DocsTec-10616

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INSTITUTO TECNOLÓGICO Y DE ESTUDIOS SUPERIORES DE 
MONTERREY 
PROGRAMA DE GRADUADOS EN INGENIERÍA 
SIMULADOR DEL SISTEMA AUTOMÁTICO DE 
ALMACENAMIENTO, CARGA, Y DESCARGA 862 DE 
AMATROL 
TESIS 
PRESENTADA COMO REQUISITO PARCIAL PARA OBTENER 
EL GRADO ACADÉMICO DE 
MAESTRO EN CIENCIAS 
ESPECIALIDAD EN INGENIERÍA INDUSTRIAL 
GUSTAVO ADOLFO MOLINA FALCÓN 
MONTERREY, N.L., DICIEMBRE DE 1994 
DEDICATORIA 
A mis amados padres : 
Ing. José G. Molina Ramírez y Graciela Falcón de Molina 
A mi querido hermano : 
José Francisco Molina Falcón 
A mis abuelitos : 
Nemesio, Ma. Antonia, y Carmen 
AGRADECIMIENTOS 
Al pueblo de México: 
por la oportunidad brindada para estudiar esta maestría 
A mi asesor: 
Ing. Eduardo García Dunna 
A mis sinodales : 
Ing. Rashid Abella Yunes, y Dr. Antonio José Dieck Assad 
A mis maestros de la maestría. 
A mis amigos y compañeros: 
José Luis, Francisco, Christian, Alfredo, Beatriz, Karla, Hugo, 
Vicente, Jorge, David, Miguel, Martín, Manolo, Hugo, Félix, 
Isidro, Antonio, Gloría, Víctor, Jorge, Fausto, Lolis, Lorenzo, 
José, y a todos aquellos que me han apoyado en mi estancia 
en esta ciudad de Monterrey. 
= = = = = = = = = = = = = = = = = SIMULADOR DEL SISTEMA AS/RS 862 DE AMATROL 
ÍNDICE GENERAL 
ÍNDICE GENERAL I 
ÍNDICE DE FIGURAS IV 
ÍNDICE DE TABLAS v 
CAPÍTULO 1: INTRODUCCIÓN 
1.1 INTRODUCCIÓN 1 
SUMARIO 2 
CAPÍTULO 2: ANTECEDENTES 
2.1 MANUFACTURA 3 
2.1.1 HISTORIA 3 
2.1.2 MANUFACTURA INTEGRADA POR COMPUTADORA 3 
2.1.3 SISTEMAS FLEXIBLES DE MANUFACTURA 7 
2.2 AUTOMATIZACIÓN Y ROBÓTICA 9 
2.2.1 HISTORIA 9 
2.2.2 AUTOMATIZACIÓN 11 
2.2.3 ROBÓTICA 12 
2.3 SIMULACIÓN POR COMPUTADORA 14 
2.3.1 HISTORIA 14 
2.3.2 CONCEPTO Y APLICACIONES DE LA SIMULACIÓN 14 
2.3.3 LA SIMULACIÓN COMO MEDIO DE ENTRENAMIENTO Y CAPACITACIÓN 16 
2.4 ANIMACIÓN POR COMPUTADORA 17 
2.4.1 INTRODUCCIÓN 17 
2.4.2 PROOF: ANIMACIÓN POR COMPUTADORA DE SISTEMAS PRODUCTIVOS 18 
SUMARIO 20 
BIBLIOGRAFÍA 20 
CAPÍTULO 3: SISTEMA AUTOMÁTICO DE ALMACENA-
MIENTO, CARGA, Y DESCARGA 862 DE AMATROL 
3.1 SISTEMAS AUTOMÁTICOS DE MANEJO DE MATERIALES 23 
3.1.1 INTRODUCCIÓN 23 
3.1.2 CONCEPTO. Y VENTAJAS EN EL EMPLEO DE LOS SISTEMAS AS/RS 24 
3.1.3 CONFORMACIÓN FISICA DE UN SISTEMA AS/RS 27 
I 
SIMULADOR DEL SISTEMA AS/RS 862 DE AMATROL 
3.2 EL SISTEMA AS/RS 862 DE AMATROL 28 
3.2.1 CONFIGURACIÓN FÍSICA DEL SISTEMA AS/RS 862 28 
3.2.2 INTRODUCCIÓN A LA TERMINAL DE PROGRAMACIÓN DEL SISTEMA 
AS/RS 862 30 
3.2.3 INICIALIZACIÓN DEL SISTEMA AS/RS 862 31 
3.2.4 ESTRUCTURA DEL CONJUNTO DE MENÚS DEL SISTEMA AS/RS 862 31 
3.2.5 MENÚ DE EJECUCIÓN DEL SISTEMA AS/RS 862 DE AMATROL 32 
3.2.6 MODOS DE PROGRAMACIÓN DEL SISTEMA AS/RS 862 33 
3.2.7 SECUENCIA BÁSICA DE OPERACIÓN DEL SISTEMA AS/RS 862 35 
3.2.8 EJEMPLO DE UN PROGRAMA MANUAL PARA EL SISTEMA AS/RS 862 35 
SUMARIO 37 
BIBLIOGRAFÍA 37 
CAPÍTULO 4: PROGRAMACIÓN ORIENTADA A OBJETOS Y 
LENGUAJE C++ 
4.1 PARADIGMAS DE PROGRAMACIÓN 38 
4.1.1 PARADIGMA DE LA PROGRAMACIÓN ESTRUCTURADA 38 
4.1.2 PARADIGMA DE LA PROGRAMACIÓN ORIENTADA A OBJETOS 40 
4.1.3 COMPARACIÓN DE LOS PARADIGMAS DE PROGRAMACIÓN EN UN 
PROCESO DE SIMULACIÓN 41 
4.1.4 LENGUAJES DE PROGRAMACIÓN ORIENTADA A OBJETOS 42 
4.2 EL LENGUAJE C++ 43 
4.2.1 INTRODUCCIÓN 43 
4.2.2 RELACIÓN ENTRE LOS LENGUAJES C Y C++ 44 
4.2.3 OBJETOS Y CLASES 45 
4.2.4 ENCAPSULAMIENTO 47 
4.2.5 INHERENCIA 47 
4.2.6 REUTILIZACIÓN 47 
4.2.7 CREACIÓN DE NUEVOS TIPOS DE DATOS 48 
4.2.8 POLIMORFISMO 48 
4.2.9 LENGUAJE MICROSOFT VISUAL C++ VERSIÓN 1.00MR 49 
4.3 SELECCIÓN DEL LENGUAJE MICROSOFT VISUAL C++ 50 
S U M A R I O 50 
BIBLIOGRAFÍA 50 
II 
SIMULADOR DEL SISTEMA AS/RS 862 DE AMATROL 
CAPÍTULO 5: SIMULADOR DE LA PROGRAMACIÓN 
MANUAL DEL SISTEMA AS/RS 862 
5.1 INTRODUCCIÓN 53 
5.1.1 DESARROLLO DEL SIMULADOR DE LA PROGRAMACIÓN MANUAL 
DEL SISTEMA AS/RS 862 53 
5.1.2 CONCEPTO PARA LA REALIZACIÓN DEL SIMULADOR. 54 
5.2 ESTRUCTURA Y FUNCIONAMIENTO INTERNO DEL 
SIMULADOR 54 
5.2.1 LECTOR DE INSTRUCCIONES A PARTIR DE ARCHIVOS TIPO TEXTO 55 
5.2.2 CODIFICACIÓN ENTERA DE INSTRUCCIONES 56 
5.2.3 ANÁLISIS PREVIO DE LA CODIFICACIÓN DE INSTRUCCIONES 56 
5.2.4 INTERPRETACIÓN DE LA CODIFICACIÓN DE INSTRUCCIONES Y 
GENERADOR DEL ARCHIVO TEXTO ASRS.ATF 56 
5.3 LIMITACIONES DEL SIMULADOR 61 
5.3.1 LIMITACIONES POR LA TÉCNICA DE PROGRAMACIÓN EN LENGUAJE C++ 61 
5.3.2 LIMITACIONES POR LAS CARACTERÍSTICAS PROPIAS DEL 
PROGRAMA PROOF 61 
5.3.3 LIMITACIONES DEL CÓDIGO DEL SIMULADOR. 62 
5.4 UTILIZACIÓN DEL SIMULADOR 62 
5.5 CONSIDERACIONES FUTURAS 64 
5.6 CONCLUSIONES DE LA REALIZACIÓN DEL SIMULADOR 64 
BIBLIOGRAFÍA 66 
R E S U M E N 69 
VITA 71 
III 
SIMULADOR DEL SISTEMA AS/RS 862 DE AMATROL 
ÍNDICE DE FIGURAS 
CAPÍTULO 2 
Figura 2.1 Alcance del C I M dentro de las áreas tradicionales de manufactura 8 
Figura 2.2 Interacción de las nuevas áreas funcionales 8 
Figura 2.3 Tipos de automatización en función de los volúmenes de producción 12 
Figura 2.4 Clasificación por la geometría de los robots 13 
CAPÍTULO 3 
Figura 3.1 Composición física del sistema AS/RS 862 de Amatrol 29 
Figura 3.2 Distribución física de la celda flexible de manufactura del ITESM Campus 
Monterrey 30 
Figura 3.3 Teclas importantes en el proceso de programación del sistema AS/RS 862 30 
Figura 3.4 Pantalla del menú principal 31 
Figura 3.5 Estructura del conjunto de menús del sistema AS/RS 862... 32 
CAPÍTULO 4 
Figura 4.1 Relación de variables globales y locales en la programación estructurada 39 
Figura 4.2 Paradigma de los lenguajes estructurados 40 
Figura 4.3 Organización corporativa por departamentos 41 
Figura 4.4 Relación entre los lenguajes C y C++ 44 
Figura 4.5 Paradigma de OOP con el lenguaje C++ 45 
Figura 4.6 Clases y sus objetos 46 
Figura 4.7 Propiedad de inherencia 48 
CAPÍTULO 5 
Figura 5.1 Módulos principales del programa asrs_p.cpp 55 
Figura 5.2 Pantalla de presentación del simulador de la programación manual del sistema 
AS/RS 862 de Amatrol 55 
Figura 5.3 Ejemplo de programación de los comandos TT y TF 60 
Figura 5.4 Formato de escritura del archivo texto "nombre.ars" 63 
IV 
SIMULADOR DEL SISTEMA AS/RS 862 DE AMATROL 
ÍNDICE DE TABLAS 
CAPÍTULO 2 
Tabla 2.1 Cronología de progresos significativos en manufactura 4 
Tabla 2.2 Cronología de los avances mas importantes en materia de automatización 
y robótica 9 
Tabla 2.3 Ejemplos de programas de simulación y sus campos de aplicación 14 
CAPÍTULO 4 
Tabla 4.1 Comparación de los paradigmas de programación en un proceso de 
simulación 42 
Tabla 4.2 Ejemplos de posibles objetos 46 
CAPÍTULO 5 
Tabla 5.1 Codificación entera de los comandos de programación del sistema AS/RS 
862 56 
V 
SIMULADOR DEL SISTEMA AS/RS 862 DE AMATROL 
CAPÍTULO 1 
INTRODUCCIÓN. 
