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CIM 07 - Producción (FMS, Robótica, AGVs, ASRS)

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CIM 07 - Producción (FMS, Robótica, AGVs, ASRS)

  1. 1. Luis Pedraza. Automática (09/10)SISTEMAS  DE  FABRICACIÓN  FLEXIBLE  
  2. 2. INGENIERÍA  DE  PRODUCCIÓN  • Sistemas  de  fabricación  flexible.   •  Un  sistema  de  fabricación  flexible  (FMS)  es  un  grupo  de   máquinas  herramienta  con  control  numérico  que  permiten   procesar  un  conjunto  de  piezas,  con  un  sistema  automá4co  de   Luis Pedraza. Automática (09/10) manejo  de  materiales,  y  un  control  central  para  gesBonar  el  uso   de  recursos,  de  forma  que  el  sistema  se  adapte   automá4camente  a  cambios  del  producto  a  fabricar  y  a  los   niveles  de  producción.  
  3. 3. INGENIERÍA  DE  PRODUCCIÓN  •  Sistema  de  fabricación  flexible.   Moxa C320 Luis Pedraza. Automática (09/10) NPort Server Pro (especificaciones pdf)
  4. 4. INGENIERÍA  DE  PRODUCCIÓN  •  Sistema  de  fabricación  flexible.   Luis Pedraza. Automática (09/10) Shuttleworth conveyor
  5. 5. INGENIERÍA  DE  PRODUCCIÓN  •  Sistema  de  fabricación  flexible.   •  Niveles.   •  Nivel  de  empresa.   •  Nivel  de  sistema.   •  Nivel  de  célula.   Luis Pedraza. Automática (09/10) •  Nivel  de  máquina.   •  Nivel  de  disposi4vo.  
  6. 6. INGENIERÍA  DE  PRODUCCIÓN  •  Sistema  de  fabricación  flexible.   •  Nivel  de  empresa.   •  Preparación  de  los  programas  de  computador.   •  Código  para  los  sistemas  de  producción  y  máquinas.   •  Ordenes  de  compra  de  materias  primas.   Luis Pedraza. Automática (09/10) •  Documentos  de  embarque  para  los  productos  terminados.   •  GesBón  de  la  producción  en  la  célula.  
  7. 7. INGENIERÍA  DE  PRODUCCIÓN  •  Sistema  de  fabricación  flexible.   •  Nivel  de  sistema.   •  Carga  y  descarga  del  soLware  de  producción  en  las  máquinas.   •  Sincronización  de  operaciones  en  la  célula.   •  Calibración  y  establecimiento  de  herramientas.   Luis Pedraza. Automática (09/10) •  Inventario  de  materias  primas,  productos  acabados  y  herramientas   uBlizadas.  
  8. 8. INGENIERÍA  DE  PRODUCCIÓN  •  Sistema  de  fabricación  flexible.   •  Nivel  de  célula.   •  Células  de  mecanizado.   •  Calibración  central  de  la  célula.   •  Carga  y  descarga  de  material  en  las  estaciones.   Luis Pedraza. Automática (09/10) •  Control  de  calidad  de  la  célula.  
  9. 9. INGENIERÍA  DE  PRODUCCIÓN  •  Célula  flexible.   Luis Pedraza. Automática (09/10)
  10. 10. INGENIERÍA  DE  PRODUCCIÓN  •  Célula  flexible   •  SMC  InternaBonal  Training:  FMS200   •  PrácBca  uniovi  (pdf)   •  Vídeo   Luis Pedraza. Automática (09/10) 1.  Estación 1: Colocación de bases 2.  Estación 2: Inserción de rodamientos 3.  Estación 3: Prensa hidráulica 4.  Estación 4: Inserción de ejes 5.  Estación 5: Inserción de tornillos 6.  Estación 6: Atornillado robotizado 7.  Estación 8: Almacén
  11. 11. INGENIERÍA  DE  PRODUCCIÓN  •  Sistema  de  fabricación  flexible.   •  Nivel  de  máquina.   •  Centros  de  mecanizado.  (CNC).   •  Operaciones  manuales.   •  Control  de  calidad  de  las  máquinas.   Luis Pedraza. Automática (09/10) •  Calibración  de  la  máquina.   •  Compensación  de  desgaste  de  herramientas.  
  12. 12. INGENIERÍA  DE  PRODUCCIÓN  •  Sistema  de  fabricación  flexible.   •  Nivel  de  disposi4vo.   •  Sensores.   •  Actuadores   •  Eléctricos   Luis Pedraza. Automática (09/10) •  NeumáBcos  e  hidráulicos.   •  Componentes  hidráulicos  y  neumáBcos.   •  Componentes  eléctricos.   •  Conectores.  
  13. 13. Célula Flexible de Fabricación – implica a una o más máquinas que, de formaautomática, producen familias de piezas de características similares. Típicamenteintegran la manipulación de la pieza y de la herramienta. Luis Pedraza. Automática (09/10)
  14. 14. Centro de mecanizado Centro de mecanizado flexible Luis Pedraza. Automática (09/10) Sistema deVariedad fabricación flexible Línea transfer Línea de flujo continuo Productividad
  15. 15. Nota:  —  El  gráfico  anterior  es  únicamente  indica4vo  pues  cada  vez   es  más  frecuente    encontrar  soluciones  innovadoras  que   combinan  varias  de  las  configuraciones  comentadas.  —  Es  habitual  encontrar  células  localizadas  de  soldadura  o   Luis Pedraza. Automática (09/10) pintura  integradas  dentro  de  las  líneas  transfer  comunes   en  automoción  o  células  de  ensamblado  en  líneas  de   producción  de  disposiBvos  electrónicos.  —  El  gran  crecimiento  que  la  variedad  de  la  demanda  está   experimentando  en  los  úlBmos  años  da  lugar  a  soluciones   cada  vez  más  variadas  y  con  mayores  prestaciones  en   cuanto  a  flexibilidad.    
