Historia de La Mecatronica

La “MECATRONICA” nace a causa de la revolucion industrial, que tuvo como consecuencia la creacion de maquinas para el aumento en la calidad y cantidad de productos de uso ,o, consumo masivo, luego a mediados de los años cuarenta del siglo pasado la llamada asi segunda revolucion industrial que tuvo como caracteristica relevante la creacion del transistor semiconductor y la miniaturizacion de los componentes electronicos acoplados en circuitos integrados, dio origen al computador digital, este inveto cambio totalmente el pensamiento de la sociedad y de la industria. En medio de estas dos epocas, los paises que emplearon, pero en especial que produjeron estas nuevas tecnologias se pusieron a la cabeza o a la vanguardia de la sociedad.Pero el termino como tal fue acuñado en Japon a principios de los ochenta´s y comenzo a ser usado en Europa y USA un poco despues hoy en dia la mecatronica es un termino que une distintas tegnologias “mecanica, electronica,programacion de computadores ,etc”, todo esto para crear un nuevo ambiente de

La Mecatrónica surge la combinación sinérgica de distintas ramas de la Ingeniería, entre las que destacan: la Mecánica de precisión, la Electrónica, La Informática y los Sistemas de Control. Su principal propósito es el análisis y diseño de productos y de procesos de manufactura automatizados.

El término “Meca trónica” fue introducido por primera vez en 1969 por el Ingeniero Tetsuro Mori, trabajador de la empresa japonesa Yaskawa. En un principio se definió como la integración de la mecánica y la electrónica en una máquina o producto, pero luego se consolidó como una especialidad de la ingeniería e incorporó otros elementos como los sistemas de computación, los desarrollos de la microelectrónica, la inteligencia artificial, la teoría de control y otros relacionados con la informática.La definición de mecatrónica propuesta por J.A. Rietdijk: “Mecatrónica es la combinación sinérgica de la ingeniería mecánica de precisión, de la electrónica, del control automático y de los sistemas para el diseño de productos y procesos”.

Sistema MecatrónicoUn sistema mecatrónico es aquel que recoge señales, las procesa generando fuerzas y movimientos. Los sistemas mecánicos son entonces extendidos e integrados con sensores, microprocesadores y controladores. Los robots, las máquinas controladas digitalmente, los vehículos guiados automáticamente,etc. pueden considerarse como sistemas mecatrónicos.

Mecánica de precisión

Al pleno desarrollo tecnológico de nuevos procesos de mecanizado mediante ordenadores (CNC) o procesos electróquimicos tales como electroerosión ha promovido el despegue de lo que se considera mecánica de precisión también conocido como mecatrónica.El proceso de la mecánica de precisión lo conforman la interacción de la mecánica con la óptica,la electrónica la informática y los sistemas de control.La mecánica de precisión se encarga de la fabricación de componentes que son usados de forma masiva por las telecomunicaciones, microsistemas, instrumentos de medida, aparatos

ópticos, ordenadores, industria aeroespacial, etc.Mecatrónica es un término que fue acuñado por el ingeniero japonés Tetsuro Mori que trabajaba en la empresa Yaskawa y tiene como objetivo lograr que la tecnología mecánica incorpore, integrándola la tecnología electrónica y la informática necesaria para aumentar la productividad, la intercambiabilidad , la precisión y la versatilidad en la fabricación proporcionando mejores productos, procesos y sistemas.

La mecatrónica enfatiza la necesidad de integración y de una interacción intensiva entre diferentes áreas de la ingeniería.La definición de mecatrónica propuesta por J.A. Rietdijk: “Mecatrónica es la combinación sinérgica de la ingeniería mecánica de precisión, de la electrónica, del control automático y de los sistemas para el diseño de productos y procesos”.Un sistema mecatrónico típico recoge señales, las procesa y, como salida, genera fuerzas y movimientos. Los sistemas mecánicos son entonces extendidos e integrados con sensores, microprocesadores y controladores. Los robots, las máquinas controladas digitalmente, los vehículos guiados automáticamente, las cámaras electrónicas, las máquinas de telefax y las fotocopiadoras pueden considerarse como productos mecatrónicos.La Mecatronica es un concepto desarrollado por una firma japonesa fabricante de robots, hace más de 15 años. En un principio, se definió como la integración de la mecánica y la electrónica en una máquina o producto, pero luego se consolidó como una especialidad de la ingeniería e incorporó otros elementos como los sistemas de computación, los desarrollos de la microelectrónica, la inteligencia artificial, la teoría de control y otros relacionados con la informática.

Los productos hechos con ingeniería mecatrónica poseen mecanismos de alta precisión; son controlados por dispositivos electrónicos reprogramables, para que funcionen en diferentes condiciones; hacen uso óptimo de los materiales y energía que consumen; los diseños son más estéticos y ergonómicos y tienen lo que se podría llamar una relación inteligente con el medio ambiente.

Desarrollos significativos de la mecánica de precisión

Control numérico de maquinas herramientas.

La operación y control de las ya clásicas maquinas herramientas mediante instrucciones dadas a la máquina mediante un ordenador asociado a la misma .

Robótica

Arel Capek puso en circulación en el año 1920 la palabra “robot”, mediante la cual designaba a los “trabajadores mecánicos” capaces de realizar cualquier trabajo físico o mental.Se denominan robots a los elementos que son capaces de realizar cualquier trabajo físico o mental estando asistidos por un programa de ordenador Técnicamente, existe un primer nivel de robots, diseñados para ejecutar respectivamente una secuencia de operaciones mecánicas controladas por un programa. Básicamente son brazos o manipuladores

mecánicos, poco estáticos, que realizan con precisión e incansablemente tareas como la soldadura de piezas, colocación de pernos, pintura de carrocerías u operaciones mas peligrosas como alimentación de hornos y de prensas de forjar.

Robots cibernéticos

En un segundo nivel, los robots poseen importantes dispositivos adicionales, particularmente “ojos” constituidos por cámaras de televisión. A través de ellas, el robot toma del medio ambiente un difuso patrón de luces, sombras y colores y alimenta a una computadora. Esta realiza un análisis de escenas y registra así en su memoria los objetos que lo rodean. A partir de esa información, el robot guiado por la inteligencia artificial instrumentada en la computadora planifica su actividad, generando y comparando secuencias de operaciones y eligiendo aquella que ejecutara para cumplir con el objetivo de trabajo ordenado. Se trata de auténticos ingenios cibernéticos, cuyo funcionamiento está automáticamente controlado y ajustado en función de las variaciones del entorno, aplicando para ello, en el mundo de la tecnología, el principio de realimentación de la información. Este segundo y mas avanzado nivel de robots tiene, respecto del primero, una importantísima propiedad: la versatilidad.

