Lenguajes y Entornos de Programación – TIC’s en la empresa zamorana

Un lenguaje de programación consiste en una serie de normas y elementos que persiguen controlar el hardware para que lleve a cabo un proceso. Se trata de la herramienta que permite crear el software (aplicaciones y programas informáticos).

Un lenguaje de programación consiste en una serie de instrucciones, de operadores y de reglas que permiten controlar el hardware de un equipo informático para que realice un determinado proceso o función. Se trata de la herramienta básica para el desarrollo del software, entendiendo como tal al conjunto de aplicaciones y programas que se van a ejecutar en un sistema informático.

A lo largo de la historia de la Informática podemos distinguir varias generaciones de lenguajes informáticos, en función de su nivel de abstracción y de su dependencia de la arquitectura hardware de la máquina sobre la que se van a ejecutar las aplicaciones desarrolladas.

El primer tipo de lenguaje de programación es el Código Máquina, totalmente dependiente del conjunto de instrucciones del ordenador en que se va a ejecutar y en el que la programación se debe realizar en el sistema binario, codificando mediante ceros y unos las instrucciones y los datos a procesar. Se trata de la primera generación de lenguajes, muy difícil y engorrosa de utilizar y totalmente dependiente de la arquitectura del equipo (hardware).

El segundo tipo de lenguaje de programación es el conocido como Lenguaje Ensamblador, que representó en su día un importante avance al utilizar instrucciones y etiquetas que eran posteriormente traducidas por las correspondientes secuencias de ceros y unos (Código Máquina), que es lo que, en definitiva, entiende el ordenador. El Lenguaje Ensamblador mantiene su total vinculación con la arquitectura del equipo, de forma que cada equipo tiene su propio lenguaje ensamblador y el programador debe conocer en profundidad la arquitectura del ordenador en cuestión.

Con la aparición de los Lenguajes de Alto Nivel, surge una nueva generación, más orientada a la resolución general de operaciones, con independencia de la máquina en que se realice tal operación, incorporando un nuevo nivel de abstracción. Con ello se facilita enormemente la programación, al utilizar un conjunto de expresiones y operadores más amigables y próximos al lenguaje natural, que equivalen a varias decenas de instrucciones básicas en Código Máquina.

De este modo, se mejora la legibilidad del código fuente de los programas y se reduce su tamaño, con la ventaja añadida que supone su portabilidad, es decir, que un mismo programa de alto nivel pueda ser traducido al Código Máquina de distintos ordenadores. En estos lenguajes procedimentales de tercera generación, como Basic, C, Fortran, Cobol, Pascal, etc., el programador debe indicar el algoritmo con la secuencia de comandos que debe ejecutar el ordenador para cumplir con las distintas funcionalidades de la aplicación.

Más recientemente han aparecido los Lenguajes de Cuarta Generación, soportados por máquinas con muchos más recursos de memoria y capacidad de procesamiento. Se trata de lenguajes de tipo declarativo, donde el programador indica qué es lo que desea conseguir del programa, sin tener que especificar la secuencia de comandos a ejecutar y en los que, además, muchas de las tareas de programación se realizan con apoyo de un entorno gráfico muy amigable e intuitivo (similar al manejo de una aplicación ofimática). Gracias a estas nuevas herramientas, es posible desarrollar aplicaciones en mucho menos tiempo y con menos conocimientos de informática, si bien el código generado es menos eficiente, por lo que los programas obtenidos son más largos y consumen más recursos informáticos (no obstante, hoy en día esto no supone un problema para la mayoría de las aplicaciones, dada la enorme velocidad y capacidad de memoria con que cuentan los ordenadores actuales).

Los Entornos de Programación cuentan con herramientas que posibilitan y facilitan la labor de programación, entre las que podemos citar:

  • Editor:

Es la herramienta que permite escribir y revisar el código fuente, de acuerdo con el léxico (conjunto de instrucciones] y las reglas sintácticas del lenguaje de programación utilizado.

  • Depurador (debugger):

Se trata de una herramienta que analiza el código generado para detectar errores lógicos o de sintaxis, así como posibles fallos en la aplicación, con el objeto de eliminar los errores en la codificación del programa.

  • Compilador (compiler):

Los “lenguajes interpretados” van traduciendo las instrucciones a Código Máquina a medida que se va ejecutando la aplicación. A su vez, los “lenguajes compilados” son traducidos a Código Máquina una sola vez (al finalizar la creación del programa), obteniendo así un programa ejecutable directamente en la máquina. Esta labor es realizada por el compilador y proporciona una aplicación más rápida y eficiente, por cuanto no tiene que ser traducida cada vez que se va a ejecutar en el ordenador.

