COMITÉ EDITORIAL COMITÉ DE EDITORIAL Raúl Sánchez Padilla Dr. Ingeniería Civil y Arquitectura Gerente General Desarrollos en Ingeniería Aplicada Presidente Comité Editorial Judith Ceja Hernández Ing. Industrial. Gerente de Gestión 3R's de México Vicepresidenta Comité Editorial Juan Manuel Negrete Naranjo Dr. en Filosofía Universidad de Freiburg i Br. Francisco J. Hidalgo Trujillo Dr. en Ingeniería Industrial Universitat Politécnica de Catalunya – FUNIBER Director Sede México Fundación Universitaria Iberoamericana David Vivas Agrafojo Mtro. en Educación Ambiental Universitat de Valencia - Responsable IMEDES Andalucía Antonio Olguín Reza Mtro. Desarrollo de Negocios Jabil Circuit Oscar Alberto Galindo Ríos Mtro. en Ingeniería Mecánica Eléctrica Secretario de la Asociación Mexicana de Energía Eólica Amalia Vahí Serrano Dra. en Geografía e Historia Universidad Internacional de Andalucía Universidad "Pablo Olavide" Ricardo Bérriz Valle Dr. en Sociología Coordinador de Proyecto Regional de Ciudadanía Ambiental Global
Manuel Arellano Castañeda Lic. en Informática Gerente Tecnologías de Información y Comunicación 3r's de México Erika Uscanga Noguerola Mtra. en Educación Coordinadora de Gestión Ambiental Centro Universitario Hispano Mexicano Maria Fernanda Corona Salazar Maestra Psicóloga en Constelaciones Familiares Dirección de Orientación Educativa Manuel Herrerías Rul Dr. en Derecho Herrerías y Asociados Raúl Vargas Ph.D. Mechanical Engineering College Of Engineering And Computer Science Florida Atlantic University Mtra. Lorena Casanova Pérez Manejo Sustentable de Recursos Naturales Universidad Tecnológica de la Huasteca Hidalguense. Hidalgo, México Mtro. Sérvulo Anzola Rojas Director de Liderazgo Emprendedor División de Administración y Finanzas Tecnológico de Monterrey, Campus Monterrey. Monterrey, México María Leticia Meseguer Santamaría Doctora Europea en Gestión Socio-Sanitaria Especialista en Análisis socio-económico de la situación de las personas con discapacidad. Universidad de Castilla-La Mancha, España. Red RIDES Red INERTE
Manuel Vargas Vargas Doctor en Economía Especialista en Economía Cuantitativa. Universidad de Castilla-La Mancha, España Red RIDES Red INERTE
COMITÉ DE ARBITRAJE INTERNACIONAL David Vivas Agrafojo Mtro. en Educación Ambiental Universitat de Valencia - Responsable IMEDES Andalucía Juan Manuel Negrete Naranjo Dr. en Filosofía Universidad de Freiburg i Br., Alemania Delia Martínez Vázquez Maestra Psicologa en Desarrollo Humano y Acompañamiento de Grupos. Universidad de Valencia Erika Uscanga Noguerola Mtra. en Educación Coordinadora de Gestión Ambiental. Centro Universitario Hispano Mexicano Bill Hanson Dr. Ingeniería en Ciencias National Center for Enviromental Innovation. US Enviromental Protection Agency Ph.D. María M. Larrondo-Petrie Directora Ejecutiva del Latin American And Caribbean Consortium Of Engineering Institutions "LACCEI" María Leticia Meseguer Santamaría Doctora Europea en Gestión Socio-Sanitaria Especialista en Análisis socio-económico de la situación de las personas con discapacidad. Universidad de Castilla-La Mancha, España. Red RIDES Red INERTE Manuel Vargas Vargas Doctor en Economía Especialista en Economía Cuantitativa. Universidad de Castilla-La Mancha, España Red RIDES Red INERT
Auge21: Revista Científica Multidisciplinaria
ISSN: 1870-8773
Año 9 / No. II / Julio - Diciembre / 2014
Redes de Computadoras En Las Empresas E Industria De La Manufactura Bajo el Modelo CIM Departamento De Electrónica, Centro Universitario De Ciencias Exactas E Ingenierías, UdG Mtro. Miguel Ángel Guerrero Segura Ramírez mail: miguelgsr@hotmail.com Mtro. Miguel Ángel Barba Venegas mail: veneguitas@hotmail.com Departamento De Ingeniería Industrial. Centro Universitario De Ciencias Exactas E Ingenierías, UdG Dra. María Elena Armendáriz Sil mail: elenaarm@hotmail.com Departamento De Ingeniería, Centro Universitario De Tonalá, UdG Mtro. Alfredo Cedano Rodríguez mail: alfredo.cedano@cutonala.udg.mx
