T E S I S
Transcripción
T E S I S
INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLIARIA DE INGENIERIA, CIENCIAS SOCIALES Y ADMINISTRATIVAS SECCION DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACION INTEGRACIÓN DE SOFTWARES CAD/CAPP/CAE PARA EL DISEÑO Y PLANEACION DE PROCESOS DE PRODUCCIÓN DE RECIPIENTES A PRESION TESIS QUE PARA OBTENER EL GRADO DE: MAESTRO EN CIENCIAS CON ESPECIALIDAD EN INGENIERIA INDUSTRIAL P R E S E N T A: FERNANDO GARCIA PINEDA MÉXICO, D.F. MAY 2005 BERTHA, FERNANDA Y ASAEL Mi familia, por su amor y comprensión. Son mi inspiración y mi estimulo para seguir viviendo, a mis hijos que día a día me dan el mejor regalo con sus grandes logros. iii A mi Madre y hermanos: Consuelo Pineda Pineda Ma. Elena García Pineda Miguel A. García Pineda Cruz Rosario García Pineda Ofelia García Pineda Martín de J. García Pineda Alberto García Pineda Sergio García Pineda Por su apoyo moral, estimulo para continuar y seguir superándome. iv A mis profesores: Dr. Zoilo Mendoza Núñez, M. en C. Maria Guadalupe Obregón Sánchez, Dr. Luciano Varela Coronel, Dr. Eduardo Gutiérrez González, M. en C. Manuel Guerrero Briceño, M. en C. Ulrich Scharer Sauberli Por su asesoría, conocimientos, sugerencias, cuestionamiento, estimulo y paciencia. A mis Amigos y compañeros: Ing. Miguel Martínez Guerrero, Ing. Javier Martínez Ponce, Ing. José Carrizales Padilla, Ing. Eduardo Cañedo Tostado, M. en C. Usiel Becerril Franco, M. en C. Miguel A. Munive. Por su compañía, estimulo, apoyo y paciencia. v RESUMEN La Manufactura moderna se ha desarrollado vertiginosamente en los últimos años, tanto de los procesos como de los productos, las culturas que han sabido hacer mejor las cosas son las que han sido las más exitosas. Actualmente se están dando una serie de cambios en la industria que obliga a las empresas a buscar diferentes alternativas, tanto administrativas como en la tecnológica, que les permita generar ventajas competitivas y tengan permanencia en el mercado. Así los manufactureros se ven inmersos en un ambiente cambiante y muy dinámico, fruto de la competitividad global. Uno de los cambios y como estrategia es tener una empresa con manufactura esbelta que esta diseñadas para eliminar los desperdicios del proceso de producción (y administración, para este trabajo de tesis) y reducir los niveles de inventarios, tomando en cuenta la necesidad de mejorar la calidad y tener la importancia de ser competitivo en servicio y precio. Si las compañías manufactureras desean competir con éxito, tanto en el país como en el extranjero hoy, necesitan responder con mayor agilidad a los cambios del mercado impuesto por la globalización. La demanda continua para el tiempo de entrega más corto y clientes de productos específicos invocan la necesidad por más concurrente en planear la información tecnológica (ingeniería) y logística (planeación de la producción) por lo que, los sistemas modernos de manufactura necesitan estar familiarizados y vinculados con todos los departamentos de la empresa, para satisfacer esa demanda, reduciendo el tiempo ciclo en la entrega de productos. Ahora que, al conjugar la tecnología moderna de manufactura, con los sistemas modernos de la informática para la producción (tales como el CNC, el AUTOCAD y el CAPP) como un marco de integración, se puede tener una empresa competitiva y esbelta que pueda hacerle frente a esa competencia globalizada que tanto daño ha hecho a las pequeñas y medianas empresas. Al tener esta integración de los softwares para el diseño y planeación de la producción en los recipientes a presión, se crea una ventaja competitiva para reducir el tiempo ciclo para su fabricación, aumentando la productividad de la organización, dándole al cliente una respuesta más rápida, con la meta de entregarle su producto en la fecha que ellos lo requieren. 1 ABSTRACT The modern manufacturing has been development vertiginously in the last years, such in process as products, the cultures who have known to make better things, are who has been the most successful in the whole world. Actually in the industries are giving a set of changes, and they are forcing to searching differents choices, such administratives as in the technology, what it allow to generate competitiveness advantages and they keep permanence in the market. This way the manufacturers are inside in a changing environment and very dynamic, fruit of the global competition. One of this changes and as strategic is have a enterprise with lean manufacturing what is designed for eliminate productions process’s wastes (and administration, for this thesis job) and reducing inventories levels, taking in count the necessity of improve quality and it have the importance of being competitive in service and price. If the manufactures companies wish to compete with success, such in the domestic market as in the abroad today, is necessary answer with best agility to changes in the markets excises for this global environment. The ongoing demand for shorter delivery times and client specific products does invoke the need for more concurrency in planning the technological (engineering) and logistic (production planning) information, thereby, the manufacturing moderns systems need to be familiarized and linked with all whole departments in the enterprise for satisfacting the demand, reducing the lead time for delivering products on time. Now, if we combine the manufacturing moderns technologies with informatics moderns systems for production’s area (as CNC, AUTOCAD and CAPP) like a integration frame, we can have a competitive and lean enterprise able to face this scope field global what so much have injured to the small and medium enterprises. At we have that integration of softwares to design and production planning in pressures vessels, we create a competitive advantage for reducing lead time in their fabrication, raising productivity to all whole organization, giving a faster answer at customer with the main goal to deliver products on time when they are needing it. 2 Página RESUMEN. ABSTRACT 1 2 INDICE: 3 INTRODUCCIÓN. OBJETIVO GENERAL. OBJETIVOS ESPECIFICOS. 4 6 7 1. CONCEPTOS BASICOS EN PLANEACIÓN DE LA MANUFACTURA. 1.1 Ingeniería de Manufactura 1.2 Planeación tradicional de procesos. 1.3 Planeación de procesos para partes. 1.4 Producción económica. 2. EL SISTEMA CAPP Y SU INTEGRACIÓN. 2.1 Planeación de Procesos asistida por computadora (CAPP). 2.2 El CAPP y su entorno 2.3 Características del CAPP. 2.4 Clasificación de los sistemas de CAPP. 2.4.1.- Clasificación de los sistemas de CAPP en función de la forma de planificación. 2.4.2.- Clasificación de los sistemas CAPP en función de la forma de representar el conocimiento. 2.4.3.- Clasificación de los sistemas de CAPP en función del patrón de razonamiento. 2.5 Integración CAD - CAPP - CAM. 2.6 Descripción de algunos sistemas CAPP. 3. PROBLEMÁTICA DE LA PLANEACIÓN DE LA PRODUCCIÓN DE LOS RECIPIENTES A PRESIÓN EN LAS PyMEs. 3.1 Los recipientes a presión. 3.2 Situación actual de la manufactura de recipientes a presión en las Pequeñas y Medianas empresas (PyMEs) 3.3 Análisis del proceso actual de Manufactura para fabricar recipientes en Pequeñas y Medianas Empresas. 3.4 Que ruta tomar. 4. SISTEMA CAPP PROPUESTO. 4.1 Metodología para la integración de softwares para un Sistema CAPP de Recipientes a Presión. 4.2 Integración de softwares para el sistema CAPP de Recipientes a Presión. 5. APLICACION DEL CAPP PROPUESTO. 5.1 Aplicación del software propuesto de CAPP de Recipientes a Presión 5.2 Valuación de resultados con el sistema propuesto de CAPP. CONCLUSIONES. RECOMENDACIONES BIBLIOGRAFÍA GLOSARIO DE TERMINOS 8 10 11 12 13 13 16 20 23 23 25 26 28 31 37 37 39 40 44 48 48 52 60 60 65 67 70 71 73 3 INTRODUCCIÓN: Con el surgimiento de la revolución industrial, uno de los primeros problemas a solucionar era, es y será lo referente a la necesidad de aumentar la productividad para atender la demanda a precios que el consumidor pueda pagar. Con esto, la empresa evita ser víctima de sus competidores y no es desplazada del mercado, con lo que asegura su permanencia, por consiguiente su sobrevivencia y con posibilidad de crecimiento. Lo anterior en términos modernos simplemente quiere decir, ser productivos (hacer más al menor costo) y desde siempre es lo que ha estado en la mente de todas aquellas personas que tienen alguna relación con la producción (empresarios, economistas, ingenieros, técnicos, sociólogos, etc.). Para ello se han seguido diferentes estrategias, desde las formas más burdas de los primeros tiempos, hasta las más modernas de los tiempos actuales con el uso de la computadora Los procesos de Manufactura tocan nuestras vidas cada día, los Métodos de Manufactura influyen en la productividad industrial que, a su vez, ajusta nuestros estándares de vida. Los procesos modernos de manufactura deben estar en armonía con el diseño y el desarrollo de nuevos productos, esta es la base de cualquier progreso económico. La inyección de sangre nueva a cualquier empresa manufacturera, es la continua innovación de productos, mejorando procesos y productos a precios competitivos. De otra manera, la empresa se queda estancada y por último fracasa. Con estos esfuerzos, la productividad mejora, la empresa se vuelve más competitiva, y tendrá la captura de una mayor porción del mercado. 1 Los factores más importantes que caracterizan las actividades de las compañías son: la globalización, la gran dinámica del desarrollo científico y tecnológico, y la alta competitividad. Dichos acontecimientos influyeron de forma directa e indirecta en la reducción del ciclo de vida de los productos, además de requerir de una mejora continua en los métodos de administración ó una reestructuración, entre otras cosas2. De esta manera, la industria está siendo obligada a cambiar sus estrategias y métodos de funcionamiento y además, provoca la necesidad de buscar soluciones técnicas y organizacionales modernas, con la implantación de esquemas de mejora continua. El gran dinamismo en los cambios implica que este proceso tenga que ser constante. 1 W. Niebel, Benjamin, Draper, Alan B, Wysk, Ricahrd A. Modern Manufacturing Process Engineering. Ed. McGrawnHill Book Company, 1989 Singapore. 2 Revista Manufactura, Revista mensual ,Año 9, Número 85, Ed. Seposa , México, 2002 4 La ingeniería de procesos actual debe estar intercomunicada con los sistemas de manufactura. Debe ser capaz de interconectar los sistemas de Planeación con la Ingeniería Industrial y los sistemas de medición, incluyendo tiempos de fabricación estándar. Además, con la interfase de sistemas de Planeación, Requerimientos de Materiales, con una Planeación de procesos automatizado y la Tecnología de grupo se puede lograr un ambiente de manufactura justo-a-tiempo La empresa siempre debe buscar el equilibrio entre el orden y el caos. Debe tener la habilidad para ajustarse a su entorno, basándose en su capital intelectual. Su sistema administrativo deberá ser de alto nivel, que podamos llamar: continuous improvement management ó mejoramiento continuo de la administración. Este método debe responder a los cambios permanentes del medio3. La implantación de un esquema de este tipo le permite a la empresa mantener y mejorar su posición competitiva en el mercado. Implementarlo significa entrar en un proceso de reestructuración constante, donde se destaca: lograr y mantener tal condición de la compañía que le permita responder a los cambios previstos e imprevistos, conseguir la satisfacción de los requerimientos de sus clientes en un ambiente de variaciones dinámicas en el mercado, llevar a cabo sus operaciones de manera esbelta y ágil, manteniendo la condición de la organización, contar con personal preparado que trabaje en base a su conocimiento, satisfacer los intereses de todos los involucrados en el funcionamiento de la corporación (accionistas, empleados, proveedores, etc.). Para alcanzar tales fines se recomienda dar algunos pasos básicos: Utilizar métodos rápidos para el diseño de productos y servicios, llevar a cabo procesos flexibles para producir y desarrollar servicios, emplear al personal que trabaje de manera multidisciplinaria y proveer una capacitación adecuada y continua, administrar correctamente el conocimiento y los cambios de manera constante, implementar la mejora y cambios continuos para lograr la coherencia interna y organizacional, impulsar la innovación, integrar todos los elementos que conforman a la entidad (gente, procedimientos y tecnologías), introducir sistemas de información abiertos y sensibles, obtener la diversificación y modularidad de las estructuras y crear canales híbridos de distribución. La selección de los métodos de administración se relaciona más con la corporación que con el estado donde funciona, así como con las condiciones culturales y políticas. Para el cumplimiento de los objetivos y paradigmas que enfrentan las compañías se requiere que los directivos contesten las siguientes preguntas: ¿Cómo deben de ajustarse a los cambios para poder enfrentarlos con éxito? 3 Revista Manufactura, Revista mensual, Año 9, Número 87, Articulo: Mejora Continua, Ed. Seposa, México, 2002. 5 y ¿cómo entonces deberán crear las condiciones para llevar a cabo procesos ininterrumpidos de innovación? Las respuestas a estas interrogantes y el cumplimiento de los objetivos y paradigmas requieren una incesante y compleja reestructuración, misma que permitirá desarrollar una gestión efectiva. Para lograrlo se necesitan métodos, filosofías y herramientas unidos en un conjunto, tomando en cuenta la secuencia de su implementación, y debido a la problemática de las PyMes (que es a la falta de infraestructura y recursos económicos), se podría implementar un sistema CAPP vinculando departamentos para que, el flujo de información de datos sea expedito y el proceso administrativo sea más dinámico. Como sabemos, la Ingeniería Industrial involucra la integración de los recursos que las compañías y la industria poseen en: el diseño de sistemas de manufactura, equipos, máquinas, manejo de materiales, procesos, información, energía y personas, además, combina relaciones humanas con los conocimientos tecnológicos necesarios para resolver los retos dentro de las organizaciones, evaluación y planeación de procesos, análisis de costos, y control de calidad. Debido a su alta interacción de los entes arriba mencionados en las empresas, con este trabajo, lo que se busca es conjugar los conocimientos del personal, la tecnología, y los sistemas modernos de manufactura (ó producción), a través de la informática como herramienta de enlace y auxiliados de paquetes de software de ingeniería como el CAD - CAM (CNC), el AUTOCAD y el CAPP, para poder tener una empresa competitiva y esbelta. Y explotando el gran avance tecnológico de la informática, se utilizan softwares como el Autocad, Autolisp, Visual Basic, Excel, Access y otros paquetes, que integrados, nos ayudarán para hacer un sistema de manufactura CAPP, que se podrá adaptar de acuerdo a las necesidades y recursos de la empresa en donde se quiera implantar, también se busca la manera de hacerlo flexible para cualquier empresa metalmecánica que se dedique a la manufactura de recipientes y que además esté interesada en implementar este sistema. Dentro de este amplio mundo de manufactura de productos y servicios, nos enfocaremos a los Recipientes a Presión, y dado que los sistemas existentes en el mercado ninguno tiene la vinculación de softwares, con el desarrollo de este trabajo se va a tener un sistema administrativo de manufactura más eficiente. Para este trabajo de tesis se tienen los siguientes objetivos: OBJETIVO GENERAL: Integrar los softwares CAD/CAPP/CAE para el diseño y planeación de procesos de producción de Recipientes a Presión. 6 Y como OBJETIVOS ESPECÍFICOS los siguientes: ♦ Estudiar el desarrollo de los sistemas CAPP (Computer Aided Process Planning), su origen, entorno y la relación que tienen con otros softwares de Ingeniería y Manufactura en una empresa, para una posible integración de los mismos. ♦ Integrar los softwares de Ingeniería (Autocad, CAE) para un Modelo de CAPP que asista al diseño y proceso de fabricación de Recipientes a Presión, para el cual se utiliza formulas del Código ASME como base para el diseño de recipientes, Visual Basic y Auto Lisp como lenguajes de programación, Excel como hoja de Cálculo y Access como base de Datos. ♦ Ejecutar una prueba piloto del Modelo CAPP creado, para su correspondiente evaluación, en la cual se consideran criterios relativos a la productividad, eficiencia, y costo-beneficio. En las pequeñas, medianas y en algunas grandes empresas, la administración y fabricación de los recipientes a presión y atmosféricos, es aún de forma manual, y lo que se busca, para este producto en particular, es que, tanto la información y la manufactura de los recipientes sean manejados en forma semi-automatizada, ya que de alguna forma, interviene la mano del hombre. Y con la integración de softwares para este sistema de manufactura CAPP, el manejo de información será más fluido y en menor tiempo, evitando que se obstaculice la información en un cierto proceso administrativo y con solo alimentar a la computadora con los datos técnicos del recipiente, se generan dibujos, hojas de proceso, y el mínimo de documentos pertinentes, para fabricar el recipiente en la línea de fabricación, pero además, obtenemos en base a las fórmulas y parámetros del Código ASME, los cálculos de diseño necesarios para tener la seguridad que el recipiente puede trabajar a las condiciones con las que fue diseñado. La tesis está estructurada de la siguiente manera: El Capítulo I, trata los conceptos básicos para la Planeación de la Manufactura tradicional. El Capítulo II, se describe que es el sistema CAPP, como se clasifican estos sistemas, la forma de la integración de los sistemas CAD-CAPP-CAM y se mencionan algunos sistemas CAPP comerciales que existen actualmente en el mercado con sus limitaciones. El Capítulo III, describe la problemática de la manufactura en la Planeación de la Producción de los Recipientes a Presión en las PyMEs. El Capitulo IV se describe la integración de los softwares para un sistema CAPP propuesto de Recipientes a Presión. Por último, en el Capitulo V se tiene una aplicación para poder valuar los resultados. Finalmente se presentan las conclusiones correspondientes, se da una recomendación para los futuros ingenieros que quieran ampliar este campo de estudio y la bibliografía utilizada. 