  16. 16. Flexibilidad  y  ReconAigurabilidad  — Se  pueden  observar  diferentes  formas  de  flexibilidad  en  la  producción:   ¡ Flexibilidad  de  la  configuración:  por  la  que  se  pueden  añadir  o  quitar  disposiBvos  con   facilidad.   ¡ Flexibilidad  en  las  operaciones  de  máquina:  facilidad  para  cambiar  las  operaciones   realizadas  y  su  orden.   ¡ Flexibilidad  en  la  manipulación  de  partes  y  material:  facilidad  para  realizar  tareas  sobre   Luis Pedraza. Automática (09/10) materiales  y  partes  diferentes.   ¡ Flexibilidad  en  el  control:  capacidad  para  cambiar  secuencias  y  organización.   ¡ Flexibilidad  de  operaciones  manuales:  capacidad  de  incorporar  nuevas  tareas  (ej.:   accesibilidad).  (Cada  una  de  estas  formas  de  flexibilidad  requiere  un  coste  y  reporta  unos  beneficios.  A  la  hora  del  diseño  es  necesario  establecer  ese  balance  coste-­‐beneficios  que  se  adapte  a  la  producción  prevista.)  — Flexibilidad  ó  Reconfigurabilidad   ¡ Flexibilidad:  ligada  a  las  operaciones  que  pueden  ser  realizadas  en  el  sistema  actual   ¡ Reconfigurabilidad:  ligada  a  las  operaciones  que  se  pueden  realizar  en  un  futuro  en   caso  que  sea  necesario;  aunque  ello  requiera  de  una  reestructuración  del  sistema.  
  17. 17. ROBOTS  INDUSTRIALES   Luis Pedraza. Automática (09/10)
  18. 18. DeAinición  •  Por  Robot  Industrial  se  enBende  a  una  máquina   de  manipulación  automá4ca,  reprogramable  y   mul4funcional  con  tres  o  más  ejes  que  pueden   posicionar  y  orientar  materiales,  piezas,   Luis Pedraza. Automática (09/10) herramientas  o  disposiBvos  especiales  para  la   ejecución  de  trabajos  diversos  en  las  diferentes   etapas  de  producción  industrial,  ya  sea  en  una   posición  fija  o  en  movimiento.   (Interna(onal  Federa(on  of  Robo(cs,  informe  técnico  ISO/TR  83737)   Apuntes  UNED  
  19. 19. Antecedentes  —  1948:  En  el  Argonne  Na(onal  Lab.  se  crea  el  primer   telemanipulador  mecánico  para  manipular  elementos  radiacBvos  —  1954:  Primer  telemanipulador  servocontrolado  —  1956:  G.  Devol  y  J.  Engelberger  crean  Unima4on  (Universal  AutomaBon)  —  1960:  Unimate:  Primer  robot  industrial  instalado  en  la  factoría  de   Luis Pedraza. Automática (09/10) General  Motors  de  Trenton,  Nueva  Jersey  (fundición  por  inyección)  —  1973:  La  firma  sueca  ASEA  (ABB)  desarrolla  el  primer  robot  totalmente   eléctrico  (procesador  Intel)  —  1982:  El  Prof.  Makino  de  Japón  crea  el  concepto  de  robot  SCARA   (Selec(ve  Compliance  Assembly  Robot  Arm)  —  198x:  La  compañía  canadiense  SPAR  Aerospace    desarrolla  el   manipulador  del  transbordador  espacial  
  20. 20. Antecedentes   Luis Pedraza. Automática (09/10)Telemanipulador mecánico. Goertz, Argonne National Laboratory (1948) Unimate, primer robot industrial ASEA (ABB) IRB6 (1973)
  21. 21. Antecedentes  SCARA de Hiroshi Makino (1982). Número reducido en grados de libertad, coste limitado y Luis Pedraza. Automática (09/10)configuración orientada al ensamblado de piezas. Video Vídeo Robot Laparoscópico Da Vinci (no para Brazo de Spar Aerospace Ltd., “Canadarm” gente sensible)
  22. 22. Situación  Actual  •  Densidad  de  robots  en  2004     Luis Pedraza. Automática (09/10)
  23. 23. Situación  Actual  •  Parque  mundial  de  robots  instalados  (Hasta  el  2000  Japón  incluye  todo   Bpo  de  robots)   600000 500000 Luis Pedraza. Automática (09/10) 400000 300000 200000 100000 0 96 97 98 99 2000 2001 2002 2003 2004Resto del mundo 245500 272000 292100 321400 360300 395266 419936 452038 491281Japon 399629 412961 411812 402212 389442 361232 350169 348734 356483
  24. 24. Situación  Actual   •  Parque  mundial  de  robots  en  2004   Africa 430 Luis Pedraza. Automática (09/10)Asia-Australia 86710 América 125235 Europa 278906 Japón 356483 0,00 50000,00 100000,00 150000,00 200000,00 250000,00 300000,00 350000,00 400000,00
