UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLOFACULTAD DE INGENIERA MECNICATECNOLOGIA DE GRUPOSCURSO: DISEO DE SISTEMAS DE PRODUCCION

DOCENTE:Dr. Ing. Vctor Alcntara Alza

ALUMNO:ARCE RUIZ, Mario ArturoCRUZADO RAMIREZ, RollyLOZANO VILLANUEVA, Glider CICLO:IXTRUJILLO PER2013TECNOLOGA DE GRUPO (GT)La tecnologa de grupo es una filosofa de la fabricacin, en la cual las piezas similares se identifican y se agrupan para tomar ventajas de sus semejanzas en su fabricacin y diseo. Cada familia poseer caractersticas similares de diseo y de fabricacin. Por lo tanto, el proceso de una familia dada ser similar, y dar lugar a eficiencias en la fabricacin; estas son alcanzadas organizando el equipo de produccin en grupos de mquinas o clulas para facilitar el flujo del trabajo.

En el diseo de producto, tambin se obtienen ventajas de agrupar las piezas dentro de familias. Estas se logran con la clasificacin y codificacin de las piezas; al identificar las semejanzas entre piezas y a relacionar estas semejanzas con un sistema de codificacin. Las semejanzas entre las piezas pueden ser de dos tipos: atributos de diseo (forma y tamao geomtrico), y los atributos de fabricacin (la secuencia de los pasos de proceso requerido).

Los sistemas de clasificacin y de codificacin se idean a menudo para permitir diferencias entre el diseo de una pieza y su fabricacin. La razn de usar un esquema de codificacin es facilitar la recuperacin de datos para los propsitos del diseo y de la fabricacin.

La tecnologa de grupo, la clasificacin de las piezas y su codificacin se relacionan muy de cerca. La tecnologa de grupo es el concepto subyacente de la fabricacin, pero alguna forma de clasificacin de las piezas y su codificacin se requieren generalmente para poner la Tecnologa de Grupo en ejecucin.

1. FAMILIAS DE PIEZAS

Una familia de piezas es un conjunto de piezas que son similares debido a su forma geomtrica y su tamao o porque existen pasos de proceso similares que se requieren en su fabricacin.Las piezas dentro de una familia son diferentes, pero sus semejanzas hacen que sean lo bastante cercanas para merecer su identificacin como miembros de la familia de piezas.Las ilustraciones 1 y 2 muestran a dos familias de piezas las cuales se pueden clasificar por geometra y por proceso.Las piezas mostradas en la ilustracin 8 son similares desde el punto de vista del diseo pero absolutamente diferentes en trminos de fabricacin.Ilustracin 1. Piezas de igual geometra con diferencias en manufactura.

Fuente: tomado y modificado de Groover; Automation, production systems, and computer integrated manufacturing (1980).

Las 13 piezas mostradas en la ilustracin 2 pueden constituir una familia de piezas en fabricacin, pero si se observan sus caractersticas de geometra desde el punto de vista del diseo, estas caractersticas no permiten que sean agrupadas como una familia de las piezas por diseo.Ilustracin 2. Piezas de manufactura similar con diferencias en geometra.

Fuente: tomado y modificado de Groover, Automation, production systems, and computer integrated manufacturing (1980).Una de las grandes ventajas de fabricacin al agrupar piezas de trabajo en familias se puede explicar observando las ilustraciones 3 y 4. La ilustracin 3 muestra una disposicin por tipo de proceso para la produccin en lote, donde las diferentes maquinas-herramientas se organizan por funcin.Ilustracin 3. Disposicin por tipo de proceso.

Fuente: tomado y modificado de Groover, Automation, production systems, and computer integrated manufacturing (1980).

Hay una seccin para el Torno, una para la Fresadora, una para el taladro, y as una seccin para cada mquina y sus operaciones. Durante la fabricacin de una pieza dada, la pieza de trabajo se debe mover entre las diferentes secciones, quizs visitando la misma seccin de trabajo varias veces. Esto da lugar a una cantidad significativa de material a manejar, de un inventario grande en proceso, generalmente de configuraciones de mquina mayor a las necesarias, largos tiempos de fabricacin, y altos costos.

La ilustracin 4 muestra un almacn de produccin de capacidad equivalente, pero con las mquinas organizadas en clulas.

Ilustracin 4. Disposicin de la tecnologa de grupo.

Fuente: tomado y modificado de Groover, Automation, production systems, and computer integrated manufacturing (1980).

Cada clula se organiza para especializarse en la fabricacin de una familia de piezas en particular. Las ventajas se ganan en la forma en que se reduce el manejo de las piezas de trabajos, tiempos ms bajos de configuracin de mquinas, menos inventario en proceso, y tiempos de trabajo ms cortos. Algunas de las clulas de fabricacin se pueden disear para formar lneas de flujo de produccin, usando transportadores para llevar las piezas de trabajo entre las mquinas en la clula.

2. CLASIFICACIN DE LAS PIEZAS Y SU CODIFICACIN

El obstculo ms grande que se presenta a la hora de migrar a la tecnologa de grupo desde la forma tradicional de la produccin, es el problema de agrupar las piezas en familias. Hay tres mtodos generales para solucionar este problema: los tres mtodos consumen tiempo e implican el anlisis de muchos datos por personal correctamente entrenado. Los tres mtodos son:

Inspeccin visual: Este mtodo es el menos sofisticado y el menos costoso. Implica la clasificacin de piezas en las familias mirando bien sea las piezas fsicas o sus fotografas y arreglndolas en grupos similares. Aunque este mtodo se considera generalmente ser el menos exacto de los tres, una de las primeras historias principales del xito de la GT en los Estados Unidos hizo el cambio usando el mtodo visual.

