5.1 Definición Automatización, tipos y usos dentro
de las diferentes operaciones de manufactura
Automatización es la tecnología que trata de la aplicación de sistemas
mecánicos, electrónicos y de bases computacionales para operar y controlar la
producción. Esta tecnología incluye Las características esenciales que
distinguen la automatización flexible de la programable son
aœ“ Capacidad para cambiar partes del
programa sin perder tiempo de producción.
aœ“ La Capacidad para cambiar sobre algo establecido
físicamente asimismo sin perder tiempo de producción.
Razones para la automatización:
• Incrementa la productividad
• Alto costo de mano de obra
• Mano de obra escasa
• Tendencia de mano de obra con respecto al sector de servicios
• Seguridad
• Alto costo de materiales en bruto
• Mejora la calidad del producto
• Reduce el tiempo de manufactura
• Reducción del proceso de inventarios
• Alto costo de la no automatización
Pro´s y contras
|Pro´s |Contras |
|La automatización es la clave para una semana laboral más corta |La
automatización resultará en la dominación o sometimiento del ser humano por |
la máquina |
|Brinda condiciones de trabajo más seguras para el trabajador |Habrá una
reducción en lafuerza laboral, con el resultante desempleo |
| La producción automatizada resulta en precios más bajos y en mejores
productos |La automatización reducirá el poder de compra |
|El crecimiento de la industria de la automatización proveerá por si misma
|Automatización es el único significado para incrementar el nivel de vida |
|oportunidades de empleo
sQué es un sistema automatizado?
La automatización es un sistema donde se trasfieren
tareas de producción, realizadas habitualmente por operadores humanos a un
conjunto de elementos tecnológicos. Un sistema
automatizado consta de dos partes principales: Parte de Mando y Parte
Operativa.
La Parte Operativa es la parte que actúa directamente sobre la máquina. Son los elementos que hacen que la máquina se mueva y realice la
operación deseada. Los elementos que forman la parte operativa son los
accionadores de las máquinas como
motores, cilindros, compresores, y los captadores como fotodiodos, finales de carrera.
1. Detectores y Captadores
Como las personas necesitan de los sentidos para
percibir, lo que ocurre en su entorno, los sistemas automatizados precisan de
los transductores para adquirir información de
• La variación de ciertas magnitudes físicas del sistema.
• El estado físico de sus componentes
Los dispositivos encargados de convertir las magnitudes físicas en magnitudes
eléctricas se denominan transductores. Los transductores se pueden clasificaren
función del
tipo de señal que transmiten en
o Transductores todos o nada: Suministran uña señal binaria claramente
diferenciada. Los finales de carrera son transductores de este
tipo.
o Transductores numéricos: Transmiten valores
numéricos en forma de combinaciones binarias. Los encoders son transductores de
este tipo.
o Transductores analógicos: Suministran una señal
continua que es fiel reflejo de la variación de la magnitud física medida.
Algunos de los transductores más utilizados son: Final de carrera, fotocélulas,
pulsadores, encoders, etc.
2. Accionadores y Preaccionadores
El accionador es el elemento final de control que, en respuesta a la señal de
mando que recibe, actúa sobre la variable o elemento final del proceso. Un accionador transforma la energía de salida del automatismo en otra
útil para el entorno industrial de trabajo. Los accionadores
pueden ser clasificados en eléctricos, neumáticos e hidráulicos. Los
accionadores más utilizados en la industria son:
• Cilindros
• motores de corriente alterna
• motores de corriente continua
Los accionadores son gobernados por la parte de mando, sin embargo, pueden
estar bajo el control directo de la misma o bien requerir algún pre
accionamiento para amplificar la señal de mando. Este pre amplificación se
traduce en establecer o interrumpir la circulación de energía desde la fuente
al accionador.
