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Desarrollo de una aplicación informática para la determinación de la planificación del proceso de troquelado
EXPERIMENTAL
SISTEMA DE INFORMACIÓN
SISTEMA DE DECISIÓN. PASOS A LLEVAR A CABO
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
CONCLUSIONES
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Información para decidir

R. de Castro, M.L. García-Romeu, M. Casadesús.
Universitat de Girona
15/04/2003
Basado en un sistema de información basado en el enfoque CAPP se ha desarrollado una aplicación informática para ayudar a las labores de planificación de piezas que se necesita el proceso de troquelado. La virtud del trabajo es implementar la aplicación a una empresa de productos de cartón y adhesivos. La caracterización de las máquinas, de la materia prima que usan y de las piezas permite operar a la empresa bajo los condicionantes y compatibilidades de su sistema de producción. Como conclusiones se destaca que la ventaja que supone sistematizar los procesos de decisión, sobre todo cuando son repetitivos y la segunda conclusión que se puede sacar del presente trabajo es que mediante el establecimiento de un marco de decisión claro se ha disminuido el tiempo de determinación de las alternativas de producción y su valoración.
En el presente trabajo se pretende desarrollar y concretar una herramienta informática que asista a las labores del ingeniero de planificación en el momento de decidir el proceso de fabricación de las piezas que se deban troquelar.

De esta forma, el objetivo del presente trabajo es implementar sobre una aplicación informática los trabajos realizados en el diseño de un Sistema de Ayuda a la Decisión (DSS) [13]. La aplicación a un caso real comporta un esfuerzo de personalización en unos recursos determinados y en una tipología de piezas a troquelar.

Este trabajo está basado en un planteamiento CAPP (Computer Aided Process Planning) bajo un enfoque de integración de la información para mejorar el sistema de la planificación de procesos.

Por planificación de procesos se entiende el acto de preparar instrucciones de operaciones detalladas para convertir un diseño de ingeniería en una pieza final. El origen de los sistemas CAPP data de principios de los años 80 y parten con el objetivo de llenar el vacío entre los sistemas CAD y los sistemas CAM integrando la información que media entre estos sistemas

A partir de las bases marcadas por el diseño del Sistema de Ayuda a la Decisión (DSS) [13] se ha contactado con una empresa de productos de cartón y adhesivos en la que sus productos deben sufrir un proceso de troquelado. La aplicación debía determinar un conjunto de posibles procesos de fabricación en función de las características geométricas de las piezas y de la materia primera que las formaba.

Como consecuencia el trabajo se ha ceñido a los recursos disponibles en esta empresa y se ha tenido que caracterizar cada uno de los recursos para poderlos parametrizar dentro de la aplicación.

Los beneficios de asistir a las labores de planificación del proceso de fabricación son diversas. Principalmente consiste en utilizar las ventajas que ofrece la computerización del sistema de decisión. La objetivación de la decisión y la acumulación de conocimiento son las principales razones.

A menudo las tareas de planificación de procesos la llevan a cabo personal que ha podido acceder a dicho puesto gracias a su acumulada experiencia. Por lo tanto será en la medida que la tarea sea repetitiva y se pueda usar información para tomar decisiones, tanto más importante será la sistematizacón del sistema de planificación de proceso.

La aplicación que se presenta se centra en el proceso de troquelado ya que se pretende mostrar una personalización del DSS. Aunque es uno de los procesos más sencillos que se pueden hallar en un taller mecánico, se ha creído conveniente aplicarlo debido a que ha sido un problema del planificador que actualmente lleva a cabo esta tarea.

Las decisiones que se deben tomar para decidir la operación de troquelado son básicamente dos: la máquina que realizará la operación y el utillaje a usar. No obstante puede tener muchas variantes debido a las múltiples posibilidades que conlleva la materia primera, las operaciones de preparación de esta materia primera o las diferentes capacidades que tienen los recursos disponibles. El criterio que puede catalogar los diferentes procesos son criterios principalmente económicos en referencia al coste asociado a cada pieza. Este coste tendrá en cuenta tres parámetros fundamentales: el coste asociado a la materia prima, el coste de la mano de obra y el coste de la máquina.

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Figura 1
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Figura 2
El estudio se ha estructurado y llevado a cabo en tres partes: a) especificaciones de las piezas a troquelar, b) análisis y estudio de las operaciones de troquelado y c) caracterización de los recursos que ejecutarán las operaciones

Con el análisis de las piezas a troquelar se ha podido abordar el concepto de feature aplicado a un proceso de troquelado simple para caracterizar cada uno de los trabajos a realizar. En el estudio de las operaciones y su catalogación ha sido posible estimar los tiempos necesarios de fabricación. Finalmente, mediante la caracterización de los recursos es factible evaluar los diferentes posibles procesos que se puedan ejecutar para troquelar una pieza.