Clasificacin y codificacin por examinacin del diseo y de los datos de la produccin: Este mtodo implica que para clasificar las piezas en las familias se debe examinar el diseo individual y/o las cualidades de fabricacin de cada pieza. La clasificacin resulta en un nmero de cdigo que identifica nicamente las cualidades de la pieza. Esta clasificacin y codificacin se pueden realizar en la lista entera de las piezas activas de la firma o una cierta clase de procedimiento de prueba se puede utilizar para establecer las familias de piezas. Por ejemplo, las piezas producidas durante cierto perodo de tiempo dado se podran examinar para identificar categoras de las familias de piezas. El problema con cualquier procedimiento de prueba es el riesgo que existe que la muestra que se tome de las piezas producidas puede no ser lo suficientemente representativa de la poblacin entera. El mtodo de clasificacin y codificacin de las piezas parece ser el mtodo de uso ms general hoy en da. Existe en el mercado un variado nmero de sistemas de la clasificacin y de codificacin; a la par de un variado numero de software disponible que es vendido a las industrias interesadas.

Anlisis de flujo de la produccin (PFA): Este tercer mtodo hace uso la informacin contenida en las hojas de ruta ms que en los planos de las piezas. Las piezas de trabajo con rutas de produccin idntica o similar se clasifican en una familia de piezas. Acerca del anlisis de flujo de la produccin no se hablara ac, puesto que este mtodo no se aplica.Los tres mtodos para identificar las familias de piezas requieren una inversin significativa de tiempo y mano de obra. El ms complicado y el que ms tiempo consume de los tres mtodos es el de clasificacin de piezas y su codificacin. Muchos sistemas se han desarrollado a travs del mundo, pero no se ha adoptado ninguno universal. Una de las razones de esto es que el sistema de clasificacin y codificacin debe ser adaptado y dirigido para una compaa o una industria dada. Un sistema puede ser el mejor para una compaa mientras que otro sistema servir ms a otra compaa.

Las ventajas principales de un sistema bien diseado de clasificacin y codificacin para la tecnologa de grupo, se pueden resumir de la siguiente manera:

Facilita la formacin de las familias de piezas y de las clulas de mquinas Permite la recuperacin rpida de diseos, dibujos, y planes de proceso. Reduce la duplicacin de diseos. Proporciona una estadstica confiable de las piezas de trabajo. Facilita una estimacin precisa de los requisitos de la mquina-herramienta y de las cargas lgicas de la mquina. Permite la racionalizacin de las configuraciones de herramientas, reduce tiempo de configuracin de mquina, y reduce tiempo del rendimiento de procesamiento de la produccin. Permite la racionalizacin y la mejora en diseo de la herramienta. Ayuda al planeamiento de procedimientos y a la programacin de produccin. Mejora la valoracin de costos y facilita los procedimientos para llevar la contabilidad. Prev una mejor utilizacin de la mquina-herramienta y un mejor uso de las herramientas, de accesorios, y de la mano de obra. Facilita la programacin de la pieza para el NC.

3. TIPOS DE SISTEMAS DE CLASIFICACIN Y CODIFICACINBien se podra decir que de las ventajas anteriormente mencionadas casi todos los departamentos en una firma se podran beneficiar en cuanto a la implementacin de un buen sistema de clasificacin y codificacin se trata, las dos reas que principalmente utilizan el sistema son las de diseo y fabricacin. Por consiguiente, los sistemas de clasificacin de las piezas encajan en una de tres categoras:

Sistemas basados en atributos de diseo de la pieza Sistemas basados en atributos de fabricacin de la pieza Sistemas basados atributos de diseo y de fabricacin

Entre los atributos de diseo y fabricacin que se incluyen tpicamente para las piezas de trabajo, se tiene; para los atributos de diseo: forma bsica externa, forma bsica interna, longitud, dimetro, tipo de material, funcin de parte, dimensin mayor, dimensin menor, tolerancias, acabado superficial y para los atributos de fabricacin: proceso mayor, proceso menor, dimensin mayor, longitud, dimetro, acabado superficial, herramienta de mquina, secuencia de operacin, tiempo de produccin, tamao de lote, produccion anual y herramientas de corte.

El esquema de codificacin de las piezas consiste en una secuencia de los dgitos numricos ideados para identificar los atributos de diseo y de fabricacin de la pieza. Los esquemas de codificacin para la clasificacin de las piezas pueden ser de dos estructuras bsicas:

Estructura jerrquica: En esta estructura de cdigo, la interpretacin de cada smbolo depende del valor de los smbolos precedentes.Estructura tipo cadena: En este tipo de cdigo, la interpretacin de cada smbolo en la secuencia es fija. No depende del valor del smbolo precedente.

Algunos sistemas de clasificacin y codificacin de piezas utilizan una combinacin de la estructura jerrquica y del tipo cadena.

