugar a un avance espectacular de la industria. Todo ello ha sido posible gracias a una serie de factores entre los cuales se encuentran las nuevas tecnologías en el campo mecánico, la introducción de las computadoras, la regulación de procesos y sistemas.

La incorporación de las computadoras en la producción es, sin lugar a duda, el elemento puente para lograr la automatización integral de los procesos industriales. La aparición de la microelectrónica y de los microprocesadores ha facilitado el desarrollo de técnicas de control complejas, la robotización, la implementación de sistemas de gobierno y la planificación llevan consigo la reducción de costos, el aumento de la productividad y la mejora de calidad del producto.

El inicio de la automatización estuvo marcada por la aplicación de dispositivos capaces de controlar una secuencia de operaciones y el comienzo del estudio sobre la regulación automática. Además, en el ámbito de empresa, se desarrolló el concepto de producción continua.

Una segunda etapa se considera desde la 2da. Guerra Mundial hasta nuestros días, caracterizándose por la aparición de la microelectrónica y las computadoras, del gran avance de la teoría del control. También en ésta época, la introducción de los robots industriales en la fabricación de series pequeñas y medianas ha incrementado sustancialmente la flexibilidad y autonomía de la producción.

Actualmente, con la presencia de los microprocesadores un Giga Hz del tipo RISC y el abaratamiento de las memorias, permite la adquisición de computadoras con hardware muy robusto dando la oportunidad a los fabricantes de software de crear programas más sofisticados, para la integración del diseño, la manufactura y la ingeniería (CAD/CAM/CAE/CIM).

11.1 CONCEPTO CIM, ESTRUCTURA Y ALCANCES

En la búsqueda de la manufactura ágil, dinámica y flexible, para ser una empresa competitiva en el siglo XXI, una de las tendencias es la automatización integral de la manufactura por Computadora.

        El CIM busca integrar las áreas administrativas y de procesamiento de una empresa a través de un sistema de automatizado  compartiendo el flujo de información en todas las áreas.

• La información fluye a través de módulos de control desde la parte más alta a la más baja. Debe ser definida de una manera lógica y concisa y la tarea de los módulos puede ser delineada de una forma jerárquica.

• Todos los módulos del hardware y el software pueden ser provistos con formatos de datos compatibles, protocolos de comunicación e interfaces.
• La estandarización de los módulos de hardware y software es simple.
• Los módulos pueden ser fácilmente conectados entre sí de una manera jerárquica y medidos con un simulador de interface.

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Figura 11.1.- Fabricación Integrada por Computadora

11.2 ARQUITECTURA DEL CIM

El CIM debe cumplir cinco tareas principales:

• Control directo del proceso de manufactura.
• Coordinación de múltiples procesos de manufactura.
• Automatización del proceso de Ingeniería.
• Enlazar Ingeniería con producción.

• Colección y evaluación de datos de manufactura para control.

Para satisfacer estas tareas el CIM se basa en los siguientes soportes:

• Diseño asistido por computadora: CAD.
• Manufactura asistida por computadora: CAM.
• Ingeniería asistida por computadora: CAE.
• Planeación de recursos de la empresa: ERP.
• Planeación de procesos auxiliada por computadora: CAPP.

• Control de calidad asistida por computadora: CAQ.
• Sistema de manejo de materiales: MRP.

11.3 Beneficios Potenciales del CIM

En éste tipo de técnicas donde el diseño, la manufactura y la ingeniería asistida por computadora han puesto de relieve la importancia de automatizar informáticamente cualquier proceso industrial, se puede realizar de varias formas:

• Reducción de tiempos y mayor sencillez en la etapa de diseño.
• Seguridad de un correcto funcionamiento,  simulando el prototipo sin necesidad de construirlo.
• Fácil integración, sin problemas adicionales, en una cadena de fabricación.
• Obtención de un producto económico, de óptima calidad estándar y en el menor tiempo posible.

11.4  PRINCIPIOS GENERALES PARA LA IMPLEMENTACIÓN DEL CIM

El eficiente procesamiento y distribución de la información jugará un rol esencial en obtener verdaderamente los factores de programación para familias de productos específicos.

La estrategia se puede ver de la siguiente forma: primero se comienza con una base de datos centralizada, una aplicación existente y se integran nuevas aplicaciones en una forma muy bien definida. En segundo lugar se comienza con una red de computadoras y lazos para coordinar el acceso a todos los datos pertinentes, a todos los módulos del proceso de manufactura, entonces los datos pueden ser usados para propósitos comunes de control.

11.5 COMPONENTES DEL CIM

Dentro de cualquier entidad manufacturera automatizada podrían distinguirse cuatro componentes principales:

11.5.1  Ingeniería Automatizada de Diseño

En esta área se incluyen: diseño del producto la programación de máquinas CNC, diseño de herramientas, ajuste y moldes, planificación del proceso productivo y del control de calidad. Esta última función es el elemento cohesionador entre CAD y CAM y recibe el nombre de CAPP cuando está automatizada.

11.5.2  Gestión de las Operaciones

Esta área gobierna la adquisición de materiales, buscando la eficiencia en costos, siendo importante debe incluirse un módulo de contabilidad de costos. Es necesario asimismo incluir un módulo para la planificación y control de la producción, a mediano y corto plazo, y otro, para la gestión de talleres. El primero se requiere para asegurar una asignación eficiente de las rutas permitiendo alcanzar el mejor aprovechamiento posible de la capacidad del sistema, por una parte, y la satisfacción del cliente por otra. El segundo es necesario para controlar y vigilar la existencia puntual de capacidad disponible en los distintos equipos de los talleres y para permitir las secuencias de fabricación estipuladas en el programa de producción. Estos dos módulos pueden ser sustituidos por un módulo MRP II.

1. Fabricación Asistida por Ordenador: CAM.

Esta área se encargará, por una parte, de la fabricación e inspección de las piezas o componentes de los artículos, y por otra del montaje e inspección de los artículos terminados.

1. Sistema Inteligente de Almacenes

Actualmente los almacenes pueden ser manejados con usos de sensores, robots y software aplicativos  permitiendo un almacén se manejado inteligentemente.

11.6 ORGANIZACIÓN Y PLANIFICACIÓN

Para realizar una buena organización y planificación de una fabricación integrada por computadora, es necesario tener una base de datos en común como se muestra en la figura 11.2.

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Figura 11.2.- Principios de la Base de datos común

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Figura 11.3.- CIM (Cortesía de Festo S.A.)

11.7 DISEÑO ASISTIDO POR COMPUTADORA (CAD)

CAD significa el proceso de diseño empleando sofisticadas técnicas gráficas por computadora, apoyadas en paquetes de software para ayuda en los problemas analíticos, de desarrollo, de costos y ergonómicos asociados con el trabajo de diseño sin la necesidad de construir costosos modelos.

11.7.1 Aplicaciones del CAD

Los sistemas de Diseño Asistido por Computadora pueden generar modelos con muchas de las características de un determinado producto; como el tamaño, contorno y forma de cada componente, almacenados como dibujos bi y tridimensionales. Una vez introducidos los datos y almacenados en el sistema informático, el diseñador puede manipularlos o modificar las ideas del diseño con mayor facilidad para avanzar en el desarrollo del producto. Los sistemas CAD también permiten simular el funcionamiento de un producto. Hacen posible verificar si un circuito electrónico propuesto funcionará tal y como está previsto, si un puente será capaz de soportar las cargas pronosticadas sin peligros e incluso, si una salsa de tomate fluirá adecuadamente desde un envase de nuevo diseño.

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