Historia de La Automatizacion PDF

Preview

Summary

Breve historia sobre inicios de la automatizacion...

Description

Historia de la Automatizacion Las primeras máquinas simples que sustituían una forma de esfuerzo en otra forma que fueran manejadas por el ser humano, tal como levantar un peso pesado con sistema de poleas o con una palanca. Posteriormente las máquinas fueron capaces de sustituir formas naturales de energía renovable, tales como el viento, mareas, o un flujo de agua por energía humana. Los botes a vela sustituyeron a los botes de remos. Todavía después, algunas formas de automatización fueron controlados por mecanismos de relojería o dispositivos similares utilizando algunas formas de fuentes de poder artificiales -algún resorte, un flujo canalizado de agua o vapor para producir acciones simples y repetitivas, tal como figuras en movimiento, creación de música, o juegos. Dichos dispositivos caracterizaban a figuras humanas, fueron conocidos como autómatas y datan posiblemente desde 300 AC. En 1801, la patente de un telar automático utilizando tarjetas perforadas fue dada a Joseph Marie Jacquard, quien revolucionó la industria del textil. La parte más visible de la automatización actual puede ser la robótica industrial. Algunas ventajas son repetitividad, control de calidad más estrecho, mayor eficiencia, integración con sistemas empresariales, incremento de productividad y reducción de trabajo. Algunas desventajas son requerimientos de un gran capital, decremento severo en la flexibilidad, y un incremento en la dependencia del mantenimiento y reparación. Por ejemplo, Japón ha tenido necesidad de retirar muchos de sus robots industriales cuando encontraron que eran incapaces de adaptarse a los cambios dramáticos de los requerimientos de producción y no eran capaces de justificar sus altos costos iniciales. Para mediados del siglo 20, la automatización había existido por muchos años en una escala pequeña, utilizando mecanismos simples para automatizar tareas sencillas de manufactura. Sin embargo el concepto solamente llego a ser realmente práctico con la adición (y evolución) de las computadoras digitales, cuya flexibilidad permitió manejar cualquier clase de tarea. Las computadoras digitales con la combinación requerida de velocidad, poder de computo, precio y tamaño empezaron a aparecer en la década de 1960s. Antes de ese tiempo, las computadoras industriales era exclusivamente computadoras analógicas y computadoras híbridas. Desde entonces las computadoras digitales tomaron el control de la mayoría de las tareas simples, repetitivas, tareas semiespecializadas y especializadas, con algunas excepciones notables en la producción e inspección de alimentos. Como un famoso dicho anonimo dice, "para muchas y muy cambiantes tareas, es difícil remplazar al ser humano, quienes son fácilmente vueltos a entrenar dentro de un amplio rango de tareas, más aún, son producidos a bajo costo por personal sin entrenamiento." SISTEMAS DE PRODUCCION ANTIGUOS El origen se remonta a los años 1750, cuando surge la revolución industrial. 1745: máquinas de tejido controladas por tarjetas perforadas. 1817-1870: máquinas especiales para corte de metal. 1863: primer piano automático, inventado por M. Fourneaux.

1856-1890: Sir Joseph Whitworth enfatiza la necesidad de piezas intercambiables. 1870: primer torno automático, inventado por Christopher Spencer. 1940: surgen los controles hidráulicos, pneumáticos y electrónicos para máquinas de corte automáticas. 1945-1948: John Parsons comienza investigación sobre control numérico. 1960-1972: Se desarrollan técnicas de control numérico directo y manufactura computadorizada REVOLUCION INDUSTRIAL El cambio que se produce en la Historia Moderna de Europa por el cual se desencadena el paso desde una economía agraria y artesana a otra dominada por la industria y la mecanización es lo que denominamos Revolución Industrial.En la segunda mitad del siglo XVIII, en Inglaterra se detecta una transformación profunda en los sistemas de trabajo y de la estructura de la sociedad. Es el resultado de un crecimiento y de unos cambios que se han venido produciendo durante los últimos cien años; no es una revolución repentina, sino lenta e imparable. Se pasa del viejo mundo rural al de las ciudades, del trabajo manual al de la máquina. Los campesinos abandonan los campos y se trasladan a las ciudades; surge una nueva clase de profesionales.Algunos de los rasgos que han considerado definitorios de la revolución industrial se encuentra en el montaje de factorías, el uso de la fuerza motriz... además de los cambios que trajo: se pasa de un taller con varios operarios a grandes fábricas, de la pequeña villa de varias docenas de vecinos a la metrópoli de centenas de miles de habitantes.Esta revolución viene a ser un proceso de cambio constante y crecimiento continuo donde intervienen varios factores: las invenciones técnicas ( tecnología) y descubrimientos teóricos, capitales y transformaciones sociales ( economía), revolución de la agricultura y al ascenso de la demografía. Estos factores se combinan y potencian entre sí, no se puede decir que exista uno que sea desencadenante.Las enormes transformaciones económicas que conocerá Europa (comenzando estos cambios Gran Bretaña) a partir del siglo XVIII modificarán en gran medida un conjunto de instituciones políticas, sociales y económicas vigentes en muchos países desde al menos el siglo XVI que suelen denominarse como El Antiguo Régimen. El nombre fue utilizado por primera vez por dirigentes de la Revolución Francesa en un sentido crítico: los revolucionarios pretendían terminar con todo lo que constituía ese Antiguo Régimen. Aquí nos ocuparemos fundamentalmente de los aspectos económicos, aunque dando también las claves básicas para comprender las instituciones políticas y sociales de esta época.

