Clase 7 ( 13/3/2012)

La clase comenzó con la explicación de el Manufacturing Glossary text, lo cual aparece en el siguiente enlace:Manufacturing glossary text

A continuación tratamos:

PUNTOS CLAVE PARA UNA SIMULACIÓN

         ·         Necesidad de cantidad de equipos y personal.

         ·         Nº, tipo y disposición física de los elementos de transporte etc.

         ·         Localización y tamaño de los buffer o inventario.

         ·         Evaluación de un cambio en el volumen del producto o de la mezcla.

         ·         Evaluación del efecto de nuevas piezas de tipo en un sistema de fabricación existente.

         ·         Evaluación del capital invertido.

         ·         Planificación de los recursos de trabajo.

      Una vez mirado esto, vimos diferentes ejemplos de simulación en AnyLogic:

      - Máquina de vapor.  Se trata de mover una rueda de tren con un sistema accionado por un cilindro que provoca el movimiento gracias a una válvula y un sistema ingenioso para recircular el vapor provocado en un depósito.

- Taladro automatizado. Con tres botones de pieza, mordaza y marcha se controla la puesta de pieza, amordazarla para que no se mueva y bajada de la broca para agujerear la pieza. Primero bajaba con velocidad rápida para luego taladrar a una velocidad más lenta adecuada al material simulado. Esta programa simula el funcionamiento de un grafcet de un PLC.

- Barbería. Cada 300 segundos +-100 entra un cliente. Si el barbero está ocupado el cliente espera en cola hasta que el barbero es soltado por el cliente previo. Esa entidad luego agarra a barbero para servicio. Se calculan estadísticas y funciones de densidad  dejando un largo tiempo de simulación para saber cuánto le costará al barbero servir a 300 clientes. Este programa requiere ampliar la clase de la entidad.

- Brazo Robótico. Traslada piezas de una bancada a otra en función de las diferentes tareas que se le tienen que hacer a cada pieza.

Clase 6.2 ( 3/6/2012 )

En esta clase también se nos insta a buscar información sobre los siguientes temas:

PROCESO DE FABRICACIÓN

Un proceso de fabricación, es el conjunto de operaciones unitarias necesarias para modificar las características de las materias primas. Dichas características pueden ser de naturaleza muy variada tales como la forma, la densidad, la resistencia, el tamaño o la estética. Se realizan en el ámbito de la industria.

Para la obtención de un determinado producto serán necesarias multitud de operaciones individuales de modo que, dependiendo de la escala de observación, puede denominarse proceso tanto al conjunto de operaciones desde la extracción de los recursos naturales necesarios hasta la venta del producto como a las realizadas en un puesto de trabajo con una determinada máquina-herramienta.

En el ámbito industrial se suelen considerar convencionalmente los procesos elementales que se indican, agrupados en dos grandes familias:

Tecnología mecánica

·         Moldeo

• Conformado o deformación plástica
• Procesos con arranque de material
• Tratamientos térmico

·         Tratamientos superficiales

Tecnología química

• Procesos físicos

·         Procesos químicos

 

Un par de ejemplos que comentamos en clase fueron el torno y la fresadora:

Torno: Se denomina  torno  a un conjunto de máquinas y herramientas que permiten mecanizar piezas de forma geométrica de revolución. Estas máquinas-herramienta operan haciendo girar la pieza a mecanizar (sujeta en el cabezal o fijada entre los puntos de centraje) mientras una o varias herramientas de corte son empujadas en un movimiento regulado de avance contra la superficie de la pieza, cortando la viruta de acuerdo con las condiciones tecnológicas de mecanizado adecuadas. Desde el inicio de la Revolución industrial, el torno se ha convertido en una máquina básica en el proceso industrial de mecanizado.

Fresadora: Herramienta rotativa de varios filos de corte denominada fresa. Mediante el fresado es posible mecanizar los más diversos materiales como madera, acero, fundición de hierro, metales no férricos y materiales sintéticos, superficies planas o curvas, de entalladura, de ranuras, de dentado, etc. A demás de las piezas fresadas pueden ser desbastadas o afinadas.