La mecatrónica disciplina que une la ingeniería mecánica, ingeniería electrónica, ingeniería de control e ingeniería informática; para diseñar y desarrollar productos que involucren sistemas de control para el diseño de productos o procesos inteligentes, lo cual busca crear maquinaria más compleja para facilitar las actividades del ser humano a través de procesos electrónicos en la industria mecánica principalmente. Debido a que combina varias ingenierías en una sola su punto fuerte es la versatilidad.5 6

Contenido

1 Definición 2 Áreas del conocimiento 3 Campos de acción 4 Campo ocupacional 5 Historia 6 Educación 7 Véase también 8 Referencias

Definición

Un consenso común es describir a la mecatrónica como una disciplina integradora de las áreas de mecánica, electrónica e informática cuyo objetivo es proporcionar mejores productos, procesos y sistemas. La mecatrónica no es, por tanto, una nueva rama de la ingeniería, sino un concepto recientemente desarrollado que enfatiza la necesidad de integración y de una interacción intensiva entre diferentes áreas de la ingeniería.

Con base en lo anterior, se puede hacer referencia a la definición propuesta por J.A. Rietdijk:"Mecatrónica es la combinación sinérgica de la ingeniería mecánica de precisión,

de la electrónica, del control automático y de los sistemas para el diseño de productos y procesos", la cual busca crear maquinaria más compleja para facilitar las actividades del ser humano a través de procesos electrónicos en la industria mecánica principalmente. Existen, claro está, otras versiones de esta definición, pero ésta claramente enfatiza que la mecatrónica está dirigida a las aplicaciones y al diseño.

Áreas del conocimiento

La mecatrónica nace para suplir tres necesidades latentes; la primera, encaminada a automatizar la maquinaría y lograr así procesos productivos ágiles y confiables; la segunda crear productos inteligentes, que respondan a las necesidades del mundo moderno; y la tercera, por cierto muy importante, armonizar entre los componentes mecánicos y electrónicos de las máquinas, ya que en muchas ocasiones, era casi imposible lograr que tanto mecánica como electrónica manejaran los mismos términos y procesos para hacer o reparar equipos.

Un ingeniero en Mecatrónica es un profesional con amplio conocimiento práctico y multidisciplinario capaz de integrar y desarrollar sistemas automatizados que involucren tecnologías de varios campos de la ingeniería. Este especialista entiende sobre el funcionamiento de los componentes mecánicos, eléctricos, electrónicos y computacionales de los procesos industriales; y que tiene como referencia el desarrollo sostenible.

Tiene la capacidad de seleccionar los mejores métodos y tecnologías para diseñar y desarrollar de forma integral un producto o proceso, haciéndolo más compacto, de menor costo, con valor agregado en su funcionalidad, calidad y desempeño. Su enfoque principal es la automatización industrial, la innovación en el diseño y la construcción de dispositivos y máquinas inteligentes.7

Como ingeniero Mecatrónico se capacita para:

Diseñar, construir e implementar productos y sistemas mecatrónicos para satisfacer necesidades emergentes, bajo el compromiso ético de su impacto económico, social, ambiental y político.

Generar soluciones basadas en la creatividad, innovación y mejora continua de sistemas de control y automatización de procesos industriales.

Apoyar a la competitividad de las empresas a través de la automatización de procesos.

Evaluar, seleccionar e integrar dispositivos y máquinas mecatrónicas, tales como robots, tornos de control numérico, controladores lógicos programables, computadoras industriales, entre otros, para el mejoramiento de procesos industriales de manufactura.

Dirigir equipos de trabajo multidisciplinario.8

En el plan de estudios de la ingeniería mecatrónica usualmente se encuentra:

Matemáticas: Lógica Matemática y conjuntos, cálculo diferencial e integral, álgebra lineal, cálculo vectorial, ecuaciones diferenciales, variable compleja, probabilidad y estadística, métodos numéricos.

Física: Mecánica clásica, electricidad y magnetismo, termodinámica, óptica, estática, cinemática y dinámica de cuerpo rígido, mecánica de fluidos.

Eléctrica y Electrónica: Electrónica digital, electrónica analógica, filtros electrónicos, circuitos eléctricos en el dominio del tiempo y frecuencia, sistemas embebidos, procesamiento digital de señales, electrónica de potencia, sensores y actuadores, sistemas electromecánicos.

Computación: Programación estructurada, programación orientada a objetos, sistemas en tiempo real, programación concurrente, simulación de sistemas.

Ingeniería Mecánica: Ciencia e ingeniería de materiales, mecánica de materiales, procesos de manufactura, diseño asistido por computadora (CAD), manufactura integrada por computadora (CAM), elemento finito (CAE), análisis y síntesis de mecanismos, diseño de elementos de máquinas, neumática e hidraúlica, vibraciones mecánicas, mantenimiento preventivo y correctivo.

Control Automático: Sistemas lineales enfoque clásico, sistemas lineales enfoque moderno, sistemas lineales digitales enfoque clásico y moderno, Sistemas No Lineales, Identificación de Sistemas.

Mecatrónica:Diseño mecatrónico, robótica, Optimización en Ingeniería, sistemas de manufactura flexible, automatización, control de sistemas mecatrónicos.

Ingeniería Industrial: Contabilidad de costos, ingeniería económica, administración de empresas, administración de proyectos, investigación de operaciones, sistemas de calidad, desarrollo sustentable, tecnología y medio ambiente.

Especialidad: El estudiante de ingeniería en mecatrónica debe tener un grupo de materias optativas que le permitan ser especialista en algún campo de aplicación de la mecatrónica. Así, si el estudiante desea continuar con estudios de posgrado o trabajar, tendrá una formación sólida. La especialidad debe contener componentes importantes de teoría y práctica, convergiendo a un proyecto que dará como resultado patentes y publicaciones científicas.

