Un método de clasificación y codificación de piezas para la industria

Unidad 6: Tecnología de Grupo y
Procesos de Fabricación
•
•
•
•
•
1. Proceso de Fabricación
2. Enfoque celular de la manufactura (TG)
3. Métodos de TG: Agrupamiento
4. Codificación de piezas
5. Definición de CAPP
Curso CIM. 2007 M. Ramos, David Salinas
1. Proceso de Fabricación
Diseño
de ingeniería
Despiece
Diseño individual
por
pieza
Proceso de
Fabricación
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1. Proceso de Fabricación
•Secuencia ordenada de operaciones de mecanizado
•Definición de tiempos y velocidades
•Datos de la herramienta de corte
•Controles a realizar
Ejemplo: secuencia de operaciones
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Proceso de Fabricación: Hoja de Ruta
DIM-UBB
Grupo Producción
Nº Fase
DOC. 2
Proceso de Fabricación y Operaciones
Designación
Máquina
Conjunto:
Elemento:
Materi
al:
Bruto:
Cantid
ad:
50
300
Operaciones
Designación
1
2
Dimensionado
Torneado
Curso CIM. 2007 M. Ramos, David Salinas
Parametros de
Corte
Desb.
Term.
X
X
30
30
Vc
m/s
30
4
Va
m/min
2
3
a
mm
Herramientas
n
rpm
300
Z
φ
mm
Angulo
Control
2. Enfoque Celular: Tecnología de Grupo
• Disposición del taller en grupos de
máquinas (Células)
• Un familia de piezas se fabrica en una
célula
• Re-ingeniería
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Principios
Piezas similares:
familias de piezas
Procesos de Fabricación
Similares
Agrupar en Familias
Crear Células
de Fabricación
Objetivos
Para re-ingeniería
Uso en Computer Aided Process Planning, CAPP
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Tecnología de grupo
Según proceso de fabricación
Piezas taladradas
Piezas de revolución
Piezas rectangulares
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Tipología de sistema de producción
¿Qué tipo de sistemas físico de producción?
•Continua: misma secuencia, sin interrupción.
•Discreta: orden de proceso variable, con interrupción en la producción
Continua
Posición fija o
Proyecto
Discreta
Por producto
Por proceso
Por actividades
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Celular
Por máquinas
y por células
a. Lay-out por máquinas
b. Lay-out por células
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Célula manufactura: dedicadas a una familia de piezas
ÎMáquinas
Clásicas o CN
ÎTransporte
ÎComunicación
ÎComputador
IBM PS/2
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3. Métodos de Tecnología de Grupo
•Agrupación visual
•Análisis de Flujo de Producción (Production
Flow Analysis, PFA)
•Sistemas de Codificación y Clasificación
Curso CIM. 2007 M. Ramos, David Salinas
Análisis de Flujo de Producción (Production Flow Analysis, PFA)
Máquina m
1
2
3
4
Pieza p
1
2
1
0
0
1
1
0
0
0
3
0
1
0
1
4
0
0
1
0
5
0
1
0
1
Pieza p
1
4
1
0
1
1
0
0
0
0
3
0
0
1
1
5
0
0
1
1
2
0
0
1
0
Matriz MI Pieza-Máquina
Células de fabricación
Máquina m
1
3
2
4
Matriz MI Final
Curso CIM. 2007 M. Ramos, David Salinas
Objetivos de la transformación
• Tener un mínimo número de “ceros” dentro de las
sub-matrices diagonales (elementos sin ocupar)
•Tener un número mínimo de “unos” fuera de las submatrices diagonales (elementos excepcionales)
Eficiencia del agrupamiento
• Número de movimientos intercelulares
(NMI)
Cantidad de piezas o elementos excepcionales que
deben visitar a más de una célula
•Grado de Eficiencia (GE)
Comportamiento de la matriz resultante.