El nmero de los dgitos requeridos en una codificacin puede variar de 6 a 30. Los esquemas de codificacin que incluyen nicamente caractersticas de diseo requieren pocos dgitos, 12 o menos. La mayora de los sistemas modernos de clasificacin y de codificacin incorporan datos de diseo y fabricacin en el cdigo. Para lograr esto, los nmeros de codificacin con 20 a 30 dgitos pueden ser necesarios.Algunos de los ms importantes sistemas de clasificacin y de codificacin en losEstados Unidos y las empresas que los usan son los siguientes:

Brisch (Brisch-Birn, Inc.), CODE (Manufacturing Data Systems, Inc.) CUTPLAN (Met cut Associates) DCLASS (Brigham Young University) MultiClass (OIROrganization for Industrial Research), Part Analog System (Lovelace, Lawrence & Co., Inc.).

Entre muchos de los sistemas de clasificacin que se usan alrededor del mundo hay dos que se destacan el sistema de Opitz y el sistema MultiClass. Tambin existen sistemas de codificacin como el Vuoso Praha y el KK3, los cuales aqu solo se nombran.

El sistema de Opitz -el cual se aplic al presente proyecto y sobre el cual se profundiza ms adelante- es de inters histrico porque fue uno de los primeros esquemas publicados acerca de la clasificacin y codificacin para piezas mecnicas. El sistema de MultiClass es un producto comercial actualmente ofrecido por el OIR, la Organizacin para la Investigacin Industrial.

El Sistema de clasificacin MultiClass : Este es un sistema de clasificacin y de codificacin desarrollado por la OIR. El sistema es relativamente flexible, permitiendo a la compaa acomodar la clasificacin y el esquema de codificacin para que adecue sus requisitos particulares a sus propios productos y aplicaciones. MultiClass puede ser utilizado para una variedad de diversos tipos de producto manufacturado, incluyendo piezas del metal, chapas, elementos electrnicos, piezas compradas, ensambles y subensambles, mquinas- herramientas, y otros elementos. Hasta nueve diversos tipos de componentes pueden ser incluidos dentro de una sola estructura del software de MultiClass.

MultiClass utiliza una estructura jerrquica o codificacin tipo decisin-rbol en la cual los dgitos siguientes dependen de valores de los dgitos anteriores.

La estructura de la codificacin consiste en hasta 30 dgitos. Los 30 dgitos se dividen en dos regiones, una proporcionada por la OIR y el segundo diseado por el usuario para resolver necesidades y requisitos en especfico. Un prefijo precede los 30 dgitos y se utiliza para identificar el tipo de pieza como las piezas del metal trabajado a mquina y las chapas, por ejemplo.

4. Sistema de clasificacin de OPITZ

Este sistema de clasificacin y codificacin fue desarrollado por H. Opitz de la Aachen Technical University en Alemania hacia el ao de 1970. Representa uno de los esfuerzos pioneros en el rea de la tecnologa de grupo y es probablemente el ms conocido de los esquemas de clasificacin y de codificacin. El sistema de codificacin de Opitz utiliza la siguiente secuencia de dgitos:12345 6789 BCD

El cdigo bsico consiste en nueve dgitos, que pueden ser extendidos a trece agregando cuatro dgitos ms. Los primeros nueve se usan para codificar el diseo y los datos de la fabricacin.

Los cinco dgitos iniciales, -12345-, se les llama el cdigo de forma o primarioy describen las atributos de diseo de la pieza.

Los cuatro dgitos siguientes -6789-, constituyen el cdigo secundario el cual indica algunos de los atributos que se usaran para la fabricacin.

A los ltimos cuatro dgitos -ABCD-, se le conoce como el cdigo suplementario y se tienen con la intencin de identificar la secuencia y el tipo de la operacin de la produccin. El cdigo suplementario se puede adaptar de acuerdo con las necesidades propias de el usuario que usa la codificacin de Opitz; este se adapta a necesidades particulares. El sistema de codificacin completo es bastante complejo.

Opitz escribi un libro entero acerca de su sistema el cual se puede consultar para ampliar el conocimiento sobre el mismo9. A continuacin se explica en detalle el uso y la manera de aplicar el cdigo a un conjunto de piezas para formar familias de piezas.

5. Cdigo primario

El sistema de codificacin de OPITZ emplea 5 dgitos primarios, los cuales representan: el primero: la clase; el segundo: los elementos bsicos de la forma externa; el tercero: los elementos bsicos de la forma interna; el cuarto: las superficies maquinadas y el quinto: los agujeros auxiliares y las superficies dentadas.

En la ilustracin 5 se aprecia grficamente la secuencia del cdigo primario deOpitz y su significado segn su posicin.Ilustracin 5. Cdigo primario Opitz.

Cada digito puede tener un valor entre 1 y 9. Dependiendo de la caracterstica ya sea de diseo o de fabricacin este valor ser asignado de la siguiente manera:

El primer digito: la clase.Si es una pieza con superficies de rotacin estar entre 0 y 5: Ser 0 si L/D 0.5. Ser 1 si 0.5 > L/D 20 50 o > 0.8 2.0 Ser 2 si la dimensin mayor es >50 100 o > 2 4.0 Ser 3 si la dimensin mayor es >100 160 o > 4 6.5 Ser 4 si la dimensin mayor es >160 250 o >6.5 10.0 Ser 5 si la dimensin mayor es >250 400 o >10 16.0 Ser 6 si la dimensin mayor es >400 600 o >16 25.0 Ser 7 si la dimensin mayor es >600 1000 o >25.0 40.0 Ser 8 si la dimensin mayor es >1000 2000 o > 40 80.0 Ser 9 si la dimensin mayor es >2000 o >80.0

El sptimo digito: material de la pieza. Ser 0 si es hierro fundido gris. Ser 1 si es hierro fundido con grafito nodular o fundicin maleable. Ser 2 si es acero de baja resistencia. Ser 3 si es acero de bajo carbono tratable trmicamente, sin endurecer. Ser 4 si es acero de baja aleacin tratado trmicamente. Ser 5 si es acero aleado no tratado trmicamente. Ser 6 si es acero tratado trmicamente. Ser 7 si es un metal no ferroso. Ser 8 si es una aleacin ligera. Ser 9 si es otro tipo de material.