7 1. CONCEPTOS BÁSICOS EN PLANEACIÓN DE LA MANUFACTURA. 1.1 Ingeniería de Manufactura Como definición se podría decir que la Ingeniería de Manufactura, " Es la ciencia que estudia los procesos de conformado y fabricación de componentes mecánicos con la adecuada precisión dimensional, así como de la maquinaria, herramientas y demás equipos necesarios para llevar a cabo la realización física de tales procesos, su automatización, planificación y verificación”.4 La Ingeniería de Manufactura es una función que lleva acabo el personal técnico, y esta relacionado con la planeación de los procesos de manufactura para la producción económica de productos de alta calidad. Su función principal es preparar la transición del producto desde las especificaciones de diseño hasta la manufactura de un producto físico. Su propósito general es optimizar la manufactura dentro de la empresa determinada, el ámbito de la ingeniería de manufactura incluye muchas actividades y responsabilidades que dependen del tipo de operaciones de producción que realiza la organización particular. Entre las actividades usuales están las siguientes: 1) Planeación de los procesos 2) Solución de problemas y mejoramiento continuo. 3) Diseño para capacidad de manufactura. La planeación de procesos implica determinar los procesos de manufactura mas adecuados y el orden en el cual deben realizarse para producir una parte o producto determinado, que se especifican en la ingeniería de diseño. El plan de procesos debe desarrollarse dentro de las limitaciones impuestas por el equipo de procesamiento disponible y la capacidad productiva de la fabrica. Los procesos para realizar la manufactura involucran una combinación de máquinas, herramientas, energía y trabajo manual, tal como se describe en la figura 1.1 (a). La manufactura se realiza siempre como una sucesión de operaciones. Cada una de ellas lleva al material a cada vez más cerca del estado final deseado. Económicamente, la manufactura es la transformación de materiales en artículos de mayor valor, a través de una ó más operaciones ó procesos de ensamble, como se muestra en la figura 1.1 (b). El punto clave es que, la manufactura agrega valor al material 4 Groover, Mikell P., Fundamentos de Manufactura Moderna, 1° Edición, Prentice-Hall Hispanoamericana, México, 2000. 8 original, cambiando su forma ó propiedades, ó al combinarlo con otros materiales que han sido alterados en forma similar. Cuando el material de hierro se convierte en acero, se le agrega valor, cuando la arena se transforma en vidrio, se le agrega valor, etc. 5. Mano de obra Tecnología Herramienta Material Procesado Procesos de Manufactura Materia Prima Desechos y Desperdicios a) Maquinaria Herramienta Procesos de Manufactura b) Valor Agregado Materia Prima Material en Proceso Material Procesado Fig. 1.1. Dos maneras de definir manufactura: a) Como un proceso técnico y b) como un proceso económico Fuente: P. Groover, Mikell, Fundamentos de Manufactura Moderna, 1° Edición, Prentice-Hall Hispanoamericana, 2000, México. La manufactura es generalmente una actividad compleja como se muestra en la figura 2, involucra gente que tiene un amplio rango de disciplinas y habilidades y una amplia variedad de 5 Groover, Mikell P., Fundamentos de Manufactura Moderna, 1° Edición, Prentice-Hall Hispanoamericana, México, 2000. 9 maquinaria, equipo, herramientas y con varios niveles de automatización, incluyendo computadoras, robots, y equipo de manejo de materiales6. Diseño y Desarrollo de Productos Planeación de Procesos Marqueting y Ventas Recursos Materiales, Capital Energía y Gente Servicios de Soporte Embarques Compras Manufactura Control de Producción Figura. 2. El diagrama muestra las relaciones entre algunas actividades de manufactura, involucrando materiales, procesos, maquinaria y equipo. Fuente: Kalpakjian, Serope, Manufacturing, Engineering and Technology, 3° edition, Addison-Wesley Publishing, 1995, USA. 1.2 Planeación tradicional de procesos. Tradicionalmente, la planeación de procesos la lleva acabo ingenieros en manufactura que conocen los procesos particulares que se usan en la fabrica y son capaces de leer dibujos de ingeniería con base en su conocimiento, capacidad y experiencia. Desarrollan los pasos de procesamiento que se requieren en la secuencia más lógica para hacer cada parte. A continuación se mencionan algunos detalles y decisiones requeridas en la planeación de procesos. · Procesos y secuencias. · Selección del equipo · Herramientas, matrices, moldes, soporte y medidores. 6 Kalpajian, Serope, Manufacturing Engineering and Technology, 3th Edition, Addison-Wesley Publishing Company, United States of America, 1995. 10 · Herramientas de corte y condiciones de corte para las operaciones de maquinado. · Métodos. · Estándares de trabajo · Estimación de los costos de producción. · Estimación de materiales · Distribución de planta y diseño de instalaciones. 1.3 Planeación de procesos para partes. Los procesos necesarios para manufactura una parte especifica se determinan en gran parte por el material con que se fabrica la parte. El diseñador del producto selecciona el material con base en los requerimientos funcionales. Una vez seleccionado el material, la elección de los procesos posibles se delimita considerablemente. En este análisis de los materiales para ingeniería y para el procesamiento hay principalmente cuatro grupos de materiales. · Metales · Cerámicos · Polímeros · y Materiales compuestos. Una típica secuencia de procesamiento para fabricar una parte separada consiste en: 1.- Materia prima inicial. 2.- Procesos básicos 3.- Procesos secundarios 4.- Procesos para el mejoramiento de las propiedades 5.- Operaciones de acabado. Un proceso básico establece la geometría inicial de la parte, entre ellos están el colocado de metales, el formado y el laminado de chapas metálicas. En la mayoría de los casos, la geometría inicial debe refinarse mediante una serie de Procesos secundarios, estas operaciones transforman la forma básica en la geometría final. Hay una correlación entre los procesos secundarios que pueden usarse y el proceso básico que proporciona la forma inicial. La selección de ciertos procesos básicos reduce la necesidad de procesos secundarios, gracias a que con el modelo se obtienen características geométricas detallada de dimensiones precisas. 11 Después de operaciones de formado, por lo general se hacen operaciones para mejorar las propiedades, incluyen el tratamiento térmico en componentes metálicos y cristalería. En muchos casos, las partes no requieren estos pasos de mejoramiento de propiedades en su secuencia de procesamiento. Las operaciones de acabado son las ultimas de la secuencia; por lo general proporciona un recubrimiento en la superficie de la parte de trabajo(o ensamble) Entre estos procesos están la electro deposición y la pintura. 1.4 Producción económica. EL costo de un producto depende de las inversiones o gastos que se generan en cuanto al consumo de materias primas maquinas, mano de obra y otros gastos generales. Puede afirmarse que el objetivo de una producción económica radica en el generar un producto bajo cierto beneficio, Esto nos infiere que el costo debe ser aceptable y competitivo, también que debe existir una demanda para el producto ó más aun, esta demanda debe crearse. Desde que se empezaron a utilizar máquinas y herramientas, siempre ha habido un gradual pero constante avance hacia la construcción de maquinaria más eficiente, ya sea combinado con operaciones ó haciéndolas mas independientes de la operatividad humana. Reduciendo de modo los tiempos de maquinado y el costo de mano de obra, algunas se han convertido en máquinas completamente automáticas que su sistema de control es muy reducido. Esto ha hecho que se alcance grandes volúmenes de producción aun costo de mano de obra cada vez mas bajo, lo que es esencial para cualquier sociedad que desea gozar de un alto nivel de vida. El desarrollo de máquinas de alta producción va acompañado con el concepto de calidad de manufactura. La calidad y la precisión en las operaciones de manufactura demandan la existencia permanente de un control geométrico severo sobre las piezas que se pretenden sean intercambiables y que ofrezcan mejor servicio durante su operación. 12 2. EL SISTEMA CAPP Y SU INTEGRACIÓN 2.1 Planeación de procesos asistida por computadora (CAPP, al inglés Computer Aided Process Planning). Durante las últimas dos décadas, ha surgido un considerable interés en la planeación de procesos asistida por computadora (CAPP), que es la automatización de la función de planeación de procesos mediante sistemas de computación. Las personas con conocimientos especializados en los procesos de manufactura gradualmente desaparecen, por una parte, la gente especializada en Planeación de Procesos de Manufactura cada vez son menos ó insuficientes por atender las exigencias de la manufactura actual y por otro lado los indicadores de productividad, calidad y flexibilidad de los productos manufacturados son cada vez más altos. Para atender esas exigencias han surgido nuevos recursos ó tecnologías como son el Diseño y la Manufactura Asistida por Computadora (CAD / CAM), la Ingeniería Asistida por Computadora (CAE), la Calidad Asistida por Computadora (CAQ), la Planeación de Procesos Asistida por Computadora (CAPP), por mencionar algunos, y se han creado, precisamente para poder satisfacer esas nuevas exigencias y darle mayor velocidad a los cambios que surgen por estas necesidades. Se necesita un enfoque alternativo para la planeación de procesos, y los sistemas CAPP proporcionan esta opción. La asociación de ingenieros mecánicos americanos define el CAPP como la “determinación sistemática de los métodos y de los medios mediante los cuales un producto se fabricara de forma económica y competitiva”. Así como el CAD define QUE se debe de producir, y la Planificación de la Producción (programación o gestión de la producción) define CUANDO se debe fabricar. La preparación del trabajo determina COMO se debe fabricar y es una función de fabricación que se sitúa justo entre el CAD y la gestión de producción7. Los sistemas de planeación de procesos asistidos por computadora están diseñados con base en uno de los dos enfoques8: 1) Sistemas de recuperación. 2) Sistemas generadores. 7 Código ASTM, Edición 1995. USA Groover, Mikell P., Fundamentos de Manufactura Moderna, 1° Edición, Prentice-Hall Hispanoamericana, México, 2000, paginas 973, 974 y 975. 8 13 1.- Sistemas CAPP de recuperación. Los sistemas CAPP de recuperación, también conocidos como sistemas CAPP variables, se basan en la tecnología de grupos y en la clasificación y codificación de partes. En estos sistemas, se almacena en archivos de computadora un plan de procesos estándar para cada número de código de parte. Los planes estándar se basan en los direccionamientos de partes actuales que se usan en la fábrica ó en un plan ideal preparado para cada familia. Los sistemas CAPP de recuperación operan como se indica en la figura 3. Figura 3. Operación de un sistema de planeación de procesos asistido por computadora del tipo de recuperación. Fuente: Fundamentos de Manufactura Moderna, Groover, Mikell P., México, 2000. El usuario empieza por identificar el código TG (Tecnología de grupos) del componente para el cual se va a determinar el plan de procesos. Se hace una búsqueda en el archivo de la familia de partes, para comprobar si existe una hoja de proceso estándar para el código de parte determinado. Si el archivo contiene un plan de procesos para la parte, se recupera y despliega para el usuario. El plan de procesos estándar se examina para determinar si se requieren modificaciones. Aunque la parte nueva tenga el mismo número de código, podrían requerirse diferencias menores en los procesos para hacer la parte. El plan estándar se edita de acuerdo con lo anterior. La capacidad 14 de alterar un plan de procesos existentes es la razón por la cual los sistemas CAPP de recuperación también se denominan sistemas variables. El paso final es el formateado de plan de procesos, el cual imprime la hoja de proceso en el formato conveniente. El formateador puede solicitar otros programas de aplicaciones: determinar las condiciones de corte para las operaciones de maquinas herramienta, calcular los tiempos estándar para operaciones de maquinado ó calcular estimados de costos. 2.- Sistemas CAPP generadores. Los sistemas CAPP generadores son una alternativa para los sistemas de recuperación. Más que recuperar y editar planes existentes de una base de datos, un sistema generador crea el plan de procesos usando procedimientos sistemáticos que puede aplicar un planificador humano. En un sistema CAPP completamente generador, la secuencia de procesos se planea sin asistencia humana y sin planes estándar predefinidos. El diseño de un sistema CAPP generador es un problema en el campo de los sistemas expertos, una rama de la inteligencia artificial. Los sistemas expertos son programas de computadora capaces de solucionar problemas complejos que normalmente requieren una persona con años de educación y experiencia. La planeación de procesos se adapta a tal definición. Se requieren varios ingredientes en un sistema CAPP completamente generador: 1) Base de conocimientos. El conocimiento técnico de la manufactura y la lógica que usan los planificadores de procesos exitosos deben capturarse y codificarse en un programa de computadora. Un sistema experto aplicado a la planeación de procesos requiere el conocimiento y la lógica de las personas que planean los procesos para incorporarlas en una base de conocimientos. Después, los sistemas CAPP generadores usan la base de conocimientos para solucionar problemas de planeación de procesos, esto es, para crear hojas de proceso. 2) Descripción de partes compatibles con computadoras. La planeación de procesos generadora requiere una descripción de la parte compatible con una computadora. La descripción contiene todos los datos pertinentes necesarios para planear la secuencia de procesos. Dos descripciones posibles son: a) El modelo geométrico de la parte desarrollado en un sistema gráfico computarizado durante el diseño del producto. b) Un número de código de tecnología de grupos de la parte que defina sus características en forma detallada. 15 3) Un motor de inferencia. Un sistema CAPP generador requiere la capacidad de aplicar la lógica de planeación y la identificación de los procesos que contiene la base de datos para una descripción de partes determinada. El sistema CAPP aplica su base de datos para solucionar un problema específico al planear el proceso para una parte nueva. Este procedimiento de solución de problemas se denomina el motor de inferencias en la tecnología de los sistemas expertos. Usando su base de datos y su motor de inferencia, el sistema CAPP sintetiza un nuevo plan de procesos para cada parte nueva que se le presenta. Entre los beneficios de un sistema se incluyen los siguientes: 1) La racionalización y la estandarización del proceso, esto es, la planeación automatizada produce planes de procesos más lógicos y consistentes que cuando se usa la planeación tradicional de procesos; 2) Aumenta la productividad de los planificadores de procesos, es decir, el enfoque sistemático y la disponibilidad de planes de procesos estándar en los archivos de datos permiten al usuario desarrollar una mayor cantidad de planes de procesos; 3) Se reduce el tiempo para preparar planes de procesos; mejora la legibilidad en comparación con las hojas de proceso preparadas en forma manual y 4) Existe una interfase en los programas CAPP con otros programas de aplicaciones, tales como la estimación de costos, de estándares de trabajo y demás. 2.2 El CAPP y su entorno. La situación actual del mercado obliga a los fabricantes a ofrecer productos de alta calidad y ajustados a las necesidades del cliente, en series cortas, con tiempos de vida del producto mas cortos y por supuesto, sin incrementar los costos. Para conseguir ese objetivo estratégico es necesario hacer entregas al cliente siguiendo políticas “justo a tiempo”, incrementar la flexibilidad en la producción y mejorar la organización de los flujos de información. Los ingenieros tienen hoy en día una gran variedad de sistemas de asistencia mediante ordenador (CAD, CAM, CAE,...) que les ayudan a conseguir los objetivos mencionados, durante el ciclo de vida del producto. Sin embargo, hasta ahora los sistemas asistidos por ordenador no cooperan, lo cual ocasiona fuertes redundancias de trabajo. Por ello, sé esta luchando con gran intensidad en la búsqueda de métodos eficaces de compartir la información entre ellos para mejorar la cooperación de estos sistemas. 