OTRA HISTORIA SISTEMAS MODERNOS DE PRODUCCION Existen muchos trabajos donde no existe riesgo inmediato de la automatización. Ningún dispositivo ha sido inventado que pueda competir contra el ojo humano para la precisión y certeza en muchas tareas; tampoco el oído humano. El más inútil de los seres humanos puede identificar y distinguir mayor cantidad de escencias que cualquier dispositivo automático. Las habilidades para el patrón de reconocimiento humano, reconocimiento de lenguaje y producción de lenguaje se encuentran más allá de cualquier expectativa de los ingenieros de automatización. Las computadoras especializadas, referidas como Controlador lógico programable, son utilizadas frecuentemente para sincronizar el flujo de entradas de sensores y eventos con el flujo de salidas

a los actuadores y eventos. Esto conduce para controlar acciones precisas que permitan un control estrecho de cualquier proceso industrial. (Se temía que estos dispositivos fueran vulnerables al error del año 2000, con consecuencias catastróficas, ya que son tan comunes dentro del mundo de la industria). Las interfaces Hombre-Máquina (HMI) o interfaces Hombre-Computadora (CHI), formalmente conocidas como interfaces Hombre-Máquina, son comúnmente empleadas para comunicarse con los PLCs y otras computadoras, para labores tales como introducir y monitorear temperaturas o presiones para controles automáticos o respuesta a mensajes de alarma. El personal de servicio que monitorea y controla estas interfaces son conocidos como ingenieros de estación. Otra forma de automatización que involucra computadoras es la prueba de automatización, donde las computadoras controlan un equipo de prueba automático que es programado para simular seres humanos que prueban manualmente una aplicación. Esto es acompañado por lo general de herramientas automáticas para generar instrucciones especiales (escritas como programas de computadora) que direccionan al equipo automático en prueba en la dirección exacta para terminar las pruebas.

Uno de los elementos sustanciales de la mecanización y modernización industrial fue la aplicación de un nuevo tipo de energía: el vapor, cuya producción requería carbón. La máquina de vapor del escocés James Watt (1782) se convirtió en el motor incansable de la Revolución Industrial. El sector algodonero La introducción de máquinas automáticas, movidas por la fuerza expansiva del va por, para la fabricación industrial se produjo por primera vez en Inglaterra, en el sector textil del algodón En los años anteriores a la Revolución Francesa, ya se ha habían puesto a punto las principales innovaciones que afectaron a las dos operaciones básicas del sector: hilado y tejido. El hilado de lana o algodón se había realizado hasta entonces con la rueca. En 1764 la "Jenny", de Heargraves, desarrollaba un mecanismo aprovechando el movimiento de una rueca, accionada mediante una manivela, para obtener simultáneamente varias bobinas de hilo, con lo que se multiplicaba la producción. La "waterframe" de Arkwnght (1769), sustituía la energía humana por la hidráulica. La rueda que accionaba la máquina se movía como una hélice, impulsada por un chorro de agua. El desarrollo de la hilatura del algodón estimuló la modernización del telar. El telar manual tradicional constaba de un entramado de hilos por el que se hacía circular un lado a otro. La bobina se pasaba de mano a mano por lo que la anchura de la tela quedaba limitada a la envergadura del tejedor. En 1733, J. Kay ideó un procedimiento automático para lanzar la bobina, la "lanzadera automática", lo que permitía fabricar piezas más anchas, y se ahorraba la mitad tiempo. Por fin, en 1781, Cartwright aplicó el movimiento de vaivén de la máquina de vapor a vanos telares, con lo cual nació el "telar mecánico". Hacia 1815, los telares mecánicos, aún en frase experimental, eran minoría frente a los telares manuales. Sólo había 2400 en toda Inglaterra. Durante la década de 1820, la cifra se multiplicó por diez. En 1850 había unos 250 000 telares, y, de ellos, unos 200 000 eran mecanizados. El hecho de que las novedades señaladas correspondiesen a la industria de algodón, y no a la de la lana, que era la más difundida hasta entonces, pudo deberse a la mayor resistencia y elasticidad de la fibra vegetal. Además existía algodón abundante y barato en las colonias de Norteamérica debido al trabajo esclavo y, más tarde, en India. Desde de 1701 quedó prohibida en Inglaterra la importación de tejidos estampados de algodón en India. Hasta 1750 la supremacía de las telas de este origen era incuestionable, pero se vendían como productos de lujo para gente rica. En esa