  • Enlazador (tinker):

Es el encargado de enlazar el Código Máquina obtenido del compilador con las distintas librerías del sistema operativo. Estas librerías facilitan una serie de funciones básicas sobre las que se puede apoyar el programador para simplificar la creación de sus aplicaciones.

 

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Redes de Área Local – TIC’s en la empresa zamorana

Una red de área local, también conocida como LAN (acrónimo de Local Area Network), ocupa un área geográfica reducida, generalmente limitada a un edificio o una planta dentro de un edificio. Se trata de una red de carácter privado, gestionada por una única organización y que posee una alta fiabilidad y seguridad, ofreciendo elevadas tasas de transferencias.

Una red de área local se construye fundamentalmente para:

  • Compartir recursos físicos:

Impresoras, discos duros ubicados en servidores…

  • Centralizar la información de la organización:

Que estará ubicada en servidores de ficheros y servidores de bases de datos en lugar de en los propios equipos de trabajo.

  • Facilitar la gestión de los equipos.

Podemos distinguir varios tipos de redes de área local, en función del tipo de cable utilizado, la disposición o topología del cable, la velocidad de transferencia de datos a la que operan, los protocolos de comunicaciones y el método de control de acceso al medio compartido.

En las redes de área local se utiliza un único medio de transmisión compartido por todos los equipos conectados. La técnica de control de acceso al medio define la forma en que un equipo consigue enviar información a través de este medio compartido (cable o espacio radioeléctrico). Se han planteado varias alternativas, entre las que destacan los “protocolos de contienda” y los “protocolos de paso de testigo”.

En función de la topología de la red (disposición física de la red y de su cableado) podríamos distinguir:

  1. Topología Lineal:

Se trata de una red en la que los equipos se conectan directamente a un único cable, que actúa como un bus de datos terminado por dos resistencias. Las primeras redes Ethernet basadas en cable coaxial empleaban esta disposición del cable, y presentaban el problema de que una rotura en cualquier parte del cable provocaba una “caída” de toda la red (quedaban fuera de servicio todos los equipos conectados).

  1. Topología en Anillo:

En esta topología el cable se cierra sobre sí mismo formando un anillo. Las primeras redes Token Ring utilizaban esta topología, presentando el mismo problema de “caída” de toda la red ante una apertura del anillo.

  1. Topología en Estrella:

En esta configuración todos los cables parten de una posición central (concentrador) hacia los equipos que constituyen la red. A cada equipo llega un único cable independiente, de tal modo que una rotura en dicho cable sólo deja aislado al equipo que depende de él, posibilitando que el resto de la red siga trabajando con normalidad.

Los concentradores (“hubs y switches”) son dispositivos empleados en el cableado estructurado de edificios y oficinas, cuya finalidad es facilitar, el despliegue de una red en topología en estrella, en la que todos los cables utilizados se conectan a los puertos (“bocas de conexión”) de uno de estos dispositivos.

Por su parte, en función de los protocolos de comunicaciones utilizados podríamos establecer la siguiente clasificación de redes de área local:

  1. Las redes Ethernet:

Son las más extendidas hoy en día en el ámbito de las redes locales, y se basan en una topología lineal o en estrella con un protocolo de contienda (CSIWVCD) para el control de acceso al medio. Existen diferentes tipos de redes Ethernet en función de la infraestructura utilizada (cableado) y la longitud máxima de trabajo.

En cualquier caso los tipos más utilizados son el l OBase-T (que permite una velocidad de transmisión de 10 Mbps y utiliza cable de par trenzado) y el I OOBase-TX (que permite una velocidad de 100 Mbps), hablándose incluso de Gigabit Ethernet que permitirá una velocidad de hasta 1 Gbps.

  1. Token Bus:

Es un tipo de red local desarrollado fundamentalmente por empresas del sector del automóvil, con la intención de avanzar en la automatización de sus fábricas. Utiliza cable coaxial, alcanzando una velocidad máxima de transmisión de 10 Mbps.

  1. Token Ring:

Este tipo de red local fue desarrollado por IBM, y cuenta con una cierta implantación en el sector de la banca, si bien hoy en día ha perdido cuota de mercado a favor de la tecnología Ethernet.