El octavo digito: forma original pieza en bruto Ser 0 si es una barra laminada en caliente. Ser 1 si es una barra laminada en fro. Ser 2 si es una barra no redonda. Ser 3 si es tubular. Ser 4 si es una viga o angular. Ser 5 si es una chapa. Ser 6 si es una planchuela. Ser 7 si es una pieza fundida o conformada. Ser 8 si es un ensamblaje por soldadura. Ser 9 si la pieza esta previamente maquinada.

El noveno digito: el grado de precisin: Ser 0 si no est definida la precisin Ser 1 si la precisin mayor de las superficies exteriores es (A) Ser 2 si la precisin mayor de las superficies exteriores es (B) Ser 3 si la precisin mayor de las superficies interiores es (A) Ser 4 si la precisin mayor de las superficies interiores es (B) Ser 5 si hay combinacin de (A) y (B), (mayor precisin en el exterior). Ser 6 si hay combinacin de (A) y (C). Ser 7 si hay combinacin de (B) y (C). Ser 8 si hay combinacin de (A), (B) y (C). Ser 9 si hay otras posibilidades.

En las tablas 1 y 2 se presentan el resumen de los parmetros que se tienen en cuenta para realizar la clasificacin de Opitz.Tabla 1. Cdigo Primario Opitz.Clase Forma Externa Forma interna

Pieza con superficies de rotacin0; si D 50; formas ext. Suaves o nulas0; sin agujero

1; si5 < D 10Escalonada en una direccin1; sin elementos de formaEscalonada en una direccin1; sin elementos de forma

2; si10 < D 152; si es roscada2; si es roscada

3: si15 < D 203;ranuras funcionales3;ranuras funcionales

4: si20 < D 25Escalonada en las2 direcciones4; sin elementos de formaEscalonada para los 2 extremos4; sin elementos de forma

5: si25 < D 305; si es roscada5; si es roscada

Pieza sin superficies de rotacin66; si tiene ranuras funcionales6; si tiene ranuras funcionales

77; si tiene conos funcionales7; si tiene conos funcionales

88; si tiene rosca8; si tiene rosca

99; cualquier otra forma9; cualquier otra forma

Superficies maquinadas Agujeros auxiliares y superficies dentadas0; sin superficies maquinadas0; no tiene agujeros adicionales

1; superficies y o curva en 1 direccin, externas.No es una rueda dentada1; con agujeros auxiliares pero no en un circulo definido

2; superficies planas relacionadas por graduacin alrededor de un circulo2; con agujeros auxiliares en un circulo definido

3; Ranuras o estras exteriores3; con agujero radial

4; superficies planas en forma de polgonos(Ej. Barras hexagonales)4; con agujero radial y en cualquier otra direccin

5: superficies planas, ranuras o estras exteriores5; axial o radial en circulo de paso

6; superficies planas o ranuras interioresEs una rueda6; engrane recto

7; superficies planas en formas de polgonos o estriadas internas7; engrane cnico

8; superficies planas, polgonos, ranuras o estras interiores y exteriores8; otros tipos de engrane

9; otra forma cualquiera9; otra combinacin posible

Tabla 2. Cdigo secundario Opitz.

Dimensin mayor (D-L) Material

0; 20 mm o 0.8 pgd. 0; hierro fundido gris.

1; >20 50 o >0.8 2.01; hierro fundido con grafito nodular o fundicin maleable.

2; >50 100 o >2 4.02; acero de baja resistencia.

3; >100 160 o >4 6.53; acero de bajo carbono tratable trmicamente sin endurecer.

4; >160 250 o >6.5 10.04; acero de baja aleacin tratado trmicamente.

5; >250 400 o >10 16.05; acero aleado no tratado trmicamente.

6; >400 600 o >16 25.06; acero tratado trmicamente.

7; >600 1000 o >25.0 40.07; un metal no ferroso.

8; >1000 2000 o >40 80.08; una aleacin ligera.

9; >2000 o >80.09; otro tipo de material.

Forma original pieza en bruto Precisin en superficies

0; una barra laminada en caliente.0; indica que no esta definida la precisin

1; una barra laminada en fro.1; la precisin mayor exterior es (2)

2; una barra no redonda.2; la precisin mayor exterior es (3)

3; tubular.3; la precisin mayor interior es (2)

4; una biga o angular.4; la precisin mayor interior es (3)

5; una chapa.5; combinacin de 2 y 3.(mayor ext)

6; una planchuela.6; combinacin de 2 y 4.

7; una pieza fundida o conformada.7; combinacin de 3 y 4.

8; un ensamblaje por soldadura.8; combinacin de 2, 3.y 4

9; previamente maquinado.9; otras posibilidades.

Ejemplo prctico

Como un ejemplo prctico para ver cmo se aplica el cdigo de clasificacin de Opitz se puede tomar la ilustracin 7, una pieza con mltiples operaciones tanto externas como internas y aplicar con ella el cdigo de clasificacin de Opitz para entender de una manera ms prctica su funcionalidad.

Ilustracin 7. Pieza mecanizada de revolucin.