Resumen: Este artículo trata de los diversos aspectos técnicos que están involucrados en el concepto de integración de la manufactura a través del uso de computadoras, en principalmente bajo la tecnología conocida como ClM (Computer Integrated Manufacturing). Analizamos un modelo ClM desde el punto de vista de la integración de funciones de una empresa, así como también otro modelo desde el punto de vista de integración de los diferentes tipos de redes de computadoras que posee una industria. También, se analiza las ventajas e inconvenientes en su implementación. Palabras Clave: sistemas, integrados, información, redes, computadoras, cim Abstract: This article deals with various technical aspects that are involved in the concept of integration of manufacturing through the use of computers, mainly in the technology known as CIM (Computer Integrated Manufacturing). ClM we analyze one model from the point of view of integration functions of a company, as well as another model from the point of view of integration of different types of computer networks that an industry has. The advantages and disadvantages to implementation were also analyzed. Keywords: systems, integrated, information, networks, computers, cim
INTRODUCCIÓN: Dentro del marco de la globalización y la competencia nacional e internacional, los competidores están ejerciendo presión a las industrias mexicanas como nunca antes. Debido a esto, es necesario utilizar los recursos humanos y tecnológicos de mejor manera para reducir dicha presión. Encontrar maneras para aumentar la productividad por medio de las tecnologías de cómputo es una manera, pero no solo eso, también hay que encontrar una manera de integrarlas.
www.auge21.net
48
Auge21: Revista Científica Multidisciplinaria
ISSN: 1870-8773
Año 9 / No. II / Julio - Diciembre / 2014
Este proceso de integración se basa en el modelo de manufactura integrada por computadora (CIM), que será definido más adelante, sin embargo, el concepto CIM es complejo y por lo tanto, la comunicación del mismo dentro de la empresa frecuentemente lleva a interpretaciones erróneas a pesar de los esfuerzos realizados para que se lleve a cabo dicha integración, por lo tanto, es necesario utilizar herramientas electrónicas para poder realizar de manera rápida, confiable y económica la integración de la empresa. Para poder implementar este sistema es necesario un esquema de información sólido para integrar la infraestructura basada en los sistemas actuales. Es decir, la interconexión de los diferentes equipos provocará un beneficio generalizado en la empresa. Existen cuatro servicios industriales identificados por expertos como P. G. Marún, los cuales convergen por medio de luso uso de la Manufactura Integrada por Computadora en una sola "Administración de tipo dinámica”, respondiendo de esta manera a las cambiantes necesidades del mercado y permitiendo a las empresas manufactureras convertirse en "Fabricantes de Clase Mundial" , los cuatro servicios son los siguientes: Tecnologías de automatización, Herramientas de control de calidad, El arte de la operación y sus procesos, Nuevas formas de medir el rendimiento de la planta. También como parte de la implementación será necesaria la cooperación y comunicación entre sus propios departamentos internos, modificar su estructura y su cultura para poder responder mejor a las presiones los mercados. Se deben proporcionar los sistemas de información adecuados que integren la empresa, de manera que opere sin contratiempos, como un sistema integrado de negocios. Esto puede ser resumido fácilmente con el sistema de Manufactura Integrada Por Computadora (CIM).
