Automatizacion en La Industria Automotriz

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AUTPMATIZACION
  AUTOMATIZACION EN LA INDUSTRIA AUTOMOTRIZ Bryan Cristhian ChávezFarfán Esce!a r#fesi#na! $eIn%enier&a Mecánica' MecánicaE!(ctrica y Mecatr#nicaUniversi$a$ Cat)!ica $e SantaMar&a *+,-*.//0cs12e$23e ABSTRACT Objectives automation is defined as the process that allowsmachines to perform a predetermined number of orderedoperations, through the use of devices and system that facilitatethe control of different process variables, while limiting humanintervention. Methods This article aims to return to definitions of conceptsrelated to automation processes, examining in particular in theautomotive industry what are the generally automated processes. Results , the challenges faced by this type of Project and thevariables to be evaluated so that the automation projects generateincreases in the safety and competitiveness of the industry bothat the assembly level and in the manufacture of auto parts. Conclusions , the article makes a review of research withexperience in the subject matter. Keywords Automotive Industry, Automation, Assembly, Autoparts. RESUMEN Objetivos, se define automatiaci!n como el proceso ue permite ue las ma uinas realicen un numero predeterminado deoperaciones ordenadas, a trav#s del uso de dispositivos ysistemas ue facilitan el control de diferentes variables del proceso, limitando a su ve la intervenci!n humana. Mteriles y ! todos, el presente art$culo pretende retomar definiciones de conceptos relacionados con los procesos deautomatiaci!n, examinando particularmente en la industriaautomotri cuales son los procesos generalmente automatiados Resultdos , los retos a los ue se enfrentan este tipo de proyectos y las variables a evaluar para ue los proyectos deautomatiaci!n generen incrementos en la seguridad ycompetitividad de la industria tanto a nivel de ensamble, comoen la fabricaci!n de autopartes. Conclusiones , el articulo realia una revisi!n de las tendenciasde investigaci!n con experiencia en la tem%tica planteada. #lbrs clve Industria Automotri, Automatiaci!n, &nsamble, Autopartes. $%&NTRO'UCC&(N Al desarrollo de procesos donde exista una mayor intervenci!nde m% uinas, limitando la intervenci!n humana puede ser una buena soluci!n desde ue est#n claros los objetivos de realiar este tipo de procesos en una planta de manufactura' por ejemplodebe haber claridad en ue la principal ra!n para automatiar noson eficiencia o flexibilidad, sino seguridad. (tros aspectos atener en cuenta son) *+ alcance de la intervenci!n es decir elnivel de trabajo manual, + los procesos espec$ficos ue van a ser automatiados y -+ las variables ue van a ser objeto de an%lisisy control en estos procesos.&n el sector automotor, tal como en el resto de industrias demanufactura, han sido un reto los procesos de diseo o rediseode planta para lograr una adecuada mecla entre automatiaci!ny trabajo manual as$ como la identificaci!n de los procesossensibles donde es /til y conveniente automatiar.&ste articulo tiene como objetivo retomar algunos conceptosrelacionados con los procesos de automatiaci!n, relacion%ndoloscon el sector automotor al examinar en esta industria, cuales sonlos elementos a tener en cuenta, los procesos frecuentementeautomatiados y las variables a evaluar para un procesofrecuentemente automatiados y las variables a evaluar para un proceso de automatiaci!n ue permita incrementos en laseguridad y competitividad de la industria tanto a nivel deensamble, como en la fabricaci!n de autopartes. $%$ AUTOMAT&)AC&ON 0e conoce as$ al proceso ue permite ue las ma uinas realicenun numero predeterminado de operaciones ordenadas, a trav#sdel uso de dispositivos y sistemas ue facilitan el control dediferentes variables de procesos, limitando a su ve laintervenci!n humana 12alpakjian, 33+. Por lo general, un proceso de automatiaci!n industrial es generado por laconvergencia de tres tecnolog$as) mec%nica, electr!nica einform%tica, las cuales le dan direcci!n a los procesostecnol!gicos, asegurando su optimiaci!n, en forma de sistemasautom%ticos.