El mundo que hasta el momento hemos creado como resultado de 
nuestra forma de pensar tiene problemas que no pueden ser resueltos 
pensando del modo en que pensábamos cuando lo creamos. 
ALBERT EINSTEIN 
1.1 INTRODUCCIÓN. 
La historia de la manufactura se remonta a los años 5000 a 4000 a.C, y comienza con la 
producción artesanal de artículos de madera, cerámicos, piedra y metal. Desde entonces, materiales, 
herramientas, y procesos han sido perfeccionados gradualmente utilizando nuevos materiales, equipos, 
operaciones y tecnologías más complejas; que en conjunto han cumplido con los objetivos en constante 
evolución de las empresas de manufactura. Producto de esa evolución, desde su concepción hace 
aproximadamente cinco décadas, la automatización enfocada a la manufactura se ha desarrollado 
gracias a los avances y aportaciones de otras disciplinas como son la ingeniería electrónica, mecánica y 
computacional. en campos diversos como cinemática, dinámica, control, programación, simulación, 
animación, sensores, etc. Aún cuando se continua investigando en todas ellas, con el tiempo y como 
resultado de la transformación de los objetivos de las empresas de manufactura, se han enfocado estos 
últimos a la implantación de la Manufactura Integrada por Computadora, que automatizatotalmente los 
procesos de una fabrica, como son: diseño del producto, planeación y control de la producción, manejo 
de materiales, administración y comunicación departamentales, etc. De los procesos mencionados, el 
manejo de materiales merece una atención especial, pues tradicionalmente requiere periodos de tiempo 
grandes —debidos a ineficiencias en su diseño— para realizar sus actividades en la línea de producción o 
dentro del inventario, incrementando así los costos del producto. Para resolver dicho inconveniente se 
han creado los Sistemas Automáticos de Almacenamiento, Carga, y Descarga (Automated Storage and 
Retrieval Systems. AS/RS), que conjuntan el manejo de materiales y la administración de los mismos 
dentro de los inventarios, con el fin de preservarlos en un nivel mínimo y sin truncar el flujo de trabajo a 
lo largo del proceso. 
Por los antecedentes mencionados y cumpliendo con una de las misiones fundamentales de 
Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey (ITESM), que es impulsar investigaciones 
como apoyo a los estudios de posgrado, se realiza la presente tesis. Misma que tiene como objetivo 
central la realización de un simulador de la programación manual del sistema AS/RS 862 de Amatrol. 
El cual integra con otros equipos una celda flexible de manufactura localizada dentro de las 
instalaciones del Centro de Manufactura del Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de 
Monterrey. Campus Monterrey. Dicha simulador contiene esencialmente un traductor —programado en 
1 
SIMULADOR DEL SISTEMA AS/RS 862 DE AMATROL 
lenguaje C++ — del código de programación manual del sistema AS/RS, al código requerido por el 
programa de animación Proof. Ambos códigos, escritos en archivos texto con extensión ".ars" y ".atf1 
respectivamente. Finalmente, a través de la ejecución del programa Proof —versión profesional— se 
puede observar gráficamente la evolución del programa diseñado para el sistema AS/RS. 
Se busca con ello, aportar una herramienta más para la capacitación de los usuarios anterior a 
la utilización del sistema AS/RS, ya que los materiales que se emplean, las herramientas, piezas, 
mantenimiento, operación del mismo y de la celda flexible en general, son de costo elevado. 
A continuación se describe brevemente el contenido de cada uno de los capítulos de la tesis; 
comenzando por el capítulo 1 (Introducción) donde se señala la evolución de la manufactura y de sus 
objetivos en general, lo anterior como marco de referencia para establecer el objetivo, razones y breve 
semblanza de esta tesis. Enseguida, el capítulo 2 (Antecedentes) comprende los orígenes y conceptos 
principales de las áreas que establecen los fundamentos para el desarrollo de este trabajo: manufactura, 
automatización, rebotica, simulación, y animación por computadora. Con lo antes mencionado, el 
capítulo 3 (Sistema Automático de Almacenamiento, Carga, y Descarga 862 de Amatrol) presenta las 
principales ventajas, campos de aplicación, características físicas generales de un sistema AS/RS, y 
ademas señala las particulares del sistema Automático de Almacenamiento, Carga y Descarga 862 de 
Amatrol. Como último antecedente, el capítulo 4 ( Programación orientada a objetos y lenguaje C++ ) 
incluye los fundamentos teóricos y un análisis comparativo de los paradigmas de programación 
estructurada, y de la programación orientada a objetos; de este último paradigma se señalan las 
principales características comprendidas en el lenguaje C++. Finalmente, en el capítulos 5 ( Sistema 
simulador del sistema AS/RS 862 de Amatrol ) se muestra el desarrollo del simulador de la 
programación manual del sistema AS/RS 862, y las conclusiones derivadas de la realización del mismo. 
SUMARIO. 
El contenido de esta tesis implica conceptos de manufactura, automatización, y computación. 
Mismos que se han estructurado de forma que el lector pueda avanzar de lo general hacia lo particular. 
De esta manera, durante los capítulos 1 y 2 se deben entender los elementos básicos y generales de la 
simulación por computadora de sistemas de manufactura; así como la complejidad de un sistema ÁS/RS 
como un subsistema del sistema integrado de manufactura, y su interdependencia con otros subsistemas 
que integran a este último —subsistema de transporte de materiales, subsistema de procesamiento de 
materiales, subsistema de control de calidad, etc. En los capítulos 3 y 4 se presentan al lector, elementos 
de carácter más especifico, como son: las características de los sistemas AS/RS y en particular del 
AS/RS 862; terminando con el paradigma de programación orientada a objetos enfocado al lenguaje 
C++. Finalmente los elementos anteriores se integran en el capítulo 5 para dar lugar al sistema 
simulador de la programación manual del sistema AS/RS 862 y sus conclusiones. 
2 
SIMULADOR DEL SISTEMA AS/RS 862 DE AMATROL 
CAPÍTULO 2 
ANTECEDENTES. 
En el transcurso de este capítulo se presentan los elementos históricos y conceptuales generales 
que fundamentan el desarrollo y campo de acción de esta tesis: manufactura, automatización, robótica, 
simulación, y animación por computadora. Elementos que posteriormente son integrados con otros de 
carácter particular —capítulos 3 y 4— para dar lugar a la estructura del sistema simulador de la 
programación manual del AS/RS 862. 
2.1 MANUFACTURA. 
2.1.1 HISTORIA. 
Del latín manu f ac tus que significa hecho con la mano, apareció por primera vez la palabra 
manufactura en 1683, no obstante el proceso evolutivo comienza en los años 5000 a 4000 a.C. como se 
puede visualizar en la tabla 2.1 [KALPAKJIAN, 1992], en donde se presentan brevemente los progresos 
más significativos en materia de manufactura desde entonces. Al presente, el concepto involucra la 
realización de bienes con valor en el mercado a partir de materias primas, utilizando para ello 
herramientas, equipos, y tecnologías que siguen un riguroso plan para la ejecución de cada una de las 
actividades que integran complejos procedimientos de manufactura, hoy en día encaminados a la 
implantación de sistemas de manufactura integrados por computadora. Actualmente, la manufactura se 
presenta como la base de toda nación industrializada, haciendo especial énfasis en que como actividad 
económica representa aproximadamente un tercio del valor de los bienes y servicios producidos en un 
país desarrollado, de esta manera se relacionan directamente los niveles de perfeccionamiento del sector 
de manufactura y de bienestar social de cada estado [KALPAKJIAN, 1992]. 
2.1.2 MANUFACTURA INTEGRADA POR COMPUTADORA. 
El concepto de Manufactura Integrada por Computadora (Computer-Integrated Manufacturing, 
CIM), engloba la automatización de la versión genérica del proceso de manufactura, desde la recepción 
de órdenes hasta el embarque de productos; sin embargo, en el camino para la institución de un sistema 
CIM las cuatro principales áreas funcionales tradicionales —diseño del producto y proceso, planeación 
y control de la producción, operaciones de manufactura, y actividades administrativas— son 
complementadas por seis áreas funcionales nuevas que a continuación se mencionan y describen: diseño 
auxiliado por computadora, grupo tecnológico, sistemas de planeación y control de manufactura, manejo 
automático de materiales, manufactura auxiliada por computadora, y robótica. 
3 
SIMULADOR DEL SISTEMA AS/RS 862 DE AMATROL 
Tabla 2.1 Cronología de progresos significativos en manufactura [KALPAKJIAN, 1992]. 
PERIODO METALES Y 
MOLDEADO 
PROCESO DE 
FORMADO 
PROCESOS 
DE UNIÓN 
HERRAMIENTAS, 
MATERIALES Y 
MÁQUINAS 
MATERIALES NO i 
METÁLICOS 
Antes de 
4000 a.C. 
Oro, cobre, hierro. Martillado. Herramientas de piedra 
madera, marfil, hueso. 
Fibras naturales, 
vidrio, y barro. 
4000-3000 
a.C. 
Moldeado en metal 
(Cu) y piedra, proce 
so de cera perdida 
Ag y bronce. 
Estampado y 
joyería. 
Soldadura (Cu-Au, 
Cu-Pb,yPb-Sn). 
Corundum. 
3000-2000 
a.C. 
Moldeado en bronce. Alambre y hojas 
de oro.Ribeteado. Azadón, herramientas 
para trabajo del hierro 
y carpintería. 
Collares de vidrio, 
vasijas de vidrio. 
2000-1000 
a.C. 
Hierro forjado, latón. Soldadura en fragua 
de hierro y 
acero. 
Cinceles, aserradero, 
tono para madera. 
Soplado y prensado de 
vidrio. 
1000-
la.C. 
Moldeados de hierro. Acuñado de 
monedas. 
Grabadoras de 
armaduras. 
Vidrio veneciano. 
d.C.l-
1000 
Zinc y acero. Talabartería de 
acero. 
Aserraderos eólicos. Cristal. 
1000-1500 Horneado, moldes 
para campanas. 
Trabajo en oro y 
plata Smith. 
Platos de cristal. 
1500-1600 Moldeado de cañones 
de acero. 
Empleo de la fuerza 
del agua para 
trabajar metal. 
Porcelana. 
1600-1700 Moldes reutilizables 
de latón de Cobre y 
Zinc. 