Bases de Datos – TIC’s en la empresa zamorana

Podemos definir una base de datos como “un conjunto estructurado de datos que se guardan en un sistema informático y sobre los cuales es posible efectuar una serie de operaciones básicas de consulta, modificación, inserción o eliminación”.

Desde la aparición de los sistemas informáticos, una de sus principales aplicaciones ha sido el almacenamiento y el tratamiento de grandes cantidades de datos para permitir su posterior consulta y utilización.

La manipulación directa de los datos entraña una complejidad importante, además de que de esta forma se corre el riesgo de realizar operaciones incorrectas o no deseadas con dichos datos. Por este motivo se han desarrollado una serie de programas informáticos que tratan de aislar al usuario final de los archivos de datos: son los llamados Sistemas Gestores de Bases de Datos, SGBD, (Data Base Management Systems, DBMS), programas que se encargan de gestionar y controlar el acceso a los datos ofreciendo una representación más sencilla de los mismos.

Los Sistemas Gestores de Bases de Datos más conocidos y extendidos hoy en día son Access de Microsoft, dBase, FileMaker y Paradox, en el segmento de aplicaciones para particulares y pequeñas empresas, y SQL Server de Microsoft, Oracle, DB2 de IBM, Informix y Sybase, en el segmento de las grandes bases de datos.

Una base de datos está formada por una secuencia de registros, entendiendo por “registro” al conjunto de información asociada a una entrada en la base de datos. Ahora bien, cada registro está constituido por varios datos que representan distintos aspectos o atributos de él y que se denominan “campos”.

Con objeto de acelerar la búsqueda de la información se han ideado distintos métodos de acceso rápido a los archivos, siendo el más extendido el basado en la utilización de índices. Básicamente, un índice se puede construir mediante un archivo auxiliar que permite localizar rápidamente dónde se encuentra cada uno de los registros del archivo de datos.

Otro concepto importante es el de tipo de datos, que permite especificar el tipo de información que se va a almacenar en un determinado campo de la base de datos: números, fechas, cadenas de texto, imágenes… De esta forma se dota de un contenido semántico a la estructura de la base de datos. Además, hay que tener en cuenta que el SGBD reserva para cada tipo de datos un determinado espacio físico en el dispositivo de almacenamiento. Una característica adicional de los tipos de datos es que permiten al SGBD controlar la inserción o modificación de datos, de manera que éste se va a encargar de detectar e impedir que se introduzcan valores inapropiados en un determinado campo de un registro.

El modelo relacional, propuesto por E. F. Codd, es el más utilizado por las modernas bases de datos, ya que resulta muy sencillo y potente a la vez, y cuenta con una sólida base conceptual lógico-matemática. En este modelo los archivos de datos se representan de manera abstracta mediante tablas de valores.

Este concepto proporciona una mayor flexibilidad en la ordenación y presentación de los datos, a la vez que oculta los detalles reales del almacenamiento y manipulación de los mismos: el modelo no especifica exactamente cómo se representan físicamente las tablas, de manera que todo lo que ven los usuarios finales de la base de datos son filas y columnas.

El modelo relacional no se aplicó en la práctica hasta que a finales de los años setenta los minicomputadores y grandes computadores empezaron a disponer de suficiente capacidad de procesamiento para el desarrollo de grandes bases de datos. IBM fue pionero en estas experiencias y desarrolló un lenguaje de consulta estructurado denominado SQL (del inglés Structure Query Language), que a la postre ha llegado a convertirse en el estándar de las bases de datos relacionales.

A diferencia de los sistemas basados en ficheros de datos (tipo VSAM), en un sistema relacional los datos se relacionan por sus valores, y no mediante punteros (herramienta utilizada por el modelo jerárquico y el modelo en red, ampliamente superados hoy en día por el modelo relacional).

En el modelo relacional, por lo tanto, las filas de una determinada tabla constituyen los registros guardados en el archivo de datos y, a su vez, las columnas representan los campos o atributos de dichos registros. La “clave candidata” es el atributo o conjunto de atributos que permite identificar de manera unívoca a un registro de la tabla (en la tabla no pueden existir dos o más registros en los cuales ese atributo o conjunto de atributos tenga el mismo valor).

Por su parte, la “clave primaria” (o principal) es la clave que se utiliza para identificar de manera unívoca a un registro (es la escogida de entre las posibles claves candidatas).

