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Tesis de Manufactura de un equipo de automatizacion de almacen

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  • UNIVERSIDAD AUTONOMA DE CIUDAD JUAREZ

    OPTIMIZACION EN EL DISENO Y CONSTRUCCION DE MAQUINA

    AUTOMATIZADA DE ALMACEN Y VALIDACION DE PRECISION

    POR

    RODOLFO OMAR GOMEZ LEZAMA

    PROYECTO DE TESIS

    PARA

    OBTENER EL TITULO DE

    MAESTRIA EN MANUFACTURA

    EN EL AREA DE AUTOMATIZACION

    JUNIO 2011

    i

  • Resumen

    El proposito de este proyecto es presentar la construccion del prototipo de una

    maquina que es un sistema de almacenaje y regreso automatizado (ASRS),en donde

    el proceso de construccion fue basado en en diseno de la tesis de un companero de

    ingenieria de manufactura [1],esta maquina esta enfocada para material de apoyo

    para la educacion ya que el costo es sumamente considerable economico para fines

    didacticos, en el desarrollo se lograron tener algunas dificultades y cambios al diseno

    original para optimizar la construccion armando el equipo con exito para correr las

    pruebas de validacion las cuales fueron seleccionadas por expertos teniendo optimos

    resultados. UACJ - IIT

    ii

  • Agradecimientos

    Primeramente le doy gracias a Dios por darme la sabiduria necesaria para lograr

    esta meta, tambien a mi familia ya que sin la paciencia y apoyo incondicional de mi

    esposa y el tiempo de mi hijo sacrificado para invertirlo en el proyecto no lo hubiera

    logrado, asi mismo agradezco a mis companeros que me apoyaron a lo largo de el

    semestre que fueron alumnos de la materia de integracion de procesos, entre ellos

    resaltan Nayeli Alfaro, Claudia Angel, e Ivan Sauceda.

    Tambien un especial agradecimiento a mi asesor de Tesis Luis Ricardo Vidal Portilla

    por el apoyo que en todo momento estuvo al pendiente del mismo, y tambien al intituto

    de ingenieria y tecnologia de la UACJ por la oportunidad de abrir las puertas de sus

    laboratorios.

    Rodolfo Omar Gomez Lezama

    iii

  • Indice general

    Resumen II

    Agradecimientos III

    Lista de Figuras VII

    1. Antecedentes 1

    1.1. Descripcion del Problema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

    1.2. Propuesta Para Solucionar el Problema . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

    1.3. Objetivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

    1.4. Alcance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

    1.5. Estrategia de Investigacion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

    2. Marco Teorico 10

    2.1. Introduccion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

    2.2. Automatizacion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

    2.2.1. Piramide de Automatizacion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

    2.2.1.1. Clases de Automatizacion . . . . . . . . . . . . . . . 15

    iv

  • 2.3. Equipos Automatizados tipo ASRS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

    2.3.1. Tipos de AS/RS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

    2.3.2. Aplicaciones de los AS/RS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

    2.4. Metodos de Diseno . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

    2.4.1. Analisis de Valor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

    2.4.2. Taguchi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

    2.4.3. Diseno para la X-bilidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

    2.4.4. Ingeniera Concurrente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

    2.4.4.1. Herramientas y tecnicas asociadas a la Ingeniera Con-

    currente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

    2.5. Validacion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

    2.5.1. IQ - Calificacion de Instalacion: . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

    2.5.2. OQ - Calificacion de Operacion: . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

    2.5.3. PQ - Calificacion de Desempeno: . . . . . . . . . . . . . . . . 33

    2.5.4. Proceso Validado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

    3. Metodologa 35

    3.1. Introduccion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

    3.2. Ingeniera Concurrente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

    3.2.1. Despliegue de la Funcion de Calidad (QFD) . . . . . . . . . . 36

    3.2.2. QFD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

    4. Resultados 41

    4.1. Introduccion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

    v

  • 4.2. Analisis del diseno . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

