Introducción a los Sistemas Integrados de Producción. David Salinas Sandoval

Transcripción

1 Introducción a los Sistemas Integrados de Producción David Salinas Sandoval 1

2 Programa Asignatura 2006 N UNIDAD HORAS 1 Introducción a CIM 4 2 Código de Control Numérico (CNC) 6 3 CAD / CAM 10 4 Robótica 10 5 Control Automatizado de la calidad 10 6 Tecnología de grupo y proceso de fabricación 2 7 Gestión Integrada de la Producción 2 8 Redes Industriales 8 9 Modelo CIMUBB 4 10 Taller CIM. Proyecto final 6 2

3 Unidad 1. Manufactura Integrada. Modelo CIM y ERP Cristhian Aguilera Mario Ramos David Salinas (dsalinas@alumnos.ubiobio.cl) Luís Vera 3

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5 Evolución de la Manufactura Número de Máquinas según Sistema de Manufactura (Fuente: Ricardo Jiménez) 5

6 Evolución de la Manufactura Fracción de re-trabajo con respecto al trabajo total según Sistemas de Manufactura (Fuente: Ricardo Jiménez) 6

7 Automatización de la Producción y CIM q (t) Nivel Información q1(t) q2(t)=q3(t) Asegurar una «buena» regulación del flujo de producción en la empresa q2(t) q3(t) 7

8 Regulación: cambio en la demanda (q3) Sobre cumplimiento q q3 q2 Incumplimiento t 8

9 Regulación: perturbaciones en el sistema (q1) q q3 q1 q2 Incumplimiento t 9

10 Niveles de Automatización Largo plazo Mediano plazo Estratégico Táctico Sistema de Información Corto plazo Operacional Sistema Físico 10

11 Niveles de Automatización (Estratégico) 1. CIM crear o amplia sistemas de automatización. Visión de futuro. 2. Define la estructura de automatización, mediante datos de producción comunes y homogéneos. 3. Exige la comunicación entre los diferentes sistemas de automatización Máquinas de control numérico, autómatas programables, ordenadores con sistemas de gestión de datos, redes de comunicación, sistemas de diseño software. 4. Garantiza un flujo continuo y adecuado de información. Trata de garantizar los objetivos de mejora de la empresa y su adecuación continua al mercado 11

12 Niveles de Automatización (Estratégico) Ambito de la dirección de empresas La planificación global. (Periodo amplio). CIM avanzar por conceptos parciales. (Complejo) Integración de automatización existente y nuevas requiere una armonización válida a largo plazo. Modificaciones en la estructura organizativa. (forma escalonada). Fuerte inversión de capital. (Varios años). La capacitación de los trabajadores no puede adaptarse acorto plazo a nuevas técnicas y estructuras. 12

13 Nuevas políticas de producción Flexibilidad del producto y procesos Calidad del producto Automatización Reducción de tiempos y aumento de la productividad Cambio de paradigma Cambio de paradigma 13

14 Fabrica tradicional Fabrica moderna Variedad limitada de productos Diseños de larga vida de productos Plantas mayores y centralizadas Flujos regulares Inventario de reserva Gran variedad de productos Rápido cambio del diseño de los productos Plantas de menor tamaño y descentralizadas Flujos irregulares Cero inventario 14

15 Ciclo de vida del producto Ventas Antes Ahora Tiempo, años 15

16 Los sistemas de producción Sistema de Gestión Sistema de Información Sistema Físico 16

17 CIM Computer Integrated Manufacturing CAD/CAM/CAX Manufactura y Diseño Asistido CAD/CAE Diseño e Ingeniería CAQ CAPP Control Proceso de de Calidad Fabricación CAM Manufactura y Ensamblado Planificación y Control de Producción Actividad Organizacional de CIM Planificación de Recursos Planificación de Requerimientos de Materiales Loteo y Balanceo Orden de Producción Control de Producción 17

18 Sistemas Integrados de de Producción Computer Integrated Manufacturing (CIM) Procesos integrados y controlados por computador BD BD BD Ethernet Red local de comunicación Bases de datos comunes y distribuidas BD BD BD 18

19 Caso CIMUBB CIM-Manager WS1 WS2 WS3 PLC Robot Controller Lathe PC Robot Controller Mill PC Robot Controller Camera Conveyor Robot Lathe Robot LSM Mill Robot Célula Subordinada a WS1 Célula Subordinada a WS2 Célula Subordinada a WS3 19

20 Laboratorio CIMUBB ( 20

21 Nivel de crecimiento de nuevas las tecnologías MC CN Nivel de Aplicación Industrial ERP CIM SFM CND CFF CNC Desarrollo Crecimiento Madurez Obsolecencia 21

22 Tipología de sistema de producción Qué tipo de sistemas físico de producción? Continua: misma secuencia, sin interrupción. Discreta: orden de proceso variable, con interrupción en la producción Continua Discreta Posición fija o Proyecto Por producto Por proceso Por actividades Celular 22

23 Producción Continua En una línea sin interrupción Poca flexibilidad Automatización alta Fácil transporte Costo unitario bajo Gestión simple Grandes lotes de producción Balance de materia 23

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26 Proyecto o Posición fija El producto no se mueve por fragilidad o tamaño Mucha flexibilidad Automatización baja Costo unitario alto Gestión media Ruta crítica 26

27 Por producto o en serie Diseño del Producto CAE/CAD/CAM En una línea según el proceso de fabricación Poca flexibilidad Automatización alta Fácil transporte Costo unitario bajo Gestión simple Balanceo de líneas 27