Rolado de oro, 
plata 
V plomo. 
Dobladoras, tomillos, 
taladro manual de 
presión, cortadoras. 
1700-1800 Molde maleable de 
hierro, crisoles de 
hierro 
Extrusión, rolado 
de barras y lingotes 
de hierro 
Tomo de tórrela, 
fresadora universal, 
esmerilado. 
Foco, vulcanización, 
poliéster, celuloide. 
4 
SIMULADOR DEL SISTEMA AS/RS 862 DE AMATROL 
Tabla 2.1 (Continuación) 
PERIODO METALES Y 
MOLDEADO 
PROCESO DE 
FORMADO 
PROCESOS 
DE UNIÓN 
HERRAMIENTAS, 
MATERIALES Y 
MÁQUINAS 
MATERIALES NO 1 
METÁLICOS | 
1800-1900 Moldeado por centrí-
fuga, proceso de 
Bessemer, obtención 
electrolítica de Al, 
tungsteno y 
galvanizado 
Rolado de tubos de 
acero, vías de 
acero. 
Soladura con 
oxiacetileno y con 
arco eléctrico. 
Torno automático, 
Herramientas de alta 
velocidad para acero, 
silicona. 
Máquina automática 
para la fabricación de 
botellas, baquelita y I 
vidrio borosilicato. I 
1900-1920 Extrusión caliente. Soldadura con elec-
trodos de carbón. 
Tungsteno carbide, 
producción en masa, 
máquinas de 
transferencia. 
Desarrollo de plásticos 1 
PVC, acetato de celu-
losa, polietileno, 
ñbra de vidrio 
1920-1940 Prensado de metales. Alambre de W. Moldeado de plásticos. 
1940-1950 Empleo del proceso 
de cera perdida para 
partes de ingeniería. 
Extrusión del acero, 
metalurgia de 
polvos. 
Soldadura de arco 
sumergido. 
Acrílicos, fibras sinté-
ticas, epoxicos, vidrio 
fotosensitivo. 
1950-1960 Moldeado de cerámi-
cos, hierro nodular, 
semiconductores, 
moldeado continuo. 
Extrusión en frío de 
acero, formado por 
explosivos, proce-
sos termomecá-
nicos. 
Soldadura de arco 
gas-metal, gas-W, 
eléctrica y con 
explosivos. 
Maquinado químico y 
eléctrico, control auto-
mático. 
ABS, siliconas, fluoro-
carbonados, poliure-
tanos, vidrio templado 
y vidrio cerámico. 
1960-1970 Moldeado al vacio y 
por compresión 
Extrusión hidrostá-
úca, y electrófor-
mado. 
Soldadura por plas-
ma, adhesivos. 
Titanio carbide, 
diamantes sintéticos, 
control numérico. 
Acetatos, policarbo-
natos, formado frío de 
plástico, reinforzado 
de plásticos. 
1970-1990 Grafito compactado, 
moldeado en arena, 
automatización del 
moldeado, placas de 
A l . tecnología de 
solidificación rápida. 
Forjado de preci-
sión, isotérmico, 
formado de super-
plásticos, 
CAD/CAM. 
Rayo láser, unión 
por difusión, y 
también combinado 
con el formado de 
superplásticos. 
Herramientas de 
carbón, CIM, control 
adaptivo, robots indus-
trales. 
Adhesivos, materiales 
compuestos, fibras 
ópticas estructuras y 
componentes cerá-
micos. 
5 
SIMULADOR DEL SISTEMA AS/RS 862 DE AMATROL 
Diseño Auxiliado por Computadora (Computer-Aided Design , CAD) cubre ademas de los 
sistemas gráficos de diseño por computadora, la Ingeniería Auxiliada por Computadora (Computer-
Aided Engineering, CAE) que se utiliza para evaluar, y conducir el análisis de ingeniería —un ejemplo 
del sistema CAE es la simulación por computadora—, así como numerosas tecnologías de 
automatización. Como resultado de su empleo, su principal aportación es el incremento en productividad 
por diseño, además se observan las siguientes ventajas: mejor calidad en el diseño, reducción del tiempo 
utilizado en el desarrollo de prototipos, y bases de datos con descripciones detalladas de las partes. 
Grupo Tecnológico (Group Technology, GT) emplea metodologías de organización de la 
producción por computadora para la clasificación, codificación, y agrupamiento de partes y procesos 
basados en la forma geométrica de las partes. Principalmente influye en una reducción en el número de 
partes dentro de las bases de datos, reduce costos de introducción de las partes, incrementa el factor de 
utilización de las máquinas, y reduce el tiempo de inicialización de los equipos. 
Sistemas de planeación y control de manufactura (Manufacturing Planning and Control 
Systems, MP&CS) son sistemas de información por computadora a través de los cuales se planean y 
organizan operaciones, se comparan alternativas, se actualizan datos constantemente, se monitorean las 
operaciones, y se proyectan sus resultados. Sistemas más sofisticados pueden incluir procesamiento de 
órdenes, control de piso, compras, y costos contables. Produce mejoras de tipo cuantitativo como: 
disminución de errores en los inventarios, reducción global de inventarios, mayor productividad, 
disminuye el número de envíos retardados, produce menores tiempos de entrega, y menor número de 
partes faltantes en inventarios. Además de lo anterior, se logran beneficios de tipo cualitativo como: 
mejoramiento de las relaciones con el cliente, se incrementa el nivel de comunicación entre funciones, y 
se realiza una administración más profesional. 
Manejo automático de materiales (Automated Materials Handling, AMH) estos sistemas 
incluyen los sistemas AS/RS que son accionados directamente por una computadora para recoger de una 
banda transportadora o colocar productos en un anaquel según se necesite. Dentro de los sistemas A M H 
también se engloban los sistemas de vehículos automáticamente guiados (Automated Guided Vehicle, 
AGV), los cuales emplean cables colocados sobre las líneas de producción para guiar automáticamente 
cajones u otros dispositivos con productos. Como parte de sus ventajas se debe resaltar un más exacto 
control del inventario, reducción de espacios de almacenamiento, una productividad laboral mayor, se 
incrementa la eficiencia de los inventarios de seguridad, se reducen daños causados al producto por 
manejo inadecuado, existe una mayor coordinación entre el material en movimiento y el equipo para su 
traslado. 
Manufactura Auxiliada por Computadora (Computer-Aided Manufacturing, CAM) 
conjunta diversas tecnologías utilizadas en manufactura, mismas que se describen a continuación: 
6 
SIMULADOR DEL SISTEMA AS/RS 862 DE AMATROL 
• Sistemas Flexibles de Manufactura (Flexible Manufacturing System, FMS). Son sistemas integrados 
que utilizan una amplia variedad de tecnologías de automatización para crear la flexibilidad operativa de 
una industria moderna —producción por lotes—, teniendo los costos bajos de una producción en masa. 
• Inspección auxiliada por computadora. Automáticamente se recolecta y analiza la información 
referente al control de calidad, estableciendo como resultado una base estadística y de problemas 
referentes a la producción. 
• Accionado de máquinas-herramientas por computadora. Incluye las máquinas-herramientas 
controladas numéricamente, las cuales pueden ser programadas directamente en el área de trabajo o 
desde un disco o cinta magnética. 
Dentro de las mejoras que rinde el empleo del sistema C A M se mencionan las siguientes: 
incrementa la productividad, eleva la calidad del producto, y reduce tiempos de inicialización. 
Robótica, permanece estrechamente ligada con el sistema C A M , lo anterior debido a que un 
robot es un sistema manipulador reprogramable y multifuncional con un efector̂ final —mordaza, 
soldador, spray— que es utilizado para la realización de una gran variedad de operaciones que pueden 
ser segmentadas o individualizadas. Conforman los valores principales de su empleo, los beneficios 
mencionados en cada una de las áreas funcionales antes descritas, pero además presenta la posibilidad 
desustituir la labor humana en situaciones de insalubridad, peligro, y en actividades tediosas. 
Finalmente, las áreas funcionales anteriores se enlazan a través de una tecnología 
computacional que interactua con los equipos, programas y paquetes de diseño, planeación, 
acirrúnistración. producción, y control anteriores, para hacer énfasis en la elaboración de una base de 
datos global del proceso de manufactura. La ventaja real de la implantación del sistema CIM es 
entonces, no la suma de los beneficios individuales de cada área funcional, sino la amplificación 
geométrica de dichos beneficios al lograr la integración de estos componentes tecnológicos [CHASE & 
AQUILANO. 1992]. Ver figura 2.1 donde se muestra el alcance del sistema CIM dentro de las áreas 
funcionales tradicionales [GROOVER, 1987], y figura 2.2 que presenta la interacción de las seis áreas 
funcionales nuevas según su conexión a través de una tecnología computacional [CHASE & 
AQUILANO. 1992]. 
2.1.3 SISTEMAS FLEXIBLES DE MANUFACTURA. 
Hoy en dia ante el incremento de una competencia nacional e internacional constante, en donde 
los ciclos de \ida de los productos fluctúan entre los 12 y 18 meses, y ante el aumento en la demanda de 
artículos con especificaciones especiales que satisfagan las necesidades personalizadas del consumidor, la 
manufactura y las disciplinas que la integran han evolucionado hacia una búsqueda por reducir los 
tiempos de preparación y de inicialización de equipos y herramientas. 
Un efector final, ss j". ¿soosiiivo del cual se vale el robot para realizar sus actividades. 
7 
SIMULADOR DEL SISTEMA AS/RS 862 DE AMATROL 
Figura 2.1 Alcance del CIM dentro de Figura 2.2 Interacción de las 
las áreas tradicionales de manufactura nuevas áreas funcionales 
[GROOVER, 1987]. [CHASE & AQUILANO, 1992]. 
Logrando con ello, una mayor flexibilidad en la producción de corridas cortas de productos 
—producción en lotes. Para lograr lo anterior, principalmente se han combinado avances en materia de 
automatización con el concepto de manufactura flexible tradicional. Surgiendo como principales 
aportaciones [KNLLL, 1993] las siguientes: 
• Tecnología de identificación automática —básicamente por código de barras, identificación por radio 
frecuencia, y máquinas de visión- que posibilita al sistema obtener y procesar datos en tiempo real. 
• Sistemas computacionales que distribuyen las partes y determinan los ensambles hacia y dentro de los 
centros de trabajo, como respuesta en tiempo real a cambios en la configuración del producto. 
• Máquinas herramientas multipropósito capaces de realizar una variedad de funciones bajo el control 
de las conmutadoras. 
• Robots que llevan a cabo las instrucciones provenientes de las computadoras, y que distribuyen las 
partes a través de cada operación. 
• Sistemas AS/RS que almacenan temporalmente materiales, así como sistemas AGV que transportan 
las partes entre celdas de trabajo. 
