SISTEMAS DE MANUFACTURAUNIDAD I: INTRODUCCIÓN A LOS SISTEMAS DE

MANUFACTURA.

QUÉ ES MANUFACTURA?

DESARROLLO HISTÓRICO

INDUSTRIAS DE MANUFACTURA

HERRAMIENTAS PARA EL DISEÑO Y MANUFACTURA ASISTIDO POR COMPUTADORA.

DESARROLLO DE ESPECIFICACIONES.

MATERIALES EN LA MANUFACTURA

PROCESOS DE MANUFACTURA.

BENEFICIOS DE LA INFORMÁTICA EN LA

INGENIERÍA INDUSTRIAL.

APLICACIONES REALES DE LA INFORMÁTICA EN LA INGENIERÍA INDUSTRIAL.

QUE ES LA MANUFACTURA?

Fabricacion de bienes y articulos a mano o especialmente pormaquinaria.

CAM-I (Computer Aided Manufacturing International, Arlington, Texas); serie de operaciones interrelacionadas que involucran:

1. Diseno

2. Seleccion de materiales,

3. Planeacion,

4. Produccion,

5. Aseguramiento de calidad,

6. Administracion y mercadeo de

bienes discretos y durables de

consumo.

DESARROLLO HISTORICO

La manufactura se ha practicado durante varios milesde años, comenzando con la producción de artículosde: piedra, cerámica, y metal.

Los romanos ya tenían fábricas, para la producción enmasa de artículos de vidrio, mineria, metalurgía y laindustria textil se ha empleado desde hace muchotiempo el principio de la división del trabajo.

La potencia del agua sustituyo, a la muscular en laEdad Media; pero solo hasta el punto permitido por ladisponibilidad de agua en movimiento ello limito.

• PRIMERA REVOLUCION INDUSTRIAL

Al término del siglo XVIII el desarrollo la máquina devapor; hizo posible disponer de potencia en grandescantidades y lugares. Esto agilizo los avances en, losprocesos de manufactura y crecimiento de laproducción, proporcionando una abundancia debienes, y con la mecanización de la agricultura, deproductos agrícolas; como resultado la sociedad setransformo, lo que se conocio como “REVOLUCIÓNINDUSTRIAL”, se caracterizo porque la potenciamecánica reemplaza a la física del trabajador

• SEGUNDA REVOLUCION INDUSTRIAL

A partir de la segunda mitad del siglo XX, lascomputadoras comenzaron a ofrecer; unapotencia computacional y los dispositivoselectrónicos de estado solido, desarrollado apartir del transistor permitieron la fabricaciónde dispositivos a un costo cada vez menor.

INDUSTRIAS DE MANUFACTURA

Es la actividad económica que transforma una gran diversidad de materiasprimas en diferentes artículos para el consumo.

Existen diferentes métodos para clasificar a las industrias básicas, los máscomunes son los siguientes:

Sector primario: Son las que cultivan y explotan recursos naturales. (campo)

Sector secundario: Son las que convierten las salidas de las industrias primarias en productos. (industria productiva)

Sector terciario: Constituido por el sector de servicios. (servicios)

Se clasifica en nueve divisiones de actividad:

HERRAMIENTAS PARA EL DISEÑO Y MANUFACTURA ASISTIDO POR COMPUTADORA

Entre las herramientas para el diseño y manufacturapor computadora se encuentra:

CAD/CAM proceso en el cual se utilizan los ordenadores o computadoras para mejorar la

fabricación, desarrollo y diseño de los productos. Se aplican más rápido, con mayor precisión y amenor costo.

Los sistemas de diseño asistido por ordenador (CAD, acrónimo de Computer Aided Design)pueden utilizarse para generar modelos con muchas características de un determinado productolas cuales podrían, ser el tamaño, el contorno y la forma de cada componente, almacenadoscomo dibujos bi y tridimensionales.

Los sistemas CAD también permiten simular el funcionamiento de un producto.

Cuando los sistemas CAD se conectan a equipos de fabricación también controlados porordenador conforman un sistema integrado CAD/CAM (CAM, acrónimo de Computer AidedManufacturing).