16 Dentro de estos productos de asistencia al ingeniero, se encuentran los sistemas de preparación del trabajo asistida por ordenador o CAPP (Computer Aided Process Planning), sistema que se encarga de transformar el diseño del producto en la secuencia de operaciones necesaria para obtenerlo. Estos sistemas han sido objeto de profundo estudio en los últimos años, para tratar de conseguir sistemas que cumplan con las especificaciones de calidad que demandan las empresas. La comunicación entre el control de piso de la planta y la parte administrativa de una empresa ha pasado de ser un planteamiento utópico a una realidad cercana. Una plena unificación de la información generada en el piso de la planta con la de los niveles administrativos tiene un impacto muy positivo para ayudar a satisfacer con mayor rapidez los seis factores críticos de éxito de una corporación, considerados como los aspectos que debe hacer bien para que su permanencia y crecimiento en el mercado se desarrollen con eficiencia. Para que este escenario sea viable, se requiere de un flujo continuo de información entre ambos niveles, el administrativo y los procesos9. El primer factor se refiere a la promesa de entrega. Un cliente que recibe la mercancía solicitada en la fecha propuesta queda satisfecho y, con seguridad, continuará haciendo negocios con el proveedor cumplido. La única forma de asegurar una operación así es que el agente que toma la orden de venta tenga acceso en línea a la información de los inventarios y a la capacidad real de producción de la planta. El segundo tiene relación con la reducción del tiempo transcurrido entre la recepción de la orden de venta y la entrega del producto terminado (tiempo ciclo). Entre más corto sea el ciclo, la rotación de inventario se incrementa y se mejora de manera importante la productividad de los activos. Otro elemento tiene que ver con el deseo de la empresa de maximizar la utilización de sus activos durante el proceso de transformación, donde se engloban todos, incluyendo los servicios de producción, administración, ventas y mercadotecnia. El cuarto factor, la manufactura flexible, es un enfoque muy reciente y es una consecuencia de la diversidad de preferencias del consumidor moderno. Muchos productos tienen que fabricarse para satisfacer necesidades particulares de ciertos sectores de consumidores. Estas predilecciones tienden a cambiar con rapidez y así, la planta tiene que adaptarse para responder a esta situación. En 9 Revista Manufactura, Artículo “Integración: El abismo de la dualidad”, Por: Modesto Vázquez C. Año 9, Número 88, Sep. 2002¸ México. 17 otras palabras, la manufactura flexible es la habilidad que tiene la planta para modificar su infraestructura de producción a cambios continuos e inesperados respecto a las tendencias del mercado. Un punto más a tomar en cuenta es la optimización de las cadenas de suministro, lo cual está vinculado con el equilibrio entre el suministro de insumos y la demanda de productos. El propósito es desplazar el artículo desde el punto de origen a su lugar de consumo, en la menor cantidad de tiempo y al menor costo posible. En ella intervienen diversos grupos de trabajo, muchas veces externos a la planta, tal como sucede con los proveedores y los distribuidores. Para optimizar las cadenas se necesita realizar negociaciones complejas que ayuden a reducir los costos operacionales y de inventarios, haciendo más eficientes los embarques y los servicios al cliente. El sexto y último ingrediente, la calidad, es también un asunto que ha cobrado gran relevancia para poder competir en mercados mundiales. La norma de calidad ISO-9000 es un requisito exigido por la mayoría de las empresas a los proveedores que quieran hacer negocios con ellas. Hay grupos certificadores, los cuales auditan periódicamente a las compañías para avalar el cumplimiento de las normas de calidad que ampara el certificado. Para lograr satisfacer los factores críticos mencionados, es necesario optimizar los flujos de información entre las diversas unidades que constituyen la planta. Como se mencionó antes, algunos de los factores, por ejemplo, las cadenas de suministro, rebasan el dominio de la propia corporación para ubicarse en entidades externas. Se requiere instalar una infraestructura de redes de cómputo y grandes bases de datos para conectar a los diversos equipos de trabajo, aunque muchas veces, éstos se encuentran ubicados en localidades remotas. Sólo así, es posible explotar toda la información de la planta de una manera racional. Algunos de los factores mencionados ya tenían un peso importante en el proceso de planeación, mucho antes de que las empresas se involucraran en una economía global. Por tal motivo, uno de los primeros esfuerzos para satisfacer las necesidades de información en la planta fueron los Sistemas de Manufactura Integrados por Computadora (CIM). Estos se iniciaron a principios de los ochenta en algunas industrias visionarias que deseaban beneficiarse de la tecnología de computación existente. Tenían como objetivo mejorar la manera como se recolectaba, analizaba y utilizaba la información de la planta para agilizar sus operaciones de producción. Algunos de los efectos esperados se referían hacia una mejora de la calidad de los productos, una 18 respuesta más rápida a las demandas del mercado, entre otros. Por desgracia, los resultados en la época no fueron nada satisfactorios, desde el punto de vista de rendimiento de la inversión. Un estudio de mercado de 1989 preveía un futuro a largo plazo muy prometedor para los sistemas de CAPP en Europa. Mientras que en 1988 había solamente 2300 instalaciones CAPP con menos de 5000 licencias, las previsiones indican que aproximadamente 24500 instalaciones CAPP, con unas 100000 licencias serán operativas en el año 2000. Estas previsiones se harán realidad si los sistemas de CAPP comerciales actualmente, son enriquecidos con funciones automáticas, y si son integrados con otros elementos CIM, en particular con el CAD, el CAM y con los sistemas de control de planta10. Particularmente en situaciones donde los tamaños de lote son pequeños y los plazos de entrega muy cortos, es muy complicado para el departamento de preparación del trabajo abastecer al taller con todos los datos que necesita en un funcionamiento diario. Como consecuencia, sistemas potencialmente de fabricación flexible pueden convertirse en inflexibles debido a la falta de datos. A menudo el tiempo de preparación del trabajo excede del tiempo de fabricación de un producto. Las máquinas complejas automatizadas son muy caras y deben de ser utilizadas en gran medida para rentabilidad su compra. Esto implica la urgencia de hacer las operaciones de fabricación más productivas y más predecibles. Las pruebas de mecanizado en vacío deberían de ser eliminadas en lo posible. Los programas de CN suministrados por el departamento de métodos deberían de ser geométricamente y tecnológicamente correctos. Él número de programas diferentes de CN y de instrucciones para los operadores que deben de ser generados son demasiados, incluso en talleres de tamaño medio. Esto se ve incrementado por la necesidad de replanificación dinámica de las rutas en el caso de un cambio en las prioridades, rechazos o avería en las máquinas. Esta replanificación dinámica es sólo posible si la tarea de preparación del trabajo puede ser repetida rápidamente para buscar una solución alternativa. La demanda de la alta flexibilidad y alta eficiencia entran en conflicto y por ello requieren potentes herramientas de soporte para la función preparatoria, como la preparación del trabajo y la programación de la producción, que deberán estar además integradas para poder obtener rápidos resultados y con un alto grado de cooperación. 10 Ávila Rondón, Ricardo. L., “CAPP Tools Based on Form Features”, Facultad de Ingeniería de la Universidad de Holguín, Cuba, 2000. 19 2.3 Características del CAPP. Para conseguir el objetivo de integración entre los sistemas de ayuda en la producción, con el consiguiente ahorro de trabajo redundante que se deriva de ello, es necesario automatizar la preparación del trabajo. Esta tarea, eslabón entre las fases de diseño (CAD) y la de fabricación (CAM, CIM, etc), es la encargada de transformar la descripción de la pieza de trabajo en una serie de operaciones, que una ves llevadas a cabo, dan como resultado final dicha pieza. Un sistema de CAPP automatiza, con la ayuda de un ordenador, la preparación del trabajo. Esta tarea suministra la información necesarias al resto de las fases de planificación en el taller, entre ellas el diseño y el sistema de planificación de la producción11. Funciones básicas de un sistema CAPP12. Para conseguir un plan de proceso se deben de realizar las siguientes tareas principales. 1. Introducción de la información geométrica y tecnológica (CAD/CAM). 2. Determinación de la secuencia de los módulos. 3. Determinación de la secuencia de operaciones. 4. Selección de la herramienta. 5. Selección de los parámetros del proceso. 6. Reordenamiento de las operaciones para minimizar los tiempos no productivos. 7. Estimación del tiempo y costo de proceso por operación y total por lote de fabricación. 8. Generación de los programas de control CN. 9. Salidas de datos impresas de los resultados. 10. Exportación de los datos de los resultados de los procesos con datos en común o a otras aplicaciones. El objetivo ideal es que un sistema de preparación del trabajo, sea capaz de enfrentarse a todas las tareas que impliquen tomas de decisión. La tarea anteriormente relacionada, por su compleja naturaleza, necesitan de una serie de mecanismos que puedan dar entre todos ellos, de forma de automatizada sobre soporte informativo, servicios a sus requisitos. 11 Bengoa G. A. Introducción a la preparación del trabajo asistido por ordenador. CYTED. Programa Iberoamericano de Ciencia y Tecnología para el Desarrollo. RIBAMEC. Red Iberoamericana de Automatización de los Procesos de Mecanizado. Santa Cruz de la Sierra, Bolivia. Del 13 al 16 de Julio de 1998 12 Idem 20 Los mecanismos necesarios son13: 1. Sistemas de conocimiento o sistema basado en reglas. 2. Sistemas de decisión basado en tablas. 3. Meta conocimiento. 4. Lenguaje de programación. 5. Sistemas para descripción de restricciones. 6. Sistemas para la descripción de objetivos. 7. Funciones genéricas de planificación. Estos sistemas, implementados sobre computadoras, pueden dar las capacidades necesarias para realizar un plan de proceso con los requerimientos mínimos aceptables por el usuario. Estos requisitos son que la asistencia al usuario sea máxima y que el tiempo necesario en obtener un resultado con el suficiente grado de calidad sea mínimo. Se puede entender por calidad en “process planning” la obtención de un plan de proceso, capaz de realizar la pieza dentro de sus especificaciones dimensiónales y tolerancias, acercándose lo más posible al ideal que supone que el usuario no intervenga manualmente en el resultado final para dotarle de operaciones no contempladas por el sistema o para realizar ajustes en la salida de los resultados. Para implementar todas estas herramientas en un sistema de CAPP útil y competitivo, es muy conveniente que se den 2 elementos condicionantes básicos14: 1. El diseño de la pieza este basado en “features (características)”. 2. Exista una base de datos única que soporte el sistema y que permita la integración con otros sistemas. Estos elementos se describen a continuación: 1.- El diseño basado en “features (características)”. La interfase que comunicaba, hasta hace pocos años el CAD y la preparación del trabajo era el papel. Los planos dibujados mediante el sistema de CAD eran enviados al encargado de la producción, quien tenia que introducir nuevamente la información geométrica y tecnológica de la pieza, para realizar el plan de proceso. Esta redundancia es la que se quiere evitar mediante el diseño 13 Idem Ávila Rondón, Ricardo. L., “CAPP Tools Based on Form Features”, Facultad de Ingeniería de la Universidad de Holguín, Cuba, 2000. 14 21 basado en “features”, ya que diseñando según esta filosofía, la información introducida por el diseñador, es valida para el planificador. Esta técnica del diseño basado en “features”, consiste en el diseño mediante elementos que el diseñador reconoce como objeto, p. Ej. Agujeros, planos, etc, y no dibujando líneas y curvas como en los sistemas tradicionales de CAD. Estos objetos son almacenados en una forma consistente con la forma de pensar del planificador, que observa la pieza como un conjunto de objetos (los “features”) a mecanizar, con unas características geométricas y tecnológicas asociadas. Este tipo de almacenamiento es necesario para conseguir automatizar la preparación del trabajo15. En los últimos años sé esta tratando de dar un paso mas dentro del diseño en base a “features”, propiamente dicho. Este consiste en estandarizar los modelos de almacenamiento de la información, de forma que a los diseños realizados por unos sistemas sean reconocidos por el resto, gracias a la utilización de criterios estándar. Este objetivo perseguido por la agencia internacional ISO, se plasma dentro del estándar STEP (Stándard for the Exchange of product Model Data). Aunque hay muchos desarrollos en marcha en todo el mundo utilizando el estándar STEP, algunos de ellos con productos comerciales como el GPPE 2.0 y otros en pleno desarrollo, como el proyecto FIRES de la UE, no se ha alcanzado todavía un grupo de madurez dentro de los desarrollos STEP. Con los sistemas de CAD tradicionales si es posible transportar la información de uno a otros, mediante formatos estandarizados como IGES, DXF, VDA. Sin embargo, no siguen la filosofía de almacenamiento basándose en “features”. Lo único que almacenan es información geométrica deslavazada, no es la adecuada para los sistemas modernos de diseño, CAPP, etc. es por esta razón que es tan necesario alcanzar la madurez en el estándar STEP. 2.- La base de datos para un sistema CAPP. Como se detalla más adelante en el apartado de la organización del conocimiento, una base de datos organizada y capaz de albergar en su interior toda la información tanto geométrica, como tecnológica y de los recursos de la planta, es imprescindible para dar soporte al sistema a la hora de la obtención de un plan de proceso. Esta base de datos, organizada convenientemente, es la que permitirá la integración de los sistemas de CAPP con los de CAD; con CAM y programación a detalle. 15 Ávila Rondón, Ricardo. L., “CAPP Tools Based on Form Features”, Facultad de Ingeniería de la Universidad de Holguín, Cuba, 2000. 22 2.4 Clasificación de los sistemas de CAPP16. Una vez llegado a la conclusión, de que los sistemas de CAPP deben de estar basados en un modelo de pieza basado en “features”, existen muchas formas de abordar la preparación automatizada del trabajo. Dependiendo de las distintas perspectivas desde las cuales se ataca el problema se pueden establecer diferentes clasificaciones de los sistemas CAPP. Los diferentes criterios de clasificación son: • La forma de planificación. • La forma de representar el conocimiento. • La forma en que es tratado el conocimiento. 2.4.1 Clasificación de los sistemas de CAPP en función de la forma de planificación. Son aproximadamente veinte los años que se lleva investigando sobre la mejor forma de automatizar la generación de planes de procesos. Son tres los caminos que se han explorado. a) Planificación por variantes. Como solución al problema, el planificador busca el plan de proceso de una pieza semejante ó un plan de proceso estándar que se establece para un conjunto de piezas agrupadas según el concepto de la familia. La clave de este tipo de preparación esta en establecer una adecuada aplicación de la tecnología de grupo. Para esto existen diferentes técnicas: a) Códigos de clasificación. Consiste en una secuencia de dígitos que caracterizan el tipo y forma de una pieza según un criterio preestablecido. La preparación de este tipo busca en la base de datos la pieza cuyo código sea el mas aproximado a la pieza cuyo plan estamos tratando de obtener, y recuperar su plan de proceso. El usuario deberá adaptar posteriormente el plan de proceso mediante un editor adecuado. b) Familia definidas por parametrización de las piezas. En un sistema que sigue esta filosofía existen una serie de familias identificadas para las cuales existe un plan de proceso generado. Para una pieza dada se obtiene su código correspondiente, y con él se localiza la familia mas aproximada. El plan de proceso de la familia es el que se asocia a la pieza. Este plan de proceso estándar, el plan de proceso maestro, es el que corresponde a la pieza mas complicada de la 16 Ávila Rondón, Ricardo. L., “CAPP Tools Based on Form Features”, Facultad de Ingeniería de la Universidad de Holguín, Cuba, 2000. 23 familia, aquella que incluye todas las características de la pieza que forma la familia. Posteriormente la planificación de una pieza consiste, en buscar el plan de proceso maestro de la familia a que pertenece la pieza, y a continuación sesgar dicho plan eliminando las partes que no son necesarias para esta pieza en concreto. c) Clasificación basada en “features (características)”. Consiste en buscar en la base de datos la pieza cuyos features sean los más aproximados a la pieza cuyo plan de proceso tratamos de conseguir. No se tienen en cuenta la forma general de la pieza ni sus dimensiones siempre que pueden ser amarradas en el mismo utillaje. Las ventajas de la preparación por variantes utilizando una clasificación basada en “features” tienen las siguientes ventajas añadidas. 1. Es sencillo de usar y de mantener. 