 En las fresadoras tradicionales, la pieza se desplaza acercando las zonas a mecanizar a la herramienta, permitiendo obtener formas diversas, desde superficies planas a otras más complejas.

EJEMPLO SOBRE CIRCUITOS 

Después de hablar del proceso de fabricación vimos un ejemplo sobre circuitos, en serie y en paralelo.

Hablamos de a ver cuál de los dos circuitos podíamos poner en nuestra habitación.

La respuesta es que ninguno de ellos los podemos tener en nuestro cuarto. Para el segundo caso que parece que era el mas factible para poner, necesitaríamos un conmutador para poder cambiar la dirección del interruptor y que en vez de encenderse ( y por lo tanto seguir luciendo la luz), se invirtiera su sentido y se apagase la luz.

 

 

¿Cómo hacer que funcione la instalación de luz de un cuarto con dos interruptores?

 

Mediante la utilización de conmutadores, a continuación se describe la instalación de un punto de luz conmutado:

El circuito consta de dos conmutadores S1 y S2 y un punto de luz.

- Conecte el cable de fase al borne común de la llave conmutadora.

- Conecte los dos bornes libres del conmutador, a los dos bornes del conmutador.

- Del borne común del conmutador lleve un cable a un borne de la bombilla.

- Conecte el cable neutro al otro borne de la bombilla.

 

 

 

 

 

 

Clase 6.1 ( 6/3/2012 )

APUNTES PARTE III

Tras presentar la célula flexible SMC, nombramos la cinta transportadora y las ocho estaciones de trabajo que la forman:

1. Alimentación de la base

2. Montaje rodamiento

3. Prensa hidráulica

4. Inserción del eje

5. Colocación de la tapa

6. Montaje de tornillos

7. Robot atornillador

8. Almacén conjuntos terminados

Dentro de cada estación de trabajo nos encontramos con una parte frontal, donde se sitáun entre otros los mandos o el interruptor magnetotérmico, y un parte superior, donde encontramos los actuadores, las electroválvulas y el proceso.

A modo de ejemplo, se presenta la estación 1 (Alimentación de la base) con un listado de elementos y operaciones:

Elementos:
· Actuadores (6 cilindros neumáticos controlados por electroválvulas) · Sensores (Detectores magnéticos)

· Pulsadores de marcha, paro y rearme

· Selector ciclo, seccionador, seta emergencia
· PLC con 13 entradas y 10 salidas

Operaciones:

1·) Sacar la base del amacén (Cílindro A)2·) Verificar posición correcta (cilindro V)

3·) Trasladar base al manipulador (cilindro T)

4·) Rechazar base incorrecta (cilindro R)

5·) Insertar base en palet (cilindros MH y MV)

En la presentación aparece por primera vez el lenguaje de Grafcet, que es un diagrama funcional que describe la evolución de un proceso a automatizar con las diferentes secuencias que ha de realizar el autómata programable.

Una vez presentada la célula flexible, se inicia la parte destinada a los automatismos eléctricos con la diferencianción entre los circuitos de potencia y de mando:

Circuito de potencia

Conexión controlada entre red y receptores de potencia

Interruptores, seccionadores, contactores, fusibles

Circuito de mando

Elementos de protección

Conexión entre controladores, circuitos, sensores y actuadores

Contactos, componentes, equipos de medida
Pasando a continuación a los elementos de control que nos encontramos en los automatismos eléctricos:

RELES

El relé o relevador es un dispositivo electromecánico. Funciona como un interruptor controlado por un circuito eléctrico en el que, por medio de una bobina y un electroimán, se acciona un juego de uno o varios contactos que permiten abrir o cerrar otros circuitos eléctricos independientes. Fue inventado por Joseph Henry en 1835.

Dado que el relé es capaz de controlar un circuito de salida de mayor potencia que el de entrada, puede considerarse, en un amplio sentido, como un amplificador eléctrico.