DEFINICIÓN DE CIM Definido por John W. Bernard como "la integración de las computadoras digitales en todos los aspectos del proceso de manufactura'.' Hay incluso otras definiciones que afirman que se trata de un sistema complejo, de múltiples capas diseñado con el propósito de minimizar los gastos y crear riqueza en todos los aspectos. También se menciona que tiene que ver con proporcionar asistencia computarizada, automatizar, controlar y elevar el nivel de integración en todos los niveles de la manufactura. Esta tecnología se centra en la computación y las telecomunicaciones, y busca la integración de todas las actividades del negocio. Por lo que podemos agregar que la manufactura integrada por computadora es uno de tantos conceptos avanzados que abarcan tecnologías modernas de manufactura, así como otros conceptos de manufactura como “Just-in-Time” (Justo a tiempo), calidad total, teoría de restricciones, etc. Lo realmente importante no es dar una definición al concepto, sino entender que se trata de una forma de
www.auge21.net
49
Auge21: Revista Científica Multidisciplinaria
ISSN: 1870-8773
Año 9 / No. II / Julio - Diciembre / 2014
trabajo en la cual todas las partes que intervienen para el desarrollo de un producto están enfocadas a lograr la meta de una organización.
SISTEMAS EXISTENTES INTEGRADOS Y MEJORADOS CON CIM. La tecnología CIM que mejora la administración de la manufactura son los sistemas MRP II (manufacturing resource planning) o planeación de insumos de manufactura y, más recientemente, JIT (just in time) o justo a tiempo. El MRP II ha sido llamado el sistema nervioso central de la empresa manufacturera. Contenidos en estos sistemas se encuentran los módulos de software que planean y organizan las operaciones de manufactura, permiten explorar mejores alternativas para la producción y los insumos, monitorean si las operaciones se ajustan al plan previo y permiten proyectar resultados -incluso financieros-. Se dice que ninguno de los sistemas actualmente instalados de CIM que tenga el MRP II lo usa a cabalidad, puesto que su capacidad de manejar información es demasiado elevada. La importancia de estos sistemas es obvia; a través de los datos ellos generan, recolectan y administran, estableciendo y manteniendo contactos con todas las locaciones y oficinas en la empresa. La producción JIT, relacionada a la anterior, ha hecho que muchas compañías replanteen su estrategia de producción, debido a los grandes beneficios obtenidos tras su implementación. Una de las máximas del JIT es la de producir lo que y cuando se necesita, para eso reduce inventarios, particularmente inventarios de productos a medio terminar, y con ello costos de inventario. Partes compradas o materias primas son mandadas directamente a la línea de producción, varias veces al día si es necesario. Esta filosofía convierte el inventario en productos tan pronto como sea posible, y así echa por tierra la filosofía de mantener un buen inventario de partes de recambio "en caso de que se ocupen". Sin embargo, para que este sistema tenga éxito debe existir una estrecha relación con los proveedores, además éstos deben entregar un producto de calidad porque el JIT no permite perder tiempo en revisar las partes entrantes. Si los proveedores poseen una tecnología similar se evitan una serie de burocracias al hacer pedidos, pues las órdenes van de computador a computador. Si este sistema es bien aplicado, el JIT puede significar reducciones de hasta un 75% en el inventario y lograr así mejoras equivalentes en la calidad del producto. CIM tiene un componente tecnológico penetrante, pero es más que solo una nueva tecnología es una filosofía de operación. Para entender esta tecnología se requiere de un entendimiento de los conceptos de manufactura, integración y la aplicación de las computadoras.