Curso CIM. 2007 M. Ramos, David Salinas
Grado de Eficiencia (GE)
Si GE es alto, indica mayor concentración de máquinas
ocupadas. Más “unos” dentro de la célula y menos fuera de ellas
GE = q*n1 + (1-q)*n2
o-e
n1 =
o−e+v
MP − o − v
n2 =
MP − o − v + e
tasa de números de 1s en las sub-matrices, con
respecto al total de 0s y 1s en las sub-matrices.
tasa de números de 0s fuera de las sub-matrices
con respecto al total de elementos 0s y 1s fuera
de las sub-matrices
o: numero de 1s en la MI
e: número de elementos excepcionales
v: número de vacíos (0s) en las sub-matrices
M: número de máquinas
P: número de piezas
q: factor de peso entre cero y uno. Normalmente, q = 0,5.
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Algoritmo Rank Order Clustering (ROC)
PASO 1
A cada fila de la Matriz de Incidencia (pieza-máquina) se calcula su
correspondiente peso decimal, según:
p
FILA = ∑ aik 2 p−k
k =1
aik: corresponde al valor binario de matriz de incidencia de la fila j y la
respectiva columna k
p: nº de piezas
(p = 1,2,3.....,.)
Reordenar las filas de la matriz binaria en orden decreciente en
correspondencia al peso decimal.
Curso CIM. 2007 M. Ramos, David Salinas
Algoritmo Rank Order Clustering (ROC)
PASO 2
A cada columna de la Matriz de Incidencia (piezamáquina) se calcula su correspondiente peso decimal,
según:
m
COLUMNA = ∑ akj 2m−k
k =1
akj: corresponde al valor binario de la matriz de incidencia
de la fila k y la respectiva columna j
m: nº de máquinas (m = 1,2,3,......,)
Reordenar las columnas de la matriz binaria en orden
decreciente en correspondencia al peso decimal.
Curso CIM. 2007 M. Ramos, David Salinas
Algoritmo Rank Order Clustering (ROC)
PASO 3
Si la posición de cada elemento en cada fila y columna no
cambian, entonces terminar. Sino volver al paso 1.
Curso CIM. 2007 M. Ramos, David Salinas
EJEMPLO (ROC)
Matriz de Incidencia
Piezas
1
Máquinas
1
2
3
4
5
6
7
8
2
0
1
0
0
1
0
0
0
Curso CIM. 2007 M. Ramos, David Salinas
3
0
0
1
0
0
0
1
1
4
1
1
0
1
0
0
0
0
5
1
0
1
0
0
1
1
0
6
1
1
0
0
1
0
1
0
7
1
0
0
1
0
0
0
0
8
0
1
0
0
1
0
0
0
0
1
0
0
0
0
0
1
EJEMPLO (ROC)
1
2
1
2
5
7
3
8
1
4
6
3
0
1
0
0
1
0
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
1
1
0
0
0
0
0
0
192
0
0
1
0
0
0
1
1
2
0
0
1
1
1
0
0
0
56
4
1
1
0
1
0
0
0
0
3
1
0
0
0
0
1
1
0
134
5
1
0
1
0
0
1
1
0
4
0
0
1
1
0
1
0
1
53
6
1
1
0
0
1
0
1
0
5
1
1
1
0
0
1
0
0
228
7
1
0
0
1
0
0
0
0
6
0
0
0
0
0
1
1
0
6
8
0
1
0
0
1
0
0
0
1
0
1
0
0
0
0
0
1
7
8
1
1
0
0
0
0
0
0
192
1
0
0
0
1
0
0
0
136
60
171
80
36
138
16
88
65
2
5
7
3
8
1
4
6
2
1
1
0
0
0
0
0
0
2
5
7
3
8
1
4
6
3
0
0
1
1
1
0
0
0
4
1
0
0
0
0
1
1
0
5
0
0
1
1
0
1
0
1
6
7
1
1
1
0
0
1
0
0
5
7
1
8
3
1
1
1
0
0
1
0
0
228
1
1
0
0
0
0
0
0
192
1
1
0
0
0
0
0
0
192
1
0
0
0
1
0
0
0
136
1
0
0
0