  25. 25. Situación  Actual  •  Parque  mundial  de  robots  en  2004  (sin  Japón)   URSS 5000 Singapur 5443 Suecia 7341 8749 Luis Pedraza. Automática (09/10) Benelux 11881 Taiwan 14176Reino Unido 21893 España 28133 Francia 51302 Corea 53244 Italia 115283 EEUU 120544 Alemania 0 20000 40000 60000 80000 100000 120000 140000
  26. 26. Situación  Actual  •  Robots  en  España  por  aplicaciones  (2004)   Ensamblado 2% Otros Procesado 4% 1% Proyección Soldadura 4% 53% Luis Pedraza. Automática (09/10) Manipulación y atención maquinaria 36%
  27. 27. Situación  Actual   Luis Pedraza. Automática (09/10) •  2006:  alrededor  de  1  millón  de  robots  industriales   •  2011:  1.2  millones   •  (IEEE  Spectrum,  “The  Rise  of  the  Machines”)  
  28. 28. Célula  Robotizada   Robot en el centro de la célula Robot en línea Luis Pedraza. Automática (09/10) vídeo
  29. 29. Esquema  de  Célula  Robotizada   PLCs Sensores Célula Flexible Célula Flexible Central externa: Controlador Interface - Hidráulica Célula Flexible Célula Flexible - Neumática Luis Pedraza. Automática (09/10) Terminal Controlador Brazo mecánico LAN Robot Robot RobotFactoría PLCs Memoria de Herramienta Operación programa Robot Robot Robot •  Células robotizadas en DirectIndustry.es
  30. 30. Esquema  del  Robot   Sistema sensorial Sistema de accionamiento Luis Pedraza. Automática (09/10) Sistema de transmisión Sistema mecánicoSistemade control ABB 2400
  31. 31. Estructura  mecánica:  Robot  Articulado   Muñeca Luis Pedraza. Automática (09/10) Brida acoplamiento Articulación: elemento terminal - Rotación - Traslación Eslabón Base
  32. 32. Robot  articulado  Luis Pedraza. Automática (09/10)
  33. 33. Luis Pedraza. Automática (09/10)
  34. 34. Elemento  Terminal  Cables conexión KUKA KR 125de la pinza Brida acoplamiento Muñeca del robot elemento terminal Luis Pedraza. Automática (09/10) Elemento terminal (pinza soldadura) •  Dispositivo  que  se  une  a  la  muñeca  del  brazo   robótico  para  la  realización  de  una  tarea  especí-ica.     •  Podemos  dividirlos  en  dos  grandes  categorías:   pinzas  y  herramientas.     •  Se  denomina  Punto  de  Centro  de  Herramienta  (TCP,   Tool  Center  Point)  al  punto  focal  de  la  pinza  o   herramienta.     •  Ej.:  el  TCP  podría  estar  en  la  punta  de  una  antorcha   de  la  soldadura.  
  35. 35. Elementos  Terminales  (o  actuadores  Ainales)  •  Elementos  de  sujeción   •  Pinzas:  Piezas  sobre  las  que  no  importa  presionar   •  Todo-­‐nada  ó  servocontroladas   •  Apertura  paralela,  circular,  etc.   •  2,  3,  ...  Dedos   Luis Pedraza. Automática (09/10) •  Ventosas:  Cuerpos  con  superficie  lisa  poco  porosa   •  Electroimanes:  Piezas  ferromagnéBcas   •  Ganchos  o  pinzas  de  enganche:  Piezas  de  grandes  dimensiones,  o  sobre  las   que  no  se  puede  ejercer  presión  •  Herramientas:   •  Pinzas  de  soldadura:  Dos  electrodos  que  se  cierran  sobre  la  pieza  a  soldar   •  Pistolas  de  soldadura   •  Láser  de  corte   •  Atornillado,  fresa,  lijadora,  pistola  de  pintura,  cañón  de  corte  por  agua  …  
  36. 36. Pinzas:  Diseños   Luis Pedraza. Automática (09/10) Libro: “Robot Grippers”
  37. 37. Aplicación:  Instalación  de  lunas  en  un  coche   Luis Pedraza. Automática (09/10) Vídeo manipulación de cristal Vídeo Kuka KR1000 Titan (1000 kg payload) Vídeo montaje de lunas
  38. 38. Pinzas  de  soldadura  •  Intercambiador   •  Vídeo.  Ensamblaje  del  BMW  5  sedán   •  Vídeo.  Intercambio  de  herramienta   •  Vídeo.  Intercambio  de  herramienta   Luis Pedraza. Automática (09/10)
  39. 39. Pistolas  de  soldadura   Luis Pedraza. Automática (09/10)Vídeo robot soldadura ABBVídeo robot soldadura MotomanVídeo soldadura Kawasaki Robotics en astillero (incluye pórtico)
  40. 40. Láser  de  corte   Luis Pedraza. Automática (09/10) Vídeo ABB Vídeo Grabado de madera
  41. 41. Campo  de  acción  (I)   Luis Pedraza. Automática (09/10)Dada la estructura y número de las articulaciones, el brazo del robot puede llegar aalcanzar ciertos puntos del espacio, pero nunca todos. Al conjunto de los puntos delespacio que el robot puede alcanzar con su herramienta se le denomina campo deacción (o espacio de trabajo, workspace), y es una característica propia de cada robot.