Concluyendo, aunque existe todavía un gran número de productos que se venden en suficientes 
volúmenes como para producirlos en grandes cantidades a través de automatización fija —altos 
volúmenes de producción-, la tendencia es hacia la fabricación de una mayor diversidad de 
artículos en volúmenes bajos -producción por lotes-, apegándose de esta manera a las inclinaciones del 
mercado. Cabe resaltar, que cada día resulta más fácil la realización de este tipo de plantas flexibles ya 
que el costo de la tecnología es decreciente. 
8 
SIMULADOR DEL SISTEMA AS/RS 862 DE AMATROL 
2.2 AUTOMATIZACIÓN Y ROBÓTICA. 
2.2.1 HISTORIA. 
Fué en el año de 1917 cuando el escritor checoslovaco Karel Capek escribió su obra intitulada 
R.U.R. (Rossum's Universal Robots), en ella emplea por vez primera el termino robot^ para referirse a 
máquinas con forma humanoide [SNYDER, 1985]. Desde entonces, la automatización y la rebotica se 
han transformado como dos tecnologías estrechamente ligadas e inspiradas en la ciencia ficción. En la 
tabla 2.2 se muestra la cronología que hace la reseña de los avances más importantes en materia de 
automatización y rebotica [GROOVER ET AL. , 1986]. 
Tabla 2.2 Cronología de los avances más importantes en materia de automatización y robótica 
[GROOVER ET A L . , 1986]. 
FECHA DESARROLLO 
1750 Vaucanson construyó varias muñecas mecánicas de tamaño humano que ejecutaban piezas de música. 
1801 J. Jacquard inventó su telar, que era una máquina programable para la urdimbre. 
1805 H. Maillardet construyó una muñeca mecánica capaz de realizar dibujos. 
1946 G. C. Devol desarrolló un dispositivo controlador que podía registrar señales eléctricas por medios 
magnéticos y reproducirlos para accionar una máquina mecánica. 
1951 Trabajo de desarrollo con teleoperadores (manipuladores de control remoto) para el manejo de 
materiales radioactivos. 
1952 Una máquina prototipo de control numérico fué objeto de demostración en el Instituto Tecnológico de 
Massachusetts. 
1954 C. \V. Kenward solicita una patente para el diseño de un robot en el Reino Unido. 
1954 G. C. Devol desarrolla diseños para "Transferencia de artículos programada". 
1959 Se introduce el primer robot comercial por Planet Corporation. Era controlado por interruptores de 
fin de carrera y levas. 
1960 Se introdujo el primer robot "UNIMATE", basado en la "Transferencia de artículos programada". 
1961 Un robot Unimate se instaló en la Ford Motor Company para atender una máquina de fundición en 
troquel. 
1966 Traltfa. firma noruega, construyó e instaló un robot de pintura por pulverización. 
1968 Un robot móvil llamado "Shakey" se desarrolló en SRI (Stanford Research Institute). Estaba provisto 
de una diversidad de sensores, incluyendo una cámara de visión y sensores táctiles, pudiéndose 
además desplazarse por el suelo. 
Robot en lenguas «¡¿v i s como Polaco ó Checo. significa trabajador [SNYDER, 1985]. 
9 
SIMULADOR DEL SISTEMA AS/RS 862 DE AMATROL 
Tabla 2.2 (Continuación) 
FECHA DESARROLLO 
1971 El "Stanford Arm", un pequeño brazo de robot de accionamiento eléctrico, se desarrolló en la 
Universidad de Stanford. 
1973 Se desarrolló en SRI el primer lenguaje de programación de robot del tipo de computadora para la 
investigación con la denominación WAVE. Fué seguido por el lenguaje AL en 1974. Los dos 
lenguajes se desarrollaron posteriormente en el lenguaje VAL comercial para la Unimation por Víctor 
Scheinman y Bruce Simano. 
1974 ASEA introdujo el robot ERb6 de accionamiento completamente eléctrico. 
1974 Cincinnati Milacron introdujo el robot T3 con control por computadora. 
1975 El robot "Sigma" de Olivetti se utilizó en operaciones de montaje, siendo una de las primeras 
aplicaciones de la robótica al montaje. 
1978 El robot T3 de Cincinnati Milacron se adoptó y programó para realizar operaciones de taladrado y 
circulación de materiales en componentes de aviones, bajo patrocinio de Air Forcé ICAM (Integrated-
Computer Aided Manufacturing). 
1978 Se introdujo el robot PUMA (Programable Universal Machine for Assembly - Máquina Universal 
Programable para Ensamble) para tareas de montaje por Unimation, basándose en estudios obtenidos 
de la General Motors. 
1979 Desarrollo del robot del tipo SCARA (Selective Compliance Arm for Robotic Assembly) para montaje 
en la Universidad de Yamanashi en Japón. Varios robots SCARA se introdujeron hacia 1981. 
1980 Un sistema robótico de captación de recipientes fue demostrado en la Universidad de Rhode Island. 
Con el ejemplo de visión de máquina, el sistema era capaz de captar piezas en orientaciones 
aleatorias y posiciones fuera de un recipiente. 
1981 Se desarrolló en la Universidad de Carnegie-Mellon un robot de impulsión directa. Utilizaba motores 
eléctricos localizados en las articulaciones del manipulador sin las transmisiones mecánicas 
habituales empleadas en la mayoría de los robots 
1982 IBM introduce el robot RS-1 para montaje, es un robot con estructura de caja con un brazo 
constituido por tres dispositivos de deslizamiento ortogonales.El lenguaje de robot AML, 
desarrollado por IBM, se introdujo para programar el RS-1. 
1983 Se presenta un informe sobre investigaciones realizadas por Westinghouse Corp. sobre un "sistema de 
montaje programable adaptable" (APAS), proyecto piloto para una línea de montaje automatizada 
flexible con el empleo de robots. 
1984 Nanos sistemas de programación fuera de línea se demostraron en la exposición de robots 8. La 
operación upica de estos sistemas permitía que se desarrollaran programas de robot utilizando 
gráficos interactivos en una computadora personal y luego se cargaban en el robot. 
10 
SIMULADOR DEL SISTEMA AS/RS 862 DE AMATROL 
2.2.2 AUTOMATIZACIÓN. 
En la actualidad la automatización está definida como una tecnología que engloba el empleo de 
sistemas mecánicos y electrónicos apoyados en sistemas computacionales para lograr la operación y 
control de la producción. Basa su razón de ser en diez puntos principales según Groover [1987]: 
incrementa la productividad, disminuye el costo de operación en relación con la mano de obra, falta de 
personal capacitado, tendencia de mano de obra hacia el sector de servicios, seguridad, altos costos de 
materias primas, mejoramiento de la calidad del producto, reducción de tiempo en el ciclo total de 
manufactura, reducción de materiales en proceso, y alto costo de no automatizar. Son ejemplos de esa 
tecnología: líneas de transferencia, máquinas de montaje mecanizado, sistemas de control mecanizado, 
sistemas de control de retroalimentación —aplicados en procesos industriales—, máquinas-herramientas 
de control numérico y robots, siendo estos últimos una forma de automatización industrial [GROOVER 
ET AL. , 1986]. Se describen a continuación, los tres tipos de automatización industrial que existen hoy 
en día: automatización fija, programable y flexible [GROOVER, 1987]. 
Automatización fija. Representa sistemas en los cuales la secuencia de procesamiento está 
predeterminada por la disposición de equipos y herramientas, su complejidad radica en la gran cantidad 
de operaciones que se le realizan a un solo producto. Sus características principales son: alta inversión 
inicial, elevados volúmenes de producción, y poca flexibilidad para la realización de cambios al 
producto. Se justifica económicamente a partir de producir altos volúmenes de artículos con demanda 
grande, teniendo así el producto final un costo competitivo en relación con otros métodos de fabricación. 
Automatización programable. Los sistemas incluidos dentro de esta categoría presentan la 
capacidad de cambiar las secuencias de operaciones para realizar diversas configuraciones de productos, 
dado que el proceso está controlado por programas que pueden ser modificados para producir nuevos 
artículos. Dentro de las particularidades de este sistema se encuentran: alta inversión económica inicial, 
nivel de producción bajo en comparación con la automatización fija, flexibilidad para realizar cambios 
en la elaboración del producto, está encaminada hacia la producción por lotes. La reconfiguración física 
del sistema —preparación de las máquinas, inicialización de los sistemas, etc.— incluye un período de 
tiempo que debe ser considerado dentro de la programación del proceso. 
Automatización flexible. Se puede considerar como una evolución de la automatización 
programable. en este tipo de sistemas se pueden realizar una gran variedad de productos con tiempos de 
inicialización y preparación prácticamente nulos —no existen tiempos perdidos por programación, ni por 
reconfiguracion física del sistema. Sus principales características son: alta inversión inicial de capital, 
producción continua de una variedad de productos, tasas de producción medianas, flexibilidad para 
realizar cambios en la linea por modificaciones en el diseño de productos, se le pueden incorporar 
programas realizados fuera de la línea de producción. 
11 
SIMULADOR DEL SISTEMA AS/RS 862 DE AMATROL 
Finalmente, de una manera comparativa se muestran en la figura 2.3 los diferentes tipos de 
automatización en base a sus volúmenes de producción [GROOVER ET AL. , 1986]. 
Figura 2.3 Tipos de automatización en función de los volúmenes de producción 
[GROOVER ET A L . , 1986]. 
2.2.3 ROBÓTICA. 
Según el Instituto de Robots de América, la definición de robot es: "un manipulador^ 
reprogramable multifuncional diseñado para mover materiales, partes, herramientas u otros dispositivos 
especializados, utilizando para la realización de sus actividades movimientos variados y programados" 
[NIEBEL, DRAPER, WYSK. 1989]. 
Existen variadas técnicas para la clasificación de los robots; sin embargo, se mencionan 
enseguida dos de las más comunes: clasificación por la forma de programación y clasificación por la 
geometría del robot. 
Clasificación por la forma de programación [GOETSCH, 1991]: La programación de un 
robot se lleva a cabo generalmente utilizando una de las siguientes maneras: Programación por controles 
tipo joystick. programación por movimiento físico del robot por parte del programador, y programación 
fuera de linea. 
• Programación por controles tipo joystick. Este tipo de programación utiliza dispositivos que penden de 
postes cercanos al robot, en ellos se encuentran accesorios como joysticks y teclas con comandos, a 
través de los cuales se especifican y graban los puntos y caminos requeridos para las operaciones. 
^Un manipulador es una maquina anlropomórfica. ello es, que se asemeja a algún miembro humano. 