&n la industria manufacturera, la automatiaci!n puedeimplementarse a partir de la intervenci!n en %reas b%sicas como)los procesos de manufactura, el manejo de material, los procesosa intervenir. Algunos de los elementos a considerar en el an%lisisson) el tipo de producto a fabricar, la cantidad y velocidad de producci!n, la fase de la operaci!n a intervenir a trav#s deautomatiaci!n, la confiabilidad de la operaci!n y delmantenimiento posterior, los re uerimientos de capacitaci!n dela mano de obra entre otras. $%* Mnejo de !teriles &xisten varias raones para automatiar los procesos de manejode materiales. &n la investigaci!n de 4ichelos et al 13*3+argumentan los autores costos relacionados con el manejo dematerias primas, as$ como de material y partes en proceso y de productos terminados' adicionalmente, la necesidad de disminuir daos en los mismos, debido a manejos no apropiados. 5os  autores mencionan ue actualmente, la principal industria deimplementaci!n de sistemas rob!ticos para estas actividades esla industria, tanto en la (&4 como en sus proveedores.0e utilian diferentes sistemas, de acuerdo con el alcance de lasoperaciones y el espacio disponible para su actuaci!n) robots encolaboraci!n, sistemas de transporte y monorrielesautomatiados, son algunas de las opciones. Adicionalmente,existen soluciones ue implican la interacci!n hombre m% uina, particularmente para el manejo de partes pesadas o de grantamao como tableros de control, m!dulos de cabina, blo ues demotor 14ichalos, 4akris, papakostas, 3*3+.6on respecto a los procesos de almacenamiento, existen restosrelacionados con automatiaci!n como por ejemplo los procesosde manejo de almacenamiento, con sistemas 7irst in 8 7irst out17i7o+. $%*%$ Uniones Por lo general, los procesos en una l$nea de montaje implican launi!n de dos o m%s componentes con el fin de producir subconjuntos. &stos procesos de uni!n en las empresas deensamble de veh$culos son realiados a trav#s de procesos comosoldadura, grafado y grapado.  Solddur+  T#cnica de soldadura por arco, como elmetal de gas inerte 14I9+, gas inerte de tungsteno1TI9+ y arco met%lico manual 144A+ son ampliamenteadaptadas. 5a soldadura de punto generalmente tiene,la mayor participaci!n en el ensamble de las cabinas delos veh$culos. &ste /ltimo tipo de soldadura es usada para unir varias capas de metal con grosor reducido. 5auni!n se produce por la generaci!n de calor y presi!n,sin adici!n de materiales en %reas procesadas. 0ere uiere de una precisa combinaci!n de variables talescomo presi!n, intensidad de corriente ya periodo detiempo soldado. Actualmente se realia manualmente,en empresas con bajos niveles de producci!n o con braos rob!ticos en el caso de plantas con el nivel de producci!n alto.  r-do+  (riginalmente fue considerado como un proceso de ensamble, 1un m#todo usado para unir dosl%minas de metal, por ejemplo la parte externa einterna de la puerta de un autom!vil+. 0in embargo,actualmente es considerado procesos de conformado.Adem%s del procesos de doblado, se realia la uni!n1doble+ de un panel externo ue viene del proceso deestampado con un panel interno, por medios dematrices, robots y sistemas autom%ticos de selecci!n,de trasporte y aplicaci!n de sellantes.  r.do+  &ste proceso de uni!n de l%minas met%licases fundamental en la fabricaci!n de estructuras de paredes finas. &l grapado, es una t#cnica de uni!n del%minas en el cual la junta es generada por unadeformaci!n en frio localiada, ue se traduce en uncierre de uni!n de l%minas. $%/ Auto!ti0ci1n en l -bricci1n de .ie0s .rveh2culos% 5as industrias de autopartes enfrentan retos similares a losmencionados de las empresas ensambladoras, con componentesadicionales como) a+:e uisitos de cumplimiento de !rdenes con mayor nivel de complejidad, dependiendo de losre uerimientos de cada cliente, del nivel deexportaci!n de la empresa 1para enfrentar re uisitoslegales como eti uetas individuales para cada pa$s por ejemplo+' b+&ntregas m%s pe ueas y m%s frecuentes,c+:e uerimientos de soluciones ergon!micas y de productividad,d+0istemas de almacenamiento adaptados para loscambios de mercado y con la re uerida. ;as lascondiciones mencionadas anteriormente, uno de losretos para los