  42. 42. Campo  de  acción  (II)  Campo AsimétricoFANUC ARC Mate 100i Luis Pedraza. Automática (09/10)
  43. 43. Campo  de  acción  (III)  Campo SimétricoStäubli RX 90Vídeo inspección obleas de silicioVídeo inspección de carroceríaVídeo bailando Luis Pedraza. Automática (09/10)
  44. 44. Campo  de  acción  (IV)  •  Área  de  trabajo  de  un  Unimate  2000   Luis Pedraza. Automática (09/10)
  45. 45. Campo  de  acción  (V)   ROBOT SCARA Luis Pedraza. Automática (09/10)
  46. 46. Articulaciones  y  conAiguraciones  básicas   Luis Pedraza. Automática (09/10)
  47. 47. Tipos  de  Robots.  ClasiAicación  por  la  geometría  del  espacio  de  trabajo.   •  Cartesiano/Pór4co:    UBlizado  en  “pick  and  place”,  sellado,  ensamblado,  y   soldado.  El  brazo  Bene  3  arBculaciones  prismáBcas,  cuyos  ejes  coinciden  con  los  de   coordenadas  cartesianas   •  Robot  Cilíndrico:  Sus  ejes  forman  un  sistema  de  coordenadas  cilíndricas   •  Robot  esférico  o  polar:  Sus  ejes  forman  un  sistema  de  coordenadas   Luis Pedraza. Automática (09/10) polares   •  Robot  SCARA:  Posee  dos  arBculaciones  de  rotación  en  paralelo  que  permiten   su  movimiento  en  un  plano,  y  una  tercera  prismáBca  en  dirección  perpendicular  a   dicho  plano   •  Robot  ar4culado:  Posee  al  menos  tres  arBculaciones  de  rotación   •  Robor  paralelo:  Empleado  en  plataformas  de  simulación  de  vuelo  y   manipulación(vídeo)  ensamblaje  de  alta  precisión/velocidad  (vídeo).  Cadena   cinemáBca  cerrada.  
  48. 48. Robot  Cartesiano  • Vídeo de robot cartesiano neumático• Vídeo de robot cartesiano eléctrico Luis Pedraza. Automática (09/10)
  49. 49. Robot  Cartesiano  tipo  PÓRTICO   Luis Pedraza. Automática (09/10)
  50. 50. Robot  Cilíndrico        -­‐        Robot  Esférico   Luis Pedraza. Automática (09/10)
  51. 51. ROBOTS:  Articulado,  Scara,  Paralelo   Luis Pedraza. Automática (09/10)
  52. 52. Espacios  de  trabajo  Luis Pedraza. Automática (09/10)
  53. 53. Programación  por  Guiado  •  Guiado  pasivo   Directo Maniquí Luis Pedraza. Automática (09/10)•  Guiado  ac4vo,  empleando  el  propio    sistema  de  accionamiento  del  robot,      controlado  desde  una  botonera  o      joysBck  (teach  pendant)  
  54. 54. Aspectos  a  considerar  en  el  diseño  de  una  célula  de  fabricación  Alexible:   •  Lay-­‐out:  esquema  de  implantación  de  equipos,   máquinas  y  otros  elementos  de  la  planta   •  Arquitectura  de  control:  tanto  hardware  como   soLware   Luis Pedraza. Automática (09/10) •  Elección  de  la  maquinaria  :  en  especial  el  ROBOT   •  Seguridad:  tratada  de  forma  especial  al  aparecer   maquinas  con  funcionamiento  automáBco   •  Jus4ficación  económica  de  la  implantación  
  55. 55. Diseño  y  control  de  una  célula  robotizada  •  Definición  de  la  disposición  psica:  Lay-­‐out   •  En  un  proceso  de  ajuste  itera4vo  siguiendo  las  fases  indicadas   anteriormente   •  UBlizando  herramientas  CAD  genéricas   •  Simuladores  de  células  roboBzadas   Luis Pedraza. Automática (09/10) •  Simuladores  de  sistemas  de  fabricación  flexible   •  Nota:  los  fabricantes  pueden  proporcionar  modelos  CAD  de  sus   productos   Vídeo 3DCreate Vídeo Simulación de soldadura
  56. 56. Simuladores  de  células  robotizadas   Luis Pedraza. Automática (09/10)
  57. 57. Simulación  •  Simuladores  de  sistemas  de  fabricación  flexible   •  Dimensionar  la  célula   •  ProducBvidad  y  rendimiento   •  Comportamiento  ante  cambios   Luis Pedraza. Automática (09/10) •  Demanda   •  Averías   •  Cambios  de  producto   •  Ensayo  de  estrategias   •  Detección  de  cuellos  de  botella  y  puntos  muertos  
  58. 58. Características  para  seleccionar  de   un  robot  •  Geométricas:   •  Área  de  trabajo  (puntos  singulares):  uso  de  simuladores   •  Grados  de  libertad  (DOF)   •  Errores  en  el  seguimiento  de  trayectorias   Luis Pedraza. Automática (09/10) •  Errores  de  posicionamiento   •  Resolución:  Mínimo  incremento  que  acepta  la  unidad  de  control.     •  Limitado  por  la  electrónica  de  sensores  (captadores  de  posición),  converBdores  A/D  y  D/A,     etc.   •  Precisión:  distancia  entre  el  punto  programado  y  el  valor  medio  de  los  puntos   realmente  alcanzados.   •  Errores  de  calibración,  deformación,  modelado,  etc.   •  Repe4bilidad:  radio  de  la  esfera  que  abarca  los  puntos  alcanzados  por  el  robot   tras  muchos  movimientos   •  Debido  al  sistema  mecánico:  rozamientos,  histéresis,  zonas  muertas,  etc.  