www.auge21.net
50
Auge21: Revista Científica Multidisciplinaria
ISSN: 1870-8773
Año 9 / No. II / Julio - Diciembre / 2014
SISTEMAS Y PROTOCOLOS DE COMUNICACIÓN INDUSTRIALES El primer padrón Industrial basado en el modelo de referencia de la ISO-OSI International Standard Organisation/Open System Interconnect) largamente aceptado para redes de automatización y control fue el Manufacturing Automation Protocol (MAP) que durante su desarrollo ha evolucionado en tres diferentes arquitecturas: MAP, MAP-EPA y MINI-MAP. El primero, el MAP, especifica las siete capas de la OSI con aplicaciones de transmisión de señales de video, audio y datos; pero, al ser el MAP un protocolo con muchas especificaciones, resulta lento para propósitos de control. El segundo, llamado MAP EPA (Enhanced Peifomance Architeture) sacrifica algunas de las capas de la ISO OSI, posibilitando mejores tiempos de respuesta. Sin embargo, resulta todavía en un protocolo de gran complejidad y de alto costo. El tercero, llamado MINI-MAP, especifica sólo las características de alto desempeño, incrementando la rapidez de respuesta, pero no es compatible con el MAP, requiriendo de una estación MAP-EPA o algún sistema abierto como gateways (restándole desempeño por la traducción bidireccional de los protocolos) para ser conectado al backbone MAP. La arquitectura MINI-MAP es utilizada sólo para hacer la conexión de dispositivos simples, como sensores y actuadores, con un controlador. El MAP es un protocolo pensado para redes de tipo_WAN mientras que el MINIMAP está pensado para redes de tipo LAN. Los servicios de aplicación del MAP para entorno industrial tienen muchas características en común con las de otras aplicaciones en redes locales del campo de la ofimática, en concreto con las definidas en las recomendaciones TOP (Technical Office Protocols). Tan es así que actualmente se consideran un estándar común denominado MAP/TOP. Otro protocolo industrial existente es el Fieldbus, que a diferencia del MINIMAP ha sido diseñado para aplicaciones en la planta de la fábrica, Este protocolo está especificado para posibilitar una directa integración con el protocolo MAP. El protocolo Fieldbus está utilizado para los llamados instrumentos "inteligentes", quienes tienen la virtud, a causa de su funcionalidad, de unir los niveles de instrumentación y el de control de la jerarquía de la automatización de la fábrica en un solo nivel. Existen tres importantes especificaciones del protocolo, los cuales son: el protocolo lEC/ISA SP5O, el FIP y el PROFIBUS, que están diseñados sobre la base de tres o cuatro capas de las siete que especifica el modelo de la ISO/OSI.
www.auge21.net
51
Auge21: Revista Científica Multidisciplinaria
ISSN: 1870-8773
Año 9 / No. II / Julio - Diciembre / 2014
ESQUEMA Y HERRAMIENTAS El sistema CIM, involucra el uso de una serie de herramientas de software que auxilian las actividades de plan e implementación del sistema de producción. Algunas de estas herramientas son: - Ingeniería Auxiliada por Computadora - CAE. - Diseño Auxiliado por Computadora- CAD. - Plan del Proceso Auxiliado por Computadora- CAPP. -Fabricación Auxiliada por Computadora- CAM.
Ingeniería Auxiliada por Computadora- CAE. Como su propio nombre Jo indica, consiste en emplear un sistema computacional para desarrollar y auxiliar las especificaciones de productos, piezas componentes y procesos de fabricación. Diseño auxiliado por Computadora- CAD. Es un sistema computacional empleado para la elaboración de dibujos, lista de materiales y otros conjuntos de instrucciones, como una base de datos gráfica de piezas, dibujos, simulación gráfica iterativa, almacenamiento y acceso a documentos, edición de documentos técnicos, cte.