Campos de acción

Automatización Robótica Servomecanismos Sensores y sistemas de control Ingeniería automotriz Ingeniería aeroespacial Domótica Controles computador-máquina Bienes industriales Productos de consumo

Sistemas mecatrónicos Ingeniería biomédica Sistemas dinámicos estructurales Sistemas vehiculares y de transporte Técnicas de diagnóstico, fiabilidad y control Diseño asistido por computadora Fabricación asistida por computadora Sistemas de manufactura.9

Campo ocupacional

El campo ocupacional actual del ingeniero en Mecatrónica está en empresas de la industria automotriz, manufacturera, petroquímica, metal-mecánica, alimentos y electromecánica, principalmente realizando actividades de diseño, manufactura, programación de componentes y sistemas industriales y equipo especializado, así como en la promoción y activación de empresas de servicios profesionales.10

Automatización:

En la gran mayoría de las empresas del sector industrial, comercial y de servicios donde se utiliza con mayor incidencia los medios electrónicos y de automatización; ejerciendo la profesión en empresas de tipo: Minera, Manufactura, Electricidad, Comercio, Comunicaciones y Servicios; así también, por cuenta propia, puede desarrollar la actividad profesional en gestión de empresas, ejecutando libremente servicios específicos requeridos por los clientes.11

Manufactura Flexible:

Empresas dedicadas a la fabricación de sistemas y componentes eléctricos y / o electrónicos. Empresas dedicadas a integrar proyectos de Automatización de procesos. Área de mantenimiento de sistemas automatizados en: Industrias químicas, farmacéuticas, transformación de la madera, metal mecánica, automotriz, textil y de la confección, proceso de alimentos, sector eléctrico, Empresas dedicadas a proporcionar Servicios Generales especializados.12

Historia

La mecatrónica tiene como antecedentes inmediatos a la investigación en el área de cibernética realizada en 1936 por Turing,en 1948 por Norbert Wiener y Morthy, las máquinas de control numérico, desarrolladas inicialmente en 1946 por Devol, los manipuladores, ya sean teleoperados, en 1951 por Goertz, o robotizados, en 1954 por Devol, y los autómatas programables, desarrollados por Bedford Associates en 1968.

En 1969, Tetsuro Mori, un ingeniero de la empresa japonesa Yaskawa Electric Co. acuña el término Mecatrónica, recibiendo aquella en 1971, el derecho de marca. En 1982 Yaskawa

permite el libre uso del término. En los años setenta, la Mecatrónica se ocupó principalmente de la tecnología de servomecanismos usada en productos como puertas automáticas, máquinas automáticas de autoservicio y cámaras auto-focus. En este enfoque pronto se aplicaron métodos avanzados de control. En los años ochenta, cuando la tecnología de la información fue introducida, los ingenieros empezaron a incluir microprocesadores en los sistemas mecánicos para mejorar su desempeño. Las máquinas de control numérico y los robots se volvieron más compactos, mientras que las aplicaciones automotrices como los mandos electrónicos del motor y los sistemas anticerrado y frenando se hicieron extensas. Por los años noventa, se agregó la tecnología de comunicaciones, creando productos que podían conectarse en amplias redes. Este avance hizo posibles funciones como la operación remota de manipuladores robóticos. Al mismo tiempo, se están usando novedosos microsensores y microactuadores en nuevos productos. Los sistemas microelectromecánicos como los diminutos acelerómetros de silicio que activan las bolsas de aire de los automóviles.

Educación

En muchos países hay universidades que ofrecen carreras de pregrado y post-grado en mecatrónica como lo son Nueva Zelanda, Australia 13 Canada,14 15 Argentina 16 Chile,17 18 Brasil,19 20 21 Colombia,22 Perú,23 24 25 26 Ecuador,27 28 29 30 Paraguay,31 Venezuela 32 República Checa,Dinamarca,33 Francia,34 Alemania,35 36 Honduras,37 Hungria,38 India, Iran,39 Irlanda,40 Islandia,41 Japon, Jordania,42 Malasia,43 México,44 45 46 47 48 Noruega,49 Pakistan,50 51 Polonia,52 Portugal,53 Singapur, Eslovenia, Sudafrica, Suecia,54 Turquia, Reino Unido,55 Estados Unidos,56 57 58 59 Costa Rica,60 .

Véase también

Portal:Ingeniería. Contenido relacionado con Ingeniería. Electrónica Mecánica Ingeniería electrónica Ingeniería electromecánica Ingeniería mecánica

Referencias

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426.pdf

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Crystal_kcontrol.png?uselang=es

8. ↑ http://www.colombiaaprende.edu.co/html/estudiantesuperior/1608/article-87762.html

9. ↑ http://ingenieria.udea.edu.co10. ↑ http://www.ingenieria.upiita.ipn.mx/index.php/oferta-educativa/16-ingenieria-

mecatronica/41-campo-ocupacional11. ↑ http://www.uttn.edu.mx/carreras/me/campo.asp12. ↑ http://www.uttn.edu.mx/carreras/me/campo.asp13. ↑ "University of Queensland - Bachelor of Engineering (Mechatronics)", accessed

12 January 201114. ↑ Mechanical and Mechatronics Engineering Department. «Welcome to

Mechatronics Engineering». University of Waterloo. Consultado el 30 de mayo de 2011.

15. ↑ "McMaster University - Mechatronics Engineering", accessed 2 Jan 201116. ↑ http://www.fices.unsl.edu.ar/plan-im-11.htm17. ↑ http://www.utalca.cl/link.cgi//CarrerasPregrado/212518. ↑ http://www.uta.cl/prontus_uta/site/artic/20080810/pags/20080810224339.html19. ↑ http://www.unb.br/aluno_de_graduacao/cursos/engenharia_mecatronica20. ↑ http://www.eesc.usp.br/coc-mecatronica/home.php21. ↑ http://vestibular.brasilescola.com/guia-de-profissoes/engenharia-mecatronica.htm22. ↑ National University of Colombia - Engineering Faculty23. ↑ http://www.utp.edu.pe/fac.aspx?idC=000032&idC1=00003524. ↑ http://www.urp.edu.pe/ingenieria.mecatronica/25. ↑ http://www.fim.uni.edu.pe/escuelas.html26. ↑ http://www.zonaescolar.pucp.edu.pe/facultad-de-ciencias-e-ingenieria/ingenieria-

mecatronica-27. ↑ http://www.ute.edu.ec/default.aspx?idCategoria=128&idSeccion=8028. ↑ http://www.espe.edu.ec/portal/portal/main.do?sectionCode=125729. ↑ http://www.uide.edu.ec/SITE/carreras.php?ID=18&fID=1130. ↑ http://www.utn.edu.ec/fica/carreras/mecatronica/31. ↑ http://www.ing.una.py/plantilla.php?cod=carrera-mecatronica-info32. ↑ http://www.unexpo.edu.ve/principal/paginas/pregrado33. ↑ "University of Southern Denmark - BEng in Mechatronics" (Bachelor | Master),