  59. 59. Resolución,  precisión  y  repetibilidad   Luis Pedraza. Automática (09/10)
  60. 60. Características  de  selección  de  un  robot  —  CinemáBcas:   ¡  Velocidad  nominal  y  máxima,  aceleración,  deceleración,  etc.  —  Dinámicas:   ¡  Fuerza,  capacidad  de  carga  (payload),  frecuencia  de  resonancia  —  Tipo  de  movimientos:   Luis Pedraza. Automática (09/10) ¡  ArBculares,  línea  recta,  etc.    —  Modo  de  programación:   ¡  Guiado,  textual,  o  ambos.  —  Tipos  de  accionamiento:   ¡  Eléctrico,  neumáBco,  hidráulico,  etc.  —  Comunicaciones:   ¡  E/S  digitales,  línea  serie,  redes,  etc.  —  Servicio  del  proveedor:   ¡  Mantenimiento,  asistencia  técnica,  cursos  de  formación,  etc.  —  Coste  
  61. 61. Luis Pedraza. Automática (09/10)AGVs  Almacenamiento  e  idenBficación    MÁQUINAS  Y  SISTEMAS  DE  APOYO  A  LA  PRODUCCIÓN  
  62. 62. AGVS   Luis Pedraza. Automática (09/10)
  63. 63. INGENIERÍA  DE  PRODUCCIÓN  •  Diagrama  de  flujo  del  proceso   •  Eliminación  de  transporte  y  colas  existentes  en  el  proceso  que   sean  innecesarias   •  Fases  de  transporte  juegan  2  papeles:   •  Mover  piezas  de  manera  “ópBma”  entre  máquinas   Luis Pedraza. Automática (09/10) •  Orientar  y  posicionar  la  pieza  con  precisión  suficiente  para  que  se   gane  en  producBvidad  y  calidad   Almacenaje Manipulación Almacenaje Proveedores     Cliente  Final Transporte Transporte Transporte
  64. 64. INGENIERIA  DE  PRODUCCION  •  Manejo  de  materiales.   •  Transferencia  con4nua.  Las  partes  se  mueven  conBnuamente  a   velocidad  constante.  Ej.:  embotelladora.   •  Transferencia  intermitente  (o  sincronizada).  El  movimiento  es   disconBnuo.  Ej.:  ensamblajes.   Luis Pedraza. Automática (09/10) •  Estaciones  en  puntos  fijos.   •  Movimientos  intermitentes.   •  Sincronización  del  movimiento  de  todas  las  piezas.   •  Transferencia  asíncrona  (no  sincronizada).  Cada  pieza  es   transportada  a  la  siguiente  estación  cuando  su  procesamiento   actual  ha  terminado,  independientemente  de  las  otras  partes.   •  Movimientos  independientes.  
  65. 65. AGVs:  DeAinición  •  AGV.  Definición  de  Material  Handling  Industry:   •  Los  AGV  son  vehículos  equipados  con  sistemas  de   guiado  automá4co,  ópBcos  o  electromagnéBcos.     •  Son  capaces  de  seguir  rutas  predeterminadas  y   Luis Pedraza. Automática (09/10) pueden  tener  capacidad  de  programación,  selección   de  paradas,  bloqueos,  y  cualquier  otra  caracterísBca   requerida  por  el  sistema.  
  66. 66. AGVs:  Características  —  Los  AGVs  empezaron  a  uBlizarse  en  los  años  50.  —  Generalmente  son  vehículos  eléctricos  equipados  con  baterías.   Luis Pedraza. Automática (09/10)
  67. 67. AGVs:  Tipos  —  Vehículos  de  remolque.  vídeo.   —  Vehículos  de  baja  capacidad  de  carga.  —  Unidades  de  carga.  vídeo.   vídeo  (0:49)  —  Remolque  de  palets.  vídeo.   —  Estaciones  de  ensamblado  móviles.  —  Tipo  carreBlla  elevadora.  vídeo.   Vídeo de almacén “inteligente” Luis Pedraza. Automática (09/10)
  68. 68. AGVs:  Tipos  •  Vehículos  de  remolque.  Remolcan  materiales,  generalmente  muy   voluminosos  hacia  dentro  y  hacia  fuera  de  las  áreas  de  almacén.  •  Unidades  de  carga.  Con  una  plataforma  para  soportar  palets  o   materiales,  y  algún  mecanismo  especial  para  transferir  la  carga.  •  Remolque  de  palets.  Emulan  la  operación  de  los  remolques   Luis Pedraza. Automática (09/10) manuales  de  palets,  con  cierta  capacidad  de  elevación.  •  Tipo  carreBlla  elevadora.  Similares  a  los  anteriores,  con  menores   capacidades  de  carga  y  mayor  capacidad  de  elevación  en  general.  •  Vehículos  de  baja  capacidad.  Para  mover  pequeñas  canBdades  de   material  en  áreas  de  espacio  reducido.  •  Estaciones  de  ensamblado  móviles.  Desplazan  subensamblajes  a  lo   largo  de  las  diferentes  unidades  de  montaje,  hasta  que  el   ensamblaje  es  completado.  