12 
SIMULADOR DEL, SISTEMA AS/RS 862 DE AMATROL 
• Programación por movimiento físico del robot por parte del programador. Como lo explica el nombre, 
éste es uno de los métodos de programación más sencillos ya que el programador "enseña" al robot los 
puntos, trayectorias, y velocidad moviéndolo él mismo por donde y como sea necesario. Esta forma de 
programación aunque sencilla, aún introduce diversos errores de exactitud e inconsistencias en el 
proceso debido a la participación del factor humano, echando abajo con ello sus ventajas. 
• Programación fuera de linea. Se realiza a través de diferentes lenguajes dependiendo del robot, el cual 
recibe instrucciones contenidas en programas almacenados en discos o cintas, y que generalmente son 
realizados fuera de la linea de producción. Estas instrucciones en forma general describen la posición 
espacial del efector final, velocidades, fuerza de torque, dirección de rotación, etc. 
Clasificación por las geometrías del robot: Los robots industriales son construidos a partir de 
una serie de formas de juntas o conexiones, las cuales les proporcionan un movimiento relativo entre dos 
de sus partes. Adicionalmente y de forma casi general, cada una de esas juntas provee al robot con un 
llamado grado de libertad de movimiento; sin embargo, se espera que en el futuro una sola conexión 
pueda aportar más de 1 grado de libertad. En la actualidad existen comúnmente de forma comercial, 
sólo cinco configuraciones básicas para clasificar un robot industrial. Ellas son: polar, cilindrica, de 
coordenadas cartesianas, articulada y de brazo para ensambles (Selective Compliance Assembly Robot 
Arm, SCARA) [SNYDER, 1985]. En la figura 2.4 se reúnen gráficamente las configuraciones antes 
señaladas y se presentan los tipos de movimientos que puede realizar cada robot. 
POLAR CILINDRICA COORDENADAS CARTESIANAS 
ARTICULADA BRAZO PARA ENSAMBLES (SCARA) 
Figura 2.4 Clasificación por la geometría de los robots [GOOVER, 1986]. 
13 
SIMULADOR DEL SISTEMA AS/RS 862 DE AMATROL 
2.3 SIMULACIÓN POR COMPUTADORA. 
2.3.1 HISTORIA. 
Aunque el concepto no es nuevo, la historia de la simulación por computadora se remonta 
aproximadamente a principios de los años 70's, cuando se concibe la idea de utilizar lenguajes especiales 
para su realización. Desde entonces, son considerados cuatro factores [MILLER, 1990] como 
principales detonantes de la extensa utilización de esta técnica en la actualidad, ellos son : 
• El desarrollo de nuevos microprocesadoresy programas computacionales que hacen factible la 
utilización de la simulación en prácticamente cualquier proyecto de ingeniería, 
• Considerables avances en las gráficas por computadora y modelación de solidos, herramientas que 
proveen al diseñador de una animación detallada del sistema proyectado, 
• El objetivo generalizado de las industrias por implantar el sistema de Manufactura Integrado por 
Computadora, ligando de esta manera las "islas de automatización" a través de redes computacionales 
en sistemas flexibles de manufactura, y 
• Desarrollo de técnicas que transfieren los resultados de la simulación hacia programas fuera de línea, 
mismos que posteriormente son empleados por los sistemas automáticos. 
En una forma concreta la simulación es un modelo que representa determinadas características 
sobresalientes de un sistema. Su principal utilidad radica en la posibilidad fácil y conveniente de 
manipular el sistema hasta la obtención de los resultados deseados, empleando para ello técnicas 
diversas como son la animación, modelación de sólidos, herramientas de probabilidad y estadística, etc. 
Por lo anterior, la simulación se ha logrado convertir en años recientes, gracias al desarrollo de gran 
cantidad de programas para computadora, en una importante herramienta para el diseño, planeación, 
administración, entrenamiento, producción, y control de complejos y diversos sistemas productivos de 
bienes y servicios. Ejemplos de programas de simulación y sus campos de aplicación, se mencionan en 
la tabla 2.3. 
Tabla 2.3 Ejemplos de programas de simulación y sus campos de aplicación 
2.3.2 CONCEPTO Y APLICACIONES DE L A SIMULACIÓN. 
[SIMULATION SOFTWARE, 1994]. 
NOMBRE. CAMPO DE APLICACIÓN. 
PROVISA Automotriz. Aerospacial, Electrónica, Manufactura. 
WITNESS Manufactura. Servicios, Procesos. 
AutoSched Planeación y programación. 
AutoMod Simulación de eventos discretos: 
Unifit II Manufactura. Defensa, Salud, Economía, Minería, Análisis de riesgos, etc. 
14 
SIMULADOR DEL SISTEMA AS/RS 862 DE AMATROL 
Tabla 2.3 (Continuación) 
NOMBRE. CAMPO DE APLICACIÓN. 
MAST Evaluación y diseño de CFM, Automatización de SFM. 
SIMFACTORYII.5 Manufactura 
Crystall Ball Análisis de riesgo, Simulación Monte Cario. 
ENVISION Análisis de la interacción hombre-máquina en todo tipo de industrias. 
IGRIP Manufactura con robots en todo tipo de industrias. 
QUEST Manufactura discreta. 
Telegrip Aerospacial, Nuclear, Ambiental, Marino. 
Ultrapaint Aplicación de pintura y recubrimientos automotrices, Aerospaciales, y a Aparatos diversos 
utilizando robots. 
Ultraspot Aplicación de soldadura en sectores automotriz, Aerospacial, y a Aparatos diversos 
utilizando robots. 
VIRTUAL NC Todas las industrias donde se utilicen máquinas herramientas de control numérico. 
Taylorll Simulation Manufactura, BPR Manejo de materiales, Inventarios, Salud, Sistemas de servicios. 
i think BPR. TQM, Planeación estratégica, Diseño organizacional, Análisis financiero. 
Extend Toma de decisiones, Análisis de ingeniería, Investigación de operaciones, Diseño, Ciencias 
de la salud, Manufactura, BPR, etc. 
OptiSite Modelos de planeación y localización física de instalaciones. 
TruckStops Programación de rutas de flotas de vehículos de transporte. 
MicroSaint Manufactura, Servicios, Factores humanos. 
Simulation Soft. 
MPX Manufactura discreta. 
FACTOR Planeación y programación de la producción en ambientes de manufactura, Automotriz, 
Ciencias de la salud, etc. 
SLAMSYSTEM Manufactura, Defensa, Bienes de consumo, Análisis financieros. 
MedModel Ciencias de la salud. 
ProModel Windows Manejo de materiales, Inventarios, Distribución física, Flujo de la producción, Manufactura 
justo a tiempo. 
ServiceModel Modelación de sistemas de servicios, Análisis de flujo de trabajo, Administración de 
proyectos. Inventarios, BPR, etc. 
CimStation Programación fuera de línea de robots. 
Robotics 
CimStation Programas de inspección. 
Inspection. 
15 
SIMULADOR DEL SISTEMA AS/RS 862 DE AMATROL 
Tabla 2.3 (Continuación) 
NOMBRE. 
Son Machines 
SoftAssembly 
SIMNETII 
ARENA 
SIMAN/Cinema 
ManSim/X 
TestSim/X 
MS/X On Time 
SimulationExpert 
Proof Animation 
GPSS/H 
JobTime Plus 
CAMPO DE APLICACION. 
Máquinas y controladores de control numérico. 
Aplicaciones de CAD. 
Diseño de planta, Análisis de SFM, Análisis de flujo de materiales, Control de inventarios, 
Mantenimiento, Programación laboral. 
Manufactura, BPR, Telecomunicaciones, Ciencias de la salud, Redes, Operación de 
aeronaves, etc. 
Manufactura, BPR, Telecomunicaciones, Ciencias de la salud, Redes, Operación de 
aeronaves, etc. 
Administración de operaciones y capacidad de manufactura. 
Planeación de la producción y planeación de la capacidad. 
Programación de capacidades finitas en la fabricación de dispositivos electrónicos. 
Manufactura, Análisis financieros, etc. 
Animación a todo tipo de procesos. 
Propósito general, Líneas de espera, Manufactura, Manejo de materiales, 
Telecomunicaciones, BPR, Salud, etc. 
Programación de capacidad finita utilizando simulación de eventos discretos. 
2.3.3 L A SIMULACIÓN COMO MEDIO DE ENTRENAMIENTO Y 
CAPACITACIÓN. 
Particularmente es la simulación de los sistemas de manufactura —ver tabla 2.3— una de las 
áreas que ha recibido mayor atención en el desarrollo de programas de computadora; sin embargo, 
Zhang y Chen [1993] señalan la carencia en el mercado de programas para el entrenamiento y 
capacitación de los operarios que laboran en equipos que conforman los mencionados sistemas. Así 
mismo, hacen referencia a la importancia de contar con dichos programas, ya que estos vienen a 
sustituir a laboratorios físicos de máquinas y herramientas, y que debido a los elevados costos de los 
equipos y mantenimiento son difícilmente sostenibles. Como consecuencia, Zhang y Chen [1993] al 
presentar la necesidad de programas de computadora para el entrenamiento y capacitación del personal 
empleado en maquinas de control numérico, destacan los siguientes beneficios de su utilización: 
• Permiten al usuario obtener un entrenamiento "real" sin utilizar el equipo, 
• Eliminan el temor de utilizar equipos complejos, 
• El usuario estudia el proceso sin utilizar el equipo, 
• Se evitan costosas colisiones que usualmente ocurren durante el aprendizaje, 
• Se reducen los costos de entrenamiento, 
16 
SIMULADOR DEL SISTEMA AS/RS 862 DE AMATROL 
• Resulta fácil y barato corregir errores de programación, 
• Al no utilizar el equipo, no se emplea tiempo de producción, y 
• Se pueden realizar diagnósticos sobre problemas inherentes a cada equipo. 
Análogamente, el entrenamiento y capacitación de los trabajadores de una empresa resultan ser 
elementos primarios para el incremento de la productividad, por ello la importancia de contar con 
herramientas computacionales que auxilien de una forma fácil, confiable, y efectiva a los trabajadores 
en su proceso de aprendizaje y desarrollo. 
2.4 ANIMACIÓN POR COMPUTADORA. 
2.4.1 INTRODUCCIÓN. 
Dentro del campo de la simulación, las gráficas estáticas —histogramas, diagramas de barras, 
etc.— que fueron utilizadas por años en la presentación y análisis de sistemas, evolucionaron gracias a la 
tecnología de las computadoras hacia la animación indispensable de dichos sistemas [BELL & 
O'KEEFE, 1987], contribuyendo de manera directa en el proceso global de simulación, donde se 
distinguen cuatro fases de modelación particularmente útiles [JOHNSON & POORTE, 1988], y que 
son: Verificación y Depuración, Validación, Análisis, Comunicación y Presentación, mismas que a 
continuación se describen. 