Los equipos CAM conllevan la eliminación de los errores del operador y la reducción de los costesde mano de obra.

Los equipos CAM se basan en una serie de códigos numéricos, almacenados en archivosinformáticos, para controlar las tareas de fabricación.

Las características de los sistemas CAD/CAM son aprovechadas por los diseñadores, ingenieros yfabricantes para adaptarlas a las necesidades específicas de sus situaciones.

CIM: La manufactura CIM se define como el uso de la tecnología por medio de lascomputadoras para integrar las actividades de la empresa. La tecnología computacional incluyetodo el rango de hardware y de software ocupado en el ambiente CIM, incluyendo lo necesario

para las telecomunicaciones.

MÁQUINAS CONTROLADAS NÚMERICAMENTE (NC): Grandes máquinas herramientasprogramadas, para producir partidas pequeñas o medianas de partes complicadas. Lasmaquinas NC; perforan, tornean, fresan muchas partes diferentes en distintas formas ótamaños.

ROBOTS INDUSTRIALES: El primer robots industrial, fue incorporado a la línea de producciónde GM en 1961.

MANEJO AUTOMATIZADO DE MATERIALES: Incluye los procedimientos de:

TRANSPORTAR EMPACARALMACENAR UN

PRODUCTOR

DESARROLLO DE ESPECIFICACIONES

Cliente

1

Diseño conceptual

2

Diseño del producto

3

Preparación de la

producción 4

Planeación del proceso

5

Investigación y desarrollo

del proceso 6

Procesamiento 7

Control de la

producción 8

Embarque 9

Servicio al cliente

10

Base de datos

común

2. DISEÑO CONCEPTUAL: Esta es la fase más creativa;el producto se diseña en bosquejos generales paracumplir su función o sea que muestren las partes yla relación, de una con otra.

3. DISEÑO DEL PRODUCTO: El producto ya sea unaherramienta, producto de construcción, automóviletc, denota una lista de criterios:

Los diseñadores industriales se esfuerzanpara crear un producto, atractivo y funcionalque el cliente estará deseoso de comprar.

La mayor parte de los productos, seensamblan partiendo de un numero decomponentes; el diseño para ensamble(DPE)

Los diseñadores y analistas mecánicos yeléctricos aseguran la funcionalidad, adecuadadel equipo. La mayoría de las fases del diseño delproducto, tiene lugar por medio decomputadora; por medio del cual se hacenfactibles cambios rápidos en el diseño, se puedeexaminar posible modos de falla y evaluar laconfiabilidad de los sistemas y componentes.

El producto debe servir al cliente con debida

consideración a las capacidades y limitaciones,

físicas de los operadores o consumidores, esto

son el objeto de la ergonomía.

Debe ser sencillo mantener, el producto y eldesensamble sencillo.

Al final de su vida, debe ser posible reutilizar oreciclar dicho producto.

Diseño para manufactura (DPM).

Todos los procesos de manufactura, están sujetos avariaciones, el diseño para la calidad (DPQ) conducea elecciones del diseño y proceso que reducen lamagnitud; de estas variaciones.

El proceso de diseño revela, áreas donde se necesitainvestigación y desarrollo, conduce con frecuencia aideas para productos.

4. HACER O COMPRAR: Una vez que se diseña unproducto, se preparan dibujos de producción (basesde datos computarizados) del ensamble y de todaslas partes; que no sean componentesestandarizados y producidos en masa tales como:tornillos, remaches, clavijas etc. Se puede tomardecisiones sobre, que partes deben comprarse aproveedores y cuáles producir internamente.

5. DISEÑO DEL PROCESO: Para los componentes,producidos internamente se lleva a cabo el diseñodel proceso :

El mejor proceso se selecciona, se optimiza la calidady las propiedades del producto terminado, losprocesos se miden a través de pruebas delaboratorio.

Diseño de matrices, se eligen las herramientas. Lainformation contenda en los dibujos se transformaen forma digital para el control númerico (CN) ócontrol numerico por computadora (CNC).