  69. 69. AGVs:  Tipos   Más ejemplos … y más Luis Pedraza. Automática (09/10) Unidad de carga Estac. Ensamblado móvil Elevador Unidad de carga Remolque
  70. 70. AGVs:  Tipos   Robot autónomo KAMRO •  Universidad de Karlsruhe •  Recibe tareas de ensamblado del controlador de célula Luis Pedraza. Automática (09/10) •  Busca las piezas necesarias con un sistema de visión artificial y realiza el ensamblado de manera autónoma
  71. 71. AGVs:  Tipos  •  Kiva  Systems   •  vídeo   Luis Pedraza. Automática (09/10)
  72. 72. AGVs:  funciones  •  Funciones  de  un  AGV.   1.  Guiado.   2.  Elección  de  ruta.   3.  Control  de  tráfico.   Luis Pedraza. Automática (09/10) 4.  Transferencia  de  la  carga.   5.  GesBón  del  sistema.  
  73. 73. AGVs:  funciones  •  Guiado:   •  El  AGV  sigue  una  trayectoria   predeterminada,  opBmizada  para   el  flujo  de  material   •  Trayectoria  pintada   Luis Pedraza. Automática (09/10) •  Cables  enterrados   •  Triangulación  por  ultrasonidos,   guiado  láser,  balizas…   •  Ejemplos  
  74. 74. AGVs:  funciones  •  Elección  de  rutas   •  El  AGV  es  capaz  de  modificar  su  ruta  en  función  de  las  condiciones  y   necesidades  de  fabricación   •  Sencillo  de  implementar  en  el  caso  de  emplear  cables  enterrados  •  Control  de  tráfico   •  Maximizar  flujo  de  material  /  minimizar  interferencias  y  colisiones   Luis Pedraza. Automática (09/10) •  Control  por  zonas.  Cada  AGV  uBliza  una  única  zona.   •  Detección  de  otros  AGVs.  Precisa  sensores  especiales.   •  Control  combinado.  Emplea  los  dos  anteriores.  •  Transferencia  de  la  carga   •  Manual.   •  Carga  y  descarga  automáBca.   •  Rodillos  y  cadenas.   •  Elevadores.   •  Empujadores.  
  75. 75. AGVs:  funciones  •  Ges4ón  del  sistema.   •  Técnicas  de  asignación  de  vehículos.   •  A  bordo.  Panel  de  interfase  con  el  operador  en  el  AGV.   •  Fuera  del  AGV.  La  interfase  con  el  operador  está  fuera  del  AGV.   Luis Pedraza. Automática (09/10) •  Terminal  remoto.  Extensión  del  anterior  con  monitor  o  localizador   •  Computador  central.  Controla  el  movimiento  de  todos  los  AGVs   •  Combinación  de  las  anteriores.   •  Monitorización.  Seguimiento  visual  del  estado  de  los  AGVs  y  su   entorno  
  76. 76. AGVs:  aplicaciones  —  Cuando  los  materiales  llegan  tarde  a  los  centros  de  trabajo  más  del  5%  del  Bempo   con  un  sistema  manual.  —  Cuando  hay  más  de  10  puntos  de  carga  y  descarga  en  el  sistema.  —  Cuando  los  movimientos  de  materiales  están  entre  35  y  200  cargas  por  hora.  —  Cuando  se  necesitan  tres  o  cuatro  carreBllas  en  mínimo  de  dos  turnos.   Luis Pedraza. Automática (09/10)—  Cuando  se  están  usando  más  de  300  pies  de  rodillos  o  cintas  transportadoras.  —  Cuando  el  soLware  de  control  de  la  producción  requiere  conocer  en  4empo  real   la  situación  de  los  materiales.  —  Cuando  el  nivel  de  inventario  debido  a  piezas  en  proceso  hace  dipcil  subir  la   producBvidad.  —  Cuando  la  automa4zación  de  los  centros  de  trabajo  requiere  una  mayor   automaBzación  de  los  sistemas  de  transporte.  —  Cuando  existe  gran  canBdad  de  productos  dañados  con  los  sistemas  de  transporte   convencional.  
  77. 77. Luis Pedraza. Automática (09/10)ALMACENAMIENTO  E  IDENTIFICACIÓN  DE  PRODUCTOS  
  78. 78. Tipos  de  stocks:  Según  su  grado  de  transformación   •  Materias  primas.  Materiales  uBlizados  para  hacer  los  componentes  del  producto   terminado.   •  Componentes.  Partes  o  subensamblajes  que  se  incorporan  al  producto  final.   •  Productos  en  curso  de  fabricación.  Materiales  y  componentes  que  están   experimentando  transformaciones  o  que  están  en  la  planta  entre  dos  operaciones  consecuBvas.   Luis Pedraza. Automática (09/10) •  Productos  semi-­‐terminados.  Han  sufrido  ya  parte  de  las  operaciones  de   producción  y  cuya  venta  no  tendrá  lugar  hasta  que  no  se  complete  dicho  proceso  producBvo.   •  Productos  terminados.  Artculos  finales  desBnados  a  su  venta.   •  Subproductos  y  material  de  desecho.  De  carácter  accesorio  y   secundario  a  la  fabricación  principal.   •  Materiales  para  consumo  y  reposición   •  CombusBbles,  repuestos,  material  de  oficina…   •  Embalajes  y  envases.  Necesarios  para  el  transporte  en  condiciones  adecuadas.  
