SISTEMAS DE MANUFACTURA
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UNIDAD 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?
CAM-I (Computer Aided
Manufacturing International,
Arlington, Texas); serie de
operaciones interrelacionadas que
involucran:
1. Diseno
Fabricacion de bienes y
articulos a mano o
especialmente por
maquinaria.
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 miles
de años, comenzando con la producción de artículos
de: piedra, cerámica, y metal.
Los romanos ya tenían fábricas, para la producción en
masa de artículos de vidrio, mineria, metalurgía y la
industria textil se ha empleado desde hace mucho
tiempo el principio de la división del trabajo.
La potencia del agua sustituyo, a la muscular en la
Edad Media; pero solo hasta el punto permitido por la
disponibilidad de agua en movimiento ello limito.
• PRIMERA REVOLUCION INDUSTRIAL
Al término del siglo XVIII el desarrollo la máquina de
vapor; hizo posible disponer de potencia en grandes
cantidades y lugares. Esto agilizo los avances en, los
procesos de manufactura y crecimiento de la
producción, proporcionando una abundancia de
bienes, y con la mecanización de la agricultura, de
productos agrícolas; como resultado la sociedad se
transformo, lo que se conocio como “REVOLUCIÓN
INDUSTRIAL”, se caracterizo porque la potencia
mecánica reemplaza a la física del trabajador
• SEGUNDA REVOLUCION INDUSTRIAL
A partir de la segunda mitad del siglo XX, las
computadoras comenzaron a ofrecer; una
potencia computacional y los dispositivos
electrónicos de estado solido, desarrollado a
partir del transistor permitieron la fabricación
de dispositivos a un costo cada vez menor.
INDUSTRIAS DE MANUFACTURA
Es la actividad económica que transforma una gran diversidad de materias
primas en diferentes artículos para el consumo.
Existen diferentes métodos para clasificar a las industrias básicas, los más
comunes 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 manufactura
por 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 a
menor 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 producto
las cuales podrían, ser el tamaño, el contorno y la forma de cada componente, almacenados
como 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 por
ordenador conforman un sistema integrado CAD/CAM (CAM, acrónimo de Computer Aided
Manufacturing).
Los equipos CAM conllevan la eliminación de los errores del operador y la reducción de los costes
de mano de obra.
Los equipos CAM se basan en una serie de códigos numéricos, almacenados en archivos
informáticos, para controlar las tareas de fabricación.
Las características de los sistemas CAD/CAM son aprovechadas por los diseñadores, ingenieros y
fabricantes para adaptarlas a las necesidades específicas de sus situaciones.
CIM: La manufactura CIM se define como el uso de la tecnología por medio de las
computadoras para integrar las actividades de la empresa. La tecnología computacional incluye
todo el rango de hardware y de software ocupado en el ambiente CIM, incluyendo lo necesario
para las telecomunicaciones.
MÁQUINAS CONTROLADAS NÚMERICAMENTE (NC): Grandes máquinas herramientas
programadas, para producir partidas pequeñas o medianas de partes complicadas. Las
maquinas NC; perforan, tornean, fresan muchas partes diferentes en distintas formas ó
tamaños.
ROBOTS INDUSTRIALES: El primer robots industrial, fue incorporado a la línea de producción
de GM en 1961.
MANEJO AUTOMATIZADO DE MATERIALES: Incluye los procedimientos de:
TRANSPORTAR
EMPACAR
ALMACENAR UN
PRODUCTOR
DESARROLLO DE ESPECIFICACIONES
Cliente
1
Servicio al
cliente
10
Diseño
conceptual
2
Diseño del
producto
Embarque
9
3
Base de
datos
común
Control de
la
producción
8
Preparación
de la
producción
4
Procesamie
nto
7
Planeación
del proceso
5
Investigación
y desarrollo
del proceso 6
2. DISEÑO CONCEPTUAL: Esta es la fase más creativa;
el producto se diseña en bosquejos generales para
cumplir su función o sea que muestren las partes y
la relación, de una con otra.
3. DISEÑO DEL PRODUCTO: El producto ya sea una
herramienta, producto de construcción, automóvil
etc, denota una lista de criterios:
 Los diseñadores industriales se esfuerzan
para crear un producto, atractivo y funcional
que el cliente estará deseoso de comprar.
 La mayor parte de los productos, se
ensamblan partiendo de un numero de
componentes; el diseño para ensamble
(DPE)
 Los diseñadores y analistas mecánicos y
eléctricos aseguran la funcionalidad, adecuada
del equipo. La mayoría de las fases del diseño del
producto, tiene lugar por medio de
computadora; por medio del cual se hacen
factibles cambios rápidos en el diseño, se puede
examinar posible modos de falla y evaluar la
confiabilidad 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 el
desensamble sencillo.
 Al final de su vida, debe ser posible reutilizar o
reciclar dicho producto.
 Diseño para manufactura (DPM).