Con los datos de las tablas es posible realizar múltiples operaciones, conocidas por el nombre genérico de “consultas” (queries). La característica que confiere una mayor potencia y flexibilidad al modelo relacional es la posibilidad de establecer relaciones entre dos o más tablas por medio de determinados campos clave.

De este modo, es posible realizar operaciones de cruce de datos entre tablas, así como llevar a cabo “uniones de tablas” (joins), obteniendo nuevas tablas cuyos registros se forman al combinar los datos de las tablas de partida. La relación entre tablas se establece mediante “claves extranjeras”.

El modelo relacional impone una serie de restricciones sobre los valores que pueden tomar los campos: son las llamadas reglas de integridad. De esta forma el propio sistema limita los estados válidos de la base de datos. Las situaciones que se deben tener en cuenta son las siguientes:

  • Protección de la Integridad de Entidad:

Para ello el sistema debe evitar que el valor de un campo clave se pueda repetir en más de un registro, garantizando así la propiedad de unicidad.

  • Protección de la Integridad Referencial:

El sistema debe actualizar de manera automática el contenido de todos aquellos registros que se encuentren relacionados con otros por medio de claves extranjeras. Es decir, los cambios que se produzcan en una tabla tienen que ser propagados a todas las demás tablas que estén relacionadas con la primera.

Además, sobre los campos de las tablas es posible definir una serie de restricciones:

  • Valor Único:

No se puede repetir el mismo valor de un campo en dos o más registros.

  • Valor por Defecto:

Automáticamente se asigna un valor predeterminado a un campo de todos los registros que se añadan a la tabla.

  • Valor Requerido:

El propio SGBD obliga al usuario a introducir un valor en el campo en cuestión de cada registro, es decir, dicho campo nunca podrá ir en blanco.

  • Valor dentro de un Rango:

El valor introducido en un campo ha de pertenecer a un determinado intervalo, o debe cumplir unos ciertos criterios.

Al aplicar las reglas de integridad y las restricciones sobre los posibles valores de los campos, el SGBD relacional impide una incorrecta manipulación de la base de datos por parte de los usuarios, obligando a respetar las reglas y políticas definidas por la organización.

Para validar y depurar el diseño de una base de datos se sigue un proceso de normalización, proceso que consiste en distribuir los distintos atributos en las tablas adecuadas (definiendo así las columnas de las tablas) y elegir cuidadosamente los atributos que van a ser claves.

La normalización es, por lo tanto, un método de análisis de datos que organiza los atributos de datos de manera que se agrupen entre sí para formar entidades estables, flexibles y adaptables. Este procedimiento se utiliza para simplificar las entidades, eliminar las redundancias y dotar a los modelos de datos de flexibilidad y capacidad de adaptación.

Sistemas Automatizados de Almacenaje y Extracción (AS/RS) – TIC’s en la empresa zamorana

En las tareas de almacenes está involucrada gran cantidad de mano de obra que puede cometer gran número de errores. Por ello, se han desarrollado almacenes controlados informáticamente.

Estos sistemas conocidos como Sistemas Automatizados de Almacenaje y Extracción (AS/RS), proporcionan la colocación y extracción automática de componentes en y de lugares concretos del AS/RS.

Suelen ser muy utilizados por distribuidores al detalle y en áreas de inventario y control de empresas manufactureras.

Muchas de las actividades que se realizan en los almacenes pueden mecanizarse o automatizarse de modo parcial o completo. Los AS/RS, se utilizan para almacenamiento de alta densidad y colocación y retiro eficientes de materiales-artículos.

La mecanización y automatización de las actividades en los almacenes requiere una fuerte inversión de capital y un estudio de factibilidad completo para justificar la inversión. El éxito del equipo mecanizado y automatizado requiere también la aprobación total de la gerencia para la planeación, diseño, procuración, instalación y, en particular, la corrección de fallas antes de operarlo. A veces el tiempo requerido desde la planeación hasta el arranque es de más de 3 años.

El planeador puede pensar en el empleo de sistemas mecanizados y automatizados para el almacén si existen algunas o todas las condiciones siguientes:

  • Mucha variedad de artículos en almacén.
  • Artículos almacenados en gran cantidad.
  • Elevada rotación de inventarios en general.
  • Almacenamiento de artículos que son de temporada.
  • Alto costo del terreno y del piso
  • Altos costos de mano de obra.
  • Necesidad de servicio rápido a los clientes.
  • Es deseable el almacenamiento aleatorio.
  • Las unidades de almacenamiento son de tamaño uniforme. 