    4.2.1. Problemas Detectados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

    4.2.1.1. Tabla de FOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

    4.2.1.2. Base Rotor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

    4.2.1.3. Soporte Eje 06 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

    4.2.1.4. Pinza 3.2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

    4.2.1.5. Soporte de Eje 05.1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

    4.2.2. Solucion de Problemas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

    4.3. Material a utilizar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

    4.4. Desarrollo de Construccion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48

    4.4.1. Fase 1: Mesa de Trabajo y Almacen . . . . . . . . . . . . . . . 48

    4.4.2. Fase 2: Rediseno y Adecuaciones . . . . . . . . . . . . . . . . 52

    4.4.3. Fase 3: Sistema de Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58

    4.4.4. Fase 4: Pruebas y Validaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63

    4.4.5. Equipo Utilizado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63

    Bibliografa 68

    vi

  • Indice de figuras

    1.1. Laboratorios UACJ-IIT LAI. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

    1.2. Diseno de la maquina ASRS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

    2.1. Piramide de Automatizacion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

    2.2. Metodos de Diseno e Ingeniera Concurrente. . . . . . . . . . . . . . . 20

    2.3. Equipo multidisciplinario de trabajo en IC. . . . . . . . . . . . . . . . 24

    2.4. Un modelo de proyecto con IC. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

    2.5. Ingeniera Concurrente y sus tecnicas asociadas. . . . . . . . . . . . . 29

    2.6. Pasos para Validacion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

    2.7. Plan de Accion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

    3.1. Ingeniera Concurrente en relacion con la metodologa a seguir. . . . . 38

    4.1. Tabla de FOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

    4.2. Base del Rotor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

    4.3. Soporte Eje 06 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

    4.4. Pinza 3.2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

    4.5. Soporte de Eje 05.1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

    4.6. Material a Utilizar: Aluminio Destruido . . . . . . . . . . . . . . . . . 49

    vii

  • 4.7. Base de la mesa de trabajo con las uniones . . . . . . . . . . . . . . . 50

    4.8. Mesa de trabajo terminada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

    4.9. Fase 1 terminado, Mesa y Almacen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52

    4.10. Soporte del Eje 06 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53

    4.11. Soporte del Eje 05.1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54

    4.12. Soporte del Eje 05 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55

    4.13. Sistema de rodamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56

    4.14. Soporte del sistema de rodamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57

    4.15. Base del Rotor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58

    4.16. Fuente de Poder del Sistema ASRS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59

    4.17. Controladores (drivers) de los Ejes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60

    4.18. Modulos de Entrada y Salida . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61

    4.19. Valvulas de estrangulamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62

    4.20. Sistema de Control de PLC cableado . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63

    4.21. Torno Convencional . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64

    4.22. Sierra Banda . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65

    4.23. Fresadora . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66

    4.24. Electroerosionadora de hilo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67

    viii

  • Captulo 1

    Antecedentes

    A lo largo de estos ultimos anos hemos visto la evolucion de las industrias de

    manufactura en ciudad juarez en donde los procesos cada vez son mas automatizados

    y en los cuales se requiere cada vez mas personal capacitado para poder contribuir

    al desarrollo de tecnologas su propio beneficio, de aqui surge la necesidad de que

    los institutos de educacion superior brinde cada vez mas y mejores ingenieros con la

    capacidad de superar las espectativas que la industria requiere, para ello se necesita

    de una gran infraestructura para poder ofertar este tipo de conocimientos que van a

    colaborar con el desarrollo de la formacion de ingenieros profesionales.

    Para el desarrollo de la formacion estudiantil actualmente se cuenta con varias op-

    ciones de estudio para las carreras que pudieran aportar a la industria maquiladora

    lo que se requiere para el buen funcionamiento de sus plantas de manufactura, ya que

    nuestra fra