2. Es posible abarcar todo el espectro de la pieza. b) Planificación generativa. El plan de procesos se genera, a partir de cero, siguiendo una lógica basada en un “conocimiento de preparación del trabajo”. Se produce una transformación de la geometría de la pieza en una secuencia de operaciones según una lógica marcada en ese conocimiento. Este conocimiento puede ser incorporado de dos maneras diferentes, selección de operaciones y determinación de operaciones. La selección de operaciones consiste en definir una serie de tablas de decisión organizada en forma de árbol, o de alguna otra manera, de forma que en función de la geometría de la pieza, la lógica de decisión indica la secuencia de operaciones que deben realizarse. Esta forma de abordar la generación de planes de proceso es válida para un limitado grupo de piezas, debido a las dificultades para expresar la lógica de decisión y mantenimiento de la misma en el caso de piezas algo complejas. Las ventajas de la planificación generativa de planes de trabajo son que el plan puede incorporar información detallada, como herramientas, condiciones de corte, etc., y que el proceso de generación puede ser automatizado enormemente. Sus desventajas, sin embargo, son la imposibilidad virtual de implementarlo para un amplio rango de piezas, ya que es difícil implementar una lógica de decisión valida para todos los casos, y la dificultad de mantenimiento que implica. 24 c) Planificación híbrida variativo-generativa. Utiliza una clasificación de las piezas en familias. Para cada familia de piezas (sistema variativo) el sistema tiene una lógica diferente de generación de planes de proceso (sistema generativo). Este sistema permite tomar las ventajas de ambos métodos y disminuir en cierta manera el impacto negativo que tienen las desventajas de ambos métodos. Trata de unir la simpleza en el mantenimiento y la universalidad de aplicación del sistema variativo, con la potencia de método generativo en automatizar la obtención del plan de procesos hasta muy alto nivel. Un sistema pionero en esta forma de abordar el problema es el sistema Vargen desarrollado por Carlier, todos los sistemas de CAPP en desarrollo actualmente están orientados a la planificación híbrida variativo-generativa17. 2.4.2 Clasificación de los sistemas CAPP en función de la forma de representar el conocimiento. Esta segunda forma de clasificación hace referencia a la forma de representar e interpretar el conocimiento. Cabe mencionar aquí la problemática introducida por el aprendizaje y la captura de la información. Usualmente los ingenieros de software asumen que el conocimiento de fabricación puede obtenerse entrevistando a una serie de expertos. El problema, es que normalmente, como resultado de estas entrevistas, solamente una parte del conocimiento es formalizada, y ésta extrapolada como verdadera a todo el universo de piezas. Los resultados obtenidos por este camino pueden no ser satisfactorios. Un buen sistema de CAPP requiere más que una simple adquisición de reglas provenientes de entrevistas con una serie de expertos. Necesita un conocimiento teórico profundo de los aspectos de la producción, y potentes modelos de conocimientos. Su ventaja es que producen una rápida respuesta y no tienen problemas de explosión combinatoria. El tiempo necesario en la ejecución del mecanismo crece linealmente con la cantidad de los datos almacenados. Al principio fueron utilizados lenguajes de programación de aplicación general, tales como PASCAL, C, FORTRAN, PL-1, incluso BASIC y COBOL. Sin embargo, posteriormente se trató de 17 Booch, G. Objet-Oriented Design with applications, The Benjamin / Cummins Publishing Company, Inc. Redwood City, CA. 1991. USA 25 mejorar el rendimiento de los sistemas que utilizan esta forma de representar el conocimiento. Para ello se diseñaron lenguajes de programación específicos para programas de almacenamiento de información. Estos programas tienen una mayor capacidad de manipulación de símbolos, razonamiento formal y recursión. Dos de los lenguajes de programación más populares, para programación de sistemas de almacenamiento de información, de forma procedural, son LISP y PROLOG. LISP fue diseñado en MIT hacia 1950. Es un lenguaje de almacenamiento de listas. La estructura fundamental es la “lista”. Una lista compuesta de una combinación de símbolos. Como lenguaje de programación funcional, LISP ofrece flexibilidad a la hora de escribir reglas, de forma que los programadores pueden especificar su propio marco de reglas. En las últimas décadas se han desarrollado muchos dialectos de LISP. Los dos más comúnmente utilizados son el INTER-LISP y MACLISP. De hecho, no hay mucha diferencia entre ellos ni clara superioridad de uno sobre el resto. La elección entre ellos es solo una cuestión de preferencias personales o de disponibilidad. La tendencia actual es la adopción de una versión estándar, el COMMON-LISP. PROLOG fue diseñado en Marsella en 1972 y desarrollado en Edimburgo, y su nombre proviene de PROgraming LOGic. Programar en PROLOG implica la escritura de formulas lógicas. Estas formulas indican relaciones lógicas en el problema. Las reglas de decisión se escriben de forma explícita, en forma lógica. Ambos lenguajes tienen sus ventajas y sus inconvenientes, pero los dos tienen un inconveniente serio desde el punto de vista de la computación matemática. Parece lógico que se dieran intentos de integrar las ventajas de ambos, de forma que se tomaran las características lógicas del PROLOG y las características funcionales del LISP. Entre estos podemos destacar el PROLOG, SDL, LOGLISP, etc. PROLOG permite combinar PROLOG, LISP y POP11 en un entorno integrado. También los paquetes de “software” escritos en C, ADA, PASCAL y FORTRAN pueden ser integrados en programas de POPLOG. La nueva versión de EXCAD, desarrollada en el UMIST utiliza PROLOG. 2.4.3 Clasificación de los sistemas de CAPP en función del patrón de razonamiento. Los sistemas de CAPP basados en “features” pueden clasificarse según la forma de tratar la información y el conocimiento de un “feature”. Básicamente existen dos aproximaciones: 26 a) Orientada a la producción: Obtiene la secuencia de operaciones analizando el estado final que se requiere alcanzar en un “feature”. Para cada “feature” se asocia una secuencia de operaciones en función de sus características geométricas finales. Algunos sistemas pioneros que siguieron esta filosofía son: MOPS, XPS-2. b) Orientada a la geometría: Se selecciona una operación para un “feature” dado en función de su geometría y se obtiene el estado resultante de efectuar esa operación. A cada paso del mecanizado se actualiza la geometría del “feature”. La organización de la información. La información, que puede ser almacenada de forma presedural, mediante tablas de decisión o de reglas, debe ser por otra parte almacenada según una estructura organizada. Esta organización de datos forma la base de datos del sistema y consta de los siguientes modelos: modelo de pieza y el modelo de conocimiento asociado a la pieza modelo de recurso y el modelo de conocimiento asociado, modelo de datos tecnológicos y como elemento director de todo lo anterior estará el meta-conocimiento. Estos modelos, forman la base de datos con la información mínima necesaria para satisfacer las necesidades de un sistema de CAPP. Modelo de la pieza. En él se almacena la información geométrica de la pieza. Este modelo estará diseñado de forma que permita el almacenamiento de la geometría basándose en el concepto de “feature”. Debe comprender además de la descripción geométrica de los “feature” y sus posibles direcciones de mecanizado, la información tecnológica de los mismos, como rugosidad o tolerancias, la descripción general de la pieza y la descripción de las relaciones de tolerancia entre los “features”. Modelo de datos tecnológicos. En él estará comprendida toda la información correspondiente a los procesos de mecanizado que el sistema sea capaz de resolver, como por ejemplo taladrado, fresado, planeado, etc., y a los parámetros de dichos procesos ( condiciones de corte, costes, etc.). Modelos de recursos. Comprende la información de las máquinas, herramientas y todo el equipamiento industrial auxiliar necesario, como utillajes, herramientas, programas de CN, etc. Los recursos pueden ser clasificados en tres grupos: Equipo principal. Modeliza las maquinas herramientas, salas de pinturas, tratamientos térmicos, etc. En particular, para las maquinas herramientas, se almacena información tecnológicas referentes a las atadas y a las capacidades de mecanizado de las mismas. En cuanto a las atadas en una estación de trabajo, se almacena la controlabilidad y precisión de los distintos ejes de la maquina y los 27 mecanismos de anclaje de que dispone. Las capacidades de mecanizado de una máquina hacen referencia a los límites en los parámetros de la pieza que se quiere mecanizar en ella, como longitud y peso máximo, potencia máxima, etc. Equipo auxiliar. Modeliza los utillajes, herramientas, equipos de medidas, líquido refrigerante, programas de control numérico, etc. Equipos de transporte. Modeliza las grúas, pallets, robots, AGVs, etc. 2.5 Integración CAD - CAPP - CAM. La palabra clave en la problemática de los sistemas de CAPP es integración. Es necesario integrar CAPP con los sistemas de CAD para evitar tener que introducir la misma información geométrica y tecnológica de dos sistemas diferentes, uno para diseño y otro para preparación del trabajo. Para conseguir la integración CAD-CAPP es conveniente que ambos sistemas estén soportados por la misma base de datos. Esto ahorrará mucho trabajo redundante y evitara muchos errores de consistencia en el flujo de información. Además, la necesidad de tener ventajas competitivas en el mercado, y actuar con la velocidad de reacción para satisfacer la necesidad de los clientes, reduciendo los tiempos de respuesta hacia los mismos, nos presenta un panorama más atractivo para que, ya sea, conservar el mercado y mejor aún, captar más clientes. Esto nos lleva a que, al tener esta perspectiva de mejoras en la información, y siguiendo la metodología para el proceso de diseño de un producto. Se tiene que, para poder reducir el tiempo ciclo se deben de integrar todos los procesos y esto se logra con la ayuda del sistema CAPP, como se muestra en la figura 4, logrando una vinculación e integración completa de los Procesos de Manufactura. 28 Figura 4. Integración del sistema CAPP con CAD y CAM. Fuente: Ávila Rondón, Ricardo. L., “CAPP Tools Based on Form Features”, Facultad de Ingeniería de la Universidad de Holguín, Cuba, 2000. Por otra parte es necesario realizar la integración entre los sistemas CAPP y los de “scheduling” (distribución en el tiempo de las tareas en el taller teniendo en cuenta la limitación de la capacidad de los recursos en el mismo). Si se considera, por tanto, una integración CAPP con alternativas “scheduling” se podría mejorar la flexibilidad en la asignación de rutas y de recursos de fabricación (herramientas, utillajes, etc.). Esta da mayor libertad a la hora de tomar decisiones, posibilitaría una rápida respuesta a los problemas que pudieran ocurrir en el taller y que obligaran a una redistribución del trabajo. Mantener la flexibilidad es un aspecto clave para el correcto funcionamiento de los sistemas CIM. Los actuales sistemas de CAPP limitan en gran medida la flexibilidad de la fase de fabricación debido a que no se contemplan la existencia de alternativas de fabricación de un mismo producto. Investigadores industriales han mostrado que el 29% de los planes de proceso sufren variaciones en la fase de fabricación debido a problemas en el taller, problemas que se resuelven sin efectuar ningún tipo de consulta a los diseñadores del plan de proceso. Esto indican los beneficios que se pueden obtener generando planes de procesos alternativos. Este estudio del proceso del arte, analiza los diferentes trabajos que se han realizado en el campo de los sistemas CAPP en general y de los sistemas CAPP con alternativa en particular. Estos sistemas de CAPP con alternativas son denominados sistemas de preparación del trabajo no lineales 29 (NLPP, non linear process planning). Dentro de este análisis se han estudiado las necesidades de los sistemas de este tipo y de los enfoques que se han dado para cubrirlas. Hasta este punto se han analizado las necesidades de un sistema de CAPP que pueda funcionar de forma autónoma, integrado con el sistema CAD, que se encarga del suministro de la información relativa a la pieza. Sin embargo, las necesidades del sistema aumentan si queremos que funcione junto a un sistema de scheduling. Los sistemas de programación de la producción (scheduling) suelen tener dificultades para resolver las situaciones en las que se hace necesario una re-programación del taller. Estas son habituales, debido principalmente a averías, cuellos de botellas, cambios en la prioridad de los trabajos, entradas de ordenes urgentes, la falta de algún recurso, etc. Las tareas de CAPP y scheduling se podrán realizar de una manera más eficiente si ambas cooperan en busca de una solución integra. Estudios realizados comprueban que el costo que se logra reducir en la implantación del CAPP son18: • 58% de reducción en la preparación del proceso. • 10% se salva el trabajo directo. • 4% se ahorra en material. • 10% se salva en rechazo. • 12% se salva en herramientas. • 6% reducción de los trabajos en procesos. Adicionalmente, existen beneficios intangibles como: • Reduce la planificación del proceso y el tiempo perdido en la producción; respuesta rápida a los cambios en ingeniería. • Mayor consistencia de la planificación del proceso; acceso a información actualizada en una base de datos central. • Se logran procedimientos de estimación de costos. • Se evita cometer errores de cálculos. • Tecnologías más completas y detalladas. • Se posibilita el scheduling y el balance de carga y capacidad. 30 • Se crea un ambiente adecuado para introducir nuevas tecnologías a partir de otras ya probadas. 2.6 Descripción de algunos sistemas CAPP. En este punto se describen algunos sistemas de CAPP, cuya importancia sea destacable por su contribución a alcanzar el estado actual de conocimiento de este tipo de elemento de ayuda al ingeniero. Para cada uno de estos sistemas se indicará cuál es el área de la planificación a que va dirigido (planificación de secuencia de operaciones, planificación de las atadas en la maquina, selección de herramientas), la filosofía de generación ( por variantes, generativa, híbrida), el mecanismo de representación del conocimiento ( tabla de decisión, sistemas expertos basados en reglas de decisión, programación orientada a objetos), el mecanismo de razonamiento (orientado a la geometría, orientada a la producción) y demás características que consideramos importantes en la descripción del sistema. La lista que se señala aquí esta lejos de ser completa. En todo el mundo existen alrededor de 1000 prototipos de CAPP. Simplemente se señalan los que se han referido a este análisis del estado del arte, y algunos otros que por su importancia se pueden considerar representativos de una época o que en su época fueron pioneros a la hora de buscar soluciones al problema de la planificación de procesos19. AUTAP20: Es un sistema de CAPP desarrollado en la T.H. Aachen bajo la supervisión del catedrático W. Eversheim. Es un sistema de CAPP genérico y existen dos versiones del mismo, uno para ejes (AUTAP-1) y otra para formas rotacionales complejas (AUTAP-2), esta última basada en “features”. En ambos sistemas se introduce la información relevante de la pieza ( de un catalogo de componentes de eje en AUTAP-1 y de un catalogo de “feature” en AUTAP-2) y el plan de proceso es generado automáticamente mediante la evaluación de un árbol de decisión. No han tenido mucho éxito comercial. Se han instalado únicamente en casos muy particulares y para aplicaciones muy especificas. La principal razón para este poco éxito es el tremendo esfuerzo 18 Ávila Rondón, Ricardo, Process Planning Based on Form Features. II Conferencia Internacional de Robótica y Fábrica del Futuro. Pereira, Colombia 1997. 19 Bengoa G. A. Introducción a la preparación del trabajo asistido por ordenador. CYTED. Programa Iberoamericano de Ciencia y Tecnología para el Desarrollo. RIBAMEC. Red Iberoamericana de Automatización de los Procesos de Mecanizado. Santa Cruz de la Sierra, Bolivia. Del 13 al 16 de Julio de 1998, 20 Idem., 31 que hay que hacer para introducir toda la lógica especifica de la empresa en el sistema. El sistema puede funcionar únicamente de una manera completamente automática y, por tanto, la lógica debe estar totalmente implementada en un interior. El operador no tiene posibilidad de completar o modificar en un plan de proceso. AVOPLAN21. Es un sistema generativo de CAPP que determina semiautomáticamente un plan de proceso completo, incluyendo planificación de secuencia de operaciones y de las operaciones mismas. Fue desarrollado en IFW, bajo la supervisión del catedrático Tonshoff. El usuario tiene un gran número de funciones para introducir datos y conocimientos en árboles de decisión, tablas de decisión, así como algoritmos. Para cada forma de almacenar el conocimiento se proporciona al usuario un lenguaje especial o una hoja de cálculo. La generación real la hace el usuario: éste introduce una nueva operación, por ejemplo torneado, y el sistema le hace una serie de cuestiones sobre la operación como el volumen a mecanizar, el amarre, la maquina seleccionada, etc... durante las cuales ésta asistido por la base de datos. Una vez definida la operación el usuario define los diferentes pasos de la misma, incluyendo la selección de la herramienta y el cálculo de los tiempos y de los costos. AVOPLAN es hoy en día un sistema comercial de CAPP que ha sido mejorado con capacidades de planificación por variantes e híbrida variativo – generativa. CAM-I’s CAPP22. Este sistema de CAPP se ha desarrollado en el marco de la investigación sobre planificación de procesos llevada a cabo en el CAM-I. Es un sistema de planificación variativo basado en un sistema de codificación de piezas. Sin embargo, el sistema es independiente del método de codificación. Que debe de ser definido externamente y, por tanto, no está limitado por él. CAM-HI’s CAPP está ampliado con el módulo ATS (Automatic Time Standard Calculation) que calcula los diferentes tiempos de las distintas operaciones. Ambos módulos pueden utilizarse combinados o de manera independiente. También permite que el usuario tome un plan de proceso de la base de datos, sin que éste sea sugerido por el sistema en función del código de la pieza, y lo modifique convenientemente. 