Fuente: tomado y modificado de Bustos Sosa (2005).

Para la pieza se tienen las siguientes caractersticas: Pieza de revolucin Material en bruto: cilndrico Material: Aluminio

Dimensiones Dimetro mayor: 30mm Longitud: 60mm

OperacionesOperaciones Exteriores1. Rosca exterior2. Ranurado3. Cilindro sin roscar4. Cono Superficie AcabadaOperaciones Interiores5. Agujero al lado izquierdo6. Ranura de salida para la rosca7. Rosca interior8. Agujero al lado derecho Tomando las tablas 1 y 2 procedemos por inspeccin y comparacin a realizar el cdigo tanto primario como segundario para la pieza.

Cdigo primarioPrimer digito: claseLo primero es considerar si la pieza es de revolucin o no, puesto que esto define el camino que se tomara para realizar la clasificacin, una vez se tiene que es una pieza de revolucin y considerando el dimetro como la dimensin base para la clase tenemos que: D = 30; el cual le otorga el valor de 5 para el primer dgito.Segundo digito: forma externaPara la forma externa se considera si la pieza es escalonada o no y si es escalonada en una o en las dos direcciones, viendo que la pieza es escalonada en las dos direcciones debera tener un valor entre 4 y 6 pero como tiene un cono externo funcional se le da el valor de 7 para el segundo digito.Tercer digito: forma internaPara la forma interna se considera si la pieza es escalonada o no y si es escalonada en una o en las dos direcciones, en este caso la pieza es escalonada en las dos direcciones debido a que tiene una ranura que divide a la pieza en dos y debido a que se presenta una rosca en una de las dos cavidades internas se le otorga a esta pieza el valor 5 para el tercer digito.Cuarto digito: superficies maquinadasPara la superficie se considera las operaciones y los acabados que esta tiene, para la pieza se tiene que la superficie del cono es una superficie acabada y por ende maquinada, de igual manera existe un escalonamiento en las dos direcciones de la pieza e igual mente tambin existe una ranura interna de la pieza, debido a esto se le otorga el valor de 8.Quinto digito: agujeros auxiliares y superficies dentadasAl considerar los agujeros auxiliares y las superficies dentadas, podemos ver que la pieza no se tiene ni agujeros auxiliares ni superficies dentadas por la tanto se le otorga el valor de 0.

Cdigo secundarioSexto digito: dimensin mayorAl considerar el sexto digito se tienen dos valores, bien puede ser el dimetro mayor o la longitud total de la pieza, de tal manera que dependiendo de la dimensin mayor y el rango donde se encuentre tendremos el valor respectivo, eneste caso se le otorga el valor de 2 puesto que 50mm < D 100mm.

Sptimo Digito: materialPara tener total seguridad del material con el que se esta trabajando hara falta consultar las ordenes de pedido y revisar el tipo de material con el que se trabaja, en este caso tenemos que el valor es de 7 debido a que el material con el que se trabaja es aluminio el cual es un metal no ferroso.Octavo digito: forma material brutoDe la misma manera que al evaluar el material de las piezas, para tener certeza absoluta de la forma original del material en bruto hara falta revisar las ordenes de pedido. Debido a esto para la pieza tenemos que debido a que la forma original del material era de forma cilndrica tenemos que el valor para este digito es de 7.

Noveno digito: precisin en superficiesEn este caso no se tiene precisin alguna para las superficies por lo tanto el valor de este digito es 0.De esta manera el cdigo resultante que se le atribuye a la pieza despus de analizar sus caractersticas y clasificarlas con los parmetros de la tabla es: 57580-2770.

PROGRAMACIN NCCuando se habla de control numrico (CN) se habla un amplio campo de accin, el control numrico puede definirse como un dispositivo flexible de automatizacin de una mquina que controla su funcionamiento mediante nmeros.

En el CN los nmeros constituyen el programa de instrucciones que se usa para desarrollar una determinada tarea. Cuando la tarea se termina, el programa que se usa cambia por otro para realizar otro trabajo. Y as, el mismo equipo productivo puede realizar distintos trabajos sin ms que cambiar el programa del CN.

Si bien el CN se utiliza en una gran variedad de procesos su aplicacin principal se ve reflejada en las mquinas herramientas (Tornos, Fresadoras, taladradoras, cortadoras, etc.).

En el campo de la manufactura el control numrico se puede definir como un dispositivo capaz de controlar el movimiento de uno o varios elementos de la mquina de forma automtica a partir de los nmeros y letras que constituyen el programa de trabajo.

El inicio de esta data de 1948 cuando Parsons Corporation fabrica unos alabes de rotores para helicpteros mediante un computador cuyos datos de entrada eran tarjetas perforadas con las coordenadas de la herramienta en ellas.

Desde entonces la evolucin tecnolgica del CN ha sido y contina siendo muy rpida y profunda en funcin de los desarrollos de la microelectrnica, la informtica y la automatizacin. Los controladores son cada vez ms potentes, con ms funciones y posibilidades de automatizacin, ms fiables y ms sencillos de operar y programar.

Dentro de la evolucin del CN puede hablarse de cuatro generaciones de mquinas de control numrico de acuerdo con la electrnica utilizada. Estas cuatro generaciones son:

Vlvulas electrnicas y rels - 1950. Transistores - 1950. Circuitos integrados 1965. Microprocesadores1975.

