Historia Se cree que cuando el homo sapiens domino el fuego, comenzó a usarlo como elemento calefactor y para cocción de alimentos. Pero luego tuvo que pasar mucho tiempo, hasta que en la edad de bronce, para que se empleara en la obtención de metales y en la cerámica, dando asi lugar a los que podríamos llamar los primeros procesos de fabricación de la historia. Además del fuego, han existido distintas fuentes de energía en la antigüedad. Hacia el año 2000 a. C se utilizaba por primera vez la energía eólica para mover embarcaciones dotadas de velas, sobre el año 50 a. C, los romanos empiezan a utilizar la energía hidráulica para la extracción de agua por medio de la noria. Durante la edad media, utilizándose prácticamente en toda Europa, la energía generada por los molinos de viento, los cuales son otro claro ejemplo, que a lo largo de la historia ha ido evolucionando la manera en la cual se aprovecha la energía del entorno. Fue hasta el año 1750, cuando James Watt con la invención de la máquina de vapor, marcaba el inicio de un acontecimiento tal como la Revolución Industrial, la cual persistiría hasta finales de siglo. En ese momento nacen las tecnologías productivas, empleando la máquina de vapor para mover las bombas de extracción de agua en las minas de carbón de Gales y en la automatización de los telares de Manchester. Durante este periodo, con las máquinas de vapor y luego con las de combustión interna y motores eléctricos, se van produciendo cambios progresivos en los procesos de producción. Las maquinas herramienta ganan potencia y precisión, lo que a su vez permite fabricar productos de mayor calidad. En el siglo XX, se desarrolla un desenfrenado avance tecnológico y científico, lo que conlleva una evolución de técnica permanente, dando como resultado una sucesión de aplicaciones e inventos, muchos de los cuales se han convertido en herramientas básicas para el hombre actual tales como el automóvil y los electrodomésticos. Automatización en la antigüedad.
Mecanismo para la apertura automática de las puertas del templo Herón
Molinos de viento, Herón s. I., Persas s.VII, La Mancha
Máquina de vapor de Watt (1819)
Regulador de Watt
Automatización en la actualidad:
Desarrollo de la electrónica a principios del siglo XX Desarrollo de los semiconductores (a partir de los años 50) Desarrollo de los autómatas programables (a partir de los años 60) Desarrollo de los microprocesadores (a partir de los años 70) Actualidad: Gran variedad de autómatas Compactos y sencillos para aplicaciones incluso domésticas : o Abrir/cerrar puertas. o Control de iluminación o control de riego, etc. Gama alta o Modulares.
o o
Grandes posibilidades de ampliación. Prestaciones similares a las de un pequeño ordenador.
Los sistemas productivos no han sido ajenos a todos estos avances. La empresa, motor del desarrollo del sector privado e incluso del sector público, se ve obligada casi siempre a incorporar las últimas tecnologías en sus procesos o de lo contrario corre el riesgo de quedar rápidamente obsoleta. Algunas teorías, tecnologías y áreas tecnológicas cuyo avance ha favorecido la evolución de los procesos productivos son las siguientes:
Teorias
Teoría de la señal Sistemas de eventos discretos Maquina de estado
Tecnologías
Teorias de control y de sistemas
Neumatica Hidraulica Electronica Autómatas programables Robotica Desarrollo del software
Áreas tecnológicas
Automatización de las maquinas herramienta Control de procesos por computadora Diseño asistido por computadora (CAD) Fabricación asistida por computador (CAM)
Cabe mencionar que la robotica en los procesos productivos no ha tenido un crecimiento tan rápido como se puede creer, debido a la caresia de los equipos y a la no tan evidente importancia de su flexibilidad como en principio se creía; si un robot va a hacer siempre la misma tarea, resulta mas económico utilizar otro sistema menos flexible y mas especializado. Por ello, en tareas repetitivas que no requieren mucha precisión resulta aconsejable utilizar manipuladores (neumáticos por ejemplo) en lugar de robots. En otras circunstancias mas complejas, tales como puede ser una soldadura laser, que precisa el seguimiento de trayectorias complejas, el robot vendría a ser un elemento insustituible. Arquitectura y componentes
Sistema de interacción y monitorización:
Interacción del operador humano Monitorización Supervisión
Sistema de control: Tecnologías cableadas o Tecnologías mecánicas, neumáticas e hidráulicas o Sistemas electrónicos combinacionales y secuenciales o Relés y contactores Tecnologías programadas o Autómatas programables o PC’s industriales
Tipos de control Sistema de control de bucle abierto
Sistema de control de bucle cerrado
Esquema general
La automatización es una tecnología relacionada con la aplicación de sistemas mecánicos, electrónicos y basados en computadora para ejecutar y controlar la producción. Esta tecnología incluye:
Máquinas herramientas automáticas para procesar piezas Máquinas automáticas de ensamble Robots industriales Sistemas automáticos de manejo y almacenamiento de partes Sistemas automáticos de inspección para control de calidad Procesos y su retroalimentación controlados por computadora Sistemas computacionales para planear, reunir información, y tomar decisiones relacionadas con actividades de manufactura.
Algunas industrias que utilizan este tipo de sistemas son: metal - mecánica, electrónica, automotriz, línea blanca, área, y muchas otras.
Objetivos de la automatización.
Mejorar la productividad de la empresa, reduciendo los costos de producción y mejorando la calidad de la misma Mejorar las condiciones de trabajo del personal, suprimiendo los trabajos penosos e incrementando la seguridad Realizar las operaciones imposibles de controlar intelectual o manualmente Mejorar la disponibilidad de los productos, pudiendo proveer las cantidades necesarias en el momento preciso Simplificar el mantenimiento de forma que el operario no requiera grandes conocimientos para la manipulación del proceso productivo. Integrar la gestión y producción.
