SISTEMAS DE MANUFACTURA UNIDAD I: INTRODUCCIN A LOS SISTEMAS DE MANUFACTURA. QU ES MANUFACTURA? DESARROLLO HISTRICO INDUSTRIAS DE MANUFACTURA HERRAMIENTAS PARA EL DISEO Y MANUFACTURA ASISTIDO POR COMPUTADORA. DESARROLLO DE ESPECIFICACIONES. MATERIALES EN LA MANUFACTURA PROCESOS DE MANUFACTURA. BENEFICIOS DE LA INFORMTICA EN LA INGENIERA INDUSTRIAL. APLICACIONES REALES DE LA INFORMTICA EN LA INGENIERA 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 HISTORICOLa manufactura se ha practicado durante varios miles de aos, comenzando con la produccin de artculos de: piedra, cermica, y metal. Los romanos ya tenan fbricas, para la produccin en masa de artculos de vidrio, mineria, metalurga y la industria textil se ha empleado desde hace mucho tiempo el principio de la divisin 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 INDUSTRIALAl trmino del siglo XVIII el desarrollo la mquina 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 produccin, proporcionando una abundancia de bienes, y con la mecanizacin de la agricultura, de productos agrcolas; como resultado la sociedad se transformo, lo que se conocio como REVOLUCIN INDUSTRIAL, se caracterizo porque la potencia mecnica reemplaza a la fsica 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 electrnicos de estado solido, desarrollado a partir del transistor permitieron la fabricacin de dispositivos a un costo cada vez menor.

INDUSTRIAS DE MANUFACTURAEs la actividad econmica que transforma una gran diversidad de materias primas en diferentes artculos para el consumo.

Existen diferentes mtodos para clasificar a las industrias bsicas, los ms 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 DISEO Y MANUFACTURA ASISTIDO POR COMPUTADORAEntre las herramientas para el diseo y manufactura por computadora se encuentra:CAD/CAM proceso en el cual se utilizan los ordenadores o computadoras para mejorar lafabricacin, desarrollo y diseo de los productos. Se aplican ms rpido, con mayor precisin y a menor costo. Los sistemas de diseo asistido por ordenador (CAD, acrnimo de Computer Aided Design) pueden utilizarse para generar modelos con muchas caractersticas de un determinado producto las cuales podran, ser el tamao, el contorno y la forma de cada componente, almacenados como dibujos bi y tridimensionales. Los sistemas CAD tambin permiten simular el funcionamiento de un producto. Cuando los sistemas CAD se conectan a equipos de fabricacin tambin controlados por ordenador conforman un sistema integrado CAD/CAM (CAM, acrnimo de Computer Aided Manufacturing). Los equipos CAM conllevan la eliminacin de los errores del operador y la reduccin de los costes de mano de obra.

Los equipos CAM se basan en una serie de cdigos numricos, almacenados en archivos informticos, para controlar las tareas de fabricacin. Las caractersticas de los sistemas CAD/CAM son aprovechadas por los diseadores, ingenieros y fabricantes para adaptarlas a las necesidades especficas de sus situaciones.

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

MQUINAS CONTROLADAS NMERICAMENTE (NC): Grandes mquinas herramientasprogramadas, para producir partidas pequeas o medianas de partes complicadas. Las maquinas NC; perforan, tornean, fresan muchas partes diferentes en distintas formas tamaos.

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

MANEJO AUTOMATIZADO DE MATERIALES: Incluye los procedimientos de:TRANSPORTAR EMPACARALMACENAR UN PRODUCTOR

DESARROLLO DE ESPECIFICACIONESCliente 1 Servicio al cliente 10 Diseo conceptual 2

Embarque 9

Diseo del producto

Base de datos comnControl de la produccin 8

3

Preparacin de la produccin 4

Procesamie nto 7 Investigacin y desarrollo del proceso 6

Planeacin del proceso 5

2. DISEO CONCEPTUAL: Esta es la fase ms creativa; el producto se disea en bosquejos generales para cumplir su funcin o sea que muestren las partes y la relacin, de una con otra. 3. DISEO DEL PRODUCTO: El producto ya sea una herramienta, producto de construccin, automvil etc, denota una lista de criterios: Los diseadores industriales se esfuerzan para crear un producto, atractivo y funcional que el cliente estar deseoso de comprar. La mayor parte de los productos, se ensamblan partiendo de un numero de componentes; el diseo para ensamble (DPE)