Para el procesamiento y ensamble, se diseñanaccesorios para sujetar pieza de trabajo en laposicion correcta; en relación con la maquinaherramienta ó para mantener varias piezas detrabajo en la posicion adecuada una con la otra.

Manufactura asistida por computadora (CAM), es laoptimización y control del proceso, administración ymovimiento de materiales (incluyendo líneas detransferencia, robots, etc.).

Desarrollo de nuevos procesos y mejora a través dela investigación y desarrollo del proceso. Los modelosde los procesos se usan para explorar la influencia delos parámetros, del proceso dos aproximaciones sonposibles:

a. Modelado físico el proceso se conduce en unaescala reducida o se usan materiales desimulación baratos y fáciles de trabajar.

b. Modelado matemático se establecenecuaciones que expresan la respuesta del proceso

a cambios en sus parámetros.

El problema práctico es tan complejo, que soloperitos con gran experiencia pueden resolverlo.

Al desarrollar y elegir procesos, se debe considerar ytomar en cuenta al ambiente debido al impacto(polución del aire y agua, ruido, vibración, etc) y en lasalud de los operadores y demás personas.

6. PRODUCCIÓN: Tiene lugar en el piso del taller, lospedidos del cliente se alimentan en el sistema:

Se elige la configuración de la planta, para ajustarlaa las características de producción.

Monitoreo del proceso, para observar lascaracterísticas criticas, calidad, y verificar las

las dimensiones etc, de las piezas.

Movimiento de materiales, función auxiliar másimportante. Las materias primas herramientas,plantillas etc. deben estar disponibles a tiempo, antesse acostumbraba a tener grandes volúmenes demateriales de producción, para asegurar lacontinuidad de la misma; pero esto ha sidoabandonado por la entrega justo a tiempo (JIT).

Ensamble de piezas fabricadas y adquiridas es la fasefinal.

Mantener un inventario actualizado, de las partes enproceso; combinado con inventarios de materiales ypartes comprados para asegurar que no haya unaescasez.

7. RELACIONES CON EL CLIENTE: El contacto comienzacon la entrega, del producto. Una parte importanteson las guías del usuario y manuales de servicio bienescritos.

MATERIALES EN LA MANUFACTURALa mayor parte de los materiales se clasifican en una de tres categorías básicas:

1. Metales

2. Cerámicos

3. Polímeros

Además de las tres, categorías, hay un cuarto 4.Compuestos- Mezclas no homogéneas de los otros trestipos.

a. Características químicas son diferentes .b. Propiedades mecánicas y físicas no se parecen, y

afectan los procesos de manufactura susceptible deemplearse para obtener productos de ellos

METALES

CERÁMICOS POLIMEROS

Compuestos METAL-CERÁMICOS Compuestos METAL-POLIMEROS

Compuestos CERÁMICO-POLIMEROS

a. Metales Son aleaciones, Ferrosos Se basan en el hierro, el compuestos por grupo incluye acero y hierrodos ó más elementos. colado. Las aleaciones de hierro y

carbono forman acero y hierro colado.El acero, aleación de hierro-carbono contiene 0.02%-2.11%de carbono. Las aplicaciones del acero incluyen la construcción (puentes, vigas,clavos), transporte (camiones, rieles y equipo rodante para vía férrea).El hierro colado, aleación de fierro y carbono 2%-4% se utiliza en el moldeado; sus aplicaciones incluyen bloques y cabezas para motores de combustión interna.

No ferrosos Incluyen los demás elementos metálicos y sus aleaciones. Incluyen los metales puros y aleaciones de aluminio, cobre, oro, magnesio, níquel, plata, estaño, titanio, zinc etc.

b. Cerámicos Contienen elementos metálicos Se dividen en:

(o semimetálicos) y no metálicos (oxigeno, a. Cerámicos cristalinos: Se

nitrógeno, y carbono). Forman de distintos modos a

partir de polvos que después se

calientan (a una temperatura

infererior del punto de fusión a

fin de lograr la unión entre los

polvos).