Existen multitud de tipos distintos de relés, dependiendo del número de contactos, de la intensidad admisible por los mismos, tipo de corriente de accionamiento, tiempo de activación y desactivación, etc. Cuando controlan grandes potencias se les llama contactores en lugar de relés. Tipologías de relés:

1) Relés electromecánicos

• Relés de tipo armadura: pese a ser los más antiguos siguen siendo los más utilizados en multitud de aplicaciones. Un electroimán provoca la basculación de una armadura al ser excitado, cerrando o abriendo los contactos dependiendo de si es NA (normalmente abierto) o NC (normalmente cerrado).

• Relés de núcleo móvil: a diferencia del anterior modelo estos están formados por un émbolo en lugar de una armadura. Debido a su mayor fuerza de atracción, se utiliza un solenoide para cerrar sus contactos. Es muy utilizado cuando hay que controlar altas corrientes

• Relé tipo reed o de lengüeta: están constituidos por una ampolla de vidrio, con contactos en su interior, montados sobre delgadas láminas de metal. Estos contactos conmutan por la excitación de una bobina, que se encuentra alrededor de la mencionada ampolla.

• Relés polarizados o biestables: se componen de una pequeña armadura, solidaria a un imán permanente. El extremo inferior gira dentro de los polos de un electroimán, mientras que el otro lleva una cabeza de contacto. Al excitar el electroimán, se mueve la armadura y provoca el cierre de los contactos. Si se polariza al revés, el giro será en sentido contrario, abriendo los contactos ó cerrando otro circuito.

2) Relé de estado sólido

Se llama relé de estado sólido a un circuito híbrido, normalmente compuesto por un opto acoplador que aísla la entrada, un circuito de disparo, que detecta el paso por cero de la corriente de línea y un triac o dispositivo similar que actúa de interruptor de potencia. Su nombre se debe a la similitud que presenta con un relé electromecánico; este dispositivo es usado generalmente para aplicaciones donde se presenta un uso continuo de los contactos del relé que en comparación con un relé convencional generaría un serio desgaste mecánico, además de poder conmutar altos amperajes que en el caso del relé electromecánico destruirían en poco tiempo los contactos. Estos relés permiten una velocidad de conmutación muy superior a la de los relés electromecánicos.

3) Relé de corriente alterna

Cuando se excita la bobina de un relé con corriente alterna, el flujo magnético en el circuito magnético, también es alterno, produciendo una fuerza pulsante, con frecuencia doble, sobre los contactos. Es decir, los contactos de un relé conectado a la red, en algunos lugares, como varios países de Europa y Latinoamérica oscilarán a 50 Hz y en otros, como en Estados Unidos lo harán a 60 Hz. Este hecho se aprovecha en algunos timbres y zumbadores, como un activador a distancia. En un relé de corriente alterna se modifica la resonancia de los contactos para que no oscilen.

4) Relé de laminas

Este tipo de relé se utilizaba para discriminar distintas frecuencias. Consiste en un electroimán excitado con la corriente alterna de entrada que atrae varias varillas sintonizadas para resonar a sendas frecuencias de interés. La varilla que resuena acciona su contacto; las demás, no. Los relés de láminas se utilizaron en aeromodelismo y otros sistemas de telecontrol.

Ventajas de su utilización:

La gran ventaja de los relés electromagnéticos es la completa separación eléctrica entre la corriente de accionamiento, la que circula por la bobina del electroimán, y los circuitos controlados por los contactos, lo que hace que se puedan manejar altos voltajes o elevadas potencias con pequeñas tensiones de control. También ofrecen la posibilidad de control de un dispositivo a distancia mediante el uso de pequeñas señales de control. En el caso presentado podemos ver un grupo de relés en bases interface que son controlado por módulos digitales programables que permiten crear funciones de temporización y contador como si de un mini PLC (Circuito Lógico Programable) se tratase.

Clase 5 ( 28/2/2012)

MÉTODO DE MONTECARLO

Se inicia la clase con un repaso del Método de Montecarlo y de la generación de números aleatorios.

El método de Montecarlo es un método no determinístico o estadístico numérico, usado para aproximar expresiones matemáticas complejas y costosas de evaluar con exactitud. El método se llamó así en referencia al Casino de Montecarlo (Principado dee Montecarlo) por ser “la capital del juego de azar”, al ser la ruleta un generador simple de números aleatorios.