21 Bengoa G. A. Introducción a la preparación del trabajo asistido por ordenador. CYTED. Programa Iberoamericano de Ciencia y Tecnología para el Desarrollo. RIBAMEC. Red Iberoamericana de Automatización de los Procesos de Mecanizado. Santa Cruz de la Sierra, Bolivia. Del 13 al 16 de Julio de 1998. 22 Idem. 32 DCLASS23. DCLASS (Decisión Clasification Information Sistem) es un sistema de CAPP desarrollado en la universidad de Bringham Young, bajo la supervisión del catedrático Dell K. Allen. El software soporta un método para crear y manipular estructuras de datos para almacenar y posteriormente recuperar información, y capaz de tomar decisiones. Esta basado en la teoría de la clasificación y los árboles d decisión. Es un sistema gestor de árboles de decisión de una manera jerárquica, tal y como el usuario lo ha definido anteriormente. Las decisiones se toman automáticamente, cuando el sistema es capaz de hacerlo, en caso contrario el usuario debe tomarlas por sí mismo. En este caso el usuario está soportado por una base de datos tecnológica. KAPPS24. “Know-how and knowledge Asisted Production Planning System” (KAPPS), fue desarrollado por Iwata y Fukuda en la universidad japonesa de Kobe. Consta principalmente de cuatro sistemas: 1. Un sistema de CAD y una interfase con el usuario. 2. Un sistema de toma de decisiones. 3. El conocimiento y la base de datos. 4. Un sistema de adquisición de conocimiento. El sistema de almacenamiento de conocimiento son las reglas de decisión. El sistema genera planes de proceso siguiendo un método generativo. Es capaz de almacenar la superficie en bruto y la mecanizada, permite seleccionar las superficies de referencia, determinar relaciones de preferencia, seleccionar la maquina herramienta, determina condiciones de corte y selecciona la herramienta más adecuada así como los utillajes. MIPLAN25: Es un sistema de CAPP variativo desarrollado por TNO. Sigue el sistema de codificación MICLASS. Permite crear planes de procesos completamente nuevos, editar planes de procesos de piezas similares y buscar planes de estándar para piezas de familia o piezas específicas. 23 Bengoa G. A. Introducción a la preparación del trabajo asistido por ordenador. CYTED. Programa Iberoamericano de Ciencia y Tecnología para el Desarrollo. RIBAMEC. Red Iberoamericana de Automatización de los Procesos de Mecanizado. Santa Cruz de la Sierra, Bolivia. Del 13 al 16 de Julio de 1998. 24 Idem. 25 Bengoa G. A. Introducción a la preparación del trabajo asistido por ordenador. CYTED. Programa Iberoamericano de Ciencia y Tecnología para el Desarrollo. RIBAMEC. Red Iberoamericana de Automatización de los Procesos de Mecanizado. Santa Cruz de la Sierra, Bolivia. Del 13 al 16 de Julio de 1998.. 33 El sistema MICLASS de codificación es útil para un amplio espectro de piezas (rotacionales, no rotacionales y planchas de acero). MITURN26: Es un sistema de CAPP generativo desarrollado por TNO. contempla las operaciones de taladrado y torneado. El usuario selecciona la máquina y la atada para mecanizar la pieza. El sistema determina la herramienta más adecuada para esta operación y las condiciones de corte. Obtiene como resultado la cinta de CN. Y de los más recientes sistemas de CAPP, orientados a la manufactura de productos desde su habilitado hasta su ensamble, en la última década tenemos: INTERLEX CAPP (FOR PCB ASSEMBLY)27: Este sistema tiene un uso más común en las siguientes áreas de ensamble de manufactura: • Tarjetas de circuitos integrados. • Alambres y Cableado y • Electro-mecánica. Este ultimo está desarrollado para un ensamble mecánico típico, donde el usuario llenará espacios para la entrada de datos en la pantalla de la siguiente manera: • El número de ensamble (definido por el usuario), • La descripción del ensamble (definido por el usuario) y • Lista de partes (archivo de referencia). La lista de partes contiene la lista de materiales para la organización del ensamble por número de partida, cantidad, número de parte ó descripción de parte y su típica extracción de MRP. Y se basa en estaciones de trabajo ó centros de trabajo, además de traer entidades graficas para ver el flujo de fabricación en las mismas estaciones de trabajo. CS/CAPP (FEATURES)28: Crea una ruta detallada de operaciones que puede ser exportada a un sistema ERP ó MRP. Cada parte/ensamble es manufacturado de una ó más formas que tiene una ruta que consiste en operaciones. Cada operación tiene su propio control de revisión y puede tener su propio ciclo de aprobación, puede tener inclusive una lista de pasos (instrucciones de trabajo). El 26 Idem. http://www.millenianet.com/interlex 28 Client server Computer Aided Process Planning, http:/www.cimx.com 27 34 paso (step, elemento de trabajo) es la mínima unidad de un proceso de planeación. Múltiples operaciones pueden ser editados independientemente y simultáneamente. El CS/CAPP esta basado en un sistema de planeación lógico programable, esto es, permite codificar con simples reglas lógicas. Esas reglas son almacenadas en una base de datos en plataforma ORACLE y puede ser utilizada por los ingenieros de manufactura para generar automáticamente la información de planeación, planeación de procesos, operaciones, y/o pasos para garantizar la mejor practica, seguida en la documentación de los procesos de manufactura. Gráficamente se desarrolla de la siguiente manera: Parte/ensamble Lista de Materiales Planeación Ruta Operaciones Lista de pasos Pasos (elementos) HMS=CAPP (2a GENERACION)29: Este sistema permite a los Ingenieros de Manufactura rapidez, claridad y una descripción completa para comunicar los procesos de manufactura en un integral formato multimedia. Esa planeación de procesos puede ser usada como documentos en papel en el piso (taller), o provee los contenidos críticos requeridos para un sistema ERP, agregado a un sistema MES asemejando al HMS-Shop Floor Management. Este asegura que los requerimientos de materiales, herramientas, partes, dibujos, especificaciones y personal calificado, serán los acertados para las instrucciones de trabajo, y estarán disponibles para el piso (taller) y construir productos de calidad respondiendo a la velocidad de demanda de los clientes. También tiene una 29 Manufacturing Management Information System, http://www.hmssoftware.com/pages/prodcapp.html 35 rápida incorporación de cambios de procesos a través de la organización respondiendo a los cambios de ingeniería. Eficiencia y confianza en la transferencia de información a otros sistemas y funciones, además de trabajar en ambiente Windows, presenta un sketch de los productos en explosivo (en 3D) dando una vista gráfica de los componentes del producto en cuestión. Y como se comentó anteriormente, estos son algunos softwares prototipos de CAPP, y con esta nueva forma de poder administrar la producción, y básicamente desde la cotización hasta la entrega de las ordenes de trabajo, mucha gente, desde los desarrolladores de software, hasta los mismos investigadores de las empresas, están haciendo sistemas con esta plataforma para tratar de implantarlo en las empresas, haciendo sistemas CAPP’s a la medida y ajustándolos de acuerdo a la medida de cada una de ellas. 36 3. PROBLEMÁTICA DE LA PLANEACIÓN DE LA PRODUCCIÓN DE LOS RECIPIENTES A PRESIÓN. 3.1 Los recipientes a presión. ¿Que es un Recipiente a Presión? Debido a que este trabajo se refiere a un sistema CAPP para recipientes a presión, veremos una breve explicación de lo que es un recipiente a presión, y sus consideraciones más importantes para su diseño. Primero daremos una definición de un recipiente a presión: Definición: Se considera como un recipiente a presión cualquier vasija cerrada que sea capaz de almacenar fluido a presión manométrica, ya sea presión interna ó vacío, independientemente de su forma y dimensiones30. Y podemos clasificar a los recipientes de la siguiente manera31: ⎧ ⎪ ⎪Por _ su _ uso⎧De _ Almacenamiento ⎨ ⎪ ⎩De _ Pr oceso Recipientes a Presión ⎪ ⎪ ⎨ ⎪ ⎧ ⎧Horizontales ⎪ Cilíndri cos⎨ ⎪ ⎪Por _ su _ forma⎨ ⎩Verticales ⎪ ⎪Esféri cos ⎪⎩ ⎩ De acuerdo a su forma, se representan en la figura 5 y figura 6. Y para su diseño se tienen los siguientes parámetros a considerar: Presión de Operación (Po): Es identificada como la presión de trabajo y es la presión manométrica a la cual estará sometido un equipo en condiciones de operación normal32. 30 León Estrada, Juan Manuel, Diseño y cálculos de recipientes a presión, Ingeniería León, Editorial Inglesa, 1984, México. 31 Idem 32 Código ASME, Addenda 1995, USA. 37 Presión de Diseño (P): Es el valor que debe utilizarse en las ecuaciones para el cálculo de las partes constitutivas de los recipientes sometidos a presión, dicho valor será el siguiente33. Si Po 〉 300 lb/pulg2. Si Po ≤ 300 lb/pulg2. P = 1.1 Po P = Po + 30 lb/pulg2. Figura 5. Recipiente horizontal típico. Fuente: Propia. Figura 6. Recipiente Vertical típico. Fuente: Propia. 33 Código ASME, Addenda 1995, USA. 38 Presión de Prueba (Pp): Se entenderá por Presión Hidrostática de prueba y se cuantificará con la siguiente ecuación34. Pp = (1.5) P. Presión de Trabajo Máxima Permisible: Es la presión máxima a la que se puede someter un recipiente, en condiciones de operación críticos35. Esfuerzo de diseño a la Tensión (S): Es el valor máximo al que podemos someter un material, que forma parte de un recipiente a presión, en condiciones normales de operación. Su valor es aproximadamente el 25% del esfuerzo último a la tensión del material en cuestión36. Eficiencia de las Soldaduras (E): Se puede definir la eficiencia de las soldaduras, como el grado de confiabilidad que se puede tener en ellas. Sus valores van desde 0.45 a 1.0, dependiendo el tipo de Junta de Soldadura37. Material: Es el tipo de material del cual estará fabricado la mayor parte ó las partes más importantes (Tapas y cuerpo) del recipiente a presión. La mayoría de las veces las partes de los recipientes se componen de varios tipos de materiales, desde las placas base hasta sus accesorios dentro y fuera de él38. 3.2 Situación actual de la manufactura de recipientes a presión en las Pequeñas y Medianas empresas (PyMEs) En las PyME todo lo que se refiere a la ejecución de la manufactura de recipientes a presión, se hace en forma muy convencional desde las cotizaciones, ingeniería y la planeación de la producción, etc. hasta el embarque del producto, todo se hace en forma manual, esto es, cada vez que se va a cotizar un recipiente a cualquier cliente, se tiene que partir de cero, no existe una base de datos para hacer la cotización, arman toda la base de cálculo con respecto a materiales para plantilleos y optimización de la placa (ó lámina según el espesor de pared del cuerpo) en dibujos “a 34 Código ASME, Addenda 1995, USA. Idem. 36 Idem. 37 León Estrada, Juan Manuel, Diseño y cálculos de recipientes a presión, Ingeniería León, Editorial Inglesa, 1984, México. 38 Idem 35 39 mano alzada” (en sketchs sin escala), dando solo aproximaciones de material, y con diferentes dimensiones comerciales del material. Por el lado de las operaciones de fabricación que se ejecutarán para la manufactura del producto, los cálculos para obtener las Horas-Hombre se hacen con rendimientos a sentimiento y la mayoría de las veces no cuentan con la información real del taller (capacidades de máquinas, alcances de maquinaria y equipo, etc.) y lo siguen haciendo en forma manual, el tiempo de cotización se alarga hasta 10 días, esto es, por la recabación de datos tanto de materiales como de horas hombre y aditamentos especiales para la fabricación del producto y accesorios. La ingeniería para los cálculos de diseño también se hacen en forma manual (en las pequeñas empresas con calculadora y papel, y en las medianas en hojas de cálculo en computadora como excell y/ó lotus), y los dibujos en restiradores para dibujo (en algunos casos son auxiliados con el Software “Autocad” porque el costo de una licencia para este software es muy caro), su tiempo de procesamiento es muy largo de hasta 15 ó 20 días hábiles, porque deben de hacerse dibujos generales para el cliente y la planta, dibujos de despiece para taller, requisiciones de materiales y maquilas, donde la mayoría de las veces sobrepasa el tiempo estimado para hacer esas actividades en ingeniería, reduciendo el tiempo que necesita fabricación, atrasando sus fechas de entrega al cliente. Además por la falta de inversión en la maquinaria y equipo, sin equiparse con tecnología más moderna, siguen teniendo maquinaria muy convencional y a veces obsoleta, con esto, en las PyMEs se siguen teniendo perdidas en la utilidad al tener un exceso de desperdicio de material pagando un costo muy alto. El manejo de materiales es también en forma manual e inseguro, esto es, el acarreo de piezas es, ya sea cargado por personas y/ó por medio de carritos empujados manualmente (algunas tienen grúas de baja capacidad de carga hasta 5tons). Al tener este tipo de métodos de transporte, y como los equipos son muy pesados, se tiene un alto grado de riesgo de sufrir accidentes, siendo una empresa insegura para los trabajadores en la planta. 3.3 Análisis del proceso actual de Manufactura para fabricar recipientes en Pequeñas y Medianas Empresas. Para poder entender estos procesos administrativos nos referiremos al siguiente cuadro de flujo, de los pasos generales a seguir para la generación de una orden de trabajo relacionada con la 40 fabricación de recipientes, desde la solicitud de cotización del cliente, hasta la fabricación del recipiente en piso. No. Departamento Operación Documento 1 Ventas a) Dar información de las características del Recipiente, a cotizaciones. 2 Cotizaciones a) Cotizar el recipiente: - En Mano de Obra. - Materiales. - Costos Indirectos. Hoja de presentación del cliente, y dibujos generales del recipiente ó sketchs, con la información pertinente para hacer la cotización. Hoja de presentación de la empresa, con la cotización del equipo, la fecha estimada de entrega junto con un programa del proyecto, desde Ingeniería hasta el embarque. Hasta aquí lo que se refiere a la cotización del equipo, este trabajo abarcará a partir del siguiente cuadro, de que ya es un pedido y deben intervenir todos los departamentos involucrados para empezar a trabajar en la planta en el proyecto, para manufacturarlo. 3 Departamento Operación Documento Ventas a) Archivo del pedido de la empresa, junto con su orden de compra del Cliente hacia la empresa, hoja general de las características del equipo, dibujos completos del recipiente, cláusulas especiales del pedido y en algunos casos se anexa el programa del proyecto que se generó en la cotización. a) Hoja de Calculo. b) Dibujos generales para enviar a aprobación del cliente. c) Dibujos Generales y a detalle para fabricación en piso. d) Plantilleos de placa para habilitado de piezas. e) Lista de Materiales. f) Requisiciones a compras para adquisición de material. 4 Ingeniería. Dará información del recipiente a ingeniería: Hojas de cotización. Dibujos generales y a detalle. Hoja de especificaciones. Consideraciones generales. Programa del proyecto que se le presentó al cliente. Diseño: a) Calculo de los recipientes en función de su presión de trabajo. b) Configuración y dibujos del recipiente. c) Definición de Materiales según diseño. d) Requisiciones de Materiales y/ó Maquilas. e) Genera carátula de Orden de Trabajo (OT). 41 Departamento Operación Documento 5 Ingeniería Proceso a) Revisa dibujos, Materiales, Requisiciones, Plantilleos de placa. b) Genera Hoja de Proceso y Hoja de Habilitado para taller. c) Diseña herramental y/ó dispositivos especiales. 6 Planeación y a) Revisa Procesos en Hoja de proceso. Control de b) Estima Tiempos de Procesos Producción y tiempos de preparación de Maquinaria y Equipo. c) Hace concentrado de Horas en Áreas y Procesos. d) Genera cargas de trabajo en el Plan Maestro de Producción e) Seguimiento de Materiales. a) Hace anotaciones de omisiones de Ingeniería en la carátula de la Orden de Trabajo (OT). b) Hoja de Habilitado para las piezas que necesitan corte en Máquinas - Herramienta y Pantógrafo. c) Hoja de Proceso para taller. a) Hojas de Proceso con tiempos de procesos y Carátula de la Orden de Trabajo (OT). b) Plan Maestro de Producción con cargas de trabajo y personal necesario para las ordenes de trabajo. c) Reportes de Materiales por sistema AS400, y ver con compras la procuración de los mismos. de Después de la generación de documentos necesarios para que producción comience a manufacturar la Orden de trabajo en el taller, y conforme va avanzando el trabajo se comienza con la generación de documentos de control de piso, comenzando con los primeros reportes de inspección de calidad y después con el cierre de la Orden de Trabajo ó del Proyecto completo. Departamento Operación Documento 7 Producción. a) Solicita la inspección dimensional parcial de las piezas y general de las Orden de Trabajo a) Reporte de inspección de equipo en proceso y terminado. b) 8 Planeación y Control de Producción a) Entrega el equipo a Embarques. b) Cierre de Orden de Trabajo y/ó Proyectos. a) Reporte de Entrega de Equipo, recabando Firmas de Ingeniería, Control de Calidad, y Embarques.. De esta forma, es a grandes rasgos todo el proceso que tiene una Orden de Trabajo para que se pueda manufacturar en el Taller y su culminación de la misma. 