Diseño Industrial. Pere Ponsa, Toni Granollers.
Diseño y automatización industrial
Sistemas de automatización
La Real Academia de las Ciencias Físicas y Exactas define la automática como el
conjunto de métodos y procedimientos para la substitución del operario en tareas físicas
y mentales previamente programadas. De esta definición original se desprende la
definición de la automatización como la aplicación de la automática al control de
procesos industriales.
Por proceso, se entiende aquella parte del sistema en que, a partir de la entrada de
material, energía e información, se genera una transformación sujeta a perturbaciones
del entorno, que da lugar a la salida de material en forma de producto. Los procesos
industriales se conocen como procesos continuos, procesos discretos y procesos batch.
Los procesos continuos se caracterizan por la salida del proceso en forma de flujo
continuo de material, como por ejemplo la purificación de agua o la generación de
electricidad. Los procesos discretos contemplan la salida del proceso en forma de
unidades o número finito de piezas, siendo el ejemplo más relevante la fabricación de
automóviles. Finalmente, los procesos batch son aquellos en los que la salida del
proceso se lleva a cabo en forma de cantidades o lotes de material, como por ejemplo la
fabricación de productos farmacéuticos o la producción de cerveza.
El concepto de proceso está claramente relacionado con los conceptos de productos,
programas, así como con la planificación de plantas, tal como muestra la figura. La
estructura organizativa de la empresa debe contar con una clara relación entre estos
conceptos, y para ello el ciclo de diseño está basado en la idea de ingeniería concurrente
en la que diversos equipos desarrollan de forma coordinada cada uno de los diseños En
concreto es relevante centrarse en qué se va a producir, como y cuando se fabricarán los
productos, qué cantidad de producto debe fabricarse, así como especificar el tiempo
empleado y el lugar en que se llevarán a cabo dichas operaciones. Estas cuestiones
sobrepasan los límites del presente libro (Tompkins et. al., 2006), (Velasco, 2007).
En este punto es necesario hacer un breve inciso sobre los tipos de industria existentes y
los problemas de control que se plantean en cada tipo de industria. Las industrias
relacionadas con la automatización son básicamente la industria manufacturera y la
industria de procesos. La industria manufacturera (discrete parts manufacturing) se
caracteriza por la presencia de máquinas herramienta de control numérico por ordenador
como núcleo de sistemas de fabricación flexible. En esta industria, destaca el uso de
estaciones robotizadas en tareas de soldadura al arco o por puntos, pintura, montaje,
etc., de forma que en la actualidad la necesidad de automatización es elevada si se desea
ofrecer productos de calidad en un entorno competitivo. Uno de los temas principales a
resolver en este tipo de industria es la planificación y gestión de la producción:
asignación de tareas a máquinas, diseño del layout de la planta, sistemas flexibles que
fabriquen diversos productos, políticas de planificación cercanas a la optimización, etc.
En cuanto a la industria de procesos (continuous manufacturing), existen fábricas de
productos de naturaleza más o menos continua, como la industria petroquímica,
cementera, de la alimentación, farmacéutica, etc. Dentro del proceso de fabricación de
estas industrias, se investiga en nuevas tecnologías, para la obtención de nuevos
catalizadores, bioprocesos, membranas para la separación de productos,
microrreactores, etc. En este tipo de industria, destacan la aplicación de algoritmos de
control avanzado, - como, por ejemplo, el control predictivo -, o la formación experta de
operarios de salas de control mediante simuladores. Respecto a las necesidades de
automatización, la industria de procesos tiene un nivel consolidado en cuanto a salas de
control con sistemas de control distribuido (DCS), y el uso de autómatas programables
para tareas secuenciales o para configurar sistemas redundantes seguros ante fallos,
entre otros elementos.
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