Plan del Proceso Auxiliado por Computadora - CAPP. Este sistema computacional está encargado de generar el flujo productivo de las piezas y componentes a través del sistema de producción, conocidos como el itinerario de producción. www.auge21.net
52
Auge21: Revista Científica Multidisciplinaria
ISSN: 1870-8773
Año 9 / No. II / Julio - Diciembre / 2014
Normalmente, las piezas son catalogada::; en familias, agrupadas por sus características similares de fabricación, permitiendo el desarrollo de planos padrones de proceso para cada familia. Fabricación Auxiliada por Computadora- CAM. Desarrolla las actividades de generación, transmisión y control de ejecución de los programas de control numérico aplicados a las máquinas-herramientas y robots, sistemas de manipulación de materiales, inspección y prueba de la producción. En la realidad, el CAM engloba una serie de actividades que, de cierta forma, pueden ser clasificadas como: CAP - Producción auxiliada por computadora CAT - Prueba auxiliada por computadora CAQ - Calidad auxiliada por computadora. Cabe resaltar que uno de los grandes problemas de implementación de los sistemas CIM, consiste en la falta de normalización entre los fabricantes de los sistemas computacionales., dificultando la interacción entre ellos. Lógicamente, la propuesta Que los sistemas CIM, en el nivel de ingeniería y fabricación, consiste en que la información contenida en los proyectos del CAE sean entendidas por el CAD, el cual debe pasar rápidamente los dibujos para el CAPP y este a su vez comunicar sus planos al sistema CAM, para ser ejecutados. Además de esto, del otro lado, el plan y control de la producción deben estar integrados a estos datos.
MANUFACTURA FLEXIBLE – FLEXIBLE MANUFACTURING SYSTEM (FMS) Aunque no considerada en el sencillo diagrama, Un FMS forma parte de un CIM y podría definirse de varias maneras, a un nivel superior, es un grupo de máquinas manufactureras dedicadas a un solo propósito, proveyendo flexibilidad debido tanto al flujo variable de material entre estaciones como a las diferentes combinaciones de usar estaciones de operaciones simples. El resultado final es la capacidad de manufacturar piezas o ensamblados usando el mismo grupo de máquinas. Una línea de producción con uso y operación variable de las estaciones puede funcionar como FMS. Es por esto que la manufactura flexible describe cualquier grupo de máquinas o centros con el objeto de mover material entre ellos. El sistema completo está manejado por computadores, los cuales pueden manufacturar colectivamente diferentes partes y productos desde el inicio al final. Las máquinas herramientas usadas en FMS usualmente son centros de mecanizado CNC, pero también pueden usarse otros equipos, como estaciones de inspección o de ensamblado, e incluso equipamiento para acabado superficial. El concepto FMS de manufactura está caracterizado por la capacidad de integrar estaciones de trabajo, manejo automático de materiales y control computacional.
www.auge21.net
53
Auge21: Revista Científica Multidisciplinaria
ISSN: 1870-8773
Año 9 / No. II / Julio - Diciembre / 2014
VENTAJAS DEL CIM Posibilidad de intercambio de información entre dispositivos que controlan fases sucesivas de un mismo proceso global. Facilidad de comunicación hombre-máquina basándose en terminales inteligentes que permiten programar u observar el proceso en términos de lenguaje muy próximo al humano. El sistema admite la observación y la intervención del operador humano en forma interactiva a través de un terminal de teclado y de una pantalla que sustituye al ya obsoleto sinóptico. Adquisición de datos de sensores y procesamiento de los mismos con vistas a control de calidad, gestión, estadística u otros propósitos. Flexibilidad. Facilidad de cambios para adaptarse a la evolución y diversificación de los productos. Como ejemplo típico basta pensar en la industria del automóvil, sometida a una continua evolución de modelos y variantes. La facilidad de cambios permite La creación de las denominadas "células flexibles". Posibilidad de usar lenguajes de alto nivel, que permitan tratar bajo un mismo entorno todas y cada una de las islas automatizadas, desde la fase de diseño (CAD/CAE) hasta la fase de explotación (CAM). Tiempo. Reducciones importantes resultando en la eficiencia en la integración de información. Calidad. Resultante de la inspección automática y mayor consistencia en la manufactura. Prever riesgos de obsolescencia dando oportunidad de explotar nuevas tecnologías. La clave para llegar a obtener todas estas ventajas consiste en crear un sistema de comunicación potente y flexible que a su vez permita integrar en él a productos de cualquier fabricante.