 Todos los procesos de manufactura, están sujetos a
variaciones, el diseño para la calidad (DPQ) conduce
a elecciones del diseño y proceso que reducen la
magnitud; de estas variaciones.
 El proceso de diseño revela, áreas donde se necesita
investigación y desarrollo, conduce con frecuencia a
ideas para productos.
4. HACER O COMPRAR: Una vez que se diseña un
producto, se preparan dibujos de producción (bases
de datos computarizados) del ensamble y de todas
las partes; que no sean componentes
estandarizados y producidos en masa tales como:
tornillos, remaches, clavijas etc. Se puede tomar
decisiones sobre, que partes deben comprarse a
proveedores y cuáles producir internamente.
5. DISEÑO DEL PROCESO: Para los componentes,
producidos internamente se lleva a cabo el diseño
del proceso :
 El mejor proceso se selecciona, se optimiza la calidad
y las propiedades del producto terminado, los
procesos se miden a través de pruebas de
laboratorio.
 Diseño de matrices, se eligen las herramientas. La
information contenda en los dibujos se transforma
en forma digital para el control númerico (CN) ó
control numerico por computadora (CNC).
 Para el procesamiento y ensamble, se diseñan
accesorios para sujetar pieza de trabajo en la
posicion correcta; en relación con la maquina
herramienta ó para mantener varias piezas de
trabajo en la posicion adecuada una con la otra.
 Manufactura asistida por computadora (CAM), es la
optimización y control del proceso, administración y
movimiento de materiales (incluyendo líneas de
transferencia, robots, etc.).
 Desarrollo de nuevos procesos y mejora a través de
la investigación y desarrollo del proceso. Los modelos
de los procesos se usan para explorar la influencia de
los parámetros, del proceso dos aproximaciones son
posibles:
a. Modelado físico el proceso se conduce en una
escala reducida o se usan materiales de
simulación baratos y fáciles de trabajar.
b. Modelado
matemático
se
establecen
ecuaciones que expresan la respuesta del proceso
a cambios en sus parámetros.
El problema práctico es tan complejo, que solo
peritos con gran experiencia pueden resolverlo.
Al desarrollar y elegir procesos, se debe considerar y
tomar en cuenta al ambiente debido al impacto
(polución del aire y agua, ruido, vibración, etc) y en la
salud de los operadores y demás personas.
6. PRODUCCIÓN: Tiene lugar en el piso del taller, los
pedidos del cliente se alimentan en el sistema:
Se elige la configuración de la planta, para ajustarla
a las características de producción.
Monitoreo del proceso, para observar las
características criticas, calidad, y verificar las
las dimensiones etc, de las piezas.
Movimiento de materiales, función auxiliar más
importante. Las materias primas herramientas,
plantillas etc. deben estar disponibles a tiempo, antes
se acostumbraba a tener grandes volúmenes de
materiales de producción, para asegurar la
continuidad de la misma; pero esto ha sido
abandonado por la entrega justo a tiempo (JIT).
Ensamble de piezas fabricadas y adquiridas es la fase
final.
Mantener un inventario actualizado, de las partes en
proceso; combinado con inventarios de materiales y
partes comprados para asegurar que no haya una
escasez.
7. RELACIONES CON EL CLIENTE: El contacto comienza
con la entrega, del producto. Una parte importante
son las guías del usuario y manuales de servicio bien
escritos.
MATERIALES EN LA MANUFACTURA
La mayor parte de los materiales se clasifican en una de
tres categorías básicas:
1. Metales
2. Cerámicos
3. Polímeros
a.
b.
Características químicas son diferentes .
Propiedades mecánicas y físicas no se parecen, y
afectan los procesos de manufactura susceptible de
emplearse para obtener productos de ellos
Además de las tres, categorías, hay un cuarto 4.
Compuestos- Mezclas no homogéneas de los otros tres
tipos.
Compuestos METAL-CERÁMICOS
Compuestos METAL-POLIMEROS
METALES
CERÁMICOS
POLIMEROS
Compuestos CERÁMICO-POLIMEROS
a. Metales Son aleaciones,
compuestos por
dos ó más elementos.
Ferrosos
Se basan en el hierro, el
grupo incluye acero y hierro
colado. Las aleaciones de hierro y
carbono forman acero y hierro colado.
El acero, aleación de hierrocarbono 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
(o semimetálicos) y no metálicos (oxigeno,
nitrógeno, y carbono).
Se dividen en:
a. Cerámicos cristalinos: Se
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
uno o mas elementos tales
como: hidrógeno, nitrógeno,
oxígeno y cloro.
Se dividen en:
a. Polímeros Termoplásticos: Puede sujetarse
a ciclos múltiples de calentamiento y
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
FUNDICIÓN,
MOLDEADO, ETC.
