Aplicación de la metodología “Industria 4.0” en una celda de manufactura didáctica

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En lo general, las celdas de manufactura flexible no son atendidas por humanos, por lo que su diseño y operación deben ser más precisos que los de otras celdas (Castillo-Rodríguez, 2012). Son importantes la selección de máquinas y robots incluyendo los tipos y capacidades de efectores finales y de sus sistemas de control, para tener un funcionamiento correcto de la celda. Se debe considerar la probabilidad de un cambio apreciable en la demanda de familias de piezas, durante el diseño, para asegurarse que el equipo implicado tenga la flexibilidad y la capacidad correctas (Chacón-García, 2008). Aunque se pretende que una celda de manufactura permita adecuaciones eficientes; en la realidad, la reprogramación a una celda es una labor delicada y compleja. Adecuar una celda, para la fabricación de un nuevo producto, requiere de tiempo y de personal especializado; además, la celda debe detenerse durante el tiempo que dure la adecuación, interrumpiendo así el proceso productivo.

La investigación incluye un estudio sobre el impacto que tendrá la implantación de celdas de manufactura en los procesos de producción, la relación costo beneficio que se obtendrá y el análisis de algunos aspectos laborales, necesarios para la implantación de este sistema de producción. En la investigación se hace mención tanto del funcionamiento de una celda de manufactura, como de las familias de piezas que la integraran. Las celdas de manufactura ofrecen una mejora continua por ello debe tomarse en cuenta para establecer una estrategia de manufactura que guie el crecimiento de las empresas. La organización de los procesos de manufactura es de vital importancia para toda competitividad de las empresas y por medio de esta se logran los objetivos de productividad y eficiencia. Además, se disminuyen los costos de fabricación utilizando los mismos medios con los que contaba antes de la organización.

Un proceso de manufactura se debe concebir de manera organizada y eficiente desde un principio, lo cual facilitará la implementación de sistemas automatizados a medida que el sistema lo requiera. La flexibilidad como concepto fundamental en los actuales procesos productivos es la habilidad para adaptarse a los continuos cambios del mercado (UNAM, 2012). Las celdas de manufactura son una herramienta que han sido fuertemente utilizadas en empresas que se encuentran inmersas en la filosofía Lean en sus procesos productivos con el objetivo de aumentar eficiencia. En concreto, ahora se están centrado en trabajar con todos sus proveedores para que adopten la misma metodología Lean Manufacturing, ya que su aplicación garantiza la máxima calidad del producto y elimina todo tipo desperdicios, ya sean en tiempo o materias primas.

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1 Marco de referencia.

La cuarta revolución industrial o la industria 4.0, no consiste solo en máquinas y sistemas inteligentes y conectados, su alcance es más amplio (Nicholas, 2008). Al mismo tiempo, se producen oleadas de más avances en ámbitos que van desde la secuenciación genética hasta la nanotecnología, y de las energías renovables a computación cuántica. Es la fusión de estas tecnologías y su interacción a través de los dominios físicos, digitales y biológicos lo hace la cuarta revolución industrial sea fundamentalmente diferente de las anteriores.

1.1 Antecedentes

Etapas de la Revolución Industrial.

La Revolución Industrial estuvo dividida en dos etapas: La primera del año 1750 hasta 1840, y la segunda de 1880 hasta nuestros tiempos (Gilbreth 1990). Todos estos cambios trajeron consigo consecuencias tales como:

- Demográficas: Traspaso de la población del campo a la ciudad (éxodo rural) migraciones internacionales, crecimiento sostenido de la población, grandes diferencias entre los pueblos e independencia económica.

- Económicas: Producción en serie, desarrollo del capitalismo, aparición de las grandes empresas e intercambios desiguales.

- Sociales: Nace el proletariado y la cuestión social.

- Ambientales: Deterioro del ambiente, degradación del paisaje, explotación irracional de la tierra.

La Revolución Industrial es un periodo histórico comprendido entre la segunda mitad del siglo XVIII y principios del XIX, en el que el Reino Unido primero, y el resto de la Europa continental después, sufren el mayor conjunto de transformaciones socioeconómicas, tecnológicas y culturales de la Historia de la humanidad, desde el Neolítico (Perrionet, 1960). La economía basada en el trabajo manual fue reemplazada por otra dominada por la industria y la manufactura. La revolución comenzó con la mecanización de las industrias textiles y el desarrollo de los procesos del hierro. La expansión del comercio fue favorecida por la mejora de rutas de transportes y posteriormente por el nacimiento del ferrocarril. Las innovaciones tecnológicas más importantes fueron la máquina de vapor y “Spinning Jenny”, una potente máquina relacionada con la industria textil. Estas nuevas máquinas favorecieron enormes incrementos en la capacidad de producción. La producción y desarrollo de nuevos modelos de maquinaria en las dos primeras décadas del siglo XIX facilitó la manufactura en otras industrias e incrementó también su producción.

A finales del siglo XVIII las fuentes de energía que movían las producciones humanas se limitaban al fuego, a la fuerza animal (de hombres, caballos, mulas, bueyes y similares) y al viento. Recordar la importancia de la navegación a vela y los molinos de viento. El invento del escocés James Watt consiste en lograr el auténtico aprovechamiento de la energía del vapor que marcó el origen de la primera revolución industrial. Los talleres se transformaron en grandes fábricas y nacieron los conceptos de obreros industriales e ingeniería industrial. Las fábricas dependían de suministros continuos de agua y combustible y por eso eran construidas preferentemente en los valles de los ríos.

A mediados del siglo XIX, en Inglaterra se realizaron una serie de transformaciones que hoy conocemos como Revolución Industrial; dentro de las cuales las más relevantes fueron:

- La aplicación de la ciencia y tecnología permitió el invento de máquinas que mejoraban los procesos productivos.

- La despersonalización de las relaciones de trabajo: se pasa desde el taller familiar a la fábrica.

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