ENTRADA DE ALUMNOS EN CLASE

El método de Montecarlo proporciona soluciones aproximadas a una gran variedad de problemas matemáticos posibilitando la realización de experimentos con muestreos de números pseudoaleatorios en una computadora. El método es aplicable a cualquier tipo de problema, ya sea estocástico o determinista. A diferencia de los métodos numéricos que se basan en evaluaciones en N puntos en un espacio M-dimensional para producir una solución aproximada, el método de Montecarlo tiene un error absoluto de la estimación que decrece como 1/√N en virtud del teorema del límite central.

Clase 4 ( 21/2/2012)

MODELADO - SIMULACIÓN

Hoy en día todos los procesos están automatizados y el sofware empleado en los diferentes niveles de la empresa varía y se adecúan a las tareas especificas de cada proceso empleado en los diferentes niveles de la empresa, es lo que refejamos a continuación en la pirámide de automatización.

 Para hacer este estudio se utilizan los paradigmas que se explicaron en la clase anterior:

• Dynamic system
• System dynamics
• Discrete event
• Agent based

PARTE II Sistema de eventos discretos

A continuación, en la clase se empieza a explicar la parte II del material didáctico los sistemas de eventos discretos. 

Del enlace anterior, podemos acceder a los apuntes explicados en clase, de los cuales podemos destacar los siguientes puntos:

1. Sucesos estocásticos
2. Método de Montecarlo
3. GPSS
4. AnyLogic

 De cada uno podemos encontrar ejemplos en los apuntes mencionados, lo que facilita la comprensión de estos.

Clase 3 (14/2/2012) POO

PROGRAMACIÓN ORIENTADA A OBJETOS (POO)

La programación orientada a objetos o POO (OOP según sus siglas en inglés) es un paradigma de programación que usa objetos y sus interacciones, para diseñar aplicaciones y programas informáticos. Está basado en varias técnicas, incluyendo herencia, abstracción, poliformismo y encapsulamiento. Su uso se popularizó a principios de la década de los años 1990. En la actualidad, existe variedad de lenguajes de programación que soportan la orientación a objetos.

Origen

La programación orientada a objetos se fue convirtiendo en el estilo de programación dominante a mediados de los años ochenta, en gran parte debido a la influencia de C++, una extensión del lenguaje de programación C. Su dominación fue consolidada gracias al auge de las interfaces gráficas de usuario, para las cuales la programación orientada a objetos está particularmente bien adaptada. En este caso, se habla también de programación dirigida por eventos.

Las características de orientación a objetos fueron agregadas a muchos lenguajes existentes durante ese tiempo, incluyendo Ada, BASIC,Lisp, Pascal, entre otros. La adición de estas características a los lenguajes que no fueron diseñados inicialmente para ellas condujo a menudo a problemas de compatibilidad y en la capacidad de mantenimiento del código. Los lenguajes orientados a objetos "puros", por su parte, carecían de las características de las cuales muchos programadores habían venido a depender. Para saltar este obstáculo, se hicieron muchas tentativas para crear nuevos lenguajes basados en métodos orientados a objetos, pero permitiendo algunas características imperativas de maneras "seguras". El Eiffel de Bertrand Meyer fue un temprano y moderadamente acertado lenguaje con esos objetivos pero ahora ha sido esencialmente reemplazado por Java, en gran parte debido a la aparición de Internet, y a la implementación de la máquina virtual de Java en la mayoría de navegadores. PHP en su versión 5 se ha modificado, soporta una orientación completa a objetos, cumpliendo todas las características propias de la orientación a objetos.