Los diseadores y analistas mecnicos y elctricos aseguran la funcionalidad, adecuada del equipo. La mayora de las fases del diseo del producto, tiene lugar por medio de computadora; por medio del cual se hacen factibles cambios rpidos en el diseo, se puede examinar posible modos de falla y evaluar la confiabilidad de los sistemas y componentes. El producto debe servir al cliente con debida consideracin a las capacidades y limitaciones, fsicas de los operadores o consumidores, esto son el objeto de la ergonoma.

Debe ser sencillo mantener, el producto y el desensamble sencillo. Al final de su vida, debe ser posible reutilizar o reciclar dicho producto. Diseo para manufactura (DPM). Todos los procesos de manufactura, estn sujetos a variaciones, el diseo para la calidad (DPQ) conduce a elecciones del diseo y proceso que reducen la magnitud; de estas variaciones. El proceso de diseo revela, reas donde se necesita investigacin y desarrollo, conduce con frecuencia a ideas para productos.

4. HACER O COMPRAR: Una vez que se disea un producto, se preparan dibujos de produccin (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 cules producir internamente. 5. DISEO DEL PROCESO: Para los componentes, producidos internamente se lleva a cabo el diseo del proceso :

El mejor proceso se selecciona, se optimiza la calidad y las propiedades del producto terminado, los procesos se miden a travs de pruebas de laboratorio. Diseo de matrices, se eligen las herramientas. La information contenda en los dibujos se transforma en forma digital para el control nmerico (CN) control numerico por computadora (CNC). Para el procesamiento y ensamble, se disean accesorios para sujetar pieza de trabajo en la posicion correcta; en relacin con la maquina herramienta para mantener varias piezas de trabajo en la posicion adecuada una con la otra.

Manufactura asistida por computadora (CAM), es la optimizacin y control del proceso, administracin y movimiento de materiales (incluyendo lneas de transferencia, robots, etc.). Desarrollo de nuevos procesos y mejora a travs de la investigacin y desarrollo del proceso. Los modelos de los procesos se usan para explorar la influencia de los parmetros, del proceso dos aproximaciones son posibles: a. Modelado fsico el proceso se conduce en una escala reducida o se usan materiales de simulacin baratos y fciles de trabajar. b. Modelado matemtico se establecen ecuaciones que expresan la respuesta del proceso

a cambios en sus parmetros. El problema prctico 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 (polucin del aire y agua, ruido, vibracin, etc) y en la salud de los operadores y dems personas. 6. PRODUCCIN: Tiene lugar en el piso del taller, los pedidos del cliente se alimentan en el sistema: Se elige la configuracin de la planta, para ajustarla a las caractersticas de produccin. Monitoreo del proceso, para observar las caractersticas criticas, calidad, y verificar las

las dimensiones etc, de las piezas. Movimiento de materiales, funcin auxiliar ms importante. Las materias primas herramientas, plantillas etc. deben estar disponibles a tiempo, antes se acostumbraba a tener grandes volmenes de materiales de produccin, 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 guas del usuario y manuales de servicio bien escritos.

MATERIALES EN LA MANUFACTURALa mayor parte de los materiales se clasifican en una de tres categoras bsicas:1. Metales 2. Cermicos 3. Polmerosa. b. Caractersticas qumicas son diferentes . Propiedades mecnicas y fsicas no se parecen, y afectan los procesos de manufactura susceptible de emplearse para obtener productos de ellos

Adems de las tres, categoras, hay un cuarto 4. Compuestos- Mezclas no homogneas de los otros tres tipos.Compuestos METAL-CERMICOS Compuestos METAL-POLIMEROS

METALES

CERMICOS

POLIMEROS

Compuestos CERMICO-POLIMEROS

a. Metales Son aleaciones, compuestos por dos ms elementos.