  79. 79. Tipos  de  stock:  Por  su  categoría  funcional  (I)   •  Inventarios  de  Ciclo:  en  la  mayoría  de  las  ocasiones  no  Bene  senBdo  comprar  o  producir   artculos  a  medida  que  van  siendo  demandados,  sino  que  lo  habitual  es  mandar  ordenes   de  pedido  de  un  tamaño  superior  a  las  necesidades  del  momento,  dando  lugar  así  a  un   inventario  que  es  consumido  a  lo  largo  del  Bempo.   •  Stock  de  Seguridad:  son  aquellos  consBtuidos  como  protección  frente  a  la  incerBdumbre   de  la  demanda  y  del  plazo  de  entrega  del  pedido,  tratando  de  evitar  la  inexistencia  de   inventarios  en  un  momento  dado  y  la  consiguiente  parada  en  el  proceso  producBvo  o   Luis Pedraza. Automática (09/10) insaBsfacción  de  la  demanda  del  cliente.   •  Inventarios  Estacionales:  su  objeBvo  es  hacer  frente  a  un  aumento  esperado  de  las   ventas,  como  por  ejemplo  los  helados  en  verano.  Suavizan  niveles  de  producción.   •  Inventarios  en  Tránsito:  artculos  que  van  circulando  entre  las  diferentes  fases  de   producción  y  distribución  como  por  ejemplo  entre  el  almacén  de  productos  terminados  y   el  almacén  regional  de  distribución   •  Nota  1:  En  la  mayoría  de  ocasiones  un  mismo  artculo  presenta  situaciones  de  inventarios  que   corresponde  a  varias  de  estas  caracterísBcas  funcionales,  puesto  que  un  inventario  cíclico  puede  serlo  a   la  vez  estacional  y  de  seguridad.   •  Nota  2:  En  cualquier  caso  actúan  como  reguladores  entre  los  ritmos  de  entrada  y  las  cadencias  de   salida  
  80. 80. Tipos  de  stock:  Por  su  categoría  funcional  (II)   Tipo Función VentajasInventarios de ciclo •  Desacoplar operaciones del sistema •  Descuentos por cantidad productivo y el consumidor del •  Reducción de costes de suministrador preparación, manejo de materiales, trabajos administrativos, etc.Stocks de seguridad •  Variaciones en el plazo de entrega •  Aumento de las ventas. de pedido. •  Reducción de costes de •  Variaciones no previstas de la transporte, sustitución de demanda. productos de alto valor, fallos en Luis Pedraza. Automática (09/10) los servicios a los clientes, horas extras, etc.Inventarios estacionales •  Laminar y distribuir en el tiempo la •  Reducción de costes de producción para hacer frente a las contratación, seguros sociales, ventas estacionales o promociones. etc. •  Protección frente a incrementos de •  Reducción de costes de precios de materias primas. materiales. •  Prevención de interrupciones en el suministro.Inventarios en tránsito •  “Llenar” el sistema de distribución •  Reducción de costes de física para hacer posible su transportes. funcionamiento.
  81. 81. Almacenamiento  tradicional   Rack systems Portable racks Bulk storage (almacenamiento de bulto) Drive-through racks (estantes portátiles) (sistemas de estante) Cantilever racks (estantes voladizos) Luis Pedraza. Automática (09/10) Flow-through racks Estanterías y arcas Cajones Más ejemplos…
  82. 82. Almacenes  Automatizados  (AS/RS)  •  AS/RS:  Automated  Storage/Retrieval  Systems  •  Definición  (Material  Handling  Industry):  AS/RS  es   una  combinación  de  equipos  y  controladores  que   manejan,  almacenan  y  recuperan  materiales  con   Luis Pedraza. Automática (09/10) precisión,  seguridad  y  velocidad  bajo  un   determinado  grado  de  automaBzación.  •  Componentes:     •  Estructura  de  almacenamiento   •  Mecanismo  de  almacenamiento  y  recuperación   •  Módulos  unitarios   •  Estaciones  de  transferencia  (P&D,  pick  and  deposit)  
  83. 83. Almacenes  Automatizados   (AS/RS)  •  AS/RS:  Componentes   •  Estructura  de  almacenamiento   •  Soportar  y  contener  el  material   •  Mecanismo  de  almacenamiento  y   recuperación   Luis Pedraza. Automática (09/10) •  Máquina  S/R  ó  grúa   •  Movimientos  dentro  de  la  estructura  hasta   los  comparBmentos   •  Mecanismo  para  transferir  la  carga  entre   comparBmentos  y  máquina  S/R   •  Módulos  unitarios   •  Estandarización   •  Palets,  cestas,  cajones…   •  Estaciones  de  transferencia   •  Estaciones  P&D  (pickup  and  deposit)   •  (Sistema  de  control)  
  84. 84. La  Gestión  Física  de  los  Almacenes:   Magnitudes  estáticas  que  inAluyen  en  la  conformación  del  almacén  •  Palets   •  El  palet  europeo  es  el  acondicionamiento  colecBvo  de  mayor  uso,  en  sus  medidas,   radica  el  éxito  de  su  uBlización:  800  ×  1.200  mm   •  Su  longitud,  1,2  metros  corresponden  a  un  poco  menos  de  la  mitad  del  ancho   máximo  de  los  camiones,  reglamentado  por  el  código  de  carretera  (2,5  metros)  lo   cual  racionaliza  las  tasas  de  llenado  de  los  vehículos.   •  La  medida  y  estructura  de  los  palets,  se  adecua  a  las  siguientes  normaBvas   nacionales  e  internacionales:   Luis Pedraza. Automática (09/10) •  Normas  AENOR,  DIN  e  ISO     •  La  ficha  435.2.0  de  la  Unión  Internacional  de  Ferrocarriles.   •  Robots  paleBzadores  (paleBzado/despaleBzado,  video)  como  susBtución  de  las   operaciones  manuales.   •  Célula  robo4zada  de  pale4zación   •  Más  ejemplos    