fabricantes ue est%n en crecimiento,ser% la automatiaci!n re uerido, las meclas entreautomatiaci!n, semiautomatiacion y trabajo manual,ya ue estos procesos pueden incrementar la eficienciacon respecto a la mano de obra por veh$culo' sinembargo, puede reducir la flexibilidad en cuanto la posibilidad de fabricar varios y diferentes modelosmeclados en la misma l$nea de producci!n. *%M3TO'OS 'ise4o+  Para poder evaluar el art$culo de revisi!n se reali! unarevisi!n sistem%tica de documentos en la p%gina web, as$ comode datos bibliogr%ficos, repositorios documentales de la web,revisiones sistem%ticas y estudios cient$ficos. Estrte5i de b6s7ued%  &n primer lugar, se llev! a cabo una b/s ueda en 9oogle acerca de documentos y gu$as de pr%ctica publicados por diferentes sociedades y asociaciones profesionalestanto en 6olombia como en el contexto internacional sobreautomatiaci!n en la industria automotri. &sta b/s ueda se hiotanto en espaol como en ingl#s. Posteriormente, se reali! una b/s ueda en hungary de ;iseo y gesti!n de sistemas defabricaci!n para la producci!n para la calidad de producci!n, sinl$mite de fecha, e incluyendo art$culos tanto en ingl#s como enespaol. Para la b/s ueda de estudios srcinales se consult! las bases de datos 4edline, mediante las siguientes ecuaciones de b/s ueda) <;iseo= A>; gesti!n de sistemas de fabricaci!n paracalidad de producci!n?. >o se limit! por ao de publicaci!naun ue se introdujo como l$mite ue la lengua de los estudiosfuera ingl#s o espaol. 0e analiaron adem%s las referencias bibliogr%ficas de los art$culos seleccionados con el fin de rescatar otros estudios potencialmente incluibles para la revisi!n. ;ichosart$culos fueron localiados a trav#s de y de 9oogle Academic. Criterios de inclusi1n y e8clusi1n+  &n la b/s ueda acerca de<Automatiaci!n en la Industria Automotri= se incluy! todo tipode documentos aportados por las diferentes sociedades yasociaciones profesionales ue hac$an recomendaciones sobre<Automatiaci!n en el ensamble buscando productividad en laindustria automotri=. :especto a las Automatiaci!n de los procesos de soldadura final para veh$culos de pasajeros en 946olmotores se aplic! como criterio de inclusi!n ue los estudiosrealiados en soldadura incorporaran conclusiones sobrerecomendaciones para la realiaci!n del correcto uso de lasoldadura 94. E8trcci1n de dtos%  Tras la b/s ueda inicial se localiaron @estudios, aun ue se excluyeron *3 ue no fueron relevantes parael objetivo de esta revisi!n. 7inalmente se seleccionaron revisiones sistem%ticas,  estudios srcinales y * art$culo, en loscuales aparec$an recomendaciones de diversas sociedades profesionales.  Para proceder a la selecci!n se revisaron los abstracts y en loscasos ue fueron necesarios, los art$culos completos con el fin dedecidir si la informaci!n ue conten$an estaba o no relacionadacon nuestro objetivo. An9lisis de los dtos% 5a informaci!n analiada se estructur! endos subapartados) dedicado a estudiantes de Ingenier$a 4ec%nica,4ec%nica &l#ctrica y 4ecatronica de la Bniversidad 6at!lica de0anta 4ar$a. ;el conjunto de estudios analiados se extrajo,informaci!n de diferentes variables. &n los documentos sobreAutomatiaci!n en la Industria Automotri. ;e las revisiones sistem%ticas se extrajo informaci!n sobreautomatiaci!n, ao, finalidad, fuentes de informaci!n, yconclusiones. ;e los art$culos srcinales se extrajo informaci!nsobre Automatiaci!n en la industria automotri, revista en la ue estaba publicado y ao de publicaci!n, pa$s donde se reali!el estudio, tipo de estudio, sujetos y srcen, medida de resultado,y conclusiones. /%RESU:TA'OS 0e han identificado grupos de investigaci!n ue reportan haber desarrollado actividades relacionadas con automatiaci!n en procesos de manufactura para el sector automotor 1Cer Tabla *+.5os productos de ciencia y tecnolog$a relacionados en la plataforma 0cienti, se distribuyen entre ejecuci!n de proyectos,trabajos de pregado, publicaci!n de art$culos cient$ficos ytrabajos de enventos. TAD5A * 9:BP(0 ;& I>C&0TI9A6I(> PB>TBA5&0:&5A6I(>A;A0 ABT(4ATIEA6I(> PA:A &5 0&6T(: ABT(4(T(:. NOMBRE 'E: RU#O:&NEAS 'E &N;EST&AC&ON 9rupo de trabajo en >uevas Tecnolog$asde ;iseo