    Los sistemas mecanizados para almacenamiento y retiro, estén o no automatizados, logran gran densidad porque se puede almacenar a mayores alturas que con estanterías convencionales. Se utilizan almacenamientos de gran altura, de 20 a 100 ft (6 a 30 m).

    El grado de mecanización y de control automático del almacenamiento varía de un usuario a otro y de una fábrica a otra. La persona que haga la planeación debe pensar en la contratación de consultores y solicitar la ayuda del fabricante del equipo. La mayoría de los fabricantes ofrecen guías para planeación como una ayuda para determinar los requisitos.

    Antes o durante la determinación de los requisitos para un sistema mecanizado o automatizado, también se deben determinar las necesidades de un sistema convencional, comparable, para almacenamiento. Después, se analiza la justificación económica de la inversión de capital y el coste de operación de cada sistema.

    El sistema automatizado requiere mayor inversión de capital, pero tiene menores costes anuales de operación que el sistema convencional. El sistema automatizado se justifica si el periodo para recuperación y el rendimiento sobre la inversión son satisfactorios para la alta gerencia de la empresa. También se deben tener en cuenta las leyes sobre impuestos cuando se piensa en sistemas mecanizados y automatizados. De acuerdo con las leyes fiscales de algunos países, cuando la estructura de estanterías soporta los muros y techos del edificio, se le considera como equipo. El equipo se puede depreciar con más rapidez que los edificios. Otros factores que influyen en la decisión de mecanizar y automatizar incluyen:

    -Ventajas competitivas en el servicio a los clientes.

    -Imagen de la empresa.

    -Confiabilidad y la necesidad de sistemas de apoyo.

    -Grado de adiestramiento del actual personal del almacén.

    -Grado al cual cambiará el mercado.

    -Tiempo para ponerlo en funcionamiento.

    -Disponibilidad de capital.

Fabricación Integrada por Ordenador (CIM) – TIC’s en la empresa zamorana

Fabricación Integrada por Ordenador (Computer Integrated Manufacturing). Las siglas CIM responden a una filosofía de implantación de un sistema informático que integre todos los procesos existentes en un proceso de fabricación, tanto en lo que se refiere a las áreas comerciales, como a las de diseño, fabricación, distribución, etcétera. Se trata de una estrategia dinámica que integra personas, procesos, información, estructuras y tecnologías para proporcionar un método más eficaz de gestión y poder ganar una o varias ventajas competitivas para la empresa.

La Fabricación Integrada por Ordenador, CIM (Computer Integrated Manufacturing) es una realidad dentro de una empresa cuando:

  • Todas las áreas funcionales de la empresa están relacionadas mediante información.
  • Esta información puede ser generada, transformada, utilizada, movida y almacenada mediante tecnología informática y durante la vida del producto.

La planificación estratégica introdujo en las empresas el concepto del corto y el largo plazo y la “Visión de futuro” para aprovechar las mejores oportunidades, optimizando las inversiones y obteniendo mayores beneficios (incrementar de forma sostenible a largo plazo la rentabilidad).

Esta técnica empresarial, aplicable a todas las funciones de la empresa, tuvo especial éxito en los entornos comerciales y financieros, incluso entre las PYMES, pero no en las funciones fabricación e ingeniería. Ésta era la situación de la industria española antes de la década de los setenta.

Hay que desarrollar en menos tiempo, porque los productos tienen una menor vida útil (periodo de comercialización), y es necesario alcanzar el máximo nivel de producción cuanto antes, convirtiendo en éxito económico la ventaja competitiva de un nuevo producto.

En un entorno CIM, la ingeniería representa el cerebro creativo de la empresa. La ingeniería CIM debe agrupar organizativamente y proporcionar un entorno de sistemas de información integrados a funciones tradicionalmente aisladas en la empresa como son las siguientes: l+D, ingeniería de producto e ingeniería de proceso.

Si la máquina está conectada a otras y a equipos de manejo de materiales como parte de un FMS, a todo el sistema se le llamaría Fabricación Integrada por Ordenador (CIM). En torno a un sistema CIM, cualquier modificación que se introduzca en el diseño puede materializarse en el producto en unos minutos.