Después del estudio exhaustivo del proceso de troquelado, Se ha realizado la caracterización de las piezas y de las máquinas (de las que se presenta los formularios para llevarla a cabo

Después de la caracterización, a partir de los datos especificados anteriormente, se deberá llevar a cabo una serie de pasos que conducirán a la determinación de los utillajes y los recursos más convenientes. Los pasos son: 1) Elección de la materia prima a utilizar, 2) Elección de la máquina y 3) Evaluación de las restricciones que compatibilizan las tres entidades (orden de trabajo, materia prima y recurso a utilizar).

Las restricciones condicionan las capacidades técnicas referentes a la planificación del proceso. Éstas son:

• Compatibilidad entre la pieza que necesita medio corte y las posibilidades de la máquina. La precisión de las máquinas capaces de llevar a cabo este tipo de operación es mayor.

• Compatibilidad entre las dimensiones de la pieza, sea rectangular o circular) y el cabezal de la máquina troqueladora.

• Compatibilidad entre el grueso de la pieza a troquelar y la altura máxima de alimentación que permite la máquina troqueladora.

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Figura 3
Los resultados que se han hallado corresponden a la determinación del proceso de fabricación. Este corresponde a la concreción de la máquina a usar, entre los recursos disponibles del sistema productivo y los utillajes necesarios para llevar a cabo el proceso. Para poder diferenciar cada proceso y poder discernir la conveniencia de cada uno de ellos, se han hallado los criterios más comunes para poder catalogar los diferentes procesos. Entre estos criterios se destaca la cantidad de materia primera que se desperdicia debido al proceso, el tiempo necesario que se involucra en el proceso y, finalmente, el coste asociado a cada proceso de fabricación.
La primera conclusión que se quiere destacar es la posibilidad que se abre de sistematizar los procesos de decisión, en este caso de elección del proceso de fabricación, mediante una aplicación informática. Ésta abastece de la información necesaria para poder dejar al técnico en el momento de decidir la elección más conveniente.

La segunda conclusión que se puede sacar del presente trabajo es que mediante el establecimiento de un marco de decisión claro se ha disminuido el tiempo de determinación de las alternativas de producción y de los utillajes a utilizar para cada recurso.

Finalmente apuntar que se está trabajando en el desarrollo de nuevas aplicaciones en otros procesos siguiendo el planteamiento bajo en enfoque de planificación de procesos asistido por ordenador

[1] Gu, P., Norrie, D.H. "Intelligent Manufacturing Planning" Ed. Chapman & Hall (1995)

[2] Steudel H. "Past, present and future the CAPP systems." International Journal of Production Research, 22 (2) 253-266 (1984)

[3] Ulusoy,Gündüz Uzsoy, Reha "Computer-Aided Process Planning and Material Requirements

[4] Granville C., "Computer-Aided Process Planning" Computer-Aided Engineering 8 (8) 46-48 (1989)

[5] ElMaraghy H.A. "Evolution and future perspectives of CAPP." Annals of the CIRP 42 (2) Keynote paper 739-751 (1993)

[6] Quiao,Li-Hong, Yang,Zhi-Bing, Wang, Ben "A Computer-Aided Process Planning Methodology" Computers in Industry 25 (1) 83 (1994)

[7] Dhamjia,D, Koonce,A., Judd,R.P. "Development of a Unified Data Meta-Model for CAD-CAPP-MRP-NC verification integration." Computers and Industrial Engineering 33 (1-2) 19-22 (1997)

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[9] García-Romeu ,M.L Report de Recerca "Antecedents i Tendències de la Planificació de Processos Assistida per Ordinador. (2001)

[10] Hou, T. Wang,B. "Integration of a CAPP system and an FMS" Computers and Industrial Engineering 20 (2) 231-242 (1991)

[11] Jagirdar,R. Jain, V.K. Dhande,S.G "Characteritzation of shearing features for sheet metal components in 2-D layout" International Journal of Production Research, 34 (1) 157-191 (1996)

[12] Gu,Z, Zhang,Y.F, Nee,A.Y.C. "Identification of important features for mahining operations sequence." International Journal of Production Research, 35 (8) 2285-2307 (1997)

[13] de Castro R., García-Romeu M.L., Giménez G., "Sistema de Ayuda a la Decisión (DSS) para la conformación de piezas troqueladas. Planteamiento bajo enfoque CAPP (Computer Aided Process Planning)" XV Congreso Nacional de Ingeniería Mecánica. Cadiz (2002)

[14] Antonio, X. "Disseny assistit per ordinador del procés de troquelat" PFC, Enginyeria Industrial (2001)

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