CONCEPTOS BÁSICOS

  

La programación orientada a objetos es una forma de programar que trata de encontrar una solución a estos problemas. Introduce nuevos conceptos, que superan y amplían conceptos antiguos ya conocidos. Entre ellos destacan los siguientes:

• Clase: definiciones de las propiedades y comportamiento de un tipo de objeto concreto. La instanciación es la lectura de estas definiciones y la creación de un objeto a partir de ellas.
• Herencia: (por ejemplo, herencia de la clase C a la clase D) Es la facilidad mediante la cual la clase D hereda en ella cada uno de los atributos y operaciones de C, como si esos atributos y operaciones hubiesen sido definidos por la misma D. Por lo tanto, puede usar los mismos métodos y variables publicas declaradas en C. Los componentes registrados como "privados" (private) también se heredan, pero como no pertenecen a la clase, se mantienen escondidos al programador y sólo pueden ser accedidos a través de otros métodos públicos. Esto es así para mantener hegemónico el ideal de OOP.
• Objeto: entidad provista de un conjunto de propiedades o atributos (datos) y de comportamiento o funcionalidad (métodos) los mismos que consecuentemente reaccionan a eventos. Se corresponde con los objetos reales del mundo que nos rodea, o a objetos internos del sistema (del programa). Es una instancia a una clase.
• Método: Algoritmo asociado a un objeto (o a una clase de objetos), cuya ejecución se desencadena tras la recepción de un "mensaje". Desde el punto de vista del comportamiento, es lo que el objeto puede hacer. Un método puede producir un cambio en las propiedades del objeto, o la generación de un "evento" con un nuevo mensaje para otro objeto del sistema.
• Evento: Es un suceso en el sistema (tal como una interacción del usuario con la máquina, o un mensaje enviado por un objeto). El sistema maneja el evento enviando el mensaje adecuado al objeto pertinente. También se puede definir como evento, a la reacción que puede desencadenar un objeto, es decir la acción que genera.
• Mensaje: una comunicación dirigida a un objeto, que le ordena que ejecute uno de sus métodos con ciertos parámetros asociados al evento que lo generó.
• Propiedad o atributo: contenedor de un tipo de datos asociados a un objeto (o a una clase de objetos), que hace los datos visibles desde fuera del objeto y esto se define como sus características predeterminadas, y cuyo valor puede ser alterado por la ejecución de algún método.
• Estado interno: es una variable que se declara privada, que puede ser únicamente accedida y alterada por un método del objeto, y que se utiliza para indicar distintas situaciones posibles para el objeto (o clase de objetos). No es visible al programador que maneja una instancia de la clase.
• Componentes de un objeto: atributos, identidad, relaciones y métodos.
• Identificación de un objeto: un objeto se representa por medio de una tabla o entidad que esté compuesta por sus atributos y funciones correspondientes.

 CARACTERÍSTICAS DE LA POO

Existe un acuerdo acerca de qué características contempla la "orientación a objetos", las características siguientes son las más importantes:

• Abstracción: denota las características esenciales de un objeto, donde se capturan sus comportamientos. Cada objeto en el sistema sirve como modelo de un "agente" abstracto que puede realizar trabajo, informar y cambiar su estado, y "comunicarse" con otros objetos en el sistema sin revelar cómo se implementan estas características. Los procesos, las funciones o los métodos pueden también ser abstraídos y cuando lo están, una variedad de técnicas son requeridas para ampliar una abstracción.El proceso de abstracción permite seleccionar las características relevantes dentro de un conjunto e identificar comportamientos comunes para definir nuevos tipos de entidades en el mundo real. La abstracción es clave en el proceso de análisis y diseño orientado a objetos, ya que mediante ella podemos llegar a armar un conjunto de clases que permitan modelar la realidad o el problema que se quiere atacar.

• Encapsulamiento: Significa reunir a todos los elementos que pueden considerarse pertenecientes a una misma entidad, al mismo nivel de abstracción. Esto permite aumentar la cohesión de los componentes del sistema. Algunos autores confunden este concepto con el principio de ocultación, principalmente porque se suelen emplear conjuntamente.

• Modularidad: Se denomina Modularidad a la propiedad que permite subdividir una aplicación en partes más pequeñas (llamadas módulos), cada una de las cuales debe ser tan independiente como sea posible de la aplicación en sí y de las restantes partes. Estos módulos se pueden compilar por separado, pero tienen conexiones con otros módulos. Al igual que la encapsulación, los lenguajes soportan la Modularidad de diversas formas.