CIM incluye todas las actividades desde la percepción de la necesidad de un producto; la concepción, el diseño y el desarrollo del producto; también la producción, marketing y soporte del producto en uso. Toda acción envuelta en estas actividades usa datos, ya sean textuales, gráficos o numéricos. El computador, hoy en día la herramienta más importante en la manipulación de datos, ofrece la posibilidad real de integrar las hasta ahora fragmentadas operaciones de manufactura en un sistema operativo único. Este acercamiento es lo que se denomina manufactura integrada por computador.

En el sistema CIM existen cinco dimensiones fundamentales:

-Administración general del negocio

-Definición del producto y del proceso

-Planificación y control del proceso

-Automatización de la fábrica

-Administración de las fuentes de información

Cada una de estas cinco dimensiones es un compuesto de otros procesos más específicos de manufactura, los cuales han demostrado una afinidad entre ellos. La primera dimensión rodea a las otras cuatro, y la quinta es el corazón del proceso. Respecto de esta última, existen dos aspectos: el intangible, el cual es la información misma, y el tangible, el cual incluye los computadores, dispositivos de comunicación, etc.

En general, un sistema integrado de ingeniería CIM debería ofrecer lo siguiente:

-Una base de datos que permita almacenar los datos geométricos y los de gestión.

-Herramientas de ayuda a la concepción y al diseño (2D, 3D, sólidos) y análisis (cinemática, cálculo por elementos finitos, etc.).

-Herramientas de ayuda a la fabricación (programación de CN, generación de rutas, simulación). Herramientas de ayuda a la gestión (control de proyectos, evaluación de costes, etc.).

-Herramientas de usuario final (procesadores textos y gráficos, correo electrónico, acceso a bases de datos externas, etc.).

Beneficios potenciales de la implantación de un sistema CIM:

-Mejora del servicio a clientes.

-Mejora de calidad.

-Menor tiempo de proceso.

-Menor tiempo de entrega de proveedores. Menor tiempo de entrega a clientes. Mejora en el rendimiento de los programas.

-Menor tiempo de la introducción en el mercado de nuevos productos.

-Superior flexibilidad y capacidad de respuesta. Mejora en la productividad.

-Reducción de la producción en curso.

-Reducción de los niveles de inventarios.

De los beneficios proporcionados por un sistema CIM se pueden extraer dos consecuencias básicas de la utilización de esta tecnología:

-Importancia de la flexibilidad de las operaciones para la competitividad de la empresa, la cual se ha puesto de manifiesto durante la pasada década conforme la tasa de cambio tecnológico y económico se ha acelerado y muchos mercados y consumidores se han hecho cada vez más internacionales. Como consecuencia de esta competencia creciente, se han acortado los ciclos de vida de los productos a medida que cada empresa ha intentado ofertar nuevos artículos entre un creciente número de rivales. Las empresas deben de responder a la competencia de forma rápida adaptándose a los cambios, en el mix de productos y en las tasas de producción, acortando los tiempos de suministro del sistema manufacturero, lo cual es facilitado por la automatización de los lanzamientos y cambios de máquina para los diferentes productos.

Automatización a gran escala, que sustituye personas por máquinas, está provocando un peso específico del capital fijo cada vez mayor.

Sistemas Flexibles de Fabricación (FSM) – TIC’s en la empresa zamorana

Sistema de automatización de la planta productiva controlado por un ordenador central que conecta varios centros de trabajo informatizados con un sistema automático de manipulación de materiales sincronizando actividades para maximizar el uso del sistema.

La Automatización de la Planta Productiva se suele describir en función del hardware tecnológico que se esté utilizando, las tecnologías automatizadas más sencillas son los robots industriales pero también hay otras más punteras como las máquinas herramientas de control numérico (CNC) y los sistemas automáticos de carga-descarga-transporte materiales (AS/RS y AGVs). Cada vez es más frecuente que estos equipos se utilicen de forma integrada, dando así lugar a las células de fabricación o a los sistemas flexibles de fabricación (FMS) y montaje (FAS).

El término FMS ha sido utilizado para etiquetar a una amplia gama de sistemas productivos con diferentes características y capacidades. Aunque el primer FMS data de los años sesenta sus aplicaciones no se han extendido hasta mediados de la década de los ochenta.

El funcionamiento de un FMS es, básicamente, el siguiente:

Los operarios llevan las materias primas de una familia de artículos hacia las estaciones de carga y descarga de materiales, donde el FMS comienza su actividad; bajo las instrucciones de un ordenador central, los elementos de transporte comienzan a mover los materiales hacia los diferentes centros de trabajo; en cada uno de ellos, los artículos son desplazados de acuerdo con su particular secuencia de operaciones, estando marcada la ruta a seguir por el ordenador central.