época, del total de exportaciones inglesas, el 46% era de lana y el 26% de cereales. En 1800 el 28.5% era de lana y el 24% era de algodón. En 1810, los tejidos de algodón habían superado a los de lana. Por fin, a principios de la década de 1830, las exportaciones de algodón no sólo superaban cuatro veces a las de lana, sino que además constituían la mitad del total de las exportaciones británicas. Los talleres artesanales no reunían las condiciones necesarias para albergar las máquinas. Éstas se concentraron en grandes naves destinadas exclusivamente a la producción: las fábricas. La industria algodonera fue el primer sector en el que se invirtieron los capitales obtenidos en el comercio y la agricultura. Además, dio lugar a la mecanización industrial, cuyos efectos positivos y negativos se dejaron sentir rápidamente. Las exposiciones universales (desde la de Londres de 1851) se convirtieron en e1 escaparate de todas las novedades, lo que agilizó la difusión de las nuevas máquinas. La multiplicación de la producción redujo considerablemente los costos: en 1812, los costos de producción de hilo de algodón eran una décima parte de los de 30 años después. La consecuencia inevitable fue el abaratamiento de los precios y la extensión de las ventas. Sin embargo la supervisión de los telares automáticos, para lo que no se requería fuerza, pasó a ser realizada por niñas, cuyas pequeñas manos podían desenvolverse bien para limpiar y engrasar entre los engranajes de las máquinas. Los salarios que se les pagaba eran mucho más reducidos y las jornadas más largas, a la vez que el ritmo de trabajo era marcado por las pausas obligatorias de la máquina. El sonido de la sirena fue otra de las aplicaciones de la máquina de vapor. Los grandes beneficios obtenidos buscaron pronto otros objetivos. La industria algodonera sirvió de motor para el desarrollo de la industria química: blanqueado (lejías, detergentes a base de cal y sales), tinturas, fijadores, no ya de origen vegetal o animal como se utilizaban anteriormente, sino a partir de combinaciones de elementos minerales tratados convenientemente. La industria textil algodonera se concentraba en el noroeste de Inglaterra, alrededor del condado de Lancaster (Lancashire), en ciudades como Leeds, Manchester o Chester y el puerto y centro comercial de Liverpool, una zona bien comunicada y dotada de ríos, necesarios para mover las hiladoras que se empleaban en el siglo XIX. La mecanización textil se difundió en el continente –Francia, Bélgica, la Confederación Germánica o España (Cataluña)– desde 1830, a medida que iban caducando las patentes. Mientras que en Inglaterra el telar mecánico se impulso entre 1834-1850, en el resto de las zonas no lo hizo hasta 1870, coexistiendo hasta entonces con el manual. La Revolución de los transportes: el ferrocarril, el barco de vapor y el desarrollo