Tipos de Automatización
Los sistemas de producción automatizada se pueden clasificar en tres categorías básicas:
Automatización fija Automatización programable Automatización flexible.
Automatización fija La automatización fija es un sistema en el cual la secuencia de las operaciones de proceso (o ensamble) está determinada por la configuración del equipo. Esta secuencia de operaciones usualmente es simple. Las características principales de la automatización fija son:
Alta inversión inicial en equipo diseñado bajo requisitos específicos. Altas tasas de producción Poca flexibilidad para aceptar cambios en los productos.
La justificación económica de la automatización fija se encuentra en productos con altas razones de demanda y volumen. El alto costo inicial del equipo se puede distribuir entre un gran número de piezas, haciendo así el costo unitario atractivo en comparación con otros métodos de producción. Dos ejemplos de este tipo de automatización incluyen las líneas mecanizadas de ensamble y las líneas de transferencia de maquinado.
Automatización Programable En la automatización programable el equipo de producción es capaz de cambiar la secuencia de operaciones para adaptarse a diferentes configuraciones del producto. La secuencia de operaciones es controlada por un programa, que es un conjunto de instrucciones codificadas de tal forma que el sistema puede leerlas e interpretarlas. Se preparan e introducen nuevos programas al equipo cuando hay que producir nuevos productos. Algunas de las características de la automatización programable incluyen:
Alta inversión en equipo de propósito general Tasas de producción menores que las de la automatización fija Flexibilidad para lidiar con cambios en la configuración del producto Es la más apropiada para producción en lotes.
Los sistemas de producción automatizada que son programables son utilizados en volúmenes de producción bajos o medios. Las piezas o productos son hechos típicamente en lotes. Para producir cada nuevo lote de un producto diferente, el sistema debe ser reprogramado con el conjunto de instrucciones de maquinado que corresponden a ese nuevo producto. La preparación física de la máquina también debe cambiar: las herramientas son colocadas, los aditamentos sujetados a la máquina y los parámetros de maquinado requeridos deben ser introducidos. Estos cambios requieren tiempo. Por tanto, el ciclo normal para un producto dado incluye un periodo durante el cual ocurre la preparación y la reprogramación, seguido por un periodo en el que se produce el lote de piezas. Ejemplos de la automatización programable incluyen las máquinas controladas numéricamente (su primer prototipo fue mostrado en 1952) y los robots industriales (las primeras aplicaciones fueron alrededor de 1961).
Automatización flexible La automatización flexible es una extensión de la automatización programable. Su concepto se ha desarrollado en los últimos 15 o 20 años, y sus principios siguen evolucionando. Un sistema automatizado flexible es aquel que puede producir una variedad de productos (o partes) con virtualmente ninguna pérdida de tiempo para cambios entre un producto y el siguiente. No hay tiempo de producción perdido mientras se reprograma el sistema y se cambia la preparación física (herramientas, aditamentos, parámetros de las máquinas). En consecuencia, el sistema puede producir varias combinaciones y programaciones de productos, en lugar de requerir que se hagan en lotes separados. Las características de la automatización flexible se pueden resumir en:
Alta inversión en un sistema diseñado bajo requerimientos específicos Producción continua de mezclas variables de productos Tasas de producción medias Flexibilidad para adaptarse a variaciones en el diseño del producto.
Las diferencias que distinguen a la automatización flexible de la programable son: la capacidad para cambiar los programas de las piezas sin perder tiempo de producción, y la facilidad de modificar la preparación física, de nuevo, sin afectar el tiempo de producción. Estas condiciones le permiten al sistema flexible continuar con la producción sin tener tiempo muerto entre lotes, que es la característica de la automatización programable. El cambio de programas de partes generalmente se realiza fuera de línea, en un sistema computacional y se transmite electrónicamente al sistema automatizado de producción. Así, el tiempo requerido para hacer la programación del próximo trabajo no interrumpe la producción del trabajo actual. La modificación de la preparación física entre las partes se lleva a cabo haciendo los cambios fuera de la línea y entonces se coloca en su lugar al tiempo que la siguiente parte llega al punto de su procesamiento.
Los tipos de automatización industrial utilizados en la vida moderna también son el control automático de procesos que se refiere al uso de del manejo de las producciones que se caracterizan por tener distintos tipos de cambios. Estos cambios en general son los físicos y los químicos. Un ejemplo de estos es el proceso de refinación de petróleo, por ejemplo que es cuando se le quita y luego con cada una de las cosas obtenidas del petróleo se la utiliza a cada una para una determinada cosa. Hay que tener en cuenta que este tipo de automatización es importante ya que por ejemplo con el petróleo se pueden utilizar para muchas cosas. Otro de los tipos de automatización industrial más modernos es el proceso electrónico de datos frecuentemente.
Este está relacionado con los sistemas de información centros de cómputo, etc. Estos son utilizados muy frecuentemente con computadoras y también se los considera con la obtención, análisis y registros de datos a través de interfaces y computadoras. Hay que tener en cuenta que estos tipos de automatización se comenzaron a utilizar cuando se comenzaron a fabricar las primeras máquinas y a medida que pasaban los años a las personas se le ocurrían forma s de producción mejores por lo que podían aumentar tanto sus ganancias como también su producción de la forma más sencilla. Los tipos de automatización industrial se deben utilizar también del determinado tipo de producción que entrega la industria, por ejemplo es más frecuente que se fabrican mayor cantidad de algún determinado tipo de comida que por ejemplo un automóvil que suelen fabricarse pero no en grandes cantidades.