42 Dado el exceso de pasos y manipulación de información por muchos departamentos (teniendo todavía una administración piramidal) que se dan en la manufactura de un recipiente en las PyME, esto trae consigo errores que son acumulativos en cada paso por cada departamento. Y de existir errores desde la cotización sin detectarlos, estos se arrastrarán de departamento en departamento, descubriéndose en el taller hasta que se comienza a ensamblar los equipos, teniendo un tiempo de reacción tardía, agregando que, se elevan los costos por inventarios al tener detenido material en proceso, además de atrasar la fecha de entrega al cliente, perdiendo credibilidad y al mismo cliente, así mismo perdiendo competitividad en este mundo globalizado, en el cual es cada día más difícil obtener y conservar clientes en el mercado. DIAGRAMA DE RELACION PROCESO: PLANEACION DE LA PRODUCCION PROV. I G E N I E R I A V E N T A S C O T I Z A C I O N E S ENTRADA Informacion Tecnica SALIDA Fecha Real Entrega Materiales Dibujos con O.T. Programa Entrega Materiales Registro Producto Conforme/No Conforme ADQUISICIONES T O D A ASEGURAMIENTO DE LA CALIDAD Plan Maestro Pronostico Documento de Entrega Cotizacion L A E M P R E S A CONTROL DE PRODUCCION Pedido CLIENTE Programa Produccion Dibujos c/O.T. Programa de Entregas Terminacion Equipo Cambios de Prioridad FABRICACION E N V I O S INSTALACIONES Proposito: Mostrar la relacion entre areas que intervienen en el proceso. Alcance: Recepcion de informacion hasta entrega de documentacion a Envios. FUENTE: PROPIA Figurs 7. Iteración entre los departamentos Fuente propia. En la figura 7, se tiene el diagrama de relaciones entre los departamentos, y podemos observar la interrelación que hay entre ellos en el flujo de la información de una orden de trabajo. Dado que cada departamento solo ve una parte muy en particular de los equipos, no detecta errores mencionados arriba de los otros departamentos, que son acumulativos y arrastrados hasta el final del proceso de manufactura, por ejemplo, si hay un error de Diseño del recipiente en Ingeniería, el departamento de Compras no lo podrá detectar, al igual que el departamento de Aseguramiento de 43 Calidad, posiblemente lo detecte el departamento de Control de Producción, pero la reacción sería tardía, porque ya se tienen ordenes de requisición de materiales y los Programas de Fabricación. Esto implica ajustar los programas y a su vez, estos ajustes generan el caos en la empresa, sobre todo en el Plan Maestro de Producción, puesto que se tienen que recorrer todas las actividades de producción que ya estaban preestablecidas desde que el departamento de ventas le prometió una fecha de entrega al cliente. Y como se podrá observar, en un sistema de producción tan complejo como el objeto de estudio, en el cual el flujo de información no está integrado, conlleva a la perdida de ventaja competitiva como producto del exceso de iteraciones y ajustes al Plan Maestro de Producción. En la figura 8, se muestra el tiempo en días hábiles que requieren los departamentos de administración para generar una Orden de Trabajo de un recipiente a presión y descubrimos que se pierde mucho tiempo en generar información para que el departamento de Fabricación tenga todo lo necesario en planta antes de empezar a fabricar un equipo. Todo esto es por la falta de integración de la información en un sistema computacional, que permita organizar y hacer más dinámico el flujo de información del sistema productivo, requerimiento imprescindible para la participación con competitividad en el mercado globalizado del mundo moderno. COTIZACIONES INGENIERIA ADQUISICIONES DE MATERIAL 10 DIAS CONTROL DE PRODUCCION 5 DIAS 20 DIAS FABRICACION TANQUE TIPICO 2 SEMANAS LOS DIAS SON HABILES. FUENTE PROPIA. Figura 8. Tiempo Ciclo (en días) de una Orden de Trabajo. Fuente propia. Y para fines didácticos, en el caso de fabricación de un tanque promedio de 0.5 m de diámetro x 3.0 m de longitud, se tiene un tiempo de manufactura de 2 semanas, por lo que el tiempo ciclo total es de 50 días (4 meses aproximadamente), pero podemos darnos cuenta que el tiempo de producción es muy corto con respecto al tiempo que se gasta en los procesos administrativos. 3.4 Que ruta tomar. De acuerdo con las tendencias actuales de desarrollo del mundo industrial, se pronostica que para que puedan desarrollarse con éxito las empresas mexicanas del siglo XXI, será necesario que utilicen las tecnologías duras y las suaves. Por estos motivos es que se sugiere analizar estas 44 tecnologías y llevar a cabo la adaptación e implantación de las mismas por lo menos en un mediano plazo. El CIM es un concepto moderno de fabricación, pero además es una filosofía moderna de operación, la cual incluye los aspectos culturales y técnicos. Esto se traduce en la integración de todas las actividades empresariales a través de la información requerida para cada una de las partes, ésta debe ser accesible en tiempo, con formato adecuado y sin preguntas ni explicaciones adicionales. El concepto moderno de fabricación se refiere a la aplicación de una serie de estrategias y medios materiales que soportan la ejecución y programación de actividades. Este modelo implica la implementación de varias aplicaciones computacionales, de entre las cuales sobresalen: CAD/CAE (Diseño e Ingeniería Auxiliada por Computadora), Planeación del Proceso Auxiliado por Computadora (CAPP), Manufactura Auxiliada por Computadora (CAM), Inspección de Calidad Auxiliada por Computadora (CAI), Sistemas de Manejo de Bases de Datos (DBMS), Sistemas Expertos, Sistemas de Información de Dirección (MIS) y Redes de Comunicación. Tecnologías duras: Según lo mostrado por las condiciones del mercado a finales del siglo XX, se espera el aumento de la manufactura en lotes pequeños y medianos dentro de la producción global mundial, lo que implica que la automatización en dicho proceso requerirá mayor atención, por lo tanto, el Control Numérico (CN) de máquinas y equipo auxiliar es un tema muy importante. El uso de máquinas herramientas con CNC es difícil y costoso; por eso no siempre se justifica económicamente al nivel actual de desarrollo industrial, el sistema de control cuenta con una microcomputadora y sus programas y subrutinas. Éstos permiten simular y cambiar el programa de maquinado directamente en la memoria del controlador. También transmiten el programa corregido en caso de haber conexión con otra computadora. Los sistemas se utilizan para controlar una sola máquina. Cuando se necesitan controlar dos ó más simultáneamente, se emplea una computadora. En paralelo con el desarrollo del CNC, evolucionaron también los programas DNC, donde se utiliza memoria central para guardar programas de manufactura de piezas, los cuales se pueden enviar a ciertas máquinas en particular. Estos equipos se conectan a un grupo de máquinas herramientas equipadas con CNC. En los DCN, el programa puede servir no sólo para controlar el trabajo de ciertas máquinas, sino también para controlar el flujo de material y herramientas. Los dispositivos de control de las máquinas cooperan con la computadora en forma de equipo periférico. 45 Filosofías esbeltas: Como se mencionó anteriormente, la aplicación eficiente de nuevas tecnologías obliga a hacer profundos cambios en el funcionamiento y cultura empresarial. Esto se puede lograr implantando en la organización una serie de filosofías de apoyo. El primer ejemplo es la Administración Total de la Calidad (TQM), la cual se refiere a procesos administrativos y disciplinas coordinadas para asegurar que la organización cumpla y exceda los requerimientos del cliente. Este proceso integra a todas las divisiones, departamentos y niveles de la organización. La alta administración organiza su estrategia y sus operaciones alrededor de las necesidades del cliente y desarrolla una cultura con alta participación de los empleados, todo esto mediante una administración sistemática de datos en todas las áreas, cuyo objetivo es eliminar el desperdicio y perseguir la mejora continua. Por otra parte, Justo a Tiempo (JIT) es una metodología que persigue la eliminación total de desperdicios, manteniendo el flujo continuo del producto a través de todo el proceso, elaborando sólo las unidades necesarias, en las cantidades requeridas y en el tiempo adecuado. Además, permite la implantación de un sistema de producción de “jalar” (pull), donde la operación siguiente es la que demanda a su antecesora el material, en la mínima cantidad necesaria para trabajar y sólo hasta el momento en que va a utilizarlo, por lo tanto, se logra disminuir el inventario en proceso, agilizar el flujo y reducir los costos de capital de trabajo. Como apoyo al JIT, Kanban es una herramienta principalmente utilizada para especificar el tipo y cantidad de producto que el procedimiento siguiente deberá retirar del anterior y establecer el tipo y la cantidad de mercancía a elaborar. Transformación integral: Otras de las metodologías importantes son la Tecnología de Grupos, la Manufactura Flexible, el Sistema CIM, el Sistema CAPP, y softwares que interactúan con los sistemas de automatización de algunas máquinas de CNC y paquetes de manejo de datos como el AS400 y el SAP, por mencionar algunos, y todo esto consiste en agrupar en familias las partes a producir con requerimientos similares de proceso. El principio de diseño de una celda es el de procesar por completo una familia de partes, desde la materia prima hasta el producto terminado. El aprovechamiento de la mano de obra flexible es importante para que una persona pueda operar varias máquinas al mismo tiempo. La especialización y cercanía de la maquinaria dentro de una sola celda mejora la ejecución, ya que parte del hecho de que distancias más cortas hacen más fácil localizar la fuente de los defectos; además, se obtienen reducciones en inventario en proceso, manejo de materiales y tiempos no productivos. También se logran disminuir partes defectuosas 46 debido a la retroalimentación más rápida. Este tipo de prácticas permite a los trabajadores especializarse en más de una operación, lo que trae como consecuencia un incremento en la productividad y la calidad de los productos; además, se minimiza la cantidad de materiales en circulación, las inversiones fijas en el inmueble La aplicación de las filosofías antes mencionadas como respaldo de la implantación de nuevas tecnologías, empuja a la empresa hacia el concepto conocido como Manufactura Delgada39(Lean Manufacturing) ó Manufactura Esbelta, del cual, seguramente se escuchará hablar mucho en los próximos años. Y en este caso, este trabajo de investigación será enfocado en un sistema CAPP para la integración de los recursos con los que cuentan las pequeñas y medianas empresas y sea implementado de acuerdo a esos recursos, quizá posiblemente haya un mínimo de inversión y así, aumentar la productividad en sus recursos y estas, se convierta en una empresa más competitiva. 39 Womack, James P., T. Jones, Daniel., “Lean thinking”, Ed. Simon and Schuster, New York, NY, 1996. 47 4. SISTEMA CAPP PROPUESTO 4.1 Metodología para la integración de softwares para un Sistema CAPP de Recipientes a Presión. La idea general del diseño del sistema CAPP para diseño y fabricación de recipientes a presión, es tener una integración de los procesos de diseño con los procesos de producción y a su vez tener vinculación directa con del taller, como se muestra en la figura 9. Figura 9. Diagrama de proceso de Diseño, en la integración de CAD, CAM que integrado nos daría un sistema CAPP. Fuente: Avila Rondon, Ricardo. L., “CAPP Tools Based on Form Features”, Facultad de Ingeniería de la Universidad de Holguín, Cuba, 2000. Con este sistema en esencia se pretende: Reducir el tiempo ciclo de una Orden de Trabajo, por la vinculación de los departamentos. Optimizar los procesos administrativos para la generación de la Orden de Trabajo. Eliminar al máximo los errores acumulativos entre departamentos. 48 Reducir personal involucrado en las Ordenes de Trabajo. Mayor fluidez de información en los diferentes departamentos. Eliminar duplicación de captura de datos. La metodología para el desarrollo del sistema CAPP propuesto consiste en: 1. Definición de las tareas a resolver con este sistema. Diseño del Recipiente. Desarrollo d los Procesos. Dibujo general, de detalles y despiece de los diferentes elementos que se componen los recipientes. Cotización que contenga la lista del material requerido, en cantidad, en Peso (Kg) y en Costo ($), las Horas Hombre necesarias para la fabricación del tanque y de ahí tener un costo estimado en estos 2 importantes rubros para la fabricación del Recipiente Creación de Hojas de Procesos (también llamada Hojas de Ruta) para la fabricación de los Recipientes a Presión. 2. Organización de la(s) base(s) de datos. Datos requeridos para diseñar un Recipiente a Presión. Los códigos y formulas que aplican para el diseño de Recipientes a Presión. Los tipos de materiales que se requieren para fabricar un Recipiente a Presión Procesos de Manufactura utilizados para la fabricación de los Recipientes a Presión, además de su secuencia lógica de producción en el taller. Maquinaria, equipo y herramienta que se utiliza en los procesos de manufactura para la fabricación de los Recipientes a Presión. Los tiempos y movimientos como base de datos para la ejecución de los diferentes procesos de manufactura. 3. Definir en que lenguaje de informática se va a desarrollar el Sistema CAPP y como se va a vincular con los softwares auxiliares de ingeniería. 4. Estructura del Sistema CAPP propuesto. 5. Prueba piloto del Sistema CAPP para su evaluación con datos reales. Y llegando a la figura 10, que se refiere al sistema CAPP propuesto para este trabajo de investigación, se puede observar la integración que se requiere para el proceso del CAPP, teniendo 49 como entrada de los datos de diseño una ventana en Visual Basic, esto es, transportando los datos para convertirlos a dibujos con la ayuda del Software AutoCAD, vinculando con el Software Microsoft Office para ir creando una Cotización, una Hoja de Procesos (también llamado Hoja de Ruta ú Hoja de Manufactura). Esto es para que al final, obtengamos los documentos como salidas de información tales como Dibujos, una cotización del equipo (en costo de Materia prima y Horas Hombre), una lista de materiales, la misma Hoja de Proceso de todo el equipo, y la programación de NC (control numérico) para las máquinas que cuenten con este sistema. VISUAL BASIC BASE DE DATOS (Access) Entrada de datos de diseño del recipiente Presión de diseño Temperatura Material C A D Dibujos: Generales. Despiece y Plantilleos C A P P RECIPIENTES Procesamiento de datos de diseño. Herramientas. Tiempos Procesos C A M Maquinas CNC Maquinas-Herrameinta Programas CNC DOCUMENTOS DE CONTROL Salida de Documentos: Hoja de ruta. - Procesos - Tiempos - Hoja habilitado Fig. 10 . Sistema CAPP propuesto para la Manufactura de Recipientes a Presión Fuente: Propia Así que, en el momento que se implanta el sistema CAPP, se tienen grandes beneficios, como se muestra en la figura 11, recordando que el tiempo es un factor importante, porque nos permite contar con información casi de inmediato. También nos da la oportunidad de tomar decisiones más 50 acertadas, con información real en tiempo real, reduciendo costos de operación al eliminar operaciones que van integradas en algún modulo del sistema CAPP. Figura 11. Beneficios que se obtiene con la integración del sistema CAPP con CAD y CAM. Fuente: Ávila Rondón, Ricardo. Et. al. CAPP, Process Planning Based on From Feature, II Conferencia Internacional de Robótica y Fabrica del Futuro. Pereira, Colombia 1997. 