Estos sistemas tenan un gran inconveniente: la falta de flexibilidad de las funciones de control las cuales al estar basadas en componentes fsicos no era fcil cambiarlas. A finales de los aos 60 nace el control numrico por computador. Las funciones de control se empiezan a realizar mediante programas en la memoria del computador de tal manera que se pudieran adaptar fcilmente con solo modificar el programa.En esa poca los computadores eran todava muy grandes y caros; la nica solucin prctica para el CN era disponer de un computador central conectado a varias mquinas herramientas que desarrollaban a tiempo compartido todas las funciones de control de las mismas. Esta tecnologa se conoci con las siglas DNC-Direct Numerical Control (control numrico directo).

MANUFACTURA CELULARManufactura celular es una aplicacin de la tecnologa de grupo en el cual maquinas o procesos diferentes han sido agregados en celdas, cada una est dedicada a la produccin de una parta o familia de productos o un grupo limitado de familia de productos.Los objetivos de la manufactura celular son similares a la tecnologa de grupos: Acortar los tiempos de manufactura Reducir el inventario dentro del proceso Aumentar la calidad Simplificar la calendarizacin de la produccin Reducir los tiempos de instalacin.Concepto de pieza compuesta: Los miembros de una familia de piezas poseen diseo y caractersticas de manufactura similares. Por lo general hay una correlacin entre las caractersticas del diseo de piezas y las operaciones de manufactura que producen tales caractersticas. Normalmente los orificios redondos se hacen mediante taladrado, las formas cilndricas se hacen mediante torneado, y as sucesivamente.La pieza compuesta de una familia determinada (no confundirla con una pieza hecha de material compuesto) es una pieza hipottica que incluye todos los atributos de diseo y manufactura de la familia. En general, una pieza individual en la familia tendr algunas de las caractersticas que distinguen a la familia, pero no todas. Una celda de produccin diseada para una familia de piezas incluira las mquinas requeridas para hacer la pieza compuesta.Tal celda sera capaz de producir cualquier elemento de la familia con slo omitir las operaciones que correspondieran a las caractersticas que no posee la pieza particular. La celda tambin se diseara para permitir variaciones de tamao dentro de la familia, al igual que variaciones en las caractersticas.A modo de ilustracin, considere la pieza compuesta de la figura 8a). Representa una familia de piezas rotatorias o giratorias con caractersticas definidas en el inciso b) de la figura. Cada caracterstica est asociada con cierta operacin de maquinado, como se resume en la tabla 3. Tambin se diseara una celda de maquinado para producir esta familia de piezas con la capacidad de realizar todas las operaciones que aparecen en la ltima columna de la tabla.Ilustracin 8. Concepto de una pieza compuesta: a) la pieza compuesta para una familia de piesas rotatorias maquinadas y b) las caractersticas individuales de la pieza compuesta.

Tabla 3 Caractersticas de diseo de la pieza compuesta de la figura 8 y las operaciones de manufactura requeridas para formar tales caractersticas.Etiqueta Caractersticas de diseoOperacin de manufactura correspondiente

1Cilindro externoTorneado

2Cara del cilindroCareado

3Paso cilndricoTorneado

4Superficie lisaEsmerilado cilndrico externo

5Orificio axialTaladrado

6AbocardadoPerforado, abocardado

7Roscas internasRoscado

DISEO DE LA CELDA DE MAQUINADOUna celda de manufactura es un arreglo de gente, maquinas, materiales y mtodos con los pasos de los procesos puestos uno junto a otro a travs del cual las partes son procesadas en un flujo continuo en orden secuencial.La celda permite que cada operador pueda comunicarse con los dems en caso de problemas o que puedan ayudarse y cooperar en caso de atrasos, adems comparten la responsabilidad entre todos los operarios de la celda.Las celdas de maquinado se clasifican de acuerdo con la cantidad de mquinas y nivel de automatizacin. Las posibilidades son:a) mquina nica.b) varias mquinas con manejo manual.c) varias mquinas con manejo mecanizado.d) celda flexible de manufactura.e) sistema flexible de manufactura.Estas celdas de produccin se muestran esquemticamente en la figura 9.La celda de mquina nica: tiene una mquina que se opera en forma manual. La celda tambin incluira soportes y herramientas para permitir las variaciones de caractersticas y tamaos dentro de la familia de piezas que produce la celda. La celda de maquinado requerida para la familia de piezas de la figura 8 probablemente sera de este tipo.Ilustracin 9. Tipos de celdas de maquinado para tecnologa de grupos: a) maquina nica, b) mquinas con manejo manual, c) mquinas con manejo mecanizado, d) celda flexible de manufactura y e) sistema flexible de manufactura. Man. = operacin manual; Aut. = estacin automatizada.

Las celdas de mquinas mltiples: tienen dos o ms mquinas que se operan en forma manual. stas se distinguen por el mtodo de manejo de piezas de trabajo en la celda: manual o mecanizado. El manual significara que los trabajadores mueven las piezas dentro de la celda, por lo general los operadores de mquinas. El mecanizado se refiere a la transferencia de piezas de una mquina a la siguiente. Esto puede deberse al tamao y al peso de las piezas hechas en la celda o simplemente para aumentar la velocidad de produccin. El diagrama muestra el flujo de trabajo como lineal; tambin son posibles otras distribuciones, como en forma de U o en ciclo.Ilustracin 10. Lnea de produccin dispuesta en forma de U.