• Principio de Ocultación: Cada objeto está aislado del exterior, es un módulo natural, y cada tipo de objeto expone una interfaz a otros objetos que especifica cómo pueden interactuar con los objetos de la clase. El aislamiento protege a las propiedades de un objeto contra su modificación por quien no tenga derecho a acceder a ellas, solamente los propios métodos internos del objeto pueden acceder a su estado. Esto asegura que otros objetos no pueden cambiar el estado interno de un objeto de maneras inesperadas, eliminando efectos secundarios e interacciones inesperadas. Algunos lenguajes relajan esto, permitiendo un acceso directo a los datos internos del objeto de una manera controlada y limitando el grado de abstracción. La aplicación entera se reduce a un agregado o rompecabezas de objetos.
• Polimorfismo: comportamientos diferentes, asociados a objetos distintos, pueden compartir el mismo nombre, al llamarlos por ese nombre se utilizará el comportamiento correspondiente al objeto que se esté usando. O dicho de otro modo, las referencias y las colecciones de objetos pueden contener objetos de diferentes tipos, y la invocación de un comportamiento en una referencia producirá el comportamiento correcto para el tipo real del objeto referenciado. Cuando esto ocurre en "tiempo de ejecución", esta última característica se llama asignación tardía o asignación dinámica. Algunos lenguajes proporcionan medios más estáticos (en "tiempo de compilación") de polimorfismo, tales como las plantillas y la sobrecarga de operadores de C++.
• Herencia: las clases no están aisladas, sino que se relacionan entre sí, formando una jerarquía de clasificación. Los objetos heredan las propiedades y el comportamiento de todas las clases a las que pertenecen. La herencia organiza y facilita el polimorfismo y el encapsulamiento permitiendo a los objetos ser definidos y creados como tipos especializados de objetos preexistentes. Estos pueden compartir (y extender) su comportamiento sin tener que volver a implementarlo. Esto suele hacerse habitualmente agrupando los objetos en clases y estas en árboles o enrejados que reflejan un comportamiento común. Cuando un objeto hereda de más de una clase se dice que hay herencia múltiple.
• Recolección de basura: la recolección de basura o garbage collector es la técnica por la cual el entorno de objetos se encarga de destruir automáticamente, y por tanto desvincular la memoria asociada, los objetos que hayan quedado sin ninguna referencia a ellos. Esto significa que el programador no debe preocuparse por la asignación o liberación de memoria, ya que el entorno la asignará al crear un nuevo objeto y la liberará cuando nadie lo esté usando. En la mayoría de los lenguajes híbridos que se extendieron para soportar el Paradigma de Programación Orientada a Objetos como C++ u Object Pascal, esta característica no existe y la memoria debe desasignarse manualmente.

  

Clase 3 ( 14/2/2012)

MÉTODOS Y PROGRAMAS DE SIMULACIÓN

Modelización

   Clases de modelos

• Sistemas continuos  
• Ecuaciones diferenciales
• Sistemas lineales
• Sistemas no lineáles
• Sistemas de eventos discratos
• Procesos estocásticos
• Modelos de  colas
• Sistemas reactivos

Tipos de modelos

• Modelos matemáticos
• Modelos computacionales

Sistemas Continuos: el sistema evoluciona de forma contínua (ej: Temperatura, no hay saltos.)

Sistemas discretos: En el sistema se producen eventos (sucesos) de cualquier naturaleza que van a influir en el sistema. El evento sucede en un tiempo muy corto, en ese instante el sistema que venía siendo de una manera "continua" cambia bruscamente.    

Programas de simulación

 Sirven para implementar el modelo matemático y computacional de un sistema y obtener resultados gráficos y animaciones de su comportamiento

Paradigmas de simulación:

• Dynamic Systems
• System Dynamics
• Discrete Event
• Agent Based

Programas de simulación:

• Easy Java Simulations
• GPSS, Simscript, Arena
• AnyLogic
• Matlab

Como notas a destacar de lo anterior, podemos destacar lo siguiente:

• Dynamic Systems: Antiguo, compuesto por matemáticos, ingenieros...
• System Dynamics: Moderno, se creo despues de la 2º Guerra Mundial en el MIT (EE.UU). Esta compuesto por ingenieros,matemáticos, físicos, biólogos, económicos, expertos en bancas...