PROCESOS DE
FORMADO
PROCESAMIENTO DE
PARTÍCULAS
PROCESOS DE
DEFORMACIÓN
OPERACIONES DE
PROCESAMIENTO
REMOCIÓN DE
MATERIALES
PROCESOS DE
MEJORA DE
PROPIEDADES
PROCESOS DE
MANUFACTURA
OPERACIONES DE
PROCESAMIENTO DE
SUPERFICIES
TRATAMIENTO
TÉRMICO
LIMPIEZA Y
TRATAMIENTO DE
SUPERFICIES
RECUBRIMIENTO Y
PROCESOS DE
DEPOSICIÓN
SOLDADURA
AUTÓGENA
PROCESOS DE UNIÓN
PERMANENTE
SOLDADURA FUERTE Y
SOLDADURA BLANDA
UNIÓN MEDIANTE
ADHESIVOS
OPERACIONES DE
ENSAMBLAJE
SUJETADORES
ROSCADOS
ENSAMBLE MECÁNICO
MÉTODOS DE UNIÓN
PERMANENTE
INTRODUCCIÓN PROCESOS DE MANUFACTURA
Una operación de procesamiento utiliza energía, para modificar
forma, propiedades físicas, apariencia de una pieza con el fin de
agregar valor al material. Las formas de la energía incluyen mecánica,
térmica, eléctrica y química.
Un objetivo de la manufactura es, reducir el desperdicio en cualquiera
de sus formas.
Se requiere más de una; operación de procesamiento para
transformar el material de inicio a su forma final
b. COMO PROCESO ECONÓMICO
a. COMO PROCESO TÉCNICO
PROCESO DE
MANUFACTURA
Material
de
inicio
Pieza
procesada
$
Valor
agregado $$
$$$
PROCESO DE
MANUFACTURA
Sobrantes y
desperdicios
Material
de
inicio
Material en
proceso
Pieza
procesada
FUNDICIÓN
MOLDEADO,
ETC
PROCESOS DE
FORMADO
La mayor parte de los
procesos
de
formado,
aplican calor ó fuerzas
mecánicas ó combinación
de ambas.
PROCESO DE
PARTÍCULAS
PROCESO DE
DEFORMACIÓN
REMOCIÓN DE
MATERIAL
OPERACIONES DE
PROCESAMIENTO
PROCESOS DE
MEJORA DE
PROPIEDADES
Mejora las propiedades,
mecánicas y físicas del
material de trabajo. No
alteran la forma de la
pieza.
OPERACIONES DE
PROCESAMIENTO
DE SUPERFICIE
Se ejecutan para
limpiar, tratar, recubrir
ó depositar material
sobre la superficie
exterior del trabajo.
PROCESOS DE
MANUFACTURA
TRATAMIENTO
TÉRMICO
LIMPIEZA Y
TRATAMIENTOS
DE SUPERFICIES
RECUBRIMIENTO
Y PROCESOS DE
DEPOSICIÓN
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.
Materiales de inicio son polvos, metálicos ó cerámicos que se
forman y calientan con la geometría deseada; el proceso
consiste en presionar y sinterizar.
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.
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
Incluyen varios procesos de recocido y templado de metales
y vidrios.
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.
Los procesos comunes de recubrimiento, incluyen la
galvanoplastia y anodización del aluminio, el recubrimiento
orgánico (pintado) y el barnizado.
SOLDADURA
AUTÓGENA
PROCESOS DE
UNIÓN
PERMANENTE
SOLDADURA
FUERTE Y BLANDA
En el que dos ó más
piezas se unen para
formar una nueva.
OPERACIONES
DE ENSAMBLE
ENSAMBLE
MECÁNICO
Unión de piezas.
UNIÓN MEDIANTE
ADHESIVOS
SUJETADORES
ROSCADOS
MÉTODOS DE
UNIÓN
PERMANENTE
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.
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 técnicas
científicas aplicadas a la invención, perfeccionamiento y
utilización de la técnica industrial en todas sus diversos aspectos
incluyendo, la resolución u optimización de problemas que afectan
directamente a los seres humanos en su actividad cotidiana.
Los ingenieros intentan probar si sus diseños logran sus objetivos
antes de proceder a la producción en cadena. Para ello, emplean
entre otras cosas prototipos, modelos a escala, simulaciones,
pruebas destructivas y pruebas de fuerza. Las pruebas aseguran
que los artefactos funcionarán como se había previsto.
Para realizar diseños estándar y fáciles, las computadoras tienen
un papel importante aplicando los programas de diseño asistido
por 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 responsabilidad
profesional para producir diseños que se desarrollen como estaba
previsto y no causen un daño inesperado a la gente en general.
Normalmente se incluyen un factor de seguridad en sus diseños
para reducir el riesgo de fallos inesperados.
Bibliografía
Mikell P. Groover ( FUNDAMENTOS DE MANUFACTURA MODERNA) MCGRAWHILL/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%ADa
http://cuentame.inegi.org.mx/economia/secundario/manufacturera/default.aspx?tema=E
http://www.aprendizaje.com.mx/Curso/Proceso1/Temario1_I.html
CLASIFICACIÓN
MANUFACTURERA
DE
LA
INDUSTRIA
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