Automatización industrial en la gestión de producción

Introducción

En este siguiente trabajo de investigación hablaremos acerca de la automatización industrial, que es el uso de sistemas de control y de la tecnología informática para reducir la necesidad de la intervención humana en algún proceso.

También hablaremos acerca de la robótica, su clasificación, lo importante que es hoy en día la utilización de la tecnología y sistemas para las empresas, ya que optimiza la utilización de recursos humanos, mayor producción, etc. y del control computarizado.

Abstract

We next discuss research on industrial automation, which is the use of control systems and computer technology to reduce the need for human intervention in any process.

Also talk about robotics, classification, how important it is nowadays the use of technology and systems for businesses, as it optimizes the use of human resources, increased production, etc. and computerized control.

Desarrollo

1.1 Automatización industrial

Es el uso de sistemas o elementos computarizados y electromecánicos para controlar maquinarias y/o procesos industriales sustituyendo a operadores humanos.

La automatización como una disciplina de la ingeniería que es más amplia que un sistema de control, abarca la instrumentación industrial, que incluye los sensores, los transmisores de campo, los sistemas de control y supervisión, los sistemas de transmisión y recolección de datos y las aplicaciones de software en tiempo real para supervisar, controlar las operaciones de plantas o procesos industriales.

Las primeras máquinas simples sustituían una forma de esfuerzo en otra forma que fueran manejadas por el ser humano, tal como levantar un peso pesado con sistema de poleas o con una palanca. Posteriormente las máquinas fueron capaces de sustituir formas naturales de energía renovable, tales como el viento, mareas, o un flujo de agua por energía humana.

En 1801, la patente de un telar automático utilizando tarjetas perforadas fue dada a Joseph Marie Jacquard, quien revolucionó la industria del textil.

La parte más visible de la automatización actual puede ser la robótica industrial. Algunas ventajas son repetitividad, control de calidad más estrecho, mayor eficiencia, integración con sistemas empresariales, incremento de productividad y reducción de trabajo. Algunas desventajas son requerimientos de un gran capital, decremento severo en la flexibilidad, y un incremento en la dependencia del mantenimiento y reparación.

Existen muchos trabajos donde no existe riesgo inmediato de la automatización. Ningún dispositivo ha sido inventado que pueda competir contra el ojo humano para la precisión y certeza en muchas tareas; tampoco el oído humano. El más inútil de los seres humanos puede identificar y distinguir mayor cantidad de esencias que cualquier dispositivo automático. Las habilidades para el patrón de reconocimiento humano, reconocimiento de lenguaje y producción de lenguaje se encuentran más allá de cualquier expectativa de los ingenieros de automatización.

Existe un concepto fundamental y muy actual en torno a la Automatización Industrial y es el de DCS (Sistema de Control Distribuido). Un Sistema de Control Distribuido está formado por varios niveles de automatización que van desde un mínimo de 3 hasta 5. Los mismos de denominan: nivel de campo, nivel de control, nivel de supervisión, nivel MES y el nivel ERP.

Computadoras especializadas y tarjetas de entradas y salidas tanto analógicas como digitales, son utilizadas para leer entradas de campo a través de sensores y en base a su programa, generar salidas hacia el campo a través de actuadores. Esto conduce para controlar acciones precisas que permitan un control estrecho de cualquier proceso industrial.

Las interfaces Hombre-Máquina (HMI) o interfaces Hombre-Computadora (CHI), formalmente conocidas como interfaces Hombre-Máquina, son comúnmente empleadas para comunicarse con los PLCs y otras computadoras, para labores tales como introducir y monitorear temperaturas o presiones para controles automáticos o respuesta a mensajes de alarma.

Otra forma de automatización que involucra computadoras es la prueba de automatización, donde las computadoras controlan un equipo de prueba automático que es programado para simular seres humanos que prueban manualmente una aplicación. Esto es acompañado por lo general de herramientas automáticas para generar instrucciones especiales que direccionan al equipo automático en prueba en la dirección exacta para terminar las pruebas.