Entre los productos cerámicos esta: La arcilla,

alúmina y carburo de silicón, alúmina

b. Cerámicos de vidrios: Se

mezclan y se funden para

después formarse, en

procesos tales como el vidrio

soplado tradicional.

Para ambos, se requiere

diferentes métodos de

manufactura

c. Polímeros Consisten en carbono más Se dividen en:

uno o mas elementos tales a. Polímeros Termoplásticos: Puede sujetarse

como: hidrógeno, nitrógeno, a ciclos múltiples de calentamiento y

oxígeno y cloro. enfriamiento, sin que se altere en forma

sustancial.

b. Polímeros Termoestables: Sufren una transformación química (curado) hacia una estructura rígida, después de haberse enfriado a partir de una condición plástica calentada; de ahí el nombre de “termoestables”.

c. Elastómeros: Comportamiento muy elástico, incluyendo el caucho natural, neopreno, silicón y poliuretano.

d. Compuestos Son mezclas de los otros tres tipos.

PROCESOS DE MANUFACTURA

PROCESOS DE MANUFACTURA

OPERACIONES DE ENSAMBLAJE

OPERACIONES DE PROCESAMIENTO

PROCESOS DE FORMADO

PROCESOS DE MEJORA DE

PROPIEDADES

OPERACIONES DE PROCESAMIENTO DE

SUPERFICIES

FUNDICIÓN, MOLDEADO, ETC.

PROCESAMIENTO DE PARTÍCULAS

PROCESOS DE DEFORMACIÓN

REMOCIÓN DE MATERIALES

LIMPIEZA Y TRATAMIENTO DE

SUPERFICIES

RECUBRIMIENTO Y PROCESOS DE DEPOSICIÓN

TRATAMIENTO TÉRMICO

PROCESOS DE UNIÓN PERMANENTE

ENSAMBLE MECÁNICO

SOLDADURA AUTÓGENA

UNIÓN MEDIANTE ADHESIVOS

SOLDADURA FUERTE Y SOLDADURA BLANDA

SUJETADORES ROSCADOS

MÉTODOS DE UNIÓN PERMANENTE

INTRODUCCIÓN PROCESOS DE MANUFACTURAUna operación de procesamiento utiliza energía, para modificarforma, propiedades físicas, apariencia de una pieza con el fin deagregar valor al material. Las formas de la energía incluyen mecánica,térmica, eléctrica y química.

Un objetivo de la manufactura es, reducir el desperdicio en cualquierade sus formas.

Se requiere más de una; operación de procesamiento paratransformar el material de inicio a su forma final

PROCESO DE MANUFACTURA

Material

de

inicio

Material

de

inicio

Material en

proceso

Pieza

procesada

$$$

PROCESO DE

MANUFACTURA

Valor

agregado $$Pieza

procesada

Sobrantes y

desperdicios

$

a. COMO PROCESO TÉCNICO

b. COMO PROCESO ECONÓMICO

OPERACIONES DE

PROCESAMIENTO

OPERACIONES

DE ENSAMBLE

PROCESOS DE

MANUFACTURA

La mayor parte de los

procesos de formado,

aplican calor ó fuerzas

mecánicas ó combinación

de ambas.

PROCESOS DE

FORMADO

FUNDICIÓN

MOLDEADO,

ETC

Material con el que se comienza es un, liquido calentado ó

semifluido que se enfría para formar la geometría de la pieza.

Operan bajo el proceso de fundición ó moldeado.

PROCESO DE

PARTÍCULAS

Materiales de inicio son polvos, metálicos ó cerámicos que se

forman y calientan con la geometría deseada; el proceso

consiste en presionar y sinterizar.

PROCESO DE

DEFORMACIÓN

Material con el que se comienza, es un solido dúctil (metal, por lo

común) que se deforma para crear la pieza. Incluyen

operaciones tales como: forjado y extrusión.

REMOCIÓN DE

MATERIAL

Material de inicio es un solido, (dúctil ó quebradizo), a partir del

cual se retira material de modo que la pieza resultante tenga la

geometría que se busca. Los procesos son las operaciones, de

maquinado tales como: torneado, perforado y fresado; las

cuales se aplican a metales sólidos. Otro proceso es el

rectificado

PROCESOS DE

MEJORA DE

PROPIEDADES

Mejora las propiedades,

mecánicas y físicas del

material de trabajo. No

alteran la forma de la

pieza.