Los preaccionadores disponen de: Partes de mando o de control que se encarga de
conmutar la conexión eléctrica, hidráulica o neumática entre los cables o
conductores del
circuito de potencia. La Parte de Mando sueleser un
autómata programable (tecnología programada), aunque hasta hace bien poco se
utilizaban relés electromagnéticos, tarjetas electrónicas o módulos lógicos
neumáticos (tecnología cableada). En un sistema de
fabricación automatizado el autómata programable esta en el centro del sistema. Este debe
ser capaz de comunicarse con todos los constituyentes de sistema automatizado.
3. Tecnologías cableadas
Con este tipo de tecnología, el automatismo se realiza
interconectando los distintos elementos que lo integran. Su
funcionamiento es establecido por los elementos que lo componen y por la forma
de conectarlos. Esta fue la primera solución que se utilizo para crear
autómatas industriales, pero presenta varios inconvenientes, los dispositivos
que se utilizan en las tecnologías cableadas para la realización del automatismo son
o Redes electromagnéticos.
o Módulos lógicos neumáticos.
o Tarjetas electrónicas.
o Tecnologías programadas
Objetivos de la automatización
1. Mejorar la productividad de la empresa, reduciendo los costes
de la producción y mejorando la calidad de la misma.
2. Mejorar las condiciones de trabajo del personal, suprimiendo los
trabajos penosos e incrementando la seguridad.
3. Realizar las operaciones imposibles de controlar intelectual o manualmente.
4. Mejorar la disponibilidad de los productos, pudiendo proveer las cantidades
necesarias en el momento preciso.
5. Simplificar el mantenimiento de forma que el operario no requiera grandes
conocimientos para la manipulación del proceso productivo.
6. Integrar la gestión y producción.
5.2. HardwareSoftware para Automatización
EL SOFTWARE
Software en la automatización – El control de procesos computarizado es el uso
de programas digitales en computadora para controlar el proceso de una
industria, hace el uso de diferentes tecnologías como el PLC está guardado en
el proceso de una computadora. Hoy en día el proceso computarizado es muy
avanzado ya que los procedimientos de datos y otras funciones se pueden
controlar más.
En cuanto al proceso de los datos que se introducen a la computadora y los que
salen de ella se implementan sistema de monitoreo y
control que es lo que para principalmente se usa el software en la
automatización. Para monitorear un proceso información de manufactura tiene que ser
introducido para que la interfaz de la computadora sepa que monitorear.
EL HARDWARE
Los sistemas de automatización de mañana desempeñarán tareas complejas en una
variedad de productos, con frecuencia de manera simultánea. Los retos del hardware en el diseño de dichos
sistemas son lograr flujo del
proceso, la producción, y el tiempo de funcionamiento mientras se logra cumplir
la compleja tarea de automatización.
1. Flujo del Proceso
La velocidad de su máquina afecta directamente el flujo del proceso. Para lograr grandes
velocidades, use componentes mecánicos con menor fricción, como un motor lineal es vez del actuador tipo tornillo. Puede mejorar la
velocidad del sistema de control usando tecnologías embebidas, como los FPGAs
con ciclos de ejecución de 1 MHz en lugar de los tradicionales PLCs con ciclos
de 1 kHz. Los sistemas de tipo servo continúan dominando las
máquinas alejándose cada vezmás de los sistemas tradicionales.
2. Producción
La reducción de desechos con alto nivel de repetición es clave para lograr una
mejor producción. Programar la máquina para seguir perfiles
de control de movimiento deseados resulta crítico para fijar el nivel de
repetición. Puede lograrlo al ajustar sus motores con tiempos de ajuste
pequeños y menos sobredisparos para la respuesta de un
paso. Para un mejor ajuste, utilice métodos de control basados en modelos para
lograr los correctos parámetros de ajuste PID o reemplazar algoritmos PID
tradicionales con algoritmos de control basados en modelos. Tecnologías, como la inspección automatizada y
RFID, juegan un papel importante en manejar rechazos, lo cual agiliza las
velocidades del
proceso.