1.2 Robótica

La robótica es la rama de la tecnología que se dedica al diseño, construcción, operación, disposición estructural, manufactura y aplicación de los robots. La robótica combina diversas disciplinas como son: la mecánica, la electrónica, la informática, la inteligencia artificial, la ingeniería de control y la física. Otras áreas importantes en robótica son el álgebra, los autómatas programables y las máquinas de estados.

El término robótica es acuñado por Isaac Asimov, definiendo a la ciencia que estudia a los robots, creó también las Tres Leyes de la Robótica. En la ciencia ficción el hombre ha imaginado a los robots visitando nuevos mundos, haciéndose con el poder, o simplemente aliviando de las labores caseras.

Clasificación de los robots:

Según su cronología:

1ª Generación.

Manipuladores. Son sistemas mecánicos multifuncionales con un sencillo sistema de control, bien manual, de secuencia fija o de secuencia variable.

2ª Generación.

Robots de aprendizaje. Repiten una secuencia de movimientos que ha sido ejecutada previamente por un operador humano. El modo de hacerlo es a través de un dispositivo mecánico. El operador realiza los movimientos requeridos mientras el robot le sigue y los memoriza.

3ª Generación.

Robots con control sensorizado. El controlador es una computadora que ejecuta las órdenes de un programa y las envía al manipulador para que realice los movimientos necesarios.

4ª Generación.

Robots inteligentes. Son similares a los anteriores, pero además poseen sensores que envían información a la computadora de control sobre el estado del proceso. Esto permite una toma inteligente de decisiones y el control del proceso en tiempo real.

Según su arquitectura:

1. Poliarticulados

En este grupo se encuentran los Robots de muy diversa forma y configuración, cuya característica común es la de ser básicamente sedentarios (aunque excepcionalmente pueden ser guiados para efectuar desplazamientos limitados) y estar estructurados para mover sus elementos terminales en un determinado espacio de trabajo según uno o más sistemas de coordenadas, y con un número limitado de grados de libertad. En este grupo, se encuentran los manipuladores, los Robots industriales, los Robots cartesianos y se emplean cuando es preciso abarcar una zona de trabajo relativamente amplia o alargada, actuar sobre objetos con un plano de simetría vertical o reducir el espacio ocupado en el suelo.

2. Móviles

Son Robots con gran capacidad de desplazamiento, basada en carros o plataformas y dotada de un sistema locomotor de tipo rodante. Siguen su camino por telemando o guiándose por la información recibida de su entorno a través de sus sensores. Estos Robots aseguran el transporte de piezas de un punto a otro de una cadena de fabricación. Guiados mediante pistas materializadas a través de la radiación electromagnética de circuitos empotrados en el suelo, o a través de bandas detectadas fotoeléctricamente, pueden incluso llegar a sortear obstáculos y están dotados de un nivel relativamente elevado de inteligencia.

3. Androides

Son Robots que intentan reproducir total o parcialmente la forma y el comportamiento cinemática del ser humano. Actualmente, los androides son todavía dispositivos muy poco evolucionados y sin utilidad práctica, y destinados, fundamentalmente, al estudio y experimentación.

4. Zoomórficos

Los Robots zoomórficos, que considerados en sentido no restrictivo podrían incluir también a los androides, constituyen una clase caracterizada principalmente por sus sistemas de locomoción que imitan a los diversos seres vivos. A pesar de la disparidad morfológica de sus posibles sistemas de locomoción es conveniente agrupar a los Robots zoomórficos en dos categorías principales: caminadores y no caminadores

5. Híbridos

Corresponden a aquellos de difícil clasificación, cuya estructura se sitúa en combinación con alguna de las anteriores ya expuestas, bien sea por conjunción o por yuxtaposición. Por ejemplo, un dispositivo segmentado articulado y con ruedas, es al mismo tiempo, uno de los atributos de los Robots móviles y de los Robots zoomórficos.

1.3 Control computarilizado

El Sistema de Control de Producción registra en forma automática la producción de lotes, sus movimientos entre almacenes, control de calidad y embarque; con esta información se puede conocer y controlar a detalle, inmediatamente, la operación completa de la fábrica.

