MANUFACTURA INTEGRADA POR COMPUTADORA
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1
CIM: MANUFACTURA INTEGRADA POR COMPUTADORA
INTRODUCCIÓN, NIVELES Y APLICACIONES
UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER
INGENIERÍA ELECTROMECÁNICA
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Introducción a CIM
El termino fue acuñado por Harrington en 1973.
CIM presenta el camino para mejora la competitividad de lamanufactura.
Visiones de CIM :
Para algunos es el uso completo de robots computadoraspara automatización y sistemas flexibles de manufactura.
Para otros CIM presenta el camino para la administración,estructuración , y gestión de las bases de datos de la empresa
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3
• John W Bernard define a CIM como: la integración de las computadorasdigitales en todos los aspectos del proceso de manufactura (asistenciacomputarizada, automatización y control)
• CIM facilita la integración de las actividades del negocio y de lasactividades de manufactura representadas por:
Introducción a CIM
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Introducción a CIM
1. La integración del Diseño, Ingeniería y Fabricación.
2. Logística, Almacenamiento y Distribución.
3. Clientes y Proveedores.
4. Ventas y actividades de Marketing.
5. Administración Financiera y el Control.
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Introducción a CIM
• Para entender el concepto de CIM se requiere entender losconceptos de :
• Manufactura: significa fabricar objetos en forma manual omecánica, en su forma moderna alcanza a las actividades detransformación de la materia prima en producto terminado,incluye actividades de diseño y la integración del sistemas deinformación para soportar el producto.
• La división en niveles de la estructura Funcional de un procesopropicia la representación de un sistema de fabricación integradapor computador mediante la denominada pirámide CIM, la cualestá formada conceptualmente por 5 o 6 niveles
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6
Introducción a CIM
• Integración: tiene como objetivo la información de cada unade las áreas que participan en la manufactura del producto, suventa y soporte.
• Los niveles funcionales: en un sistema de fabricación suelenser: 1. Nivel de proceso, 2. nivel de estación, 3. nivel de célula,4. nivel de área, 5. nivel de fábrica y 6. nivel de empresa.
• Tecnologia computacional: participan en las actividades deautomatización, y en la integración de información esto incluyehardware, sensores, redes, software, que se presenta en cinconiveles para la manufactura:
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• Nivel de proceso: Sensores y actuadores en contacto directo con el proceso, lossensores recogen la información de las variables del proceso y las conduce haciael siguiente nivel; los actuadores reciben ordenes del nivel de estación (centro decontrol) para ser ejecutadas acorde a su necesidad. Buses de campo (Field BusDP, ASi, etc.)
• Nivel de estación (Campo): Conocido como centro de control, se encarga demanejar las tareas de producción de acuerdo a la programación de autómatas demedia y baja gama. Mantiene comunicación con el nivel de proceso y con elnivel de célula. Comunicaciones Field Bus AP, Device Net, etc.)
• Nivel de Célula: Tal vez uno de los niveles más importantes para los objetivosdel curso, es allí donde se supervisa todo el proceso productivo, se generanhistóricos, alarmas e informes de productividad. Son sistemas expertos llamadosSCADA (Supervisory Control And Data Adquisition) encargados de controlar ysupervisar los sistemas de la planta. Comunicaciones de alto nivel (Field BusFSM, CAN Bus, etc.)
Niveles de la CIM
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• Nivel de Área: Ingeniería, nuevos diseños, planeación de productividad,insumos, repuestos, ordenes de mantenimiento y producción, etc.
• Nivel de Fabrica: En este nivel se planean todas las estrategias y estudios demercados, control de calidad, normas de seguridad, salas de ofimática, etc.(MES «Manufacturing Execution System»); Comunicaciones a nivel de oficina,TCP/IP, VIP, WAN, LAN, etc.
• Nivel de Empresa: Gerencia absoluta, responsable de toda la planta,funcionamiento, producción, mercados, proveedores, clientes, etc. (ERP«Enterprise Resource Planning); Comunicaciones a nivel de oficina, TCP/IP,VIP, WAN, LAN, WiFi, etc.
Niveles de la CIM
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Funcionalidaddel producto
Conformacióndel Producto
Conformacióndel proceso
Capacidaddel proceso
IntegraciónProceso yProducto
Inteligenciadel Proceso
Sistema de
Manuf.