0
1
1
0
134
0
0
0
0
0
1
1
0
2
0
0
1
1
1
0
0
0
56
8
1
1
0
0
0
0
0
0
4
0
0
1
1
0
1
0
1
53
1
0
0
0
1
0
0
0
171
138
88
80
65
60
36
16
6
0
0
0
0
0
1
1
0
6
1* 28−1 + 0 * 28− 2 + 0 * 28−3 + 0 * 28− 4 + 1* 28−5 + 0 * 28−6 + 1* 28−7 + 0 * 28−8 = 138
0 * 28−1 + 0 * 28− 2 + 1* 28−3 + 1* 28− 4 + 1* 28−5 + 0 * 28−6 + 0 * 28−7 + 0 * 28−8 = 56
Curso CIM. 2007 M. Ramos, David Salinas
EJEMPLO (ROC)
2
5
1
7
8
4
3
6
MP
o
e
v
M
P
q
64
22
5
15
8
8
0.5
5
1
7
3
8
1
1
1
1
0
0
0
0
240
1
1
0
0
0
0
0
0
192
1
1
0
0
0
0
0
0
192
1
0
1
0
1
0
0
0
168
1
0
0
0
0
1
0
0
134
n1
n2
Curso CIM. 2007 M. Ramos, David Salinas
0.531
0.844
GE:
4
0.688
0
0
1
1
0
0
1
1
51
6
0
0
1
0
1
0
0
0
40
2
0
0
0
1
0
1
1
0
24
248
224
150
133
18
9
5
4
TAREA 3 (ROC): Obtener células y su eficiencia
Matriz de Incidencia
Piezas
Máquinas
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12
1
0
1
1
0
1
0
1
0
1
1
1
1
2
1
1
0
0
1
0
1
0
0
1
0
1
3
1
1
0
0
0
1
1
1
1
1
0
0
4
0
0
1
1
0
1
1
0
0
1
0
0
5
0
0
1
1
1
0
0
1
1
1
1
0
6
1
0
1
0
1
1
1
0
0
0
0
0
Curso CIM. 2007 M. Ramos, David Salinas
4. Codificación y clasificación de piezas
Tecnología de grupos (GT)
9 Definición: Ahorro de tiempo y esfuerzo al encontrar una única
solución aplicable a un conjunto de problemas agrupados por su
similitud.
9 Agrupación de piezas en familias de características similares de diseño y/o
de proceso de fabricación. (inicio en Europa, a principios de los 90)
9Cada pieza es codificada según atributos
9Procesos de fabricación similares usan las misma máquinas
9Una familia tiene procesos de fabricación similares
9Piezas con el mismo código son de la misma familia
9 Codificación y Clasificación
9 Utilización: Determinación de planes de procesos y diseño de la
disposición de los medios de producción (fabricación celular)
Curso CIM. 2007 M. Ramos, David Salinas
Conceptos de codificación y clasificación:
• Codificar: asignar un código a algo.
• Código: cadena de símbolos en la cual cada
posición proporciona información referente a un
atributo de ese algo.
• Clasificar: formar grupos de elementos basándose
en sus atributos.
Curso CIM. 2007 M. Ramos, David Salinas
9
Al clasificar partes y consecuentemente formar
grupos (se esté codificando o no) se pueden lograr
cambios en el proceso de producción de varias
maneras:
9
9
9
Re-direccionamiento de ciertas piezas
Formación de Células Virtuales
Formación de Células reales: división física del espacio
disponible en distintas zonas de procesamiento en base a la
clasificación anterior
Curso CIM. 2007 M. Ramos, David Salinas
Codificación:
9 Además de facilitar la clasificación tiene otras
ventajas:
9 Re-utilización de diseño: al diseñar un elemento nuevo podremos
utilizar el patrón de un elemento similar ya existente en la fábrica.