Las celdas flexibles de manufactura y los sistemas flexibles de manufactura consisten en mquinas automatizadas con manejo automatizado. Dada la naturaleza especial de estos sistemas de produccin y su importancia, la seccin 40.2 est completamente dedicada a su anlisis.Layout o distribucin funcional: es un grupo de mquinas similares o idnticas ubicadas unas cerca de otras.Determinar el tipo de layout adecuado para la celda depende de las rutinas de las partes producidas en la celda. Hay cuatro tipos de movimientos que se pueden distinguir en un sistema de produccin de partes:1. Operacin repetida2. Movimiento en secuencia3. Movimiento de paso4. Movimiento hacia atrs

Ilustracin 11. Tipos de movimientos que se pueden distinguir en un sistema de produccin de partes:

ANALISIS CUANTITATIVO EN MANUFACTURA CELULARHay dos problemas principales:1. Agrupacin de partes y maquinas en familias2. Arreglo de mquinas en una cedaAgrupacin de partes y maquinas por orden de rango. El problema es determinar cmo las maquinas en una planta existente debe ser agrupada en celdas de mquinas. La tcnica de agrupar por orden de rango se aplica especficamente en el anlisis de flujo de produccin. Es un algoritmo fcil de usar.ANALISIS DEL FLUJO DE PRODUCCION:Se trata de un mtodo para identificar familias de partes y grupos de mquinas asociadas que usa la informacin, en vez de diagramas de partes. Partes con rutas idnticas o similares son clasificadas dentro de la misma familia.El procedimiento en el anlisis del flujo de produccin debe empezar definiendo el objetivo del estudio, definir la poblacin de partes sobre la que se har el estudio.Entonces el procedimiento PFA consiste en:1. Coleccin de datos: al menos debe tener el nmero de partes y la secuencia de operaciones. Cada operacin de cada parte determinara las operaciones por mquina. Datos adicionales sern tamao de lotes, estndares de tiempo y la demanda anual.2. Ordenamiento de procesos de ruteo. Las partes se arreglan en grupos de acuerdo a la similaridad de la ruta de su proceso.3. Carta PFA. Es una tabulacin del proceso o nmeros de cdigo de mquina para todos los paquetes de partes. Tambin se conoce como la matriz de incidencia parte mquina. En esta matriz, las entradas tienen un valor de xo= 1 o 9, un valor xij=1 indica que la parte i correspondiente requiere un proceso en la mquina j.4. Anlisis de grupo. Grupos relacionados son identificados y re-arreglados dentro de patrones nuevos que pone juntos paquetes con secuencias de mquinas.

EJEMPLO: considere el siguiente grupo de mquinas como se indica:OPERACIN O MAQUINACODIGO

Corte1

Torno2

Torneado vertical3

Fresadora4

Taladro manual5

Taladro automtico6

rectificado7

La carta PFA o la matriz de incidencia parte-maquina

Rearreglando la matriz de incidencia parte-maquina

La gran desventaja es que esta tcnica se deriva de las hojas de produccin, los cuales han sido preparados por diferentes planeadores de lnea y el resultado poda no ser ptimo, ilgico o innecesario.Tomando a la matriz de incidencia parte-maquina inicial, el algoritmo para el anlisis del flujo de produccin sigue los siguientes pasos:1. En cada fila de la matriz, lea la serie de 1s o 0s de izquierda a derecha como un numero binario. Asigne un rango a las filas en el mismo orden que ellas aparecen en la matriz actual.2. Numere de arriba hacia abajo. es el orden actual el mismo que el orden determinado en el paso previo? Si, entonces contine con el paso 7. Si no, contina.3. Reordene las filas en la matriz de incidencia parte mquina listndolas en rango decreciente, iniciando arriba.4. En cada columna de la matriz, lea las series de 1 y 0s de arriba a abajo como nmeros binarios. Asigne un rango a las columnas en orden decreciente. En caso que sean iguales, asigne el rango en el orden que aparecen.5. Numere de izquierda a derecha. Es el orden de las columnas el mismo que el orden del rango determinado en el paso anterior? Si, vaya a 7. No, contine.6. Reordene las columnas en la matriz incidencia parte mquina listndolas en orden decreciente, comenzando por la columna de la izquierda. Regrese al paso 1.7. Detngase.

Usando la matriz de incidencia parte-maquina original, tenemos para el paso 1.

Segunda iteracin (pasos 3 y 4)

La solucin

En este caso, es posible dividir las partes y mquinas en tres grupos exclusivos de parte-maquina.REARREGLANDO LAS MAQUINAS EN UNA CELDA GTDespus que los grupos parte-mquina han sido identificados por cualquier mtodo. El problema ahora es organizar las mquinas en el arreglo ms lgico. Los mtodos usados son para maximizar la proposicin la proporcin en movimientos en secuencia dentro de la celda.