Verificación y depuración. Desde el punto de vista de los programadores, la animación es una 
herramienta útil que provee la capacidad de realizar un seguimiento simultáneo del comportamiento 
individual e interacción de diversas entidades —partes o variables— conforme transcurre el tiempo de 
simulación del sistema. De esta manera, en una etapa inicial la animación puede ser empleada en la 
remoción de erroresen el modelo, y más tarde para examinar el comportamiento lógico del mismo. De 
esta forma la verificación queda definida como: " el proceso de asegurar que el código del programa es 
una correcta implantación del modelo conceptual". 
Validación. La validación de un modelo está definida como: " el grado de consistencia, y 
exactitud que posee un modelo computarizado en relación con la aplicación para la que fué diseñado y 
elaborado ". Lo anterior asegura que un modelo en verdad represente al sistema real —actual o 
propuesto— en lo referente a concepto, datos, y operación. En esta etapa, la animación desempeña un 
relevante papel, pues los programadores pueden comprender fácilmente el funcionamiento y concepto 
del sistema solo con una cantidad moderada de detalles gráficos. 
Análisis. Como herramienta de análisis la animación ha sido aplicada en una variedad de 
situaciones, pues el analista puede observar una diversidad de interacciones de variados y simultáneos 
eventos, obteniendo de ello información posible de agregar a las mediciones estadísticas del sistema. 
17 
SIMULADOR DEL SISTEMA AS/RS 862 DE AMATROL 
Comunicación y presentación. Incuestionable resulta ser la contribución que la animación ha 
realizado al proceso de presentación, ello a través del movimiento dinámico y a color, que muestra las 
complejas interacciones de los sistemas simulados. Standridge [1986] cita que el objetivo principal de un 
proyecto de simulación es contribuir como prueba contundente en la toma de decisiones; sin embargo, 
para ello es necesario alcanzar una aceptación de la validación del modelo. Esto último sólo a través de 
una adecuada presentación por parte del que realiza la simulación, con el fin de obtener una 
comunicación efectiva con los encargados de tomar decisiones. De esta forma la animación comprueba 
ser una herramienta de comunicación efectiva y necesaria en la "venta" de soluciones propuestas. 
Con las bases anteriores y ante un proceso de mejora continua en el uso de la animación, en el 
presente se está desarrollando la llamada Simulación Visual Interactiva (Visual Interactive Simulation, 
VIS), que fundamentalmente se diferencia de una simple animación, al involucrar la motivación y 
posibilidad de interacción del usuario con el sistema bajo simulación. A partir de la concepción del 
concepto en la Universidad de Warwick por Hurrion [1976] y de la aparición del sistema SEE-WHY, se 
han realizado gran número de investigaciones sobre el tema, y se espera que en lo sucesivo se incremente 
el número de este tipo de herramientas para la toma de decisiones. 
2.4.2 PROOF: ANIMACIÓN POR COMPUTADORA DE SISTEMAS 
PRODUCTIVOS. 
Debido a que el sistema simulador de la programación manual del AS/RS 862, realiza la 
representación gráfica del movimiento ordenado al robot a través del programa escrito por el usuario, es 
necesario contar con un programa que lleve a cabo el manejo de dichas gráficas. Para ello, se ha 
seleccionado el programa de animación denominado PROOF de la Wolverine Software Corporation. 
Enseguida se realiza una breve descripción de las características principales del Proof; sin 
embargo, para entender la sintaxis, capacidades, y técnicas de programación, el lector puede referirse al 
manual de éste, denominado en la bibliografía como [WOLVERINE, 1992]. 
El Proof pertenece a un conjunto de sistemas de animación de propósito general para 
computadoras EBM PC AT o compatibles. Está basado en el empleo de vectores, manejadores de 
archivos, y un sistema de postprocesamiento de animación. 
Características del Proof. Básicamente consiste de las siguientes: 
• Capacidad CAD para dibujar y crear planos, definir formas, y establecer caminos de recorrido para 
objetos en mo\"imiento. 
• Un conjunto de comandos y la habilidad para procesar secuencias programadas de estos comandos. 
• Un conjunto de comandos de presentación y la habilidad para procesar manualmente las secuencias de 
estos comandos. 
Se dice que el Proof es un sistema de propósito general principalmente por dos razones. 
Primero, por su independencia de un lenguaje de simulación o programación especifico, y sus comandos 
18 
SIMULADOR DEL SISTEMA AS/RS 862 DE AMATROL 
abiertos que permiten el uso de una gran variedad de programas. Segundo, la flexibilidad del conjunto 
de comandos que permiten la animación de una amplia variedad de sistemas en diferentes formas. 
Adicionalmente, el Proof es un "sistema de animación" que está relacionado a otro categoría de 
programas computacionales, como lo son los "sistemas de análisis por animación". Los cuales no 
intentan crear una realismo fotográfico de las secuencias o efectos del sistema, sino que es utilizado para 
describir los movimientos principales y necesarios de sistemas complejos cuyos estados se encuentran en 
constante cambio. 
La versión 1.00 que es la que se utiliza para el sistema simulador de la programación manual 
del sistema AS/RS 862 cuenta con las siguientes características: 
• El Proof realiza la animación después de un postprocesado de información, esto es, no está ligado a un 
lenguaje de simulación o herramienta mientras la animación es ejecutada. Lo anterior le permite un uso 
completo de la capacidad de gráficos disponible en la tarjeta de video de las computadoras, así como la 
independencia de algún lenguaje en especial. 
• El Proof soporta una resolución de 640 x 350 pixels o pantallas EGA o superiores. 
• El Proof permite la animación sobre un sistema coordenado mayor que una pantalla. De esta manera, 
cualquier parte de algún plano puede ser visualizado a escala y sin perdida de resolución utilizando la 
capacidad de acercamiento. 
• El Proof soporta el dibujo y animación en tres dimensiones. Para ello, proporciona la capacidad de 
convertir un dibujo en dos dimensiones a su correspondiente isométrico. 
• Debido a que el Proof mantiene una orientación CAD, soporta planos a escala de complejos sistemas. 
• El Proof provee la capacidad de visualizar el sistema a lo largo de diferentes periodos de tiempo y 
velocidades de ejecución, que el usuario puede definir a su conveniencia. 
• El Proof es ejecutado siguiendo un conjunto de comandos localizados en archivos texto ASCII con 
extensión "atf'. que pueden ser generados manualmente o a través de programas escritos en lenguajes 
como C++. Fortran. GPSSH, Pascal, etc. 
Aplicaciones del Proof. A pesar de su estructura, existen diferentes formas de utilizar el Proof, 
ya sea utilizando animaciones existentes o creando las propias. Adicionalmente, el usuario del Proof 
cuenta con la posibilidad de realizar la depuración y verificación de sus modelos de simulación, mismos 
que puede mostrar para ayudar a otras personas a realizar los análisis que desemboquen en la 
aceptación y \-alidacion de cada modelo. 
La utilización del Proof da la posibilidad de crear presentaciones completas con el grado 
deseado de soñsticación. Dichas presentaciones pueden incluir segmentos o cuadros del plano principal 
en los cuales se desea resaltar un comportamiento especifico a través de la animación, pudiendo el 
usuario realizar presentaciones grupales o individuales, sean estas para ventas o simplemente para 
análisis 
19 
file:///-alidacion
SIMULADOR DEL SISTEMA AS/RS 862 DE AMATROL 
Como característica final, cabe mencionar que el ambiente Proof puede ser transportado 
fácilmente a otra computadora si es necesario, y cualquier persona que conozca poco o aún desconozca 
el Proof puede de manera fácil realizar la ejecución de las presentaciones. 
Ejemplos de aplicación del Proof. 
• Sistemas de transporte de alta velocidad. 
• Sistemas de transito urbanos masivos (tren ligero, metro) 
• Sistemas flexibles de manufactura 
• Congestionamiento de vehículos. 
• Manufactura con programas justo a tiempo (Just In Time, JIT) 
• Procesamiento de voz y comunicaciones. 
• Flujos dentro de salas de emergencia en hospitales. 
• Líneas de transferencia automotriz. 
• Procesamiento computarizado de transaccionesa gran escala. 
• Centros de distribución. 
• Sistemas de vehículos automáticamente guiados. 
• Sistemas automáticos de almacenamiento, carga y descarga. 
• Departamentos de radiología en hospitales. 
SUMARIO. 
Durante el transcurso de este capítulo se han establecido los antecedentes básicos y generales 
para el desarrollo de esta tesis, en áreas como: manufactura, automatización, robótica, simulación, y 
animación. Con ello se ha enmarcado el ambiente de manufactura dentro del cual se encuentra insertado 
e interactuando un sistema AS/RS; y se ha presentado a la simulación y a la animación por 
computadora, como herramientas fundamentales en el análisis y comprensión de sistemas productivos de 
bienes y servicios, así como para la capacitación y entrenamiento del factor humano que en ellos 
interviene. Con lo anterior, se sientan las bases para que en los capítulos 3 y 4 se presenten los 
elementos de carácter específico necesarios que han de dar lugar finalmente al sistema simulador de la 
programación manual del sistema AS/RS 862 de Amatrol. 
BIBLIOGRAFÍA. 
(ALMVIG, 1993] Lynne Michelle Almvig, 1993, "Advanced Robotic Machining 
Cell", Robotics Today, p.1-4, Vol. 6, No. 4. 
20 
SIMULADOR DEL SISTEMA AS/RS 862 DE AMATROL 
21 
[BELL & O 'KEEFE, 1987J Peter C. Bell and Robert M . Olceefe, 1987, "Visual Interactive 
Simulation: History, Recent Developments, and Mayor Issues", 
Simulation. p. 109-116, Vol. 49, No. 3. 
[CHASE & AQUILANO, 1992] Richard B. Chase and Nicholas J. Aquilano, 1992, Production and 
Operations Management: A Ufe cvcle approach. Irwin. 
[GOETSCH, 1991] David L. Goetsch, 1991, Modern Manufacturing Process. Delmar 
Publishers Inc. 
[GROOVER ET A L . , 1986] Mikel P. Groover, Mitchell Weiss, Roger Nagel, Nicholas Odrey, 
1986, Industrial Robotics: Technology. Programming. and 
Aplications. Me Graw HUI. 
[GROOVER, 1987] Mikell P. Groover, 1987, Automation Production Systems, and 
Computer Integrated Manufacturing. Prentice Hall. 
[HINSON, 1983] Ray Hinson, 1983, "Trairiing Programs are Essential for Robotics 
Success", Industrial Engineering. 
[HOOVER & PERRY, 1990] Stewart V. Hoover and Ronald F. Perry, 1990, Simulation: A 
Problem Solving Approach. Addison-Wesley Publishing 
Company. 
[HURRION, 1976] R. D. Hurrion, 1976, "The Design, Use and Required Facilities of 
an Interactive Visual Computer Simulation Language to Explore 
Production Planning Problem", Ph. D. Thesis. University of 
London England. 