9 Planificación de procesos: en este caso buscaremos planos de
procesamiento en vez de patrones
9 Permite cambios flexibles en el diseño de células
Curso CIM. 2007 M. Ramos, David Salinas
– Codificación:
• Monocódigo (jerarquía): significados dependientes de
los dígitos precedentes. La estructura es descendiente
en forma de árbol
• Policódigo (cadena): significados independientes
• Híbrido: la mayoría
Piezas de madera
1
rectangulares
cilíndricas
1
d=55mm
1
2
d=5mm
2
Curso CIM. 2007 M. Ramos, David Salinas
L=2m
1
L=1m
2
112
Código para
pieza de madera
cilíndrica de
diámetro 5mm.
Policódigo
1 2 3 4 5 6 7 8
Material
Forma
Propiedades
Método de flexión
Tolerancia
Calidad superficial
Método de test
Requerimeinto especial
•
Cada símbolo de la cadena representa un atributo
independientemente de cuáles sean los demás atributos.
– Formulación fácil, se puede determinar el código para
cualquier pieza con este sistema
– A veces los códigos serán muy largos, su capacidad
de almacenar información es pequeña en
comparación con el monocódigo.
A un criterio un dígito
Curso CIM. 2007 M. Ramos, David Salinas
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Dígito 6
Largo mm
L≤50
50<L≤50
100<L≤300
300<L≤600
600<L≤900
900<L≤1200
1200<L≤1500
1500<L≤2000
2000<L≤2500
2500<L
Método híbrido
Dígitos
2 3 4 5
pieza de revolución
Dígitos
6 7 8 9 10 A
Dígito 1:
Forma
general
Dígitos
pieza de no-revolución
Curso CIM. 2007 M. Ramos, David Salinas
2 3 4 5
•
El método Opitz sirve como ejemplo de estructura híbrida. Utiliza 13 dígitos
los cuales se dividen en 3 grupos:
12345
6789
ABCDE
9
Los primeros 5 describen los atributos primarios de la pieza, como son su
forma o sus características distintivas a simple vista (agujeros, dentado, etc.)
Es el código de forma.
9
Los siguientes 4 describen las características útiles para manufacturar el
producto tales como las dimensiones del mismo o el material de partida. Es el
código suplementario.
9
Los últimos 4 dígitos identifican las operaciones necesarias para la
producción y su secuencia. Es el código secundario.
Curso CIM. 2007 M. Ramos, David Salinas
•
En la actualidad hay más de 100 sistemas de codificación que se
utilizan por diferentes empresas: cada una tiene su propio sistema.
– MULTICLASS
– DCLASS
• Educación e Investigación.
• 8 dígitos; estructura de árbol.
– MICLASS, (Metal Institute Classification System)
• Netherlans Organization for Applied Scientific Reseach Æ Organization
for Industrial Reseach (USA).
• 12 dígitos (+18 adicionales) Æ estructura de cadena con información
de diseño y fabricación.
• Tedioso y laborioso Æ asistencia computacional interactiva.
• Aplicaciones MULTIPLAN, MultiCAPP.
– BIRN
– KK3.
• Se creo en 1976, Sociedad japonesa para la promoción de la industria
de maquinaria
• 21 dígitos, más información, con nombre funcional de pieza
•
En distintos países se usan más unos códigos que otros. En Alemania
se utilizan más el Opitz, el Spies, el Pittler, y otros que fueron
desarrollados allí.
Curso CIM. 2007 M. Ramos, David Salinas
5 . Definición de CAPP: Computer Aided Process Planning
9 Definición: Determinación sistemática de métodos de fabricación y detalles de
operación por los que las piezas pueden fabricarse económica y eficientemente
desde materias primas a productos acabados. [Cornelius Leondes]. Proceso
tradicional (manual) consume mucho tiempo y esfuerzo y no es tan eficiente
(excesiva dependencia del planificador de procesos de fabricación)
9 CAPP
Î Especialmente adecuado para producción discreta de alta variedad y bajo
volumen de producción por los múltiples procesos de fabricación y ensamblaje.