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43. ↑ http://www.kbu.edu.my/schools-centres/engineering-computing/diploma-in-mechatronics/

44. ↑ http://www.fime.uanl.mx/ingeniero_mecatronica.php45. ↑ http://www.itesm.edu/wps/wcm/connect/itesm/tecnologico+de+monterrey/

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Engineering", accessed 22 May 201259. ↑ "Lawrence Technological University - Master of Science in Mechatronic Systems

Engineering", accessed 22 May 201260. ↑ http://www.tec.ac.cr/sitios/Docencia/electronica/Paginas/ing-mecatronica.aspx

La mecatrónica es un concepto desarrollado por una firma japonesa fabricante de robots, hace más de 15 años. En un principio, se definió como la integración de la mecánica y la electrónica en una máquina o producto, pero luego se consolidó como una especialidad de la ingeniería e incorporó otros elementos como los sistemas de computación, los desarrollos de la microelectrónica, la inteligencia artificial, la teoría de control y otros relacionados con la informática.

Aunque la robótica hace parte de la mecatrónica, el propósito de esta nueva ingeniería no es sólo hacer robots, sino la fabricación de lo que los expertos denominan "productos inteligentes", es decir, que son capaces de procesar información para su funcionamiento, gracias a la instalación de dispositivos y sensores electrónicos especiales.

La información en un producto mecatrónico llega a un conjunto de sensores electrónicos instalados en los aparatos, que van a un sistema especial que la procesa y manda las órdenes a través de lo que se conoce como un actuador, que en muchas máquinas es un motor.

Hoy día, usted puede tener en su casa gran variedad de productos y electrodomésticos de sistemas mecatrónicos. Ya pasó la historia en que las "tontas" caseteras dejaban enredar eternamente la cinta en sus cabezas, en que usted se desgastaba midiendo el agua y el jabón para lavar su ropa o graduando constantemente el aire acondicionado.

Ahora, estos aparatos inteligentes, fabricados con ingeniería mecatrónica están dotados de sistemas procesadores de información como chips o microcomputadores, que les permiten funcionar autónomamente, de acuerdo con las condiciones del medio y además, avisarle a usted cuando algo anda mal.

Las lavadoras, por ejemplo, están diseñadas para que sean capaces de medir el nivel de agua que requieren, de acuerdo a la cantidad de ropa; de medir la turbiedad del agua y escoger el momento justo para cambiarla; identificar el ciclo de lavado, así como la cantidad y el tipo de detergente y suavizante que más se ajuste a las prendas, mientras usted sólo debe encargarse de mantener llenos los recipientes que la máquina trae para esto.

Foto de Fronteras

Aunque la robótica hace parte de la mecatrónica, el

propósito de la mecatrónica no es sólo hacer robots, sino la fabricación de lo que los

expertos denominan "productos inteligentes",

capaces de procesar información para su

funcionamiento.

Algo similar sucede con los sistemas de aire acondicionado, que ahora, pueden proporcionar al usuario el clima que desee, de acuerdo a las condiciones que éste le programe.

"Lavadoras inteligentes"

En los últimos años ha surgido una nueva generación de productos como componentes, dispositivos, equipos, máquinas y sistemas producidos con enfoque mecatrónico.

La lista de estos productos es cada vez mayor. Algunos otros ejemplos son las secadoras inteligentes, los juguetes y las máquinas de juego, los robots, las máquinas de control numérico, los cajeros electrónicos, las sillas de ruedas que reconocen comandos de voz, los marcapasos, las prótesis, los órganos artificiales, los automóviles equipados con sistemas de encendido electrónico, suspensión activa, control de ruido y emisión de gases, entre otros.


Según el Director de Investigaciones de la Corporación Universitaria Autónoma de Occidente, CUAO, de Cali, Colombia, ingeniero Mecánico, magister en Sistemas de Control de la Universidad de Sao Paulo y candidato a Doctorado en Automática e Informática Industrial de la Universidad Politécnica de Valencia, Freddy Naranjo Pérez, la mecatrónica es una ingeniería concurrente y paralela y con una nueva concepción de diseño, es decir, que implica que las etapas de los diferentes procesos de producción se realicen en forma simultánea.

Un ingeniero mecatrónico debe estar preparado para diseñar y desarrollar máquinas, equipos, procesos o productos de consumo de alta tecnología; seleccionar y poner en funcionamiento equipos y soluciones tecnológicas a gran escala, de bajo costo y en relación con la ecología y desarrollar y utilizar programas de computador para aplicaciones en automatización de equipos, máquinas y procesos industriales.

Ingenieros del futuro

En los últimos diez años comenzaron a aparecer carreras universitarias con el nombre de mecatrónica, en países como Inglaterra y Finlandia, donde esta especialidad de la ingeniería está muy avanzada.

En Colombia ya es posible estudiar ingeniería mecatrónica, pues recientemente la CUAO creó el primer programa universitario de pregrado en esta ingeniería, el cual es dirigido por el ingeniero Naranjo Pérez.

Actualmente existen programas semejantes al de la CUAO en Estados Unidos, Japón, y algunos paises de Europa y América Latina. Curiosamente, aunque Japón es el país que tiene los mayores y mejores laboratorios de mecatrónica, no es el que más programas universitarios ofrece.

En América Latina la mecatrónica entró por Brasil, en la Universidad de Sao Paulo, donde se creó el primer programa de pregrado de esta especialidad, en latinoamérica. Algunas facultades de mecánica y electrónica en Colombia, Argentina, México y Estados Unidos ofrecen cursos de mecatrónica.