Se imprime una etiqueta con el número que identifica a cada lote individual, así como los datos de Línea, Turno y cantidad; cuando éste lote de producción se traslada a las diferentes etapas de su proceso: otras Líneas, Almacenes, Control de calidad o Embarque, se registra su Número de Lote. Con esta información se alimenta automáticamente una Base de Datos, que permite obtener la información inmediata y actualizada de la operación de la fábrica.

Para registrar los movimientos en la fábrica pueden usarse tres métodos:

  • Lector de código de barras con una Palm
  • Palm para escribir el número de cada etiqueta
  • Formato impreso para anotar los datos, que se captura en la computadora.

Sistema computarizado para Control de Producción

Las ventajas centrales de un sistema automático sobre los procedimientos manuales habituales son:

  1. Control de pérdidas: Se mantiene un control detallado, inmediato y automático sobre la producción, lo que permite un alto grado de seguridad en el manejo de los bienes, porque puede verificarse rápidamente donde y cuando ha estado cada Lote.
  2. Ahorro de salarios: Se tiene un control detallado y automático sobre el trabajo de las áreas de producción, control de calidad, almacenes y embarques, y puede saberse inmediatamente: quien ha hecho que, donde y cuando. De ahí se deriva una supervisión de los ritmos de trabajo, beneficios por productividad, etc.
  3. Captura automática: Ahorro significativo de trabajo y errores en la captura de datos de producción, que usualmente se hace transcribiendo reportes escritos por los Operadores, y organizando la información para controlar las operaciones fabriles.
  4. Capacidad de tomar decisiones inmediatas y acertadas, porque la información está disponible y actualizada siempre, a nivel de computadora. En un sistema manual, la información existe en los reportes escritos, pero hay que procesarla para que sea útil en la supervisión y la toma de decisiones.

En un sistema computarizado, desde el momento en que se registra la información puede procesarse, y obtener los resultados.

Estos beneficios del sistema computarizado son para:

Directivos:

Información es poder. Tienen la información confiable sobre las operaciones esenciales de la fábrica, que sirve para diagnosticar los problemas y sus soluciones, a la vez que permite tener en Excel la información necesaria para la planeación de actividades y financiera.

Supervisores:

Supervisar la fábrica con datos confiables, menos trabajo, y más oportunidad.

Trabajadores:

En una fábrica bien organizada, usualmente hay menos problemas, mejor salario y más oportunidades para los que trabajan.

Conclusión

En conclusión la Automatización industrial es el uso de tecnología informática y sistemas de control para la reducción del recurso humano en un proceso. De esta forma presenta grandes ventajas en cuanto a producción más eficiente y disminución de riesgos al operador, como el reemplazo de operador humano en tareas que están fuera del alcance de sus capacidades como levantar cargas pesadas, trabajos en ambientes extremos o tareas que necesiten manejo de una alta precisión. Otra ventaja es el incremento de la producción.

La robótica estudia el diseño y construcción de máquinas capaces de desempeñar tareas realizadas por el ser humano o que requieren del uso de inteligencia. El resultado más importante de una fábrica es su producción, y el control computarizado tienen como objetivo reportar en forma detallada y estadística la producción.

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Cruz Jonatan. (2014, agosto 29). Automatización industrial en la gestión de producción. Recuperado de http://www.gestiopolis.com/automatizacion-industrial-en-la-gestion-de-produccion/
Cruz, Jonatan. "Automatización industrial en la gestión de producción". GestioPolis. 29 agosto 2014. Web. <http://www.gestiopolis.com/automatizacion-industrial-en-la-gestion-de-produccion/>.
Cruz, Jonatan. "Automatización industrial en la gestión de producción". GestioPolis. agosto 29, 2014. Consultado el 6 de Diciembre de 2016. http://www.gestiopolis.com/automatizacion-industrial-en-la-gestion-de-produccion/.
Cruz, Jonatan. Automatización industrial en la gestión de producción [en línea]. <http://www.gestiopolis.com/automatizacion-industrial-en-la-gestion-de-produccion/> [Citado el 6 de Diciembre de 2016].
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