Î Debe facilitar la integración y coordinación de actividades de producción:
diseño, planificación de producción, planificación de recursos, fabricación y
control.
Î Integración entre CAD/CAM y MRP/ERP.
Î Las aplicaciones industriales todavía no
computacional, herramientas y funciones citadas.
Curso CIM. 2007 M. Ramos, David Salinas
tienen
todo
el
soporte
CAPP: Computer Aided Process Planning
CAO
Contabilidad
Personal
Finanzas
CIM
CAD
Planificación
y
y
y
y
y
PP&C
Ventas
Cliente
y
y
y
Mercado
Planificación
Ubicación del
material
Programación
Despacho
CAM
y
Diseño
Calculos técnicos
Dibujos
Matriales
Simulaciones
Control del
flujo de
materiales
Proveedores
Curso CIM. 2007 M. Ramos, David Salinas
CAQ
y
y
Plan de
ensayos
procedimientos
Control de
calidad
Documentación
y
Informes
y
y
CAPP
y
Proceso de
fabricación
Plan de ensamblado
Programas CN
Programas Robots
Otros recursos
y
y
y
y
y Control en
linea del
taller
Flujo de materiales
y
Mantención
de equipos,
reparaciones
Clientes
¾ CAPP: Computer Aided Process Planning
9 Beneficios:
• Tangibles: (estudio en 20 grandes compañías)
– 58% reducción de esfuerzos de planificación, 10% ahorro en mano de obra directa, 4% ahorro en
material, 10% ahorro en desechos, 12% ahorro en herramental, 6% reducción de inventario en
curso (WIP).
• Intangibles:
– Reducción del tiempo de planificación y ciclo de producción , lo que implica una respuesta más
rápida a cambios ingenieriles.
– Mayor consistencia del plan de procesos; acceso a información actualizada en una base de datos
central.
– Mejores procedimientos de estimación de costes y menores errores de cálculo.
– Planes de proceso más completos y detallados.
– Mejor planificación de la producción y utilización de la capacidad.
– Mejor capacidad para introducir nuevas tecnologías de fabricación y actualizar rápidamente los
planes de procesos para usar la tecnología mejorada.
Curso CIM. 2007 M. Ramos, David Salinas
Generación del Proceso de Fabricación
20
300
Dibujo pieza
Designación:
DIM-UBB
Procesos de Corte
fecha:
autor:
N°
Proceso de
Fabricación
Curso CIM. 2007 M. Ramos, David Salinas
Secuencia de Operaciones
Ruta 1
ÎPieza jj
ÎPieza
Î5
Î5
operaciones
operaciones
Ruta 2
Curso CIM. 2007 M. Ramos, David Salinas
Generación
Automática
del
proceso
de
Generación Manual del proceso de fabricación
fabricación: Generativa (CAPP)
300
20
Base
de datos
Dibujo pieza
Designación:
DIM-UBB
Procesos de Corte
fecha:
autor:
N°
TIC-TAC...
Proceso de
Fabricación
Curso CIM. 2007 M. Ramos, David Salinas
Generación Manual y Automática: Por Variantes
(CAPP)
300
20
Base
de datos
Dibujo pieza
Designación:
DIM-UBB
Procesos de Corte
fecha:
autor:
N°
Proceso de
Fabricación
Curso CIM. 2007 M. Ramos, David Salinas
Enfoque Por Variantes
20
300
Dibujo pieza
Designación:
fecha:
DIM-UBB
Procesos de Corte autor:
N°
Pieza codificada
Base
de datos
Nueva pieza
Proceso de
fabricación propuesto
Proceso de
Fabricación
•Generación del código
Curso CIM. 2007 M. Ramos, David Salinas
•Modificación del PF