3. Tiempo de Funcionamiento
Una máquina moderna requiere un manejo de más de 10
productos en la misma línea de manufactura. No es sólo la confiabilidad de los
componentes en el sistema, también los tiempos de relevo entre los diferentes
productos que afectan el tiempo de funcionamiento del sistema. Puede
modificar el tiempo de funcionamiento al reconfigurar el algoritmo de control
para adaptar el sistema a un conjunto diferente de
condiciones con un producto diferente en la
línea de producción. AUTOMATIZACION
APLICACIONES DE LOS ROBOTS
aœ“ Ambientes riesgosos.
aœ“ Trabajo de repetición cíclica: más consistencia y
rapidez que un humano.
aœ“ Dificultad de manejo de herramientas por parte de
los seres humanos: en el caso de herramientas pesadas o difíciles de manipular.
aœ“ Multioperaciones: en estos casos, la máquina llega
a sustituir varios trabajadores,no sólo uno.
aœ“ Posiciones y orientación establecidas: Tiene mayor
grado de exactitud.
5.3 INGENIERÍA CONCURRENTE
La ingeniería concurrente, también llamada por muchos autores ingeniería
simultánea, es un fenómeno que aparece a principios de la década de los ochenta
en el Japón y que llega a Europa a través de América, fundamentalmente Estados
Unidos, a finales de esa misma década.
El objetivo de una empresa industrial es, en pocas palabras
“Diseñar productos funcionales y estéticamente agradables en un plazo de
lanzamiento lo más corto posible, con el mínimo coste, con el objetivo de
mejorar la calidad de vida del usuario final”
La ingeniería concurrente que ahora se aborda es una filosofía basada en
sistemas informáticos y, como la gran mayoría de estos sistemas, su aportación
fundamental consiste en una muy evolucionada forma de tratar la información
disponible. Bajo esta idea se han planteado diversas posibles definiciones pero
quizá la que mejor responde a esta idea es
“Filosofía de trabajo basada en sistemas de información y fundamentada en la
idea de convergencia, simultaneidad o concurrencia de la información contenida
en todo el ciclo de vida de un producto sobre el diseño del mismo”
Evidentemente, el diseño ya no es una tarea unipersonal, es una tarea de
equipo. Es responsabilidad del equipo y, por tanto, las
decisiones importantes deben ser tomadas en función de la información aportada
por cada una de las personas afectadas, haciendo referencia directa a
proveedores y subcontratistas.
La Ingeniería Concurrente puede ponerse en práctica mediante la creación de
Equiposde Trabajo. Este tipo de práctica de la Ingeniería
Concurrente puede dar resultado en pequeñas y medianas empresas, al igual que
en las grandes corporaciones. Sin embargo, existe un
amplio abanico de herramientas que facilitan la puesta en marcha de un entorno
de ingeniería concurrente. La razón de utilizar estas herramientas reside en la
existencia de una gran cantidad de información, que debe circular entre los
miembros del
equipo de trabajo, que necesariamente no deben estar físicamente próximos entre
sí. Uno de los elementos básicos para la implantación de la
Ingeniería Concurrente es la incorporación de las tecnologías CAD/CAM/CAE.
Para conseguir una implantación con éxito y
conseguir un entorno de Ingeniería Concurrente competitivo, existen cinco
ámbitos a abordar y mejorar
1. La modelización de los procesos.
Técnica que ayuda a analizar y a mostrar como la información fluye
y se transforma a lo largo un conjunto de actividades relacionadas con el
proceso de diseño.
2. La arquitectura de los sistemas de información.
Es necesario que el compartir datos libremente entre
aplicaciones, usuarios y organizaciones sea una realidad, donde las distintas
aplicaciones actúen de forma integrada y cooperativa.
3. La creación de equipos de trabajo multidisciplinares, con unos objetivos
claros y una comunicación efectiva entre sus miembros es crucial.
Estos grupos se pueden organizar con los miembros del equipo
trabajando en proximidad, preferiblemente en una oficina de espacios abiertos. También es posible, mediante la utilización de herramientas
informáticas, organizar equipos de trabajo cuyoscomponentes no estén próximos
físicamente.