51 4.2 Integración de softwares para el sistema CAPP de Recipientes a Presión Para el desarrollo del Sistema CAPP de Recipientes a Presión y con la necesidad de tener una integración de los departamentos en una planta manufacturera, se tiene como punto de partida, el desarrollo del algoritmo (que se muestra en la figura 12) de un modelo de sistema que nos lleve a esta integración, buscando como primer propósito, acortar el tiempo ciclo de las operaciones que se ejecutan para obtener una cotización; como segundo el diseño del recipiente y por último crear los dibujos y la programación en código de las máquinas de CNC que van directamente al taller para la manufactura del recipiente. De acuerdo al algoritmo formulado para el diseño del sistema, se buscó un lenguaje de programación para la elaboración del programa principal que nos permita precisamente, obtener la integración de los diversos departamentos, los datos y además sirva de columna vertebral del sistema. Como primera alternativa se utilizó el Visual Basic, el cual es del dominio del autor de esta tesis (aunque se pudo haber utilizado C++, Pascal, etc) y como Visual Basic es amigable con otros softwares en lo que respecta al intercambio de datos, facilita la emigración y vinculación. En el programa principal escrito en Visual Basic se estructuran fundamentalmente, las variables que componen un recipiente a presión, las formulas para obtener los datos técnicos de diseño, las pantallas de entrada y salida de datos (ó información requerida), la vinculación entre los softwares de base de datos, los dibujos, las hojas de cálculo, el procesador de textos y los postprocesadores para generar los códigos de las máquinas de CNC. Para la estructura de las bases de datos, se optó por el uso de Access de Microsoft, por ser un software precisamente hecho para la manipulación de bases grandes de datos. Por otro lado, para la generación de dibujos, se utilizó el Autocad con ayuda de programación en AutoLisp, lo cual nos permite obtener los dibujos en forma automática. Para la obtención de las cotizaciones y la hoja de ruta de los procesos se utilizó el Excel de Microsoft. En el caso de la programación de códigos para las máquinas de CNC, se utiliza el mismo Visual Basic en combinación con el Autocad para emigrar la información de los datos técnicos al software propio (Transfer) de cada una de las maquinas que trabajan con este sistema de control numérico y de esta manera se puede tener la liga entre estos 3 softwares, omitiendo el paso de transferir dibujos entre el Autocad y el software que transforma los dibujos a códigos de maquina de CN. 52 Inicio Base de datos de: - Tipos de Materiales. - Características de Materiales. - Espesores de Materiales. - Tipos de Boquillas. - Tabla de bridas y sus características Pantalla de datos Generales: - Tipo de Recipiente y su orientación. - Diámetros Int. ó Ext. - Tipo de Material - Espesores de material. - Longitud del recipiente. - Tipo de Tapa y fondo. - Peso y volumen del recipiente. Formulas para: - Desarrollo de cuerpo. - Desarrollo de tapas. Peso del recipiente Capacidad de volumen. - Módulo de diseño para Recipientes a presión por presión interna. - Módulo de diseño de Boquillas del recipiente por presión interna. - Modulo para dibujar recipiente. - Modulo para cotizar el recipiente, junto con operaciones de manufactura. _ del _ cliente ⎞ ⎟⎟ No ⎛⎜⎜⎝ −−Diseño Caso _ tipico ⎠ Si Se requiere hacer el diseño del recipiente? Cotización del Recipiente: - Ruta de Manufactura en el taller. - Procesos de producción. - Tiempos de fabricación. - Peso teórico del recipiente. - Costo de Materia Prima. - Costo de Mano de Obra. - Hoja de Corte: Desarrollo del cuerpo. Desarrollo de los discos para tapas. Desarrollo de las piezas para accesorios y boquillas. No Datos técnicos del recipiente: - Espesores mínimos de cuerpo y tapas. - Espesores nominales (comerciales). - Presión máxima de trabajo permisible. Datos técnicos de la boquilla: - Tabla de datos de la boquilla en turno para diseño - Tabla de cuadro de boquillas Pantalla de datos técnicos para diseño: - Presión de Operación, diseño y prueba. - Temperatura de Operación y diseño. - Corrosión. - Eficiencia de soldadura. - Adelgazamiento. - Tipo de Material y su esfuerzo a la tensión - Peso y volumen del recipiente. Pantalla de datos técnicos para diseño de boquillas y accesorios: - Identificación y servicio de la boquilla. - Diámetro de la boquilla. - Ubicación de la boquilla (Tapas ó cuerpo). - Proyección exterior, orientación y elevación. - Sketch de la boquilla. - Bridas: Tipo de Brida. Libraje de presión. Material. - Cuello: De Tubo ó placa?. Cedula ó espesor del cuello. Material. - Placa de refuerzo: Diámetro exterior. Eficiencia de Soldadura. Material. Geometría, peso y capacidad: - Desarrollo de las placas del cuerpo (Largo y Ancho) - Diámetro de los discos antes de formar las tapas. - Peso individual por componente y total del recipiente. - Capacidad de volumen en m3 del recipiente. Cumple con los Códigos y la Normas de ASME ó API? Si Pantalla de enlace para dibujar el recipiente: - Puntos iniciales (x, y) para darle la línea tangencial del recipiente - Orientación del recipiente. - Dibujar a detalle: Desarrollo de tapa 1. Desarrollo de la placa del cuerpo. Desarrollo de tapa 2. - Dibujo general: Crear equipo completo. Crear la tapa 1. Crear cilindro del cuerpo. Crear la tapa 2. Programación del Recipiente en Codigo de CNC: - Programa para corte. - Programa para maquinado - Programa de Punzonado y Doblez. Dibujos del Recipiente en AutoCad: - Tapas. - Cuerpo - Boquillas y Accesorios. - Soportes. Fin Figura 12. Algoritmo del Sistema CAPP para Recipientes a Presión. Fuente: Propia 53 A continuación mostraremos el diseño del sistema desarrollado para la solución del proyecto: 1.- Se obtiene una primera ventana para poner los datos básicos del recipiente. En esta parte del software, pondremos: • El recipiente es: Horizontal ó Vertical. • Los Diámetros son: Interiores ó Exteriores. (Es importante este dato para el desarrollo de la placa (ó lámina) y el volumen que necesitamos en el Recipiente). 54 • El tipo de material y un espesor tentativo del recipiente. • Tipos de tapas tanto superior como inferior, o en el otro caso del tipo de recipiente es izquierda ó derecha. • La longitud del cuerpo del recipiente. • Y al ir insertando valores, tendremos por defaul en la pantalla valores y desarrollos predeterminados mediante formulas implícitas en el programa. Es importante poner todos estos valores iniciales, porque podremos ver en primera instancia, el peso inicial de las partes principales que componen el recipiente, la capacidad en volumen que soporta cada componente, así como espesores iniciales (o tentativos) para fabricar un recipiente. En esta primera pantalla, solo se está tomando en consideración datos iniciales para saber que capacidad tendría el recipiente en litros, el desarrollo de la placa para formar el cuerpo, es como un vistazo general del recipiente. Después tendremos una segunda pantalla del software, y aquí es donde entra la parte técnica de diseño para recipientes a presión, en el cual necesitaremos datos más precisos del recipiente como: • Presión de Operación y Presión de Diseño, para saber la presión real a que estará expuesto el equipo. • Temperaturas, tanto de Operación como la de Diseño, este es importante porque todos los recipientes tienen diferentes servicios así como sus fluidos que pasan por ellos. No se toma la misma temperatura para diseñar un tanque para ácido, que para una Domo de Vapor para caldera, por ejemplo. • Corrosión y Adelgazamiento: Todo material tiene un desgaste por la fricción del fluido a través del tiempo y para esto (dependiendo del fluido), nos debemos de basar de acuerdo a tablas cual es la corrosión que aplica, según el Código ASME. • Eficiencia en soldadura, en esta parte se debe ser muy estricto en lo que piden los códigos aplicables (ASME, API, etc) y acatarse a ello por la seguridad de todos. • Esfuerzo del material, este dato lo obtenemos de las tablas del ASTM, que son los expertos en materiales. Y en esta pantalla obtendremos los datos de diseño tales como: • Espesores mínimos de la lámina o placa, esto es para garantizar que el equipo tendrá los elementos necesarios para aguantar las condiciones de operación. 55 • Y presiones máximas permisibles del recipiente, este dato es importante porque de rebasar la presión máxima, se pone en riesgo el equipo con consecuencias catatrosficas para todo alrededor. La pantalla se muestra a continuación. La pantalla en la siguiente página, nos da el cuadro para ir insertando boquillas en el equipo, mostrando los diferentes tipos de material, bridas, refuerzos, etc: 56 En esta pantalla podemos ir enlistando las boquillas que tiene el equipo con sus características siguientes: • El tipo de arreglo de boquilla. • El tipo de brida que lleva, rango de presión a la que está diseñada, material, y su filete de soldadura por el interior. • También los datos de donde va colocado en el equipo, y su nombre y servicio de la misma. 57 Con los datos obtenidos en el diseño del recipiente, el siguiente paso es pasarlo a Dibujo AutoCad, e ir conjuntandolo para ir teniendo el sketch del mismo. De aquí aparece la siguiente pantalla: En la pantalla anterior, lo único que necesitamos es solo oprimir el botón de Punto Inicial, para darle la dirección en donde va ir colocado en el plano de AutoCad. Y ya obtenidos los puntos iniciales, oprimimos el botón de Dibujar Equipo, el programa nos da el dibujo en automático en AutoCad. En este momento del programa, se podría enlazar una rutina de AutoCad con las Maquinas CNC para convertir el dibujo en un archivo con extensión dxf y convertirlo en programación que pueda leerlo el software de la maquina de Control Numérico, evitando que un programador de CNC manipule los datos del equipo. El sketch en AutoCad lo visualizaremos de la siguiente forma: 58 Y por último, de la pantalla inicial, se oprime el botón de Cotización y podremos enviar los datos a una Hoja de Excell, y de ahí podremos obtener una hoja de cotización que servirá como base para una Hoja de Procesos, que podría enlazarse a una Hoja de Habilitado (ó también conocida como Hoja de Corte). Es importante recalcar que con todos los datos que se cargaron en un inicio en el software de diseño para recipientes, se pueden manipular, y enviar a varios paquetes de software para poder utilizarlos en la mejor manera que nos sean conveniente. Por ejemplo, podemos pasar los datos, en este caso, a una hoja de excell, a una hoja de dibujo de AutoCad, y también se pueden enviar los datos a una hoja de Word, y otros, por mencionar algunos. Dado que, en el software donde se está programando es Visual Basic, es un paquete muy amigable y se puede intercalar con otros softwares sin problema. Por lo tanto, con este software, se pueden integrar varias actividades en un solo programa y ahorrarnos mucha manipulación de datos en diferentes departamentos, recortando tiempos para obtener resultados en menor tiempo. 59 5. APLICACIÓN DEL CAPP PROPUESTO. 5.1 Aplicación del software propuesto de CAPP de Recipientes a Presión Para ver la aplicación de este sistema propuesto, empezaremos con en ejemplo con datos reales que se presentan a una compañía para saber cual es el precio para fabricarlo y saber si los datos del cliente son los correctos para el uso que le va a dar al recipiente. Se tienen los siguientes Datos. 13. Presión de Diseño = 15 Kg/cm2 1. Tanque Horizontal 14. Temperatura de Operación = 45 º C 2. Fluido = Ácido Sulfúrico 15. Temperatura de Diseño = 60 º C 3. Densidad = 1000 Kg/m3 16. Capacidad = 2000 litros. 4. Diámetro Exterior = 1000 mm 17. Soportes = 4 Patas 5. Material = SA – 285 – C 18. Material de Patas = Angulo SA –36 6. Longitud = 2500 mm Boquillas: 7. Tapas = Toriesfericas F & D 19. Tipo de Bridas = SORF, SA - 105 8. Espesor de placa = 3.175 mm 20. Tubo p / boquillas = SA –106 S /Costura 9. Eficiencia Tapa / Cuerpo = 85 21. Material de Placa de Refuerzo = SA – 285 – C 10. Radiografiado = Spot 22. Tornillos = SA- 193 -B7 11. Corrosión permisible = 3 mm 23. Tuercas = SA –194 – 2H 12. Presión de Operación = 10 Kg/cm2 60 Cargando los datos en la pantalla aparecería como se muestra en la siguiente anterior. Y aparecen los datos básicos para dibujar un recipiente, en esta pantalla podemos ver los datos que nos mandan los clientes como referencia general, aquí nos podremos dar una idea del peso, volumen, desarrollos de la placa para formar el cuerpo. En este caso tenemos: Desarrollo de la placa 3130.86 mm ancho x 2500 mm de largo. Peso total del equipo de 266 Kgs. Volumen de 2154.5 lts. Ahora se verificará si el espesor es el adecuado para la presión a que se va a someter el equipo, y obtener la presión máxima permisible, con estos datos, estamos seguros de los parámetros para fabricar dicho recipiente, la pantalla la veremos enseguida. Como podemos observar, el espesor mínimo requerido es 3.48 mm en la placa, por lo que el espesor propuesto por el cliente no es el correcto para las condiciones que va a estar sometido, pero 61 como no se encuentra comercialmente este espesor, se va al inmediato superior que es de 4.7625 mm (3/16”), Ahora veremos la cotización de este equipo, con lo que corresponde al Costo del Material40 de acuerdo al peso (como materia prima), y las Horas Hombre estimadas para formar el cuerpo. Como se puede observar, se tiene el numero de Horas Hombre, solo necesitamos el Costo de Hora Hombre de acuerdo a cada empresa, además de los Costos indirectos, y con esto se podría completar esa hoja de Cotización. 40 El costo que se ve del material es por el costo del Acero en ese día, que es de $6.24 por Kg. Fuente: Periodico “El Universal”, del día 01 de Junio del 2003, Sección Finanzas, México. 62 Y por último, veremos el sketch que nos arroja este ejemplo del Recipiente que desarrollamos. Ahora bien, al hacer este calculo del Tanque, nos dimos cuenta que, actualmente, se pueden buscar los recursos para integrar un sistema, donde podremos hacer una y mil cosas, solo necesitamos una chispa de creatividad y buenas ganas para obtener excelentes resultados en nuestra búsqueda por automatizar (o semi-automatizar) las operaciones que intervienen en la Manufactura, hasta llegar a completar un Sistema CAPP. Para obtener toda la información anterior solo se ocupo alrededor de 4 horas, cuando siguiendo todo el sistema anterior, nos hubiéramos llevado alrededor de 4 ó 5 días, dado que, la información se tiene que cargar y repetir varias veces, de acuerdo con el departamento que le corresponde. También se tiene otra forma de obtener los datos de acuerdo a las cotizaciones que envían los clientes. A continuación se muestra en la figura 13 de la siguiente página, una cotización enviada por Technical Qoutation Inc, y se podrá observar, es solo una hoja técnica, con las especificaciones del recipiente, sin ningún sketch del tanque, y de esta manera, el fabricante debe de dar propuestas de cómo debe de ser el tanque, si es vertical u horizontal, el espesor mínimo para la presión con la 63 que va a estar en operación, además de definir que tipo de soldaduras y eficiencias debe de llevar de acuerdo al código que aplique. Figura 13. Hoja técnica enviada para hacer cotización de un recipiente. Cortesia de Technical Qoutation Inc, 64 5.2 Valuación de resultados con el sistema propuesto de CAPP. Recordando la figura 8, donde nos muestra el tiempo en días hábiles que requieren los departamentos de administración para generar una Orden de Trabajo de un recipiente a presión y nuestro objetivo es desarrollar un sistema CAPP, que nos ayude a ganar tiempo en la generación de información para otros departamentos, desde la cotización, hasta su fabricación del equipo, tenemos el siguiente diagrama en la figura 14, COTIZACIONES CONTROL DE PRODUCCION ADQUISICIONES DE MATERIAL INGENIERIA 10 DIAS 5 DIAS 20 DIAS FABRICACION TANQUE TIPICO 2 SEMANAS LOS DIAS SON HABILES. FUENTE PROPIA. Figura 8. Tiempo Ciclo (en días) de una Orden de Trabajo. . Fuente propia Como podemos observar, el tiempo ciclo era bastante largo, solo de tiempo de cotización era de 10 días, esto es, porque no había una base de datos, y se tenia que hacer cálculos y dibujos a mano, con una perdida de tiempo que se podrían ahorrar con un sistema ya implementado. COTIZACIONES (COSTO DE VENTA) INGENIERIA (DIBUJOS, SCKETH) HOJAS DE PROCESO 2 DIAS ADQUISICIONES DE MATERIAL CONTROL DE PRODUCCION FABRICACION (COMPRAS) 1 DIAS 1 DIAS LOS DIAS SON HABILES. FUENTE PROPIA. TANQUE TIPICO 2 SEMANAS (ES OTRA AREA DE ESTUDIO) Figura 14. Tiempo Ciclo (en días) de una Orden de Trabajo con el sistema CAPP propuesto. Fuente propia. Ahora bien, con este nuevo sistema de CAPP, se obtienen los siguientes beneficios: • El tiempo ciclo administrativo para general una Orden de Trabajo se redujo de 35 días a 4 días, que si es un importante beneficio. • La velocidad de respuesta hacia el cliente, comenzando con la cotización es de 3 días (con todo el resumen que se suele enviar al cliente), donde ya se tienen, costos de Materia Prima, Horas Hombre que se van a necesitar. • Se tienen dibujos en AutoCad, para enviarlos al taller. 65 • Se tendría un resumen de materiales necesarios y enviarlos a comprar. • La información que se enviará a Control de Producción, es solo para tener un control de todo lo que habría que hacer en taller como carga de trabajo, y empezar a programarlo en el Plan Maestro y dar fechas tentativas de entrega al cliente. • Esta Cotización podría quedar como información y de ser pedido, ya se tiene todo lo necesario para comenzar la fabricación. • Y si el cliente quisiera una modificación, se tendría que hacer de inmediato, porque el equipo se tendría que entregar en el tiempo convenido. • Los errores que se arrastraban entre departamentos, se eliminan, porque al generar la información un solo individuo, solo se tiene un solo archivo y no cada departamento como pasaba anteriormente. • La información de esta Cotización, la pueden ver en cualquier momento y todos los que la requieran. • Y lo más importante, la integración y vinculación de los Departamentos que están directamente involucrados en la manufactura de cualquier recipiente a presión. 