y 4anufacturaFAutomatiaci!n ;I4A B>Automatiaci!n de m% uinas 8 robots  procesos ;iseos de productos y procesos industriales y pre series9rupo de investigaci!n en innovaci!n yTecnolog$aF9IIT5$nea de investigaci!n de Automatiaci!n9IAP6ontrol Avanado :ob!tica 9esti!n 9erencialProducci!n, 5og$stica y 4odelos Predictivos9I 7(B:I&:;esarrollo Tecnol!gico 9rupo de Productividad y6ompetitividad;iseo y 9esti!n de (peraciones Ingenier$a 6oncurrente:&4 1:&0&A:6G I> &>&:9H A>;4AT&:IA50+Aplicaciones de la ingenier$a demateriales en el sector automotor.Procesos de manufactura. Tratamientode superficies 7uente) &5AD(:A6I(> P:(PIA&n el caso del sector productivo, algunos de los proyectos desarrollados por ensambladores como 94 6(54(T(:&0, han generado diferentes niveles de automatiaci!n. :ecientemente, esta compa$a recibi! el premio Team 94 Transformers, otorgado por 9eneral 4otors 6orporation, por el primer robot de la industria automotri ensamblado y programado *33 en el pa$s de 6olombia. <%'&SCUS&(N Teniendo en cuenta el enfo ue de calidad total de esta industria,ser% importante desarrollar proyectos de investigaci!n ue permitan interacci!n entre metodolog$as y procesos autom%ticos,siguiendo algunos de los siguientes temas.  Pol$ticas relacionadas con la reparaci!n proactiva dedefectos en l$nea, ue estar% relacionado con elapropiado control de calidad en cada etapa, a pesar deestar en un 0istema multietapas, de tal forma ue permita corregir los errores ue puedan venir aguasarriba del proceso.  An%lisis de calidad de juntas o uniones en correlaci!ncon los sistemas din%micos.  7ormaliaci!n de estructuras de datos y losmecanismos de interacci!n entre los departamentos demantenimiento, calidad y producci!n. =%CONC:US&ONES &l desarrollo de procesos de automatiaci!n en la industriamanufacturera re uiere la identificaci!n de las potencialidadesdel desarrollo de estas actividades, pero tambi#n de la claridaddel alcance ue puede tener en la f%brica, de tal forma ue permita mantener niveles de flexibilidad, genere beneficios ent#rminos de seguridad y ergonom$a y de productividad.&n la industria automotri, existen necesidades compartidas deautomatiaci!n en ensambladores y fabricantes de partes como elmanejo y almacenamiento de materiales, as$ como necesidadesdivergentes como la aplicaci!n de sistemas autom%ticos a los procesos de producci!n tanto del veh$culo 1soldadura, grapado,grafado entre otras+ como la fabricaci!n de partes y pieas en lacual hay una amplia diversidad tanto de materiales como de procesos de manufactura.Bna corriente reciente es automatiar la inspecci!n de productos, para cumplir con procesos de calidad total, ue conservan yrefueran las pol$ticas y cultura organiacional ue los sistemasde producci!n ue han implementado durante aos en lasempresas de la industria automotri. 0in embargo, en esteaspecto hay una serie de l$neas de investigaci!n dispuestas paraser desarrolladas en el presente y el futuro.&l sector automotor ha dado grandes pasos en su desarrollotecnol!gico y ha adaptado tecnolog$as de automatiaci!n para laescala de producci!n ue cuenta, la cual es pe uea alcompararla con pa$ses ue son grandes productores. Tambi#neste sector ha tenido un cercano relacionamiento con el sector acad#mico y con grupos de investigaci!n lo ue seguramentegenerara nuevos proyectos y nuevas capacidades para desarrollar  procesos m%s seguros y eficientes >%RE?ERENC&AS J*K6olledani, 4., Tolio, T., 7ischer, A., Iung, D., 5ana, 9., 0chmitt, :., L C%nca, M. 13*@+. ;esign and management of manufacturing systems for production uality. 6I:P Annals F 4anufacturing Technology, NN-8NO.JK&uropean 6ommission F Moint :esearch 6entre. 13*-+. The 3*- &B Industrial :L; 0coreboard. 5uxembourg) Publications (ffice of the &uropean Bnion.J-K 94 6(54(T(:&0 4&;I(0. 1@ de 0eptiembre de 3*@+. >(TI6IA0 & I>7(:4A6IQ>. (btenido de 0itio Reb  9eneral 4otors 6olmotores) http)SSmedia.gm.comSmediaScoSesSchevroletSnews.detail. htmlScontentSPagesSnewsScoSesS3*@SseptS3O3@F e uipo.htmlJ@K9orlach, I., L Ressel, (. 133+. (ptimal 5evel of Automation in the Automotive. &ngineering 5etters, *@*. 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