En Colombia hay muy pocos centros de investigación en ingeniería, por lo que tampoco hay un buen desarrollo de la mecatrónica, asegura el ingeniero Naranjo Pérez.

"No sólo en esta, sino en otras ingenierías, Colombia necesita innovar en tecnologías y aprovechar los retos de la apertura para incorporar mayores desarrollos tecnológicos y aumentar la competitividad de las empresas", opina el ingeniero Naranjo Pérez. "La ingeniería mecánica y la ectrónica tendrán entonces que reformularse, pues es evidente que sentirán el impacto de la mecatrónica", concluye el ingeniero.

En el pasado, la división del trabajo propició el ambiente para la primera revolución industrial que trajo como consecuencia el desarrollo de la sociedad y, en especial, el desarrollo de los países que crearon máquinas para el aumento de la cantidad y calidad de los productos de consumo masivo. A mediados de los años cuarenta del siglo pasado, la introducción del transistor semiconductor inicia la segunda revolución industrial, la miniaturización de los componentes electrónicos acoplados en circuitos integrados, dio origen al computador digital, un producto que cambió la mentalidad en la industria y en la sociedad. En esas dos épocas, los países que emplearon, pero especialmente que produjeron las tecnologías, se pusieron a la vanguardia de la sociedad. En la actualidad, la mecatrónica es un concepto nuevo en torno a las tecnologías, que concita los

productos específicos en esas dos revoluciones: la integración de las máquinas a los computadores digitales, para crear un nuevo ambiente en el tercer milenio.1. DefiniciónLa palabra Mechatronic es una combinación de “Mecha” de Mechanisms y “tronics” de electronics, que ganó aceptación y empezó a usarse a principio de los años ochenta por la industria moderna. En sentido amplio, mecatrónica es una jerga técnica que describe la filosofía en la tecnología de la ingeniería, en lugar de un simple término técnico. Muchas definiciones se han propuesto para la mecatrónica, pero su amplitud conceptual no ha permitido normalizar ninguna de ellas; las definiciones más comunes enfatizan en la sinergia: La mecatrónica es la integración de la ingeniería mecánica con la ingeniería eléctrica y electrónica, basada en el control inteligente computarizado para el diseño y manufactura de productos y procesos. 2. Evolución y componentesHistóricamente pueden distinguirse tres etapas en la evolución de la mecatrónica. La primera etapa corresponde a la introducción de la palabra en el medio industrial y su aceptación; se caracteriza porque cada una de las tecnologías que la integran se desarrolla independientemente. La segunda etapa se inicia a comienzos de los años 1980s, y se caracteriza por la integración sinérgica de sus diferentes tecnologías (como la integración de la óptica a la electrónica para conformar la opto electrónica y el diseño integrado de hardware/software). La tercera etapa puede considerarse como la que inicia la era de la mecatrónica, y se basa en el desarrollo de la inteligencia computacional y los sistemas de información. Una característica importante de esta última etapa es la miniaturización de los componentes en forma de micro actuadores y micro sensores, integrados en sistemas micro electromecánicos o en micro mecatrónica. Un brazo robot industrial empleado en la automatización de la manufactura, es un ejemplo de tecnología mecatrónica en acción. La mecánica contribuye en el diseño y selección de componentes para la estructura, tales como materiales, mecanismos, articulaciones, transmisiones y motores, y realiza los análisis de la estática, la cinemática, la dinámica, cargas, momentos de inercia, confiabilidad y seguridad. La electricidad y electrónica contribuyen en el diseño y selección de componentes como sensores, transductores, circuitos eléctricos, circuitos integrados, redes, servomecanismos, interfaces, amplificadores, convertidores de señales, acondicionadores de señales, sistemas de potencia y sistemas de visión. Los sistemas de información realizan la integración de los dos componentes anteriores, y contribuyen con software para la simulación, modelamiento, supervisión, diseño de sistemas de control, programación de trayectorias, optimización, y dibujo y diseño asistidos por computador de la estructura del robot. La figura 1, muestra los componentes de un sistema mecatrónico aplicado a la robótica.

Hoy en día la necesidad de crear procesos de manufactura, bienes de capital o productos cada vez más especializados en el área industrial, así como la creación de productos de uso cotidiano ha llevado al hombre a trabajar en forma multidisciplinaria para la creación de dichas tecnologías, sin embargo, la integración cada vez más creciente de los sistemas

creados con la mecánica y la electrónica han llevado a la fusión de estas dos disciplinas formóndose una nueva llamada MECATRÓNICA, misma que está siendo aplicada en la automatización y control de las fábricas, en la industria automotriz, en las máquinas de control numérico, en la robótica, en las celdas de manufactura flexible, en la ingeniería biomédica, en las cámaras de video, en las unidades de disco flexible, etc.

Mecatrónica, como quiera que sea, se refiere exclusivamente a una integración multidisciplinaria en el diseño de sistemas de manufactura y productos en general. Esta representa la nueva generación de máquinas, robots, y mecanismos expertos necesarios para realizar trabajo en una variedad de ambientes, principalmente en la automatización de las fábricas, de las oficinas, y de las casas.

Mecatrónica representa un nuevo nivel de integración para la tecnología de la manufactura avanzada y los procesos. El intento es forzar el trabajo multidisciplinario para la creación de estos sistemas así como reforzar el entendimiento de los procesos y el control. Esta aproximación mecatrónica está incrementando la rapidez con que se transforman las ideas en productos.

Mecatrónica es la forma de describir la práctica de integrar equipos de trabajo formados por diseñadores de productos, de personal de manufactura, compras y ventas actuando en conjunto para diseñar el producto y el sistema de manufactura.

Actualmente se reconoce que el futuro en la innovación de la producción vendrá con aquéllos que optimicen la unión entre los sistemas electrónicos y los sistemas mecánicos. Y esta optimización será más intensa en aplicaciones de manufactura avanzada y sistemas de producción donde la inteligencia artificial, los sistemas expertos, los robots inteligentes y los sistemas de manufactura avanzada crearán la nueva generación de herramientas a ser utilizadas en las fábricas del futuro.