TRATAMIENTO

TÉRMICO

Incluyen varios procesos de recocido y templado de metales

y vidrios.

OPERACIONES DE

PROCESAMIENTO

DE SUPERFICIE

Se ejecutan para

limpiar, tratar, recubrir

ó depositar material

sobre la superficie

exterior del trabajo.

LIMPIEZA Y

TRATAMIENTOS

DE SUPERFICIES

Incluye procesos químicos como mecánicos, para retirar de

la superficie suciedad, aceite y otros contaminantes. Los

tratamientos de superficies incluyen procesos físicos

como difusión e implantación de iones.

RECUBRIMIENTO

Y PROCESOS DE

DEPOSICIÓN

Los procesos comunes de recubrimiento, incluyen la

galvanoplastia y anodización del aluminio, el recubrimiento

orgánico (pintado) y el barnizado.

PROCESOS DE

UNIÓN

PERMANENTE

En el que dos ó más

piezas se unen para

formar una nueva.

SOLDADURA

AUTÓGENA

SOLDADURA

FUERTE Y BLANDA

UNIÓN MEDIANTE

ADHESIVOS

Los métodos de ensamblado mecánico, existen para sujetar dos ó

más partes en una pieza .

Uso de tornillos, remaches, y otros sujetadores mecánicos .

Otras técnicas son los remaches, ajustes de presión y

ajustes de expansión.ENSAMBLE

MECÁNICO

SUJETADORES

ROSCADOS

MÉTODOS DE

UNIÓN

PERMANENTE

Unión de piezas.

BENEFICIOS DE LA INFORMÁTICA EN LA INGENIERIA INDUSTRIAL.

Entre los beneficios de la informática en la ingeniería industrial tenemos:

Reducción de costo.

Reducción de tiempo.

Agilización en los procesos.

Mayor producción.

APLICACIONES REALES DE LA INFORMÁTICA EN LA INGENIERÍA INDUSTRIAL.

La ingeniería es el conjunto de conocimientos y técnicascientíficas aplicadas a la invención, perfeccionamiento yutilización de la técnica industrial en todas sus diversos aspectosincluyendo, la resolución u optimización de problemas que afectandirectamente a los seres humanos en su actividad cotidiana.

Los ingenieros intentan probar si sus diseños logran sus objetivosantes de proceder a la producción en cadena. Para ello, empleanentre otras cosas prototipos, modelos a escala, simulaciones,pruebas destructivas y pruebas de fuerza. Las pruebas aseguranque los artefactos funcionarán como se había previsto.

Para realizar diseños estándar y fáciles, las computadoras tienenun papel importante aplicando los programas de diseño asistidopor ordenador (más conocido por CAD, Computer-Aided Design)con el cual se puede tener más información sobre los diseños).

Los ingenieros deben tomar muy seriamente su responsabilidadprofesional para producir diseños que se desarrollen como estabaprevisto y no causen un daño inesperado a la gente en general.

Normalmente se incluyen un factor de seguridad en sus diseñospara reducir el riesgo de fallos inesperados.

BibliografíaMikell P. Groover ( FUNDAMENTOS DE MANUFACTURA MODERNA) MCGRAW-HILL/INTERAMERICANA 2007 MEXICO ISBN-13:978-970-10-6240-1

John A. Schey (PROCESOS DE MANUFACTURA) MCGRAW-HILL/INTERAMERICANA 2002 MEXICO ISBN: 970-10-3573-9

http://www.arqhys.com/construccion/cad-historia.html

http://es.wikipedia.org/wiki/Ingenier%C3%ADahttp://cuentame.inegi.org.mx/economia/secundario/manufacturera/default.aspx?tema=E

http://www.aprendizaje.com.mx/Curso/Proceso1/Temario1_I.htmlCLASIFICACIÓN DE LA INDUSTRIA

MANUFACTURERA