El objetivo perseguido es la sincronización de las actividades, de forma que se maximice la Utilización del sistema. Como las máquinas automáticas pueden ser utilizadas para la ejecución de diversas tareas, es posible cambiar rápidamente sus herramientas, con lo que los tiempos de lanzamiento son muy cortos. Esta flexibilidad posibilita, además, que una operación pueda ser realizada por más de una máquina, dando lugar a la aparición de células virtuales. Gracias a ello, la producción puede continuar aunque algunas máquinas estén paradas por cuestiones de mantenimiento. Cambiando y combinando las rutas a seguir se evitan los embotellamientos.

Los sistemas FMS hacen posible la fabricación multietapas automatizada de una amplia variedad de piezas, estando diseñados para producir familias de artículos que pueden ser elaborados de forma simultánea y aleatoria. Son capaces de responder a situaciones en las que se demandan cantidades variables de diferentes piezas, por lo que se suele afirmar que actúan como un puente entre los sistemas de alto volumen y baja variedad y los sistemas universales o multipropósito (bajo volumen y alta variedad). Ello proporciona parte de la flexibilidad asociada normalmente a las configuraciones intermitentes, junto a algunas de las economías de escala características de los sistemas de flujo continuo.

Principales elementos de los FMS:

  • Vehículos de control remoto
  • Cintas transportadoras
  • Sistemas de almacén asistidos por ordenador

Algunas ventajas de los FMS:

  1. Incremento de la flexibilidad.
  2. Reducción de las necesidades de mano de obra directa:

Debida a la reducción de ajustes y soportes de las tareas manuales de manipulación de materiales y a la automatización del control de las máquinas.

  1. Reducción de la inversión:

La utilización de un equipo instalado en un FMS puede ser hasta tres veces superior a la que se consigue con la máquina convencional, por lo que son necesarias menos máquinas, lo que a su vez, supone una menor necesidad de herramientas. También disminuye la inversión en inventario, dado que los materiales se desplazan directamente de máquina a máquina. Todo ello promueve una menor necesidad de espacio.

  1. Reducción del tiempo de respuesta:

El tiempo de lanzamiento o el de cambio para la preparación de la máquina es relativamente bajo porque muchas de las tareas están automatizadas y se desarrollan siguiendo las instrucciones del ordenador. Como a ello se añade el bajo nivel de inventario de producción en curso, disminuyen enormemente las causas de formación de colas o de tiempos ociosos o de espera.

  1. Calidad consciente:

Al eliminar una gran parte de las tareas realizadas manualmente, la variabilidad desciende significativamente y se puede obtener una calidad consistente a lo largo de las operaciones del sistema.

  1. Mejoras en el control del trabajo:

Cuando hay un menor número de artículos esperando para ser procesados es mucho más sencillo controlarlos.

  1. Incremento de las tasas de utilización de la maquinaria.

No en todas las empresas puede ser aconsejable la implantación de un sistema FMS, las instalaciones FMS son sistemas caros y complejos, que requieren unos niveles de utilización y una infraestructura fabril adecuados. Por estos motivos deberá estudiarse la adecuación de las características de fabricación de la empresa respecto a los FMS:

 

Entornos Adecuados                                                               Entornos Inadecuados
Estrecha gama de productos

Mix de productos de la misma familia de componentes

Entre 10 y 50 componentes, de 5000 a 30000 unidades por término medio

Productos que admitan el rediseño para adaptarse a las condiciones anteriores

Amplia gama de productos

Piezas con gran variedad de formas geométricas

Alto volumen y baja variedad o bajo volumen y alta variedad

Componentes de gran tamaño

Ciclo de tiempo de fabricación en máquina muy largo

Alto riesgo de rotura de herramientas y utillaje

Algunas limitaciones de los FMS:

  1. No todas las situaciones en las que se fabrica una variedad intermedia de artículos y un volumen moderado de éstos son aptos para la instalación de un FMS. Es necesario que existan familias de piezas que puedan ser producidas en las mismas máquinas y dentro de los mismos límites de tolerancia; suele ser necesaria la estandarización de los artículos a fabricar, a fin de que puedan ser elaborados correctamente por las máquinas NC.
  2. Un sistema FMS suele remplazar a varias máquinas, que pueden quedarse obsoletas en diferentes momentos; sin embargo, las empresas suelen preferir llevar a cabo una serie de pequeñas inversiones a lo largo del tiempo, para ir sustituyendo poco a poco los equipos viejos, en lugar de efectuar una gran inversión que sustituya a todos al mismo tiempo. La introducción de un FMS requiere, no obstante, de un largo ciclo de planificación previo y otro de desarrollo a fin de poder asegurar el éxito del sistema; muchos directivos, sin embargo, toman sus decisiones pensando tan sólo en el corto plazo, por lo que la complejidad inherente a la instalación de un FMS queda fuera de sus intereses.