[JOHNSON & POORTE, 1988] M . Eric Johnson and Jacob P. Poorte, 1988, "A Hierarchical 
Approach to Computer Animation in Simulation Modeling", 
Simulation. p. 30-36, Vol. 50, No. 1. 
[KALPAKJIAN, 1992] Serope Kapakjian, 1992, Manufacturing Engineering and 
Technology. Addison-Wesley Publishing Company. 
[KNILL, 1993] Bernie Knill, 1993, "Solving the contradiction", Material Handling 
Engineering. p. 55-56, Vol. 48, No. 12. 
[KNILL, 1993] Bernie Knill, 1993, "Integration: The Key to Warehousing and 
Distribution", Material Handling Engineering. p. 7-8, Vol. 48, No. 
13. 
[MILLER, 1990] Richard k. Miller, 1990, Manufacturing Simulation. The Fairmont 
Press, Prentice Hall. 
SIMULADOR DEL SISTEMA AS/RS 862 DE AMATROL 
[NIEBEL, DRAPER, WYSK, Benjamín W. Niebel, Alan B. Draper, Richard A. Wysk, 1989, 
1989] Modern Manufacturing Process Engineering. Me. Graw HUI. 
[SIMULATION SOFTWARE, "Simulation Software", 1994, Industrial Engineering. p. 58-71, 
1994] Vol. 26, No. 5. 
[SNYDER, 1985] Wesley E. Snyder, 1985, Industrial Robots: Computer Interfacing 
and Control. Prentice Hall. 
[STANDRIDGE, 1986] Charles R. Standridge, 1986, "Animating Simulations Using 
TESS", Computers and Industrial Engineering. p. 121-134, Vol. 
10, No. 2. 
[WOLVERINE, 1992] Wolverine Software Corporation, 1992. Using Proof Animation. 
[ZHANG & CHEN, 1993] Dao-Tiarn Zhang and Sen-Gwo Chen, 1992, "An NC Lathe 
Simulator for Part Programming and Machine Operating 
Training", Computers and Industry. p. 139-148, Vol. 21. 
22 
SIMULADOR DEL SISTEMA AS/RS 862 DE AMATROL 
CAPÍTULO 3 
SISTEMA AUTOMÁTICO DE ALMACENAMIENTO, CARGA, 
Y DESCARGA 862 DE AMATROL. 
A partir de este capítulo se comienza la presentación de los temas específicos relacionados con 
el desarrollo de esta tesis, tal es el caso del sistema AS/RS 862 de Amatrol; del cual se presentan 
conceptos básicos, ventajas de empleo, composición física, características generales y particulares, y un 
ejemplo de programación manual del mismo. 
3.1 SISTEMAS AUTOMÁTICOS DE MANEJO DE MATERIALES. 
3.1.1 INTRODUCCIÓN. 
La actual automatización total de una fábrica dentro del esquema CIM implica el continuo 
movimiento controlado de materiales hacia y a través de los procesos de transformación —con 
anterioridad se han automatizado estos últimos; sin embargo, se han creado las llamadas "islas de 
automatización". Por tal razón, los sistemas automáticos de manejo de materiales se han establecido 
como un elemento indispensable en la implantación de un sistema CIM, en donde fungen como un factor 
encadenador del conjunto productivo [SEARLS, 1982], al llevar a cabo un manejo de materiales seguro, 
eficiente —a bajo costo—, en el momento necesario, exacto —al lugar establecido—, y sin daño a los 
materiales, a lo largo de las seis funciones principales de manejo de materiales que Searls [1982] 
menciona en su articulo Sistemas Automáticos de Almacenamiento, Carga, y Descarga en la Industria 
Automatizada —Automatic Storage and Retrieval Systems in the Automated Factory— como 
generalizadas en todo proceso de manufactura, que son: recepción, inspección, selección, 
transformación, ensamble, y embarque. En nuestros días las formas en las que pueden aún ser 
clasificados los materiales para su manejo es como lo establecen Muther y Haganas [1969]: estado, 
tamaño, peso, forma, riesgo de daño, riesgo de seguridad, y condición. Para ellos, existen diversos 
sistemas de manejo de materiales como son [GROOVER, 1987]: carros manuales, montacargas, 
vehículos monorriel. bandas transportadoras, sistemas AGV, sistemas AS/RS, elevadores, sistemas de 
rodillos, etc. Los cuales han avanzado tanto o aún más que los mismos equipos y máquinas del proceso 
de transformación, proporcionando innovadoras soluciones para virtualmente cualquier problema de 
manejo de materiales; y dada la estandarización en equipos e instalaciones realizada por los fabricantes, 
se han convertido en sistemas altamente eficientes por sus costos, buscando como objetivos 
fundamentales ios siguientes [SEARLS, 1982]: reducir el tiempo de ciclo de la producción, decrecer 
inventarios, disminuir el tamaño físico de la planta, mejorar la utilización del capital y fuerza laboral. 
23 
SIMULADOR DEL SISTEMA AS/RS 862 DE AMATROL 
3.1.2 CONCEPTO, Y VENTAJAS E N E L E M P L E O DE LOS SISTEMAS AS/RS. 
De acuerdo con la sección de sistemas AS/RS del Instituto Americano de Manejo de Materiales 
[GROOVER, 1987], un sistema AS/RS es: "una combinación de equipos y controles que manejan, 
almacenan, y seleccionan materiales con precisión, exactitud, y velocidad establecidos bajo un 
determinado grado de automatización ". En las industrias de hoy, surge la necesidad de contar con una 
forma nueva de almacenamiento temporal de materiales durante el proceso productivo cuando existe 
algún problema o pausa no programados, y hasta el regreso del sistema a su estado de equilibrio. Esto 
porque se combinan sofisticados y modernos procesos que poseen diferentes tasas de producción y 
confianza, en ios cuales los sistemas tradicionales de manejo de materiales se vuelven ineficientes. A 
esta necesidad, los sistemas AS/RS dan respuesta al convertirse en elemento integrador de las islas de 
automatización, obteniendo asi un sistema armónico como resultado de sus principales características 
según Searls [1982] y el Instituto Americano de Manejo de Materiales [The Material Handling Institute, 
1977]: 
• Realizan un eficiente aprovechamiento de espacio para el almacenaje de productos en cada función.• Incrementan la capacidad de almacenamiento. 
• Recobran espacio necesario para actividades de manufactura. 
• Incrementan la seguridad al reducir riesgos. 
• Reducen los costos de las operaciones de almacenamiento y manejo de materiales. 
• Realizan operaciones de entrada/salida de materiales a alta velocidad hacia/desde el área de 
almacenaje. 
• Controlan y realizan a alta velocidad la transportación de materiales entre proceso y proceso. 
• Brindan la capacidad de identificación y seguimiento de materiales en tiempo real. 
• Presentan la capacidad de controlar en tiempo real todos los materiales almacenados o en transito 
dentro del proceso. 
• Mejoran la calidad del servicio brindado al cliente. 
Por lo anterior, a continuación se mencionan algunas de las ventajas más trascendentes que la 
utilización de un sistema AS/RS representa dentro de las funciones de manejo de materiales enumeradas 
por Searls [19$:]. 
Recepción. La problemática tradicional de esta área es ampliamente conocida ya que los 
materiales son manejados un elevado número de veces antes de ser despachados hacia su destino 
—inspección, manufactura, ensamble, etc.—, incrementando con ello la probabilidad de daño, perdida, o 
mala asignación Por otro lado, bajo un ambiente de automatización los materiales son administrados y 
controlados de forma precisa desde el momento de su arribo —inclusive antes del mismo—, tiempo en que 
son identificados a través de dispositivos automáticos —generalmente código de barras o sistemas 
magnéticos Posteriormente la computadora central dirigirá el destino de los materiales emitiendo 
24 
SIMULADOR DEL SISTEMA AS/RS 862 DE AMATROL 
órdenes acordes con la planeación de requerimientos de materiales (MRP), moviendo estos últimos 
rápidamente al emplear sistemas automáticos de transportación o de almacenamiento, reduciendo con 
ello la frecuencia de las operaciones de manejo de materiales y la duración de procesos. En el caso de los 
materiales que son almacenados, los sistemas AS/RS seleccionan y toman a los mismos, los almacenan 
en las localidades asignadas y retroalimentan a la computadora sobre su posición correcta. Dada la 
precisión anterior de equipos y máquinas, se asegura la protección de los productos al restringir 
movimientos no autorizados. 
Inspección. El empleo de sistemas automáticos que administren la información y puedan 
determinar el tamaño de la muestra y su necesidad para ser enviados al departamento de calidad, elimina 
el requisito de mantener el cargamento entero dentro del área de recepción mientras se aguarda una 
disposición. Se puede obtener una muestra, mandarla a control de calidad, y el resto almacenarlo en el 
sitio asignado — todo en una operación. Mientras tanto, el cargamento permanecerá inaccesible hasta la 
respuesta del departamento de control de calidad, momento en el que la computadora lo identificará 
como apto para su utilización, o en su defecto, lo mantendrá en el AS/RS hasta el instante de su 
devolución al proveedor. El sistema AS/RS incrementa entonces la productividad al evitar duplicar 
operaciones de manejo de materiales, además de reducir los espacios necesarios para el almacenamiento 
de materiales en el área de inspección y en la de recepción. 
Seguimiento. El seguimiento, selección y control de materiales es una labor intensiva, la cual de 
una manera convencional es realizada por un gran número de trabajadores que llevan a cabo actividades 
repetitivas que permiten un elevado margen de error. Adicionalmente, una supervisión precisa es difícil 
de lograr ya que los empleados deben de repartirse a lo largo de las áreas de almacenamiento, 
cumpliendo con la actualización de los registros de inventario y con la liberación de órdenes, 
produciendo con lo anterior un constante ir y venir a las áreas de almacenamiento que genera elevados 
periodos de no productividad. Por otro lado, al aprovechar los sistemas AS/RS se pueden obtener 
significantes reducciones en el área de almacenamiento — del 30 al 40% —, en el tiempo de búsqueda, de 
actualización, de control, y de liberación de productos hacia las áreas designadas, ya que a través de 
señales dirigidas a la computadora cuando ha terminado de efectuarse alguna actividad, ésta última 
actualiza los datos del inventario en tiempo real, eliminando con ello los errores humanos asociados al 
manejo de papelena. Adicionalmente, los datos almacenados pueden ser revisados periódicamente sin 
utilizar algún «rateo físico del sistema, ya que la computadora establece un ciclo automático de control 
de inventario (ACI) que realiza muestras aleatorias que son comparadas con los registros de la 
computadora. Una combinación del anterior control de inventario en tiempo real, aunado a la velocidad, 
y exactitud de búsqueda y selección de materiales, contribuye directamente a la reducción de inventarios 
de seguridad, puesto que la gerencia correspondiente puede entonces confiar en la validez de los datos 
almacenados en la computadora. 