siderúrgico El ferrocarril, es decir, los vagones que circulaban sobre unas vías de hierro, eran utilizados ya en el siglo XVIII para la extracción minera. En 1825 Stephenson aplicó la maquina de vapor capaz de desplazarse (locomotora) como fuerza de tracción para arrastrar estos vagones. que antes eran tirados por caballos y personas. La idea de desplazarse así por vía terrestre supuso la aparición del ferrocarril moderno, como medio de transporte para mercancía personas. El ferrocarril permitía transportar materias pesadas con una rapidez antes impensable de 32 a 40 Km. (debemos tener en cuenta que 40 Km. era la distancia que solía recorrer un caballo en una jornada). La revolución de la velocidad acorto extraordinariamente el tiempo de los desplazamientos y permitió vertebrar el comercio interior, escasamente desarrollado hasta entonces. El volumen de los intercambios se multiplicó. Hacia l870 ya habían construido dos tercios de la red ferroviaria británica, la más extensa y densa de Europa. En el continente, los más desarrollados eran los ferrocarriles de Bélgica y Holanda, favorecidos por su condiciones orográficas: no existía en sus trazados un solo túnel. El caso opuesto era el de Suiza, cuyos túneles alpinos dificultaban la construcción. El resto, Alemania e Italia en sus albores como naciones, Francia o España, alianzaban sólo un tercio de la extensión de la red que tendrían en vísperas de la Primera Guerra Mundial. En Estados Unidos, el final de la Guerra de Secesión, en 1865, marco el punto de gran expansión ferroviaria, que le llevaría a destacarse como la red más extensa del mundo. La fuerza del vapor se empleó también en la navegación. Los experimentos transoceánicos iniciados hacia 1840 sufrieron algunos percances. Las hélices tenían dificultades para adaptarse al oleaje. Como consecuencia, los vapores de rueda trasera se desarrollaron para la navegación fluvial, mientras que para el tráfico marítimo se empleaban buques mixtos, dotados de dos grandes ruedas laterales movidas a vapor, pero conservaban la estructura de mástiles y velas que les permitía, además, desplazarse impulsados por el viento. Simultáneamente, y a pesar de los contratiempos, se van acorazando con hierro o, incluso, se fabrican totalmente de hierro, lo que permite aumentar el tonelaje y la velocidad. No obstante, durante todo el siglo los nuevos barcos a vapor coexistían con los grandes veleros ("clippers"). La aparición del ferrocarril y del barco de vapor estimuló extraordinariamente la demanda de hierro. La fabricación de vías, locomotoras, vagones y barcos disparó definitivamente la industria siderúrgica. Además, la siderurgia y la aplicación del vapor a la industria incrementaron las necesidades de carbón. Su explotación masiva

abarató el precio, con lo que se fue extendiendo para el uso doméstico (cocinas y calefacción). Las innovaciones introducidas a lo largo del siglo XVIII se realizaron en dos campos: la mejora de la combustión en el carbón y la mayor calidad del producto final en el hierro. En cuanto al primero, se consagró como combustible un tipo de carbón, "coque" (hulla refinada), capaz de producir elevadas temperaturas. La combustión se avivaba con la inyección de aire caliente. En cuanto al segundo, se ideó la técnica del "pudelado" (1784), consistente en batir la masa de metal incandescente, con lo que se obtenía un hierro más maleable. Mediante el "laminado" (1783), la masa de hierro fundido se transforma en barras al pasar por unos rodillos, lo que facilita su utilización industrial. SISTEMAS DE PRODUCCION ANTIGUOS El origen se remonta a los años 1750, cuando surge la revolución industrial. 1745: máquinas de tejido controladas por tarjetas perforadas. 1817-1870: máquinas especiales para corte de metal. 1863: primer piano automático, inventado por M. Fourneaux. 1856-1890: Sir Joseph Whitworth enfatiza la necesidad de piezas intercambiables. 1870: primer torno automático, inventado por Christopher Spencer. 1940: surgen los controles hidráulicos, pneumáticos y electrónicos para máquinas de corte automáticas. 1945-1948: John Parsons comienza investigación sobre control numérico. 1960-1972: Se desarrollan técnicas de control numérico directo y manufactura computadorizada

SISTEMAS MODERNOS DE PRODUCCION

Existen muchos trabajos donde no existe riesgo inmediato de la automatización. Ningún dispositivo ha sido inventado que pueda competir contra el ojo humano para la precisión y certeza en muchas tareas; tampoco el oído humano. El más inútil de los seres humanos puede identificar y distinguir mayor cantidad de escencias que cualquier dispositivo automático. Las habilidades para el patrón de reconocimiento humano, reconocimiento de lenguaje y producción de lenguaje se encuentran más allá de cualquier expectativa de los ingenieros de automatización. Las computadoras especializadas, referidas como Controlador lógico programable, son utilizadas frecuentemente para sincronizar el flujo de entradas de sensores y eventos con el flujo de salidas a los actuadores y eventos. Esto conduce para controlar acciones precisas que permitan un control estrecho de cualquier proceso industrial. (Se temía que estos dispositivos fueran vulnerables al error del año 2000, con consecuencias catastróficas, ya que son tan comunes dentro del mundo de la industria). Las interfaces Hombre-Máquina (HMI) o interfaces Hombre-Computadora (CHI), formalmente

conocidas como interfaces Hombre-Máquina, son comúnmente empleadas para comunicarse con los PLCs y otras computadoras, para labores tales como introducir y monitorear temperaturas o presiones para controles automáticos o respuesta a mensajes de alarma. El personal de servicio que monitorea y controla estas interfaces son conocidos como ingenieros de estación. Otra forma de automatización que involucra computadoras es la prueba de automatización, donde las computadoras controlan un equipo de prueba automático que es programado para simular seres humanos que prueban manualmente una aplicación. Esto es acompañado por lo general de herramientas automáticas para generar instrucciones especiales (escritas como programas de computadora) que direccionan al equipo automático en prueba en la dirección exacta para terminar las pruebas....