Historia de la Mecatrónica

La "MECATRONICA" nace a causa de la revolucion industrial, que tuvo como consecuencia la creacion de maquinas para el aumento en la calidad y cantidad de productos de uso ,o, consumo masivo, luego a mediados de los años cuarenta del siglo pasado la llamada asi segunda revolucion industrial que tuvo como caracteristica relevante la creacion del transistor semiconductor y la miniaturizacion de los componentes electronicos acoplados en circuitos integrados, dio origen al computador digital, este inveto cambio totalmente el pensamiento de la sociedad y de la industria. En medio de estas dos epocas, los paises que emplearon, pero en especial que produjeron estas nuevas tecnologias se pusieron a la cabeza o a la vanguardia de la sociedad.Pero el termino como tal fue acuñado en Japon a principios de los ochenta´s y comenzo a ser usado en Europa y USA un poco despues hoy en dia la mecatronica es un termino que une distintas tegnologias "mecanica, electronica,programacion de computadores ,etc", todo

esto para crear un nuevo ambiente de

La Mecatrónica surge la combinación sinérgica de distintas ramas de la Ingeniería, entre las que destacan: la Mecánica de precisión, la Electrónica, La Informática y los Sistemas de Control. Su principal propósito es el análisis y diseño de productos y de procesos de manufactura automatizados.

El término "Meca trónica" fue introducido por primera vez en 1969 por el Ingeniero Tetsuro Mori, trabajador de la empresa japonesa Yaskawa. En un principio se definió como la integración de la mecánica y la electrónica en una máquina o producto, pero luego se consolidó como una especialidad de la ingeniería e incorporó otros elementos como los sistemas de computación, los desarrollos de la microelectrónica, la inteligencia artificial, la teoría de control y otros relacionados con la informática.La definición de mecatrónica propuesta por J.A. Rietdijk: "Mecatrónica es la combinación sinérgica de la ingeniería mecánica de precisión, de la electrónica, del control automático y de los sistemas para el diseño de productos y procesos".

Sistema MecatrónicoUn sistema mecatrónico es aquel que recoge señales, las procesa generando fuerzas y movimientos. Los sistemas mecánicos son entonces extendidos e integrados con sensores, microprocesadores y controladores. Los robots, las máquinas controladas digitalmente, los vehículos guiados automáticamente,etc. pueden considerarse como sistemas mecatrónicos.

Mecánica de precisión

Al pleno desarrollo tecnológico de nuevos procesos de mecanizado mediante ordenadores (CNC) o procesos electróquimicos tales como electroerosión ha promovido el despegue de lo que se considera mecánica de precisión también conocido como mecatrónica.El proceso de la mecánica de precisión lo conforman la interacción de la mecánica con la óptica,la electrónica la informática y los sistemas de control.La mecánica de precisión se encarga de la fabricación de componentes que son usados de forma masiva por las telecomunicaciones, microsistemas, instrumentos de medida, aparatos ópticos, ordenadores, industria aeroespacial, etc.Mecatrónica es un término que fue acuñado por el ingeniero japonés Tetsuro Mori que trabajaba en la empresa Yaskawa y tiene como objetivo lograr que la tecnología mecánica incorpore, integrándola la tecnología electrónica y la informática necesaria para aumentar la productividad, la intercambiabilidad , la precisión y la versatilidad en la fabricación proporcionando mejores productos, procesos y sistemas.

La mecatrónica enfatiza la necesidad de integración y de una interacción intensiva entre

diferentes áreas de la ingeniería.La definición de mecatrónica propuesta por J.A. Rietdijk: "Mecatrónica es la combinación sinérgica de la ingeniería mecánica de precisión, de la electrónica, del control automático y de los sistemas para el diseño de productos y procesos".Un sistema mecatrónico típico recoge señales, las procesa y, como salida, genera fuerzas y movimientos. Los sistemas mecánicos son entonces extendidos e integrados con sensores, microprocesadores y controladores. Los robots, las máquinas controladas digitalmente, los vehículos guiados automáticamente, las cámaras electrónicas, las máquinas de telefax y las fotocopiadoras pueden considerarse como productos mecatrónicos.La Mecatronica es un concepto desarrollado por una firma japonesa fabricante de robots, hace más de 15 años. En un principio, se definió como la integración de la mecánica y la electrónica en una máquina o producto, pero luego se consolidó como una especialidad de la ingeniería e incorporó otros elementos como los sistemas de computación, los desarrollos de la microelectrónica, la inteligencia artificial, la teoría de control y otros relacionados con la informática.


Desarrollos significativos de la mecánica de precisión

Control numérico de maquinas herramientas.

La operación y control de las ya clásicas maquinas herramientas mediante instrucciones dadas a la máquina mediante un ordenador asociado a la misma .

Robótica

Arel Capek puso en circulación en el año 1920 la palabra "robot", mediante la cual designaba a los "trabajadores mecánicos" capaces de realizar cualquier trabajo físico o mental.Se denominan robots a los elementos que son capaces de realizar cualquier trabajo físico o mental estando asistidos por un programa de ordenador Técnicamente, existe un primer nivel de robots, diseñados para ejecutar respectivamente una secuencia de operaciones mecánicas controladas por un programa. Básicamente son brazos o manipuladores mecánicos, poco estáticos, que realizan con precisión e incansablemente tareas como la soldadura de piezas, colocación de pernos, pintura de carrocerías u operaciones mas peligrosas como alimentación de hornos y de prensas de forjar.

Robots cibernéticos

En un segundo nivel, los robots poseen importantes dispositivos adicionales, particularmente "ojos" constituidos por cámaras de televisión. A través de ellas, el robot toma del medio ambiente un difuso patrón de luces, sombras y colores y alimenta a una computadora. Esta realiza un análisis de escenas y registra así en su memoria los objetos que lo rodean. A partir de esa información, el robot guiado por la inteligencia artificial instrumentada en la computadora planifica su actividad, generando y comparando secuencias de operaciones y eligiendo aquella que ejecutara para cumplir con el objetivo de trabajo ordenado. Se trata de auténticos ingenios cibernéticos, cuyo funcionamiento está automáticamente controlado y ajustado en función de las variaciones del entorno, aplicando para ello, en el mundo de la tecnología, el principio de realimentación de la información. Este segundo y mas avanzado nivel de robots tiene, respecto del primero, una importantísima propiedad: la versatilidad.

La figura. 1,1. Automatización comparación con el costo de fabricación japonesa.