Inglesa
Sistema de
Manuf.
Americana
Gestión
Científica
(Taylorism)
Optimización
de Procesos
Control
Numérico
(NC)
CIM
Precisión Repetibilidad Reproductibilidad Estabilidad Adaptabilidad Versatilidad
Mecánica Manufactura Industrial Calidad Sistemas ConocimientoFocalización
de
Ingeniería
Focalización
del Proceso
Focalización
del Control
Focalización de los Aspectos de los Sistemas de Manufactura
Evolución de la Manufactura
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Entorno Actual
Características del
Mercado Actual
Necesidades
del Mercado
MANUFACTURA FLEXIBLE ES UNA
BUENA ESTRATEGIA A SEGUIR ! ! !
Global
Dinámico
Oportunista
Calidad
Respuesta
Adaptabilidad
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Esquema funcional de un Sistema de Manufactura Integrada porEsquema funcional de un Sistema de Manufactura Integrada por
ComputadoraComputadora
CAD/CAMDiseño y Manufactura Asistido por
Computadora
CADDiseño Asistido
por Computadora
CAPPlaneación de procesos
Asistida porComputadora
CAMManufactura Asistida
por Computadora(Incluye ensamblado)
CAQControl
de Ca lidadAsistido
por Computadora
PP&CPlaneación y Control de Producción(Actividad Organizacional de l CIM)
Planeación de recursos de manufactura
Planeación de requerimientos de materiales
Planeación de Lotes y Tiempos
Liberac ión de órdenes
Control de manufactura
CIM
Fuente : Rembold, 1993
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Estruc tu ra de Man ufactura Inte grada por Computadora
Cont rolde pi so
Contabil ida dde costos
Da to s
Siste ma de m ane jo de ope ra cione s
Pla nea c ión y m e dic iónCom pras
Inform ac ión de m e rca doOrde n de l c li e nte
E ntra da de Ó rdene s
Pla nea c ión de la produc ción
y cont rol
Cont role s Progra m able s
E mpa c ado a utom á ti co
E nsa mble de robots
Prue ba s e inspe cc ión a utom á ti ca
Ma nufa ctura Inte grada por
Com puta dora
E nsa mble fi na l y prue ba s
Mater
iales
Da to s
Pla nea c ión de P roce sos
Pla nea c iónQC
Dise ño delMolde /
He rra mie nta
Anál is is
Progra m ac iónCN
CAD
Inge nie ría As is tida
por Computa dora
Inge nie ría de l proce so y productosDat o s
Alm ac e nam iento y Ma ne jo Ma e st ro
Siste ma (s) a lm a cé n inte l ige nte
Inspe c ción de pa rte s i ngres ada s
Inve nta rio e n proc es o
T rans portea utom á ti co
Inve nta rio debiene s term inados
Bien es terminad os E nvíoProve e dor Ma teria le s
Ma ne jo de da tos y com unica c ión
Se rvicios i nte rnos de re d
Re d e xterna públic a
o priva da
Molde ado de Plá st ic o
Dat o sFa brica c ión y m aquina do CNC (DN C)
T arje ta s de c irc uitos impre sa s
Robot pa rae l m ane jo de
m ate ria lesMat er iales
Fa brica c ión y prue ba de pa rte s
Ma nufa ctura Inte grada
por Computa dora
Robot desolda do/pintado
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Controlador de área
Computadoras Centrales de la planta
Análisis y diseño de ingeniería
Controlador de celda
PLCControlador
de robot
BandaTransportadora Robot Máquina de
CoordenadasEstación de Limpieza
Controlador
de CMMControlador
de estación
Controlador de celda
Controlador
N
Máquina N
Red de cómputo
CNC CNC
Nivel de equipo
Nivel de controladorde estación de trabajo
MHMH
Nivel de controlador de celda
Nivel de controlador de área
Nivel de controlador de planta
Niveles Jerárquicos de un CIM
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Niveles del CIM
Nivel de controlador de planta
Es el más alto nivel de la jerarquía de control, es representado por la(s)computadora(s) central(es) (mainframes) de la planta que realiza lasfunciones corporativas como: administración de recursos y planeacióngeneral de la planta.