66 CONCLUSIONES: Uno de los principales problemas que han obstaculizado la integración de los sistemas y los departamentos en las empresas, es la dificultad de relacionar de una manera eficiente la información del control de manufactura con los empresariales. El inconveniente no estriba en la tecnología computacional, sino en la diversidad cultural de los individuos que intervienen en estas áreas. Por una parte, los ingenieros que provienen del medio de la tecnología de información (Ingenieros en Informática) están familiarizados básicamente con los procesos de negocios, poco ó nada entienden de los procesos de manufactura o de transformación. Por otro lado, los ingenieros que provienen de las plantas productivas, no tienen una idea clara de los requerimientos de los sistemas empresariales, ni saben de la importancia que tiene la información en los niveles superiores para una gestión exitosa en la toma de decisiones. También, es usual que estos individuos no compartan los mismos factores críticos de éxito, tienen puntos de vista diferentes sobre lo que es importante y, aún más, muchos términos técnicos empleados en su vocabulario tienen diversos significados entre ellos. Por eso, la tecnología ha sido uno de los principales motores para generar cambios en los modelos de los negocios a los que las empresas se están adaptando, buscando lograr ventajas competitivas mediante la disminución de costos y el incremento en el nivel de servicio al cliente. Y desde hace más de tres décadas, las empresas han descubierto que la integración, tanto de áreas ó procesos como entre organizaciones, ha sido un medio muy importante para lograr sus metas comunes de éxito y llevarlas a cabo. Existe un elemento común mas allá del giro o del tamaño de las mismas: LA INFORMACIÓN, que sea veraz, precisa y a tiempo para tener una acertada toma de decisiones. La preocupación de todos los empresarios, es tener participación y competitividad en el mundo de negocios, se están acercando con las firmas de Software para que les solucione sus problemas de integración en sus sistemas de manufactura, y aunque estas firmas le dan algunas soluciones, las inversiones que se requieren son muy grandes, todo queda en sueños y buenas intenciones. Estos empresarios no se dan cuenta que muchas de las soluciones a sus problemas de productividad tanto administrativa como productiva, se encuentran dentro del personal de su organización, solo hace falta un intercambio de comunicación entre ambos, y muchas ganas de hacer cambios en la empresa. 67 En los últimos años se ha visto un renacimiento de la productividad, como una respuesta a la creciente competencia por el mercado. Esta competencia ha dado lugar a la expansión de los mercados, al adelgazamiento empresarial y a la racionalización de la manufactura y con un buen cimentado concepto de todo lo relacionado a Manufactura, conocer las nuevas tendencias y necesidades tecnológicas modernas para entrarle a la alta competitividad mundial, saber a que se refieren las modalidades de “Justo a Tiempo”, “CIM”, “CEP”, “Manufactura Flexible y Esbelta”, “Sistemas CAPP”, etcétera. Las PyMEs pueden entrarle a este juego de la competitividad mundial, cuidando que la calidad no esté ausente en ningún momento de la Administración de la Producción ó mejor decirlo, estar siempre en la mejora continua en los Procesos de Manufactura. Debido a que, en el mercado de los softwares y de los sistemas CAPP, la mayoría de estos están enfocados a los sistemas de producción de maquinados y a maquinaria con CNC, además que, las empresas que tienen estos sistemas, son las que tienen la capacidad de invertir grandes cantidades de capital y con la visión hacia las PyMEs que adolecen de ese capital, se enfocó el desarrollo de este proyecto hacia la manufactura de recipientes a presión. Ahora bien, con la integración de estos softwares CAD/CAPP/CAE como el de este proyecto, se puede simplificar muchos trabajos en las empresas, tanto administrativos como operativos (trabajos de taller), reduciendo el tiempo ciclo en la generación de información tanto de diseño, dibujos, cotización y hoja de procesos de producción Y con la evaluación de resultados, en primera instancia, aumentamos radicalmente la productividad en los procesos administrativos, desde la creación de información para la cotización al cliente (sin duplicar la introducción de datos en los demás departamentos), hasta que se genera la información hacia el taller. Esta productividad fue principalmente, reducir este tiempo de 35 a 4 días para obtener la información mínima necesaria para la cotización y el área de fabricación y comenzar con la manufactura de los recipientes. Además, podemos hacer extensivo estos sistemas CAPP hacia las demás áreas administrativas como Costos (Contabilidad), Almacén, Adquisiciones (Compras), etc, podríamos tener un sistema: Potente desde el punto de vista del proceso administrativo; Delgado desde el punto de vista de la mano de obra que intervendrían en el proceso (que serían quizás 3 personas a lo más) y por último; Flexible, por su disponibilidad para los cambios y la versatilidad de tipos de recipientes que se podrían trabajar en este software. 68 Además de tener la información disponible en el momento, se evitan arrastrar y acumular errores en el proceso administrativo de un departamento a otro, y lo más importante, la vinculación e integración de información entre todos los departamentos de la empresa. Ahora bien, con el desarrollo de este trabajo bajo un Sistema CAPP, se comprobó que al tener un sistema bien interrelacionado y vinculado entre las áreas de toda la empresa, se puede tener una alta productividad entre departamentos, con una radical disminución de Tiempo Ciclo en la creación de la información para la ejecución de la Manufactura en los Recipientes a Presión. Esto es, se cumplen con los objetivos trazados al inicio de esta tesis de investigación, en primer lugar, se comprobó que se puede tener una estrecha integración, vinculación e interrelación de datos e información entre áreas, además, se pueden emigrar (ó arrastrar) estos datos entre softwares que antes eran independientes tanto entre ellos mismos como por departamento. Ahora con este sistema, al reducir drásticamente el Tiempo Ciclo del Proceso Administrativo, convertimos este sistema en una Manufactura Esbelta, evitando el traslado de información en papel entre departamentos, al mismo tiempo con menor personal involucrado, obteniendo mejores resultados con menos recursos y esfuerzos, ósea más productivos. Además, se recomienda ampliamente que las PyMEs empiecen por acercarse a sus socios de negocios para compartir planes e ideas comunes, y de esta manera llevar a cabo este proceso de infraestructura tecnológica barata y al alcance de ellos pero con orden y así dirigir los esfuerzos de todos hacia un mismo objetivo: “Una Verdadera Ventaja Competitiva”. Se tiene un gran campo de acción en México para poder implementar un sistema CAPP de este tipo, con la integración de los softwares comerciales (que se manejan independientes) para manejar una sola información electrónica, invirtiendo pocos recursos, dándole una gran fuerza a todo el proceso de Manufactura dentro de la organización. Esto es, porque los productores de las PyMEs no están preocupados por invertir, sino por mantener activas las ordenes de compra de sus clientes y, en consecuencia, cumplir con la nómina, aunado a esto, los dueños de las PyMEs no reconocen el valor de invertir en tecnología ó capacitación y, además no cuentan con instalaciones adecuadas bajo los esquemas de calidad requeridos en el mercado actual. El problema de las PyMEs de nuestro país parece un círculo vicioso, no hay dinero para invertir, y se está perdiendo eficacia con respecto a otras empresas del mundo, lo que representa un alto riesgo en el entorno de feroz competencia global y desventaja para conseguir nuevos clientes e, incluso, conservar a los ya existentes. El panorama no es fácil para el sector de las PyMEs, por lo que la creatividad, la 69 flexibilidad, la pro-actividad y la integración de los departamentos serán fundamentales para superar, en parte el rezago con otras tecnologías y por otro tener las herramientas para entrarle a la competitividad mundial. Finalmente, en base a la experiencia vivida en el desarrollo de este trabajo de tesis, me permito sugerir a mis colegas que me sucedan (futuras generaciones), ampliar y profundizar estudios de este tipo. RECOMENDACIONES El trabajo presentado en esta tesis se puede ampliar con más aplicaciones haciéndolo más extensivo a otros departamentos de la empresa para obtener mucha más información y otros documentos también necesarios. Además, por la falta del tiempo que se requiere para terminarlo (y este trabajo de tesis, está abriendo el camino de integración de softwares), en este proyecto lo que se demuestra es, que si se puede tener la integración de los departamentos administrativos (después seguir con los productivos) que intervienen en la manufactura mediante softwares comerciales e independientes para un sistema CAPP en la fabricación de Recipientes a Presión. Y está proyectado para las pequeñas y medianas empresas donde no se tiene el gran capital financiero y a falta de este, no pueden invertir grandes cantidades de dinero ya que solo se cuenta con el ingenio humano para desarrollar ideas. Cabe resaltar que, si alguna empresa de este giro en metalmecánica, le interesa implementar el software desarrollado, los ajustes para adaptarlo serían mínimos, particularmente los parámetros de productividad, esto es, los parámetros para obtener las Horas Hombre y su eficiencia en productividad va a depender de las condiciones de infraestructura de cada empresa, y hasta que grado de aplicación la quiere implementar, porque de este sistema se puede obtener, desde la cotización de un equipo, hasta el programa de fabricación del mismo, junto con plantilleos de dibujos y hojas de proceso. Dado que, los parámetros de diseño ya están definidos por la Norma ASME y API, según se aplique, al igual que las especificaciones de los materiales se obtienen de la Norma ASTM que está dirigida directamente a ello. 70 BIBLIOGRAFIA 1. A. Tajadura, J., Manso, B., López, J., Programación con AutoCad, Ed. McGraw-Hill, Colombia, 1999. 2. Ávila Rondón, Ricardo. Et. al. CAPP, Process Planning Based on From Feature, II Conferencia Internacional de Robótica y Fabrica del Futuro. Pereira, Colombia 1997. 3. Ávila Rondón, Ricardo. L., “CAPP Tools Based on Form Features”, Facultad de Ingeniería de la Universidad de Holguín, Cuba, 2000. 4. Bengoa G. A. Introducción a la preparación del trabajo asistido por ordenador. CYTED. Programa Iberoamericano de Ciencia y Tecnología para el Desarrollo. RIBAMEC. Red Iberoamericana de Automatización de los Procesos de Mecanizado. Santa Cruz de la Sierra, Bolivia. Del 13 al 16 de Julio de 1998. 5. Black, I. T., Factory with a Future, McGraw-Hill Book Co., New York, 1990., Mejabi, 0., “Modeling in Flexible Manufacturing Systems Design,” Ph.D. dissertation, Lehigh University, Bethlehem, Pa., 1988. 6. Brook, P. Design Optimitation: Linking Parametric CAD System with FEA programs. AUTOFACT’93, P. 27-7, 27-22. Conference Proceeding. November 8-11, 1993, Chicago, Illinois. USA. 7. Booch, G. Objet-Oriented Design with applications, The Benjamin / Cummins Publishing Company, Inc. Redwood City, CA. 1991. USA. 8. Buzacott, J. A., and Shanthikumar, J. G. Stochastic Models of Manufacturing System, Prentice Hall, Englewood Cliffs, N.J., 1993. 9. Coad, Peter; Yourdon, Ed. Objetc-Oriented Design 2nd Edition, Prentice may, Engewood Cliffts, NJ. 1991, USA. 10. Cross, Jordi, AutoCad Práctico, Ed. Inforbooks, Colombia 1999. 11. ElMaraghy, H. Evolution and future perspectives of CAPP, Annals of the CIRP, Pag 793751, Vol 42/2, 1993. 12. Fuh, J. y H., Cheng, C., Melkanoff, M. The development of an integrated an intelligent CAD/CAPP/CAFP enviroment using logic-based reasoning. CAD Vol. 27. Nr. 3. 1996. USA. 13. Gallagher, C. C., and Knight, W. A., Group Technology, Butterworth & Co. (Publishers) Ltd., London, 1973. 14. García Núñez, Pablo, Guías Practicas de Office 2000, Ed. Anaya, Madrid 1999. 15. Groover, M. P., Automation, Production Systems, a Computer Integrated Manufacturing, Prentice Hi Englewood Cliffs, N.J., 1987. 16. Groover, Mikell P., Fundamentos de Manufactura Moderna, 1° Edición, Prentice-Hall Hispanoamericana, México, 2000. 17. Groover, M. P., Weiss, M., Nagel, R. N., and Odrey, N. G., Industrial Robotics: Technology Programming and Aplications, McGraw-Hill Book., Co., New York, 1986. 18. Halvorson, Michael, Young, Michael, Running Microsoft Office 2000 Professional, McGraw-Hill, Portugal 2000. 19. Hoffman, E.G.(editor),Fundamentals of tool design, 2nd.ed., Society of Manufacturing Engineers. Dearborn, Mich., 1984, Chapter 9. 20. Kalpajian, Serope, Manufacturing Engineering and Technology, 3th Edition, AddisonWesley Publishing Company, United States of America, 1995. 21. Kiritsis, D. Et. all. A Generic Petri Net Model for Dynamic Process Planning. Computers in Engineering. Vol. 1. ASME. 1994. USA. 71 22. León Estrada, Juan Manuel, Diseño y cálculos de recipientes a presión, Ingeniería León, Ed. Inglesa, 1984, México. 23. Luggen, W. W., Flexible Manufacturing Cells and System, Prentice Hall, Engliewood Cliffs, N.J., 1991. 24. Mummery, L. Surface Texture Analysis – The handbook, Hommelserke Gmbh, Mühlhausen, Germany, 1990. 25. Murphy, S. D., In process Measurement and Control, Marcel Decker, Inc., New York,1990 26. Niebel, Benjamin W., Ingeniería Industrial, Métodos, Tiempos y Movimientos. 9° Edición, Alfomega Grupo Editor, S. A. De C. V., Colombia, 1996. 27. Noaker, P. M., “Down the road with DNC”, Manufacturing Engineering, November 1992. 28. Shen, L. and Lin, J. T. Representation scheme of defining and operating from features. CAD. Vol. 25. Nr. 6. June 1995, USA. 29. Van Houten, F. J. A. M. Part: A Computer Aidded Process Planning System. PhD Thesis, University of Twente, Netherland, 1991. 30. Visual Basic 5.0, Manual de Programación, Microsoft Corporation, Microsoft Corporation, 1999, USA. 31. Visual Basic 6.0, Manual de Programación, Microsoft Corporation, Microsoft Corporation, 2001, USA. 32. W. Niebel, Benjamin, Draper, Alan B, Wysk, Ricahrd A., Modern Manufacturing Process Engineering, International Edition, McGrawn-hill bocks. Singapor, 1989. 33. Wasserman Anthony I., Pircher, Peter A., Muller, Robert J., The Objetc-Oriented Structure Design Notation For Software Design Representation, reprimed from COMPUTER, March 1990. USA. 34. Wild, R., Mass-Production Management, John Wiley & Sons, London, 1972. 35. Womack, James P., T. Jones, Daniel., “Lean thinking”, Ed. Simon and Schuster, New York, NY, 1996. 36. Zhang, Hong-Chao, Altin, Leo. Computerized Manufacturing Process Planning System. Chapman & Hall. 1994, USA. 37. Revista Manufactura, Revista mensual, Números 84, 87, 89, 90, Ed. Seposa, México, 2002. 38. Revista Weelding Process, Revista mensual, Numero 145, Ed. Lemuiere, USA, 2000. 39. Código ASME, Addenda 1995, USA. 40. Código API 630, Edición 1998. USA. 41. Código ASTM, Edición 1995. USA . 42. www.britannica.com. 43. www.lean.org. 44. www.iienet.com.org. 45. www.millenianet.com/interlex 46. www.hmssoftware.com/pages/prodcapp.html 47. www.cimx.com 72 GLOSARIO DE TERMINOS, DEFINICIONES Y ABREVIATURAS En este apartado se establecen una serie de definiciones de aquellos términos específicos del tema que tratamos de abordar y de aquellos otros que por su amplia difusión en este campo serán referidos según la terminología anglosajona. AutoCAD: Nombre del Software que se utiliza para el Dibujo Asistido por Computadora. APT. Se refiere a la habilitación del software, Herramientas Programadas Automáticamente (en inglés Automatically programmed tooling,) CAD: Diseño Asistido por Computadora (en inglés Computer Aidded Design). CAM: Maquinado Asistido por Computadora (en inglés Computer Aidded Manufacturing). CAPP: Es la planificación de procesos asistida por computadora (en inglés Computer Aidded Planning Process), entendiendo por planificación de procesos, como la tarea de organizar en forma secuencial las operaciones necesarias para obtener una pieza a partir de su diseño. CNC: Es Control Numérico Computarizado (en inglés Computer Numerical Control). CIM, Es la manufactura integrada por computadora (en ingles, Computer Integrated Manufacturing) describe la integración computarizada de todos los aspectos de diseño, planeación, manufactura, distribución y gerencia. DNC Control numérico distribuido (en inglés, Distribute Numerical Control), un FMS posee la arquitectura característica de un sistema de DNC. FEATURE: Elemento tecnológico de forma. Son aquellos elementos geométricos de una pieza con una entidad suficiente para que las personas los reconozcan como objetos en una geometría y unas propiedades tecnológicas asociadas. Ejemplos de “features” pueden ser el agujero, el área, un chaflán, etc. FMC. Con la composición de un Robot, un Alimentador-Descargador y un Centro de Control como mínimo, se usa el término celda flexible de manufactura (en inglés flexible manufacturing cell). FMS. Un sistema flexible de manufactura (en inglés flexible manufacturing system), es un conjunto de celdas flexibles de manufactura. GT: Significa Tecnología de grupos (en inglés Group Technology), para agrupar maquinaria y procesos similares. MC: Se define como Centro de maquinado (en inglés Machining Center). MCU. Es una unidad de control de máquina. (en inglés Machine Control Unit,) es una microcomputadora que almacena el programa y lo ejecuta, también, está constituida por el hardware y el software. MDI. El ingreso manual de datos es un método en el cual un operador de máquina introduce el programa de CNC de partes en la máquina (en inglés Manual Data Input) NC: Se define como Control Numérico (en inglés Numerical Control). 73 Scheduling: Es la parte de la planificación de la producción que se encarga de la distribución de las tareas de fabricación en el tiempo y asigna las tareas a los equipos de fabricación teniendo en cuenta la capacidad real de las máquinas (planificación a capacidad finita). Operación: Según la norma ISO CD 10303 se establece la definición de operación como la secuencia de tareas realizadas en una misma estación de trabajo. Una operación en términos de tecnología moderna puede, por tanto, estar compuesta por muchas suboperaciones por ejemplo: un centro de maquinado que puede hacer un fresado de desbaste y un fresado de acabado en dos caras, taladrar y roscar agujeros. PLC. Un Controlador Lógico Programable (en inglés Programmable Logic Controller) es un dispositivo moderno de control binario basado en abrir ó cerrar, en apagar ó encender, motores por ejemplo. PyMEs. Las siglas significan Pequeñas y Medianas Empresas. Transfer: Es el software que se utiliza para la conversión de información gráfica a lenguaje de CNC. 74