El consenso entre los entrevistados fue que los japoneses hicieron sobre-invertir en la automatización a finales de 1980 y principios de 1990. Sin embargo, la mayoría consideró que la inversión continuará, sobre todo en la técnica de automatización con una interfaz humano mejorado. El siguiente gráfico (Fig. 1.2 ) refleja la tendencia esperada de la inversión de la automatización.

La figura. 1,2. Inversión japonesa en la automatización industrial.

Debido a la "burbuja" económica, muchas empresas en Japón sobre-invertido en la automatización, va mucho más rápido que la tendencia mundial. Después de la explosión de la burbuja, se produjo una reducción de personal. Pero ya hay señales de que la inversión en automatización comenzará a aumentar, a un ritmo cercano a lo que era antes de 1990.

El consenso entre los entrevistados fue que los japoneses hicieron sobre-invertir en la automatización a finales de 1980 y principios de 1990. Sin embargo, la mayoría consideró que la inversión continuará, sobre todo en la técnica de automatización con una interfaz

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humano mejorado. El siguiente gráfico (Fig. 1.2 ) refleja la tendencia esperada de la inversión de la automatización.



ENFOQUE DE AUTOMATIZACIÓN

Se ha producido un cambio importante en el enfoque de las empresas japonesas a la automatización. En la década de 1980, hubo una tendencia hacia la "fabricación robots solamente." Sólo unas pocas personas que se necesitaría para sentarse en las salas de control.

A mediados de la década de 1990, como lo demuestra la nueva fábrica de Toyota en Kyushu y una empresa similar en Kentucky, se ha producido el retorno del ser humano en el piso de la fábrica. ¿El cambio refleja que los japoneses se están retirando en la introducción de la innovación, o es parte de su campaña para la mejora continua? Los encuestados explicaron el cambio con las siguientes observaciones:

1. Durante la burbuja económica, a ras con el capital y sin competencia sustantiva desde el interior y desde el exterior, muchas empresas sobre-invertido en la automatización.

2. La tecnología ha avanzado más rápido de lo esperado, y el costo de ser "up-to-date" se hizo prohibitivo al mismo tiempo, la competencia comenzó a impulsar las ganancias hacia abajo.

3. La necesidad de personalizar los productos requiere una flexibilidad que las máquinas simplemente no tenía. Los seres humanos deberán ser formados, y mostró una gran flexibilidad.


Tabla 1,1 Comparación de la utilización de la capacidad de fabricación Industria

de Japón Entre el Alto en 1989, y marzo de 1997 un

Clasificación Asignación

como de 1989

Porcentaje de uso en

Marzo 1997 en comparación con

1989

Industrias manufactureras 100,00% 89,40%

Hierro y acero 5,40% 92,00%

Metales no ferrosos 3,48% 96,60%

Productos metálicos 4,47% 93,60%

Maquinaria 48,32% 81,40%

- General 16,83% 77,90%

- Eléctrica 13,34% 87,40%

- Transporte 16,77% 79,60%

- Precisión 1,38% 81,10%

Cerámica y piedra arenisca 6,82% 94,40%

Químico 12,36% 97,60%

Petróleo y carbón 1,54% 102,90%

Pulpa de madera, papel y papel procesado

5,82% 103,70%

Textiles 10,29% 96,50%

Productos de caucho 1,46% 100,00%

Cuadro 1.2 El empleo en Japón por sector, 1990-1996 2

(1.000.000 trabajadores)

1990 1996 Incremento%, desde 1990 hasta 1996

Todas las industrias 62,49 64,86 +3,8%

Industrias manufactureras 15,05 14,45 -4,0%

Textil 1,95 1,46 -25,1%

Química / petróleo / carbón 2,07 2,03 -1,9%

Metal / Maquinaria 7,23 6,95 -3,9%




Plancha de acero / materiales no ferrosos

0,56 0,53 -5,4%

Productos metálicos 1,40 1,33 -5,0%

Maquinaria de precisión / municiones

1,69 1,60 -5,3%

Maquinaria eléctrica 2,50 2,38 -3,8%

Transporte de maquinaria 1,08 1,10 +1,9%

Otras industrias manufactureras 3,79 4,02 +6,1%

De hecho, la práctica ha demostrado que los sistemas automatizados, mientras eficiente, puede ser rígido y tienen altos costos iniciales. Los sistemas manuales, mientras que inherentemente ineficiente e involucrar altos costos de continuar, son flexibles y diestros. Esta flexibilidad para hacer cambios significa que se puede producir una amplia variedad de productos en un período muy corto de producción y la rápida evolución de la tecnología.

Las nuevas fábricas con más personas no son las viejas líneas de montaje por primera vez por Henry Ford. Mientras que las personas son flexibles, su producción y la calidad pueden variar dependiendo de la conducta social y psicológica, y que necesitan readiestramiento. Los japoneses se han acercado a estos "fallos humanos" innovadora. Por ejemplo, para abordar el aburrimiento, muchas nuevas fábricas en Japón distribuidos utilizar las líneas de montaje, dando el control obrero sobre no sólo una parte pequeña asamblea, pero en un subsistema. De esta manera, la repetición no es tan aburrida y da al trabajador confianza en sí mismo y una sensación de "ser importante". Para superar el problema de la desigual calidad, en lugar de esperar a que el control de calidad y análisis que se realiza al final, como se hizo anteriormente en una línea de montaje, cada subsistema se prueban individualmente. Los problemas son identificados y resueltos en los que se producen en la línea de montaje, y no se dejó que se encuentra cerca del final. Por último, los trabajadores japoneses están entusiasmados continuamente formados para afrontar nuevos retos.

ENFOQUE DE AUTOMATIZACIÓN

Se ha producido un cambio importante en el enfoque de las empresas japonesas a la automatización. En la década de 1980, hubo una tendencia hacia la "fabricación robots

solamente." Sólo unas pocas personas que se necesitaría para sentarse en las salas de control.








como de 1989



1989






- General 16,83% 77,90%

- Eléctrica 13,34% 87,40%

- Transporte 16,77% 79,60%

- Precisión 1,38% 81,10%


Químico 12,36% 97,60%



5,82% 103,70%




como de 1989



1989

Textiles 10,29% 96,50%







Textil 1,95 1,46 -25,1%




0,56 0,53 -5,4%



1,69 1,60 -5,3%




De hecho, la práctica ha demostrado que los sistemas automatizados, mientras eficiente, puede ser rígido y tienen altos costos iniciales. Los sistemas manuales, mientras que inherentemente ineficiente e involucrar altos costos de continuar, son flexibles y diestros.