DIFICULTADES PARA IMPLEMANTAR UN CIM - La comunicación supone una mayor complejidad técnica. Esta complejidad puede y debe pasar desapercibida al usuario, cuyo interés no se centra en los aspectos tecnológicos sino en los de la aplicación. Por ello requerirá potenciar enormemente el software de soporte al usuario, para que pueda dialogar con el sistema sin ser un experto en comunicaciones. Integración. Es difícil unificar un sistema que integre productos muy diversos de varios fabricantes, con distintas funciones, lenguajes y servicios. La solución de esta dificultad solo puede venir del uso de estándares y normas mayormente aceptados para nuestra problemática específica así como el uso de las interfaces denominadas habitualmente Gateway. Plan. Algunos fallos en la implementación del CIM han se atribuyen al inadecuado plan y al insuficiente desarrollo por parte de los elementos de gestión. Es necesario que los gerentes tengan un conocimiento profundo sobre la filosofía CIM, y sobretodo que conozcan las grandes modificaciones, hasta donde se www.auge21.net
54
Auge21: Revista Científica Multidisciplinaria
ISSN: 1870-8773
Año 9 / No. II / Julio - Diciembre / 2014
extiende el plan y las consecuencias que conllevará. La aplicación gradual de cambios es la clave para evitar impactos negativos. El exceso de confianza en los aspectos tecnológicos puede representar el mayor obstáculo a la eficiente implementación. No menospreciar la importancia de los recursos humanos ya que debido a que estos sistemas son generalmente muy complejos, ellos no funcionan sin profesionales bien preparados (con formación y educación empresarial adecuada) y sobre todo motivados. Las personas que hasta entonces trabajaban en islas y departamentos aislados hoy necesitarían estar preparados para trabajar en un ambiente nuevo y completamente interdependiente. La palabra de orden en lugar de competición pasa a ser de cooperación.
CONCLUSIONES: Aunque este modelo tiene sus origines de hace algunas décadas no fue hasta hace algunos pocos años que se ha venido perfeccionando, el auge de las tecnologías de la información así como las tecnologías de la producción y atomización de procesos para las grandes industrias e incluso en la mediana empresa. Aún hay mucho campo de acción para implementación y es gracias a estos auges tecnológicos que está lejos aún de la obsolescencia, pues se sabe que hay modelos nuevos que están emergiendo tomando como base los CIM agregando variaciones para problemáticas más específicas. Es necesario que la industria esté preparada para en la utilización de sus recursos tecnológicos y humanos para alcanzar una mayor productividad, calidad y competitividad en sus productos. Hay que recordar que los CIM no solo significan automatizar la industria o la empresa como sugeriría el significado de sus siglas, si no que trata sobre todo en la integración de los procesos y donde la información fluya en todos los niveles desde gestión hasta producción sin limitantes.
BIBLIOGRAFÍA: Tarcisio Knorst. Aplicaçao da Tecnología PFCP Integrada ao CAPP em Ambiente de Ferramentaria. Balcells, J.; Romeral, J.L.. Autómatas Programables. Alfaomega Grupo Editor 1998. Florianópolis, 1998. Dissertacao (Mestrado).Universidade Federal de Santa Catarina. Barroca Delgado, J.D.. Tecnología C/M: Factores críticos de su implementación. Departamento de Ingeniería y Electrotécnica de ESTV, 1998.
www.auge21.net
55
Auge21: Revista Científica Multidisciplinaria
www.auge21.net
ISSN: 1870-8773
Año 9 / No. II / Julio - Diciembre / 2014
56