4. La utilización de metodologías formales de diseño.
Entre las distintas teorías o metodologías para el trabajo en equipo o para la
mejora del
diseño existen algunas que son bastante importantes en la Ingeniería
Concurrente. La lista de métodos formales disponibles en la actualidad es muy
diversa, entre los que podemos citar el Despliegue de la Función de Calidad
(QFD), Métodos Taguchi, o Diseño para Fabricación y Ensamblaje.
5. La utilización de herramientas asistidas por el ordenador: La adquisición
y/o desarrollo de programas para ingeniería, diseño y la gestión de sus
procesos.
La adquisición y/o desarrollo de programas para la comunicación e información
entre diferentes ordenadores, programas y localizaciones, junto a las
herramientas de integración. La Ingeniería Concurrente supone la integración de
todos los medios de la empresa necesarios para el desarrollo del producto,
incluyendo el personal, las herramientas, los recursos y la información.
DISEÑO CONCURRENTE E INGENIERIA SIMULTÁNEA
Como se ha
indicado al principio, la ingeniería concurrente es también denominada, quizá
no muy correctamente, ingeniería simultánea y, hoy en día, también ingeniería
corporativa. Aun cuando los conceptos se aplican
indistintamente, existe una pequeña diferencia de matiz que es necesario
apuntar. La ingeniería concurrente propiamente dicha nace de la concurrencia
o retroalimentación de información desde áreas de fabricación hacia diseño al
objeto de diseñar al mismo tiempo el producto y el sistema de fabricación del
producto. Esta idea evoluciona rápidamente y obtiene
unaconcurrencia de información no sólo de fabricación hacia diseño, sino de
todos los demás elementos implicados.
Desde el punto de vista de planificación, la filosofía de concurrencia implica
una idea de simultaneidad de tareas al abordarse en paralelo tanto el diseño del producto como el
diseño del
sistema de fabricación, los esquemas de montaje y embalaje, el plan de
lanzamiento e incluso la obsolescencia. Este hecho hace que
en sectores de planificación y organización no se hable de ingeniería
concurrente sino de ingeniería simultánea.
APLICACIONES
Con objeto de profundizar un poco más en el campo de la ingeniería concurrente
y su campo de aplicabilidad en el diseño industrial, se procede a analizar
situaciones reales que se dan hoy en día en diversos sectores como son
o Diseño mecánico.
Quizá sea en el campo del diseño mecánico el sector en
el que más ha avanzado la ingeniería concurrente. Ello es debido probablemente
a que el diseño del
automóvil, conjunto de elementos mecánicos acoplados con precisión, ha estado
sometido a fuertes exigencias para obtener cada vez más y mejores resultados.
También se ha de apuntar que en el sector del automóvil Japón es un líder
indiscutible, y su liderazgo se debe, sin lugar a dudas, a su capacidad para
elaborar y poner en funcionamiento herramientas cada vez más sofisticadas de
diseño y fabricación automatizadas, herramientas entre las cuales, la
ingeniería y diseño concurrentes son un engranaje más.
o Montaje.
En el campo del
montaje todavía se debe localizar otro factor importante en la idea de la
concurrencia en la transmisión de información de diseño. Si enla fase de
montaje, simulado por supuesto, se detecta un problema que afecta a más de una
pieza, por ejemplo un ajuste, la modificación introducida, que afecta a varias
piezas, debe ser capaz de ser procesada en todas de una manera automática, sin
obligar al diseñador a recordar y localizar cuáles son las piezas a las que
esta modificación pueda afectar. Se gestionan las
modificaciones de manera automática, sin intervención exterior, único elemento
que garantiza que el conjunto guarda su integridad y su coherencia intrínseca.