Nivel de controlador de área
Es representado por las computadoras (minicomputadoras) de control de lasoperaciones de la producción. Es responsable de la coordinación yprogramación de las actividades de las celdas de manufactura, así como dela entrada y salida de material. Conectada a las computadoras centrales seencuentra(n) la(s) computador(as) de análisis y diseño de ingeniería dondese realizan tareas como diseño del producto, análisis y prueba.Adicionalmente, este nivel realiza funciones de planeación asistida porcomputadora (CAP, por sus siglas en inglés), diseño asistido porcomputadora (CAD, por sus siglas en inglés) y planeación derequerimientos de materiales (MRP, por sus siglas en inglés).
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Nivel de controlador de celda
La función de este nivel implica la programación de las órdenes demanufactura y coordinación de todas las actividades dentro de una celdaintegrada de manufactura. Es representado por las computadoras(minicomputadoras, PC´s y/o estaciones de trabajo). En general, realiza lasecuencia y control de los controladores de equipo.
Nivel de controlador de procesos o nivel de controlador de
estación de trabajo
Incluye los controladores de equipo, los cuales permiten automatizar elfuncionamiento de las máquinas. Entre estos se encuentran loscontroladores de robots (RC´s), controles lógicos programables (PLC´s),CNC´s, y microcomputadores, los cuales habilitan a las máquinas acomunicarse con los demás (incluso en el mismo nivel) niveles jerárquicos
Niveles del CIM
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Nivel de equipo
Es el más bajo nivel de la jerarquía, está representado por los dispositivosque ejecutan los comandos de control del nivel próximo superior. Estosdispositivos son los actuadores, relevadores, manejadores, switches yválvulas que se encuentra directamente sobre el equipo de producción. Deuna manera más general se considera a la maquinaria y equipo deproducción como representativos de este nivel.
Niveles del CIM
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• Módulo Flexible de Manufactura (FMM)
• Celda Flexible de Manufactura (FMC)
• Grupo Flexible de Manufactura (FMG)
• Sistema Flexible de Producción (FPS)
• Línea Flexible de Manufactura (FML)
Sistemas Flexibles de Manufactura
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Modulo Flexible de Manufactura (FMM)
Inventario
de partes
Intercambiador de Herramientas
Intercambiador
de pallets
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Celda Flexible de Manufactura (FMC)
Consiste en varios FMM’s organizados de acuerdo a
los requerimientos particulares del producto.
FMM
1
FMM
3
FMM
n
FMM
2AGV
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Grupo Flexible de Manufactura (FMG)
Un FMG es una combinación entre FMM´s yFMC´s en la misma área de manufactura y unidos
mediante un sistema de manejo de material, como los AGV(Vehículos Guiados Automáticamente )
AGVAGVAlimentación
de Partes
FMM
1
FMC
2
FMC
1
Descarga de
Partes
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Sistema Flexible de Producción (FPS)
Un FPS consiste de FMG´s que conectandiferentes áreas de manufactura tales como:
• Fabricación
• Maquinado
• Ensamble
Almacenamiento
Automatizado
de Herramientas
Almacenamiento
Automatizado
de Herramientas
FMM
1FMM
2
AGV
AGV
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Línea Flexible de Manufactura (FML)
Línea Flexible de Manufactura es una serie de máquinas
especializadas (dedicadas), conectadas por AGV´s, robots, conveyors
o algún otro tipo de dispositivo automático de transporte.
AGV
AGV
Estación
1
Estación
2
Estación
n
AGVAGV
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Sec Min Hour Shift Day Week Month Year
Globales
Empresas
Fábrica
Centro
Celdas
Estaciones
Procesos
ManufacturingExecution Systems
Real-timeControl
ERP/MRP II/
MRP
Decision Support Systems
Fuente : Shunk, 1997
Niveles de Automatización del CIM
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Procesos
Información
Recursos
Organización
• Procesos de la compañía• Jerarquía de los procesos• Grupos funcionales• Secuencia de funciones
• Tipo de información• Relaciones• Flujo de información• Estructuración
• Enfoque de producto oproceso
• Estructura organizacional• Enfoque de control
• Recursos Tecnológicos- Capacidades- Infraestructura
• Recursos Humanos- Habilidades- Experiencias- Conocimientos
ContenidoAspectoQue se debe analizar
en un CIM