Se usa un duplicado de las mquinas tipo 1 (mostradas 1a y 1b)MTODO HOLLIER:Este mtodo usas las sumas de flujo 'desde' y 'hacia' cada mquina en la celda. Se describe como:1. Desarrolle la carta desde-hacia usando datos del ruteo de la parte. Estos datos indican el nmero de movimientos entre las mquinas en la celda. No se incluyen movimientos hacia y desde la celda.2. Determine las sumas del 'desde' y 'hacia' para cada mquina. Se consigue sumando los viajes en cada direccin entre mquinas en la celda. La suma 'desde' de una mquina son sus entradas por fila, la suma 'hacia' son sus entradas por columna.3. Asigne mquinas a la celda basadas en sumas mnimas 'desde' o 'hacia'. La mquina que tiene la suma ms pequea se selecciona. Si el valor mnimo es una suma 'hacia', entonces la mquina es localizada al inicio de la secuencia. Si el valor mnimo es un 'desde', entonces la mquina es localizada al final de la secuencia. Reglas de desempate aplican:1. desempate sumas 'hacia' o 'desde' mnimas, la mquina con un radio mnimo 'Desde/hacia' se selecciona.2. Si ambas sumas 'desde' y 'hacia' son iguales para una mquina, se pasa y la mquina con la siguiente suma mnima se selecciona.3. Si una suma mnima 'hacia' es igual a una suma mnima 'desde', ambas mquinas se seleccionan al principio u final de la secuencia respectivamente.4. Reformatear la carta 'desde-hacia'. Despus de que cada mquina ha sido seleccionada, se reestructura la carta 'desde-hacia' eliminando la fila y columna correspondiente a la mquina y se recalculan las sumas 'desde-hacia'. Repita pasos 3 y 4 hasta que las mquinas han sido asignadas.EJEMPLO: Supongo que cuatro mquinas, 1, 2, 3 y 4 han sido identificadas como parte de una celda. Un anlisis de 50 partes procesadas en estas mquinas ha sido resumido en la tabla siguiente:

Primera iteracin:

Segunda iteracin sin la maquina 3

Tercera iteracin sin maquinas 3,2

BENEFICIOS DE LA TECNOLOGA DE GRUPOLos problemas que se han prevenido con el uso extenso de la tecnologa de grupo en los Estados Unidos y los pases donde se ha implementado la misma incluyen los siguientes: El problema de identificar las familias de la pieza entre los muchos componentes producidos por una planta. El costo de clasificacin y codificacin de las piezas. El reacomodamiento de las mquinas en la planta en las clulas apropiadas. La resistencia que se produce comnmente cuando el cambio a un nuevo sistema se tiene en cuenta.Cuando se solucionan estos problemas y la tecnologa de grupo es aplicada, las ventajas se observan en las reas siguientes: Ventajas en el diseo del producto Herramientas y disposiciones Manejo de materiales Control de produccin e inventario Planeamiento de procesos Satisfaccin del empleadoDiseo de producto: En el rea de diseo Cuando se requiere una nueva pieza, se pueden dedicar algunos minutos para establecer el cdigo de la parte requerida, entonces los diseos que coinciden con el cdigo se pueden recuperar para considerar i uno de ellos como la geometra para la nueva funcin deseada. Los pocos minutos que se han gastado buscando el archivo del diseo con la ayuda del sistema de codificacin ahorran varias horas del tiempo del diseador. Si el diseo exacto de la pieza no se puede encontrar quizs un leve cambio de un diseo existente dar solucin a la funcin. Un punto importante de la GT es que promueve la estandarizacin del diseo. Elementos de diseo tales como radios de esquinas internas, chaflanes, y tolerancias son ms probables ser estandarizadas con GT.Herramientas y configuraciones: La tecnologa de grupo tambin tiende a promover la estandarizacin en las reas de fabricacin. Como por ejemplo en el rea de herramientas; donde se disean las plantillas y los accesorios que acomodarn a cada miembro de una familia de las piezas as como los elementos de sujecin que usaran adaptadores especiales de manera que se pueda convertir en un elemento de trabajo sobre el cual se pueda trabajar todos y cada uno de los elementos que componen la familia de partes.Manejo de materiales: Otra ventaja en la fabricacin es una reduccin en el tiempo de movimiento y en el tiempo de espera de la pieza de trabajo. Las disposiciones de mquina de la tecnologa de grupo se prestan para que el flujo de materiales se de manera eficiente a travs del taller.Produccin y control del inventario: Varias ventajas se suman a la produccin de una compaa y a la funcin de control de inventario como consecuencia de tecnologa de grupo, la planeacin de la produccin se simplifica , el agrupar las mquinas en las clulas reduce el nmero de centros de produccin que deben ser programados, tambin se reduce la complejidad y el tamao de los lotes de piezas que se necesitan programar y que generan problemas y debido a todo esto, se reducen los tiempos de trabajo y el trabajo en proceso se reduce.Planeamiento de proceso: La apropiada clasificacin y codificacin de las piezas puede conducir a un sistema de planeamiento de proceso automatizado. Incluso sin un sistema de planeamiento de proceso automatizado, las reducciones en el tiempo y el costo del planeamiento de proceso pueden ser logrados todava. Esto se hace a travs es de la estandarizacin. Los nuevos diseos de la pieza son identificados por su cdigo de pertenencia a cierta familia de las piezas, para la cual la ruta de proceso se conoce de antemano.Satisfaccin del empleado: La clula de mecanizado permite a menudo que las piezas sean procesadas de la materia prima al estado final por un grupo pequeo de trabajadores.Los trabajadores deben ser capaces de visualizar su contribucin al trabajo de la firma de una manera ms clara. Esto tiende a cultivar y mejorar la actitud del trabajador y a tener un nivel mucho ms alto de satisfaccin en el trabajo.Otro beneficio relacionado con la GT es que se le presta ms atencin a la calidad del producto. La calidad de una pieza de trabajo es mucho ms fcil de ubicar desde una clula de trabajo en particular en la tecnologa de grupo. Consecuentemente, los trabajadores son mucho ms responsables de la calidad del trabajo que ellos realizan. La rastreabilidad de los defectos de una pieza es a veces muy difcil en una disposicin de proceso tipo convencional, y el control de calidad sufre por consecuencia.