5.4 EL PROCESO AUTOMATIZACION: ETAPAS, PROCEDIMIENTOS Y RECOMENDACIONES
ETAPAS DE LA AUTOMATIZACION
La fabricación automatizada surgió de la íntima relación entre fuerzas
económicas e innovación técnica, así como la división del trabajo. En conjunto
con la utilización de transferencia de energía y la mecanización de las
fábricas, y el desarrollo de las máquinas de transferencia y sistemas de
realimentación. La división del
trabajo se desarrolló en la segunda mitad del siglo XVIII, y fue analizada por primera
vez por el economista británico Adam Smith en sus libro Investigación sobre la
naturaleza y causas de la riqueza de las naciones (1776). En
la fabricación, la división de trabajo permitió incrementar la productividad y
reducir el nivel de especialización de los obreros. La mecanización fue
la siguiente etapa necesaria para la evolución hasta la automatización.
La simplificación del
trabajo permitida por la división de trabajo también posibilitó el diseño y
construcción de máquinas que reproducían los movimientos del trabajador. A medida
que evolucionó la tecnología de transferencia deenergía, éstas máquinas
especializadas se motorizaron, aumentando así su eficacia productiva. El
desarrollo de la tecnología energética también dio lugar al surgimiento del
sistema fabril de producción, ya que todos los trabajadores y máquinas debían
estar situados junto a la fuente de energía. La máquina de transferencia es un dispositivo utilizado para mover las piezas que se está
trabajando desde una máquina especializada hasta otra, colocándola de forma
adecuada para la siguiente operación de maquinado.
Los robots industriales, diseñados en un principio para realizar tareas
sencillas en entornos peligrosos para los trabajadores, son hoy extremadamente
hábiles y se utilizan para trasladar, manipular y situar piezas ligeras y
pesadas, realizando así todas las funciones de una máquina de transferencia. En realidad, se trata de varias máquinas separadas que están
integradas en lo que a simple vista podría considerarse una sola. En la
década de 1920 la industria del automóvil combinó estos
conceptos en un sistema de producción integrado. El objetivo de este sistema de línea de montaje era abaratar los precios. A pesar de los avances más recientes, éste es el sistema de
producción con el que la mayoría de la gente asocia el término automatizado.
Un elemento esencial de todos los mecanismos de
control automático es el principio de realimentación, que permite al diseñador
dotar a una máquina de capacidad d autocorrección.
Un ciclo o bucle de realimentación es un dispositivo
mecánico, neumático o electrónico que detecta una magnitud física como una temperatura, un
tamaño o una velocidad, la compara con la norma establecida, y realizaaquellas
acciones reprogramadas necesarias para mantener la cantidad medida dentro de
los límites de la norma aceptable.
RECOMENDACIONES
Las empresas deben de trabajar buscando la disminución de la contaminación y
daño ambiental. Toda actividad desempeñada por el hombre
genera residuos contaminantes, pero hay ciertas actividades inmersas en la
industrialización de los procesos productivos que son más perjudiciales que
otros. Automatización del Tratamiento de
Residuos Industriales Automatización del Tratamiento de Aguas Residuales
Automatización del Tratamiento de Gases Tóxicos. Necesidad de brindar seguridad
al personal Se obtiene un aumento en la seguridad de
las instalaciones y la protección a los trabajadores. Un
sistema automatizado debe ser fuerte, ser resistente contra el medio en el que
opera. Un sistema automatizado debe ser seguro – esto
significa aspirar que bajo toda circunstancia se eviten las heridas o la muerte
de una persona – y confiable – es decir evitar la caída de la producción –.
Desarrollo de nuevas tecnologías El desarrollo de software ha crecido en los
últimos años, las nuevas tecnologías, Internet y la velocidad de los mercados
amplían la complejidad del desarrollo de software. Cada día se requieren más y mejores programas (software) para
mantener o elevar la competitividad, bajar los costos, aumentar las ventas,
aumentar la productividad y contar con la información a tiempo para la toma de
decisiones. CONCLUSION La idea que se tiene de la
automatización es que elimina empleos, pero en general la automatización ayuda
a las empresas, mantenerse competitivos y a generar empleo.