28 Por proceso o por lotes (1) Por actividades similares Flexibilidad Automatización media Mucho transporte Costo unitario medio Problemas de gestión Ruteo y secuenciamiento 28

29 Por proceso o por lotes (2) Por células de fabricación Ruteo y secuenciamiento 29

30 Célula Flexible de Manufactura Dedicadas a una familia de piezas Máquinas Transporte Comunicación Computador IBM PS/2 30

31 Los tipos de sistemas de producción Alto Más flexibilidad Más costo unitario Producción continua Por Producto Producción en serie Volúmen Por Proceso Producción por lotes Más automatización Más productividad Bajo Proyecto o Posición fija Baja Estandarización Alta 31

32 Los tipos de sistemas de producción Tamaño de lote o Identidad de piezas Fabricación Continua Fabricación en masa Muy Alta Fabricación en serie Alta Fabricación en pequeñas series Mediana Fabricación individual Escasa Línea de transfer Flexible Sistema de fabricación Flexible Isla de fabricación Flexible Célula de fabricación Flexible Máquinas CNC Escaso Mediano Alto Número de variante de piezas 32

33 Tipos de sistemas TT = BQT + + CV BT T TT CV : tiempo total durante el ciclo de vida del producto T 1 : tiempo para producir una unidad del producto T 2 : tiempo para planificar y configurar cada batch de producción (adquisiciones, configuración de máquinas, materias primas, etc.) T 3 : tiempo de ingeniería, costeo, matricería, hojas de ruta, etc. B: N de batch producido en el ciclo de vida Q: N de unidades por batch 33

34 T CV : tiempo promedio por cada unidad producida T CV T2 T3 T CV = T1 + + Q BQ Proyecto o Posición fija T 3 más importante: Ingeniería T 2 y T 3 más importantes: Ingeniería y setup T 1 Por Proceso Producción por lotes Por Producto Producción en serie Producción continua T 1 más importante: Producción Q 34

35 Selección del tipo de proceso Depende del estudio de factibilidad técnico-económico: Demanda Oferta Inversión Costos Fijos Costos Variables 35

36 Punto de Equilibrio: Determinación del volúmen Costo Total= Costo Fijo + Costo Variable Total CT= cf + v*cv Ingreso Total= Volúmen* precio I= v*p Utilidad= Ingreso Total- Costo Total U= I-CT U= v*p-(cf+v*cv) 36

37 Punto de Equilibrio I = CT v*p = cf + v*cv $ Costo Total Veq. = (cf + v*cv)/p Ingreso Total PE Q (Unidades) 37

38 Automatización vía CIM y CAX Computer Integrated Manufacturing Y ERP Procesos integrados yy controlados por computador BD Ethernet BD BD Red local de de comunicación Bases de de datos comunes yy distribuidas BD BD BD 38

39 CIM Computer Integrated Manufacturing CAD/CAM/CAX Manufactura y Diseño Asistido CAD/CAE Diseño e Ingeniería CAQ CAPP Control Proceso de de Calidad Fabricación CAM Manufactura y Ensamblado Planificación y Control de Producción Actividad Organizacional de CIM Planificación de Recursos Planificación de Requerimientos de Materiales Loteo y Balanceo Orden de Producción Control de Producción 39

40 Automatización de la Manufactura CAD (Diseño Asistido por Computador CAE (Ingeniería Asistida por Computador) Tecnologías de Información, Diseño y Control CAX CAPP (Procesos de Fabricación Asistido por computador) CAM (Manufactura Asistida por Computador) CAQ (Calidad Asistida por Computador) FMS (Flexible Manufacturing Systems) 40

41 Automatización de la Manufactura Ingeniería y Diseño Asistidos por Computador CAE/CAD Elementos finitos Diferencias finitas Volúmenes finitos 41

42 Automatización de la Manufactura Manufactura Asistida por Computador Diseño y cotación 2D o 3D Código G CAM/CNC Definición de trayectorias y de herramientas 42

43 Automatización de la Manufactura n Calidad Asistida por Computador Evaluar Cámara de Matriz CAQ Actuar 4. m Medir Proceso n Cámara lineal 1 43

44 ERP Enterprise Resource Planning o Planeación de Recursos de la Empresa Los recursos de la empresa: humanos, tecnológicos, materiales, financieros e información. A medida que las empresas crecen, los recursos se hacen difíciles de controlar. La tecnología de la información ofrece como solución la implementación de los ERP El ERP otorga apoyo a los clientes del negocio, tiempos rápidos de respuesta a sus problemas, un eficiente manejo de información. Tomar oportunas decisiones que disminuyan los costos totales de operación. 44

45 Características de ERP Integrales Porque permiten controlar los diferentes procesos de la compañía entendiendo que todos los departamentos de una empresa se relacionan entre sí. El resultado de un proceso es punto de inicio del siguiente. Modulares. Los ERP entienden que una empresa es un conjunto de departamentos que se encuentran interrelacionados por la información que comparten y que se genera a partir de sus procesos. Adaptables. Los ERP están creados para adaptarse a la idiosincrasia de cada empresa. 45

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47 Automatización de la Manufactura Diseño del Producto CAE/CAD/CAM Diseño del Sistema TG/SADT T CV Código G Integración Proyecto o Posición fija Por Proceso Producción por lotes Por Producto Producción en serie Producción continua T 1 Q q1(t) Nivel Gestión Operación Simulación/ERP/Programación q2(t) 47