A menudo, la mejor opción suele consistir en ir evolucionando poco a poco como sistema: se puede empezar utilizando máquinas CNC (máquinas herramientas de control numérico computerizado) que, posteriormente, se conectan mediante un sistema automático para la gestión y el transporte de los materiales y por último, se desarrolla y se instala el sistema central regido por el ordenador y el software que se encargará de controlar y dirigir el sistema.

CAD-CAM-CAE – TIC’s en la empresa zamorana

Computer Aided Design / Computer Aided Manufacturing / Computer Aided Engineering (Diseño asistido por ordenador / Fabricación asistida por ordenador / Ingeniería asistida por ordenador). Normalmente estas herramientas se utilizan de forma conjunta, indicando la interoperatividad existente entre los sistemas de diseño y los equipos de fabricación. La ingeniería asistida por ordenador permite simular el comportamiento de los diferentes modelos sometidos a condiciones dinámicas (esfuerzos, movimientos, temperaturas, etc).

Un sistema CAD (Diseño Asistido por Ordenador) está constituido por todos aquellos componentes y equipos informáticos (tanto software como hardware) que se utilizan para el diseño y desarrollo de productos, y que incluyen utilidades para generar documentos gráficos y para realizar los cálculos correspondientes (cálculos de estructuras, comportamientos de materiales, etc.).

Las herramientas CAD se utilizan tanto para diseño gráfico en 2D y 3D, como para sistemas de simulación, animación, visualización en áreas que van desde la arquitectura a la cartografía, pasando por diseños mecánicos, eléctricos, etc.

La principal ventaja de estas herramientas consiste en la accesibilidad de la información (al tratarse de un producto digital es fácilmente aprovechable en su totalidad o en parte) que se almacena en librerías, que permiten incorporar a un diseño partes o módulos previamente generados.

Esta información digitalizada tiene otras ventajas, como la posibilidad de obtener salidas impresas, habitualmente planos generados con plotters (impresoras de grandes dimensiones y gran precisión), e incluso intercambiar y transmitir esa información a otras aplicaciones o incluso a máquinas de control numérico. Además, es posible obtener listados de componentes para cada una de las distintas piezas que componen un objeto.

Existen herramientas como PED cuyo objetivo es realizar simulaciones para evaluar distintas alternativas de diseño, (p. ej. simulando la estabilidad o resistencia de diferentes alternativas). Otras como PPS, permiten obtener y gestionar el coste del componente, siendo útil para realizar simulaciones (esta vez en coste) de las alternativas de diseño.

Pero, sin duda, la herramienta CAD más popular en el mercado es el programa Autocad.

El CAM hace referencia al control directo de máquinas, instalaciones con procedimientos técnicos, aparatos de manipulación, transporte y almacenamiento. Su función es la generación de los programas de Control Numérico (partiendo del diseño generado previamente en CAD para que las máquinas, robots, líneas de montaje, etc. realicen las instrucciones oportunas). Lo más generalizado es su utilización en máquinas de corte y fresado, a las que se les proporcionan datos sobre la trayectoria de los datos de corte mediante los cuales se va obteniendo la pieza.

Por su parte, el CAE es un concepto que surge como una evolución de las funciones de CAD/CAM. Realmente se trata de un conjunto de procedimientos y técnicas que permiten analizar los distintos pasos a seguir desde el diseño hasta el proceso de Ingeniería.

Existen dos tipos de herramientas CAE, las empleadas en la industria electrónica (ECAE) y las usadas en la industria mecánica (MCAE):

  • El CAE en la industria electrónica:

Consiste en una serie de aplicaciones que dan soporte al proceso de diseño del componente electrónico (circuitos integrados, etc.).

  • El CAE de la industria mecánica:

Consiste en una serie de aplicaciones que en este caso permiten el modelado, análisis y simulación del comportamiento de materiales. Su principal ventaja es la economía de costes y la eficacia en el proceso de diseño y en la utilización de materiales.