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, aleacin de hierrocarbono contiene 0.02%-2.11% de carbono. Las aplicaciones del acero incluyen la construccin (puentes, vigas, clavos), transporte (camiones, rieles y equipo rodante para va frrea). El hierro colado, aleacin de fierro y carbono 2%-4% se utiliza en el moldeado; sus aplicaciones incluyen bloques y cabezas para motores de combustin interna. No ferrosos Incluyen los dems elementos metlicos y sus aleaciones. Incluyen los metales puros y aleaciones de aluminio, cobre, oro, magnesio, nquel, plata, estao, titanio, zinc etc.

Ferrosos

b. Cermicos Contienen elementos metlicos (o semimetlicos) y no metlicos (oxigeno, nitrgeno, y carbono).

Se dividen en: a. Cermicos cristalinos: Se Forman de distintos modos a partir de polvos que despus se calientan (a una temperatura infererior del punto de fusin a fin de lograr la unin entre los polvos).

Entre los productos cermicos esta: La arcilla, almina y carburo de silicn, almina b. Cermicos de vidrios: Se mezclan y se funden para despus formarse, en procesos tales como el vidrio soplado tradicional. Para ambos, se requiere diferentes mtodos de manufactura

c.

Polmeros Consisten en carbono ms uno o mas elementos tales como: hidrgeno, nitrgeno, oxgeno y cloro.

Se dividen en: a. Polmeros Termoplsticos: Puede sujetarse a ciclos mltiples de calentamiento y enfriamiento, sin que se altere en forma sustancial. b. Polmeros Termoestables: Sufren una transformacin qumica (curado) hacia una estructura rgida, despus de haberse enfriado a partir de una condicin plstica calentada; de ah el nombre de termoestables. c. Elastmeros: Comportamiento muy elstico, incluyendo el caucho natural, neopreno, silicn y poliuretano.

d. Compuestos Son mezclas de los otros tres tipos.

PROCESOS DE MANUFACTURAFUNDICIN, MOLDEADO, ETC.PROCESOS DE FORMADO PROCESAMIENTO DE PARTCULAS PROCESOS DE DEFORMACIN OPERACIONES DE PROCESAMIENTO REMOCIN DE MATERIALES

PROCESOS DE MEJORA DE PROPIEDADES

TRATAMIENTO TRMICO LIMPIEZA Y TRATAMIENTO DE SUPERFICIES RECUBRIMIENTO Y PROCESOS DE DEPOSICIN SOLDADURA AUTGENA

PROCESOS DE MANUFACTURA

OPERACIONES DE PROCESAMIENTO DE SUPERFICIES

PROCESOS DE UNIN PERMANENTE OPERACIONES DE ENSAMBLAJE

SOLDADURA FUERTE Y SOLDADURA BLANDA UNIN MEDIANTE ADHESIVOS SUJETADORES ROSCADOS

ENSAMBLE MECNICO

MTODOS DE UNIN PERMANENTE

INTRODUCCIN PROCESOS DE MANUFACTURAUna operacin de procesamiento utiliza energa, para modificar forma, propiedades fsicas, apariencia de una pieza con el fin de agregar valor al material. Las formas de la energa incluyen mecnica, trmica, elctrica y qumica. Un objetivo de la manufactura es, reducir el desperdicio en cualquiera de sus formas.

Se requiere ms de una; operacin de procesamiento para transformar el material de inicio a su forma finalb. COMO PROCESO ECONMICO a. COMO PROCESO TCNICO PROCESO DE MANUFACTURA Material de inicio PROCESO DE MANUFACTURA Material de inicio Material en proceso Pieza procesada

Pieza procesada

$

Valor agregado $$

$$$

Sobrantes y desperdicios

FUNDICIN MOLDEADO, ETC La mayor parte de los procesos de formado, aplican calor fuerzas mecnicas combinacin de ambas. PROCESO DE PARTCULAS