25 
SIMULADOR DEL SISTEMA AS/RS 862 DE AMATROL 
Manufactura. Las inefíciencias existentes en el manejo y control de materiales dentro del piso 
de manufactura son usualmente la raíz de los problemas de productividad. Son ejemplo de lo anterior, la 
gran cantidad de espacio — arriba del 40% del espacio total disponible — que requieren los montacargas 
industriales, asi como la existencia de inventarios de materiales en proceso previos a máquinas de 
elevado costo de operación para mantenerlas constantemente en producción. Con los antecedentes 
enunciados, se observa entonces una gran dificultad para determinar en tiempo real el estado en que se 
encuentran los materiales, información por demás vital para un efectivo control de materiales en el 
sistema de planeación y producción. Los AS/RS proporcionan por su parte un efectivo proceso de 
almacenamiento, que resuelve los problemas de almacenamiento de materiales en proceso, dentro o cerca 
del área de manufactura, esto último porque en algunas fábricas los sistemas AS/RS están insertados 
dentro de las estaciones de trabajo y en otras pueden estar situados en áreas adyacentes a la de 
manufactura, hacia donde se envían los productos a través de bandas transportadoras, AGVs, etc., 
cuando la interfase directa entre el AS/RS y el área de almacenamiento no es posible. Finalizando, se 
mencionan a los sistemas AS/RS como el centro del éxito del control de materiales en el área de 
manufactura cuando son combinados con sistemas de identificación y sistemas automáticos de 
transportación. 
Ensamble. Las materias primas atraviesan un gran número de procesos previos a su integración 
al producto final, y durante cada uno de estos se va incrementando su valor. Por tal motivo, no es lo 
mismo la perdida de una unidad de materia prima que de un ensamble con algún grado de procesamiento 
y; sin embargo, es entonces cuando ocurre la mayoría de las perdidas. Además, un paro en la 
producción suele ser de costosas consecuencias cuando es debido a la falta o lento suministro de algún 
material, ya sea esto último por deterioro o por perdida del mismo. Por la mencionada razón, es que se 
establecen grandes áreas de almacenamiento cerca de las líneas de ensamble, utilizando con ello un 
valioso espacio e incrementando la probabilidad de daño o perdida. Es entonces, que los sistemas 
AS/RS proporcionan un eficiente almacenamiento, transportación, y control en tiempo real para 
mantener los inventarios al mínimo y maximizar la productividad. Igualmente, la implantación de un 
sistema AS/RS proporciona a la administración de la planeación de la producción, la confianza de saber 
la localización exacta de los materiales, y de su disponibilidad para ser accesados rápida y exactamente 
cuando estos sean necesitados. 
Embarque. En esta última etapa del proceso de manufactura es cuando el daño del producto es 
más costoso >a que todo el valor ha sido agregado al mismo; sin embargo y desafortunadamente, es aquí 
cuando dicho deterioroocurre con mayor frecuencia, pues tradicionalmente se da mayor atención al área 
de ensamble que a la de embarque. En el caso de la implantación de un sistema AS/RS los productos 
terminados serán trasladados cuando sea apropiado a un lugar donde no sufran riegos de deterioro. Ahí, 
serán debidamente identificados por la computadora, y de acuerdo con la programación de embarques el 
producto es enviado directamente a la puerta correspondiente de embarque, o en su defecto almacenado 
26 
SIMULADOR DEL SISTEMA AS/RS 862 DE AMATROL 
en un lugar específico vía alguna forma automática de transportación hasta la llegada de su 
requerimiento de salida. Con los sistemas AS/RS se elimina la practica de acumular productos "listos" 
para salir en el área de embarque, mejorando significativamente la productividad, reduciendo deterioros, 
incrementando la seguridad, reduciendo el número de trabajadores asignados, y elevando el nivel de 
satisfacción de los trabajadores del área de embarques. 
3.1.3 CONFORMACIÓN FÍSICA DE UN SISTEMA AS/RS. 
En general, los sistemas AS/RS están constituidos básicamente por cuatro módulos principales 
que son: 
• Estructura de almacenamiento, 
• Máquina para carga y descarga (Storage/Retrieval machine, S/R), 
• Módulos de almacenamiento —pallets—, y 
• Sistemas de transporte relacionados con el sistema AS/RS. 
La estructura de almacenamiento es principalmente fabricada en acero para brindar la fuerza 
y rigidez necesarias para poder soportar las cargas asignadas al sistema AS/RS, evitando así 
deformaciones en la estructura. Los compartimientos individuales de la estructura deben ser diseñados 
de forma que permitan el Ubre acceso y almacenamiento de los módulos utilizados para contener los 
materiales almacenados. Como función relacionada se encuentra la de soportar los equipos necesarios 
para alinear —riel superior e inferior— el sistema S/R con respecto a los compartimientos individuales 
del sistema AS/RS, ademas de los señalamientos de final de carrera y otros sistemas de seguridad. 
Adicionalmente existen algunas estructuras que pueden ser utilizadas simultáneamente para 
soportar el edificio o nave donde se encuentran localizados, proporcionando la ventaja de ser 
depreciados como equipo, y no como construcción. 
La máquina S/R es utilizada para llevar a cabo el almacenamiento de las transacciones, y 
cargar/descargar los vehículos de transporte desde/hacia el almacén. Para realizar lo anterior, dicha 
máquina debe ser capaz de ejecutar movimientos horizontales y verticales —a diferentes velocidades y 
aceleraciones— que le permitan alinearse con los compartimientos de la estructura de almacenamiento, 
para finalmente depositar o extraer de ella los módulos donde se encuentra la carga. Consiste 
básicamente de una estructura rígida soportada por un par de rieles —superior e inferior—, en la 
mencionada estructura se localiza un efector final que es el que sujeta los módulos individuales de carga 
—pallets. 
Los módulos de almacenamiento son recipientes especializados o generales que contienen los 
materiales almacenados. Por lo tanto, deben presentar medidas que permitan realizar la entrada y salida 
sin problemas, hacia y desde la estructura. 
27 
SIMULADOR DEL SISTEMA AS/RS 862 DE AMATROL 
Los sistemas de transporte relacionados al sistema AS/RS son utilizados para trasladar 
materiales hacia un grupo de procesos y/o desde estos, materiales procesados hacia el sistema AS/RS. 
Adicionalmente existe otro sistema de transporte que es el que integra dichos materiales procesados y 
almacenados en el sistema AS/RS al sistema global de producción. Los sistemas de transporte descritos 
pueden estar constituidos por bandas transportadoras, AGV, montacargas, sistemas manuales de 
transportación, etc., y por lo tanto deben están situados en un lugar accesible al equipo S/R. 
3.2 EL SISTEMA AS/RS 862 DE AMATROL. 
Debido a que este capítulo es incluido como antecedente del trabajo de tesis, sólo se presentarán 
los temas relacionados con la programación manual del sistema AS/RS 862, pues de antemano la 
información completa y detallada se puede obtener de los manuales del sistema AS/RS 862 de Amatrol. 
3.2.1 CONFIGURACIÓN FÍSICA DEL SISTEMA AS/RS 862. 
El sistema AS/RS en el que se basa el desarrollo de esta tesis es el modelo 862 de la compañía 
Amatrol. Este modelo es esencialmente un sistema AS/RS de coordenadas cartesianas, lo cual significa 
que todos sus movimientos realizados al utilizar sus ejes servo^ pueden ser descritos en el plano X Y . A 
su vez, los ejes servo posicionan a su eje no-servo^ que es una parte neumática del robot, y que ofrece 
movimientos en el eje Z así como sobre un eje rotacional C relativo al movimiento X Y de los ejes servo, 
el AS/RS cuenta con una mordaza como efector final usada para el manejo de pallets. En el sistema 
integrado de manufactura dentro del cual se encuentra localizado el AS/RS, éste último está ligado a una 
banda transportadora; sin embargo, puede ser relacionado con vehículos automáticamente guiados. En 
la figura 3.1 se puede observar la composición física del sistema AS/RS 862 de Amatrol [AMATROL, 
1991], y en la figura 3.2 la distribución física de la celda flexible de manufactura dentro de la cual se 
encuentra integrado. 
Puntos físicos del sistema. El sistema AS/RS establece la localización física de sus 
compartimientos y posiciones importantes a través de puntos previamente introducidos al sistema por el 
programador u obtenidos de la opción en la cual el controlador del robot realiza su cálculo matemático 
automáticamente dada una referencia. Dichos puntos pueden ser asignados a discreción del programador 
^ Un servo ó servomecanismo se refiere al tipo de control ejercido sobre una máquina. En un servo sistema, un lazo cerrado de información es 
usado para posiciotur el actuador de la maquina -cualquier tipo de efector final—en cualquier posición dentro de un camino dado. Una señal es 
retroalimentada continuamente hacia el controlador desde el actuador, para la adecuada corrección de posición y velocidad. De ahí que en los ejes 
XY. el manipulador del sistema .AS RS está posicionado usando un control servo. 
S Un control no - servo es un control de lazo abierto, en el cual el controlador simplemente envía una señal hacia la máquina para que esta 
reaccione: más no existe algún flujo de información que reciba el controlador para corregir la señal de salida. Una válvula operada por un 
solenoide es un dispositivo de lazo abierto. Este recibe la señal eléctrica y responde; pero el controlador no recibe señal alguna de respuesta. En el 
caso del sistema AS RS St>2 se cuentan con dos ejes no-servo especiales diseñados para el manejo de pallets. Este tiene dos grados de libertad, los 
ejes Z y C que son respectivirnenie el eje lineal y el rotacional. Los ejes no-servo del sistema AS/RS son operados por aire comprimido y señales 
eléctricas provenientes ¿el controlador. 
28 
SIMULADOR DEL SISTEMA AS/RS 862 DE AMATROL 
cuando se introducen manualmente, y en forma automática serán asignados comenzando de la esquina 
superior izquierda hacia la derecha, y en orden descendente por renglones. Ademas de los puntos del 1-
72 de la estructura existen otros puntos especialmente importantes, que son: 
• Punto 0: Representa la posición de reposo permanente o "home" del robot S/R. No necesita ser 
asignado pues su localización es calculada por los sensores de frontera del sistema. Su posición está 
localizada entre los compartimientos 1 y 2, véase figura 3.1. 
• Punto 80: Denominado punto de lectura o "sean point", su utilidad reside cuando se emplean sistemas 
de código de barras. Es un punto que puede asignarse a discreción dependiendo de la posición del equipo 
de código de barras, sin embargo el número está reservado únicamente para este propósito. 
Los siguientes puntos son descritos tomando en cuenta su localización dentro de la 
configuración actual del sistema AS/RS, véase la figura 3.1 como una vista