  85. 85. Almacenes  Automatizados   (AS/RS)  •  Tecnologías:     •  Carrusel  horizontal   •  Carrusel  verBcal   •  Módulos  de  elevación  verBcal  (VLM),  transelevadores   Luis Pedraza. Automática (09/10)
  86. 86. Almacenes  Automatizados  (AS/RS)  •  Sistemas  de  almacenamiento  carrusel   •  Consisten  en  una  pista  transportadora  ovalada  de  cadena  de  la   cual  se  suspenden  una  serie  de  arcas  o  cestas.     Luis Pedraza. Automática (09/10) Horizontal Vertical
  87. 87. Almacenes  Automatizados  (AS/RS)  • Carrusel •  Vídeo carrusel vertical •  Vídeo carrusel horizontal •  Simulación carrusel horizontal Luis Pedraza. Automática (09/10)
  88. 88. Almacenes  Automatizados  (AS/RS)   Luis Pedraza. Automática (09/10) •  Transelevadores •  Vídeo ejemplo (portugués) •  Más ejemplos
  89. 89. VLM  (Vertical  Lift  Module)   Luis Pedraza. Automática (09/10) •  Vídeo ejemplo •  Simulación
  90. 90. IdentiAicación  de  Productos  •  Es  importante  realizar  el  seguimiento  de  las  partes  y  los   productos  •  Técnicas:   •  Visión   Luis Pedraza. Automática (09/10) •  OCR   •  Códigos  de  barras   •  Soportes  magnéBcos   •  Chips  RFID  
  91. 91. IdentiAicación  de  Productos  (I)  •  Visión     •  Reconocimiento  ÓpBco  de   Caracteres  (OCR)     •  El  sistema  reconoce  y  procesa  Bpos   especiales  de  caracteres  legibles,   compara  esos  patrones  con  aquellos   que  están  almacenados  en  la   Luis Pedraza. Automática (09/10) memoria  del  computador.     •  El  disposiBvo  lector  idenBfica  la   serie  de  detalles  de  líneas,  curvas  y   bordes  que  definen  a  cada  carácter   en  un  conjunto  de  caracteres   definidos.     •  Código  de  barras     •  Una  serie  de  técnicas  de  mediante   las  cuales  se  codifica  datos  en  una   imagen  formada  por  combinaciones   de  barras  y  espacios.    
  92. 92. IdentiAicación  de  Productos  (II)  •  Códigos  de  barras   •  En  su  forma  más  habitual  es  un  símbolo  compuesto  por  barras  y   espacios  alternos  de  anchuras  variables.   •  Representan  combinaciones  de  letras  y  números,  que  suelen   acompañar  al  símbolo   •  CaracterísBcas:   •  Robustez,  simplicidad,  buenas  tolerancias  para  impresión  y  lectura,   Luis Pedraza. Automática (09/10) lata  densidad  de  información   •  Los  más  empleados  en  industria:  Interleaved  2  of  5    (sólo   números,  en  pares)  y  el  Code  39  (alfanumérico)   •  Lectores.  Tres  componentes:   •  Fuente  luminosa   •  Fotodetector   •  Microprocesador.  convierte  la  salida  del  fotodetector  en  una  serie  de   letras  y  números  
  93. 93. IdentiAicación  de  Productos  (III)  •  Bandas  o  Soportes  Magné4cos     •  UBliza  de  señales  electromagnéBcas  de  alta  o  baja  energía  para  registrar  y   codificar  información  en  una  banda  que  puede  ser  leída  por  una  máquina  para   idenBficación  instantánea.     •  La  aplicación  mas  difundida  quizás  es  las  tarjetas  de  crédito  (idenBficación  de   personas)     Luis Pedraza. Automática (09/10) •  La  codificación  de  bandas  magnéBcas,  de  acuerdo  a  las  normas  ISO  se  hace  en   hasta  en  tres  pistas  o  tracks  contenidas  en  la  banda  magnéBca.   •  Enlaces:   •  Monograpas.com   •  Estándar  ISO  
  94. 94. IdentiAicación  de  Productos  (IV)  •  IdenBficación  por  Radio  Frecuencia  (RFID)     •  RFID  o  la  tecnología  de  idenBficación  por  radio  frecuencia  es  un   método  electrónico  de  asignar  un  código  de  información  a  un   producto,  proceso  o  persona  y  usar  esta  información  para  idenBficar  o   acceder  a    información  adicional  al  respecto   •  Los  sistemas  de  idenBficación  por  radio  frecuencia  consisten   generalmente  de  dos  componentes:     Luis Pedraza. Automática (09/10) •  El  transpondedor  (transponder)  que  está  de  alguna  manera  unido  al  elemento  a  ser   idenBficado   •  El  lector  o  transceptor  que  detecta  la  idenBdad  del  transponder   •  Enlaces:   •  Funcionamiento  de  RFID   •  Algunas  aplicaciones  en  producción  
  95. 95. IdentiAicación  de  Productos  (V)   Hitachi: nuevos chips RFIS de 0.05x0.05 mm2 (2007) µ-Chip de 0.4x0.4 mm2 (2003) Luis Pedraza. Automática (09/10)

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