Material con el que se comienza es un, liquido calentado semifluido que se enfra para formar la geometra de la pieza. Operan bajo el proceso de fundicin moldeado. Materiales de inicio son polvos, metlicos cermicos que se forman y calientan con la geometra deseada; el proceso consiste en presionar y sinterizar. Material con el que se comienza, es un solido dctil (metal, por lo comn) que se deforma para crear la pieza. Incluyen operaciones tales como: forjado y extrusin. Material de inicio es un solido, (dctil quebradizo), a partir del cual se retira material de modo que la pieza resultante tenga la geometra que se busca. Los procesos son las operaciones, de maquinado tales como: torneado, perforado y fresado; las cuales se aplican a metales slidos. Otro proceso es el rectificado Incluyen varios procesos de recocido y templado de metales y vidrios.

PROCESOS DE FORMADO

PROCESO DE DEFORMACIN

REMOCIN DE MATERIAL

OPERACIONES DE PROCESAMIENTO

PROCESOS DE MEJORA DE PROPIEDADES

Mejora las propiedades, mecnicas y fsicas del material de trabajo. No alteran la forma de la pieza.

TRATAMIENTO TRMICO

PROCESOS DE MANUFACTURAOPERACIONES DE PROCESAMIENTO DE SUPERFICIE

Se ejecutan para limpiar, tratar, recubrir depositar material sobre la superficie exterior del trabajo.

LIMPIEZA Y TRATAMIENTOS DE SUPERFICIES RECUBRIMIENTO Y PROCESOS DE DEPOSICIN

Incluye procesos qumicos como mecnicos, para retirar de la superficie suciedad, aceite y otros contaminantes. Los tratamientos de superficies incluyen procesos fsicos como difusin e implantacin de iones. Los procesos comunes de recubrimiento, incluyen la galvanoplastia y anodizacin del aluminio, el recubrimiento orgnico (pintado) y el barnizado.

SOLDADURA AUTGENAPROCESOS DE UNIN PERMANENTE

SOLDADURA FUERTE Y BLANDA UNIN MEDIANTE ADHESIVOS

Unin de piezas.

En el que dos ms piezas se unen para formar una nueva.OPERACIONES DE ENSAMBLE ENSAMBLE MECNICO

SUJETADORES ROSCADOS MTODOS DE UNIN PERMANENTE

Los mtodos de ensamblado mecnico, existen para sujetar dos ms partes en una pieza . Uso de tornillos, remaches, y otros sujetadores mecnicos . Otras tcnicas son los remaches, ajustes de presin y ajustes de expansin.

BENEFICIOS DE LA INFORMTICA EN LA INGENIERIA INDUSTRIAL.Entre los beneficios de la informtica en la ingeniera industrial tenemos: Reduccin de costo. Reduccin de tiempo. Agilizacin en los procesos. Mayor produccin.

APLICACIONES REALES DE LA INFORMTICA EN LA INGENIERA INDUSTRIAL.La ingeniera es el conjunto de conocimientos y tcnicas cientficas aplicadas a la invencin, perfeccionamiento y utilizacin de la tcnica industrial en todas sus diversos aspectos incluyendo, la resolucin u optimizacin de problemas que afectan directamente a los seres humanos en su actividad cotidiana. Los ingenieros intentan probar si sus diseos logran sus objetivos antes de proceder a la produccin 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 funcionarn como se haba previsto.

Para realizar diseos estndar y fciles, las computadoras tienen un papel importante aplicando los programas de diseo asistido por ordenador (ms conocido por CAD, Computer-Aided Design) con el cual se puede tener ms informacin sobre los diseos). Los ingenieros deben tomar muy seriamente su responsabilidad profesional para producir diseos que se desarrollen como estaba previsto y no causen un dao inesperado a la gente en general. Normalmente se incluyen un factor de seguridad en sus diseos para reducir el riesgo de fallos inesperados.

BibliografaMikell 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%ADahttp://cuentame.inegi.org.mx/economia/secundario/manufacturera/default.aspx?tema=E http://www.aprendizaje.com.mx/Curso/Proceso1/Temario1_I.htmlCLASIFICACIN MANUFACTURERA DE LA INDUSTRIA