Esta flexibilidad para hacer cambios significa que se puede producir una amplia variedad de productos en un período muy corto de producción y la rápida evolución de la tecnología.


Komatsu Limited 2-3-6 Akasaka Minato-ku, Tokyo 107-8414 Japón

Fecha de visita:

27 de mayo 1997

Servidores: Sr. Tetsuya Nakayama, Gerente General de Sistemas Electrónicos y la División de Componentes, División de ElectrónicaSr. Hiroshi Higashide, Gerente de Diseño, Diseño de Productos Básicos y del Departamento de Desarrollo de Sistemas Electrónicos y Componentes División, División de ElectrónicaSr. Yuichiro Imanishi, Gerente de Proyecto Jefe, Departamento de Ingeniería de Fabricación de la División Técnica de la División de ConstrucciónSr. Mitsunori Ozaki, Director de Corporate Technology Dept. (reunión organizada) Tel: 81 3 5561 2611 (FAX 3582 8332) e-mail: [email protected]

ANTECEDENTES

Fundada en 1921, Komatsu, Ltd. es un importante fabricante japonés de equipos pesados de construcción, maquinaria industrial, electrónica y otros productos. También se está expandiendo en ingeniería de materiales, programas informáticos, servicios financieros, y otras áreas.

Komatsu generalmente contrata a sus ingenieros con maestrías. Algunos doctores son contratados cada año, pero la mayoría (60) son estudiantes de EM. Komatsu tiene pasantías

para el personal de pasar tiempo en universidades como la Universidad de Stanford y el Imperial College.

Komatsu investigación y el esfuerzo de desarrollo se lleva a cabo en el Centro de Investigación y en los departamentos de investigación y desarrollo en el equipo de construcción, la electrónica, la ingeniería y otras divisiones, como por ejemplo:

Centro de Investigación de la División de Investigación Construcción del Centro de Investigación de la División de Construcción Manufacturing Engineering Research Center, División de Manufactura Sistemas Electrónicos y de la División de Componentes Electrónicos, División

En total hay alrededor de 2.000 ingenieros y técnicos de Komatsu, 7.000 empleados no consolidados y consolidados de 27.000 empleados. En la filosofía, Komatsu se basa en la tecnología disponible y suele comprar tecnología probada para sus necesidades. La Tabla 2.1 resume la historia de los sistemas de fabricación en Komatsu.

Sr. Imanishi en su presentación también describe las condiciones previas para Komatsu para aplicar el sistema de fabricación de estilo japonés, como se muestra en la Tabla 2.2.

Al concluir su presentación, el Sr. Imanishi señaló que la mecatrónica avanzado tan rápido en Japón, en parte debido a la falta de competencia entre los ingenieros eléctricos y mecánicos. No hubo obstrucción de las ideas o intercambios entre las dos comunidades.

Cuadro 2.1 Historia de los Sistemas de Manufactura en Komatsu

No Período Sistema de fabricación

Actividades Principales

Principal Equipo Mfg

Tendencia de Mfg Equipo

1 1950 Lote Mfg Sistema

Control Estadístico de Calidad Capacidad de Proceso

General Purpose Machine Tool

NC Fresado ('52 MIT)

NC Torno ('56 Japón)

Unimate Robot ('57 EE.UU.)

2 1960 Grupo Mfg Sistema

TQC

GT

IE

Propósito Especial de Máquina-Herramienta

Sistema 24 (67 UK)

DNC (68 EE.UU.)

3 1970 Line Manufacturing

Automatización NC Machine NC tasa del 8%

SystemVE

Oregón

Tool

Propósito Especial Equipo de soldadura

Autocargador

('70 Japón)

FMS ('73 EE.UU.)

SCARA Robot ('78 Japón)

4 1980 Sistema de Fabricación Flexible (FMS)

Set-up Eliminación

Operación sin tripulación 4H

2D CAD / CAM

CNC Machine Tool

Robot de soldadura

RGV

NC tasa del 50% ('80 Japón)

Robot Opr. 90.000 ('85 Japón)

NC tasa de 67% ('85 Japón)

5 1990 Sistema de Automatización de Fábrica

CIM

Eng Mfg. DB

3D CAD / CAM

High Speed NC Machine Tool

Montaje de Robot

AGV

Almacén automático

Robot Opr. 250.000 ('90 Japón)

NC tasa de 82% ('95 Japón)

6 2000 Sistema de Manufactura Autónoma (AMS)

Realidad Virtual

Operación sin tripulación 16H

3D CAD / CAM / CAE

Compuesto NC Machine Tool

Máquina Herramienta Autónoma

Autónoma AGV

Autónoma Jig

Cuadro 2.2 Requisitos para la Aplicación del Sistema de Fabricación de estilo japonés

CARACTERÍSTICAS OBJETIVO CONDICIÓN APLICABILIDAD

PREVIA

la producción en masa no

fabricación en serie

EE.UU. Komatsu EE.UU. Japón

1. Line Mfg Sistema Economía de escala

La estandarización de las piezas y módulos

B B La La

2. Sistema JIT Lograr la entrega a tiempo después de la reducción de inventario

Volumen de producción

Fluctuación 10%

Los trabajadores abandonan el derecho de ir a la huelga durante 20 años empleador garantiza empleo a largo plazo

C

C

C

La

La

C

La

La

3. Level-cargado del sistema de fabricación

Asignación eficiente de los trabajadores

Trabajadores polivalentes configuración flexible de sueldo por la capacidad

B La B La

4. El intercambio de información

La continuidad de los conocimientos y habilidades

Empleador garantiza empleo a largo plazo

C La C La

5. Equipo de trabajadores calificados

Reducción de la carga de la inversión

Capacitación a largo plazo

C La C La

6. Trabajadores de asumir la responsabilidad de la

Garantía de calidad en el proceso aguas

Relación estable entre el empleador y los

C La C La

calidad arriba trabajadores

7. QC Circle actividad Continuas de trabajo

Normas de trabajo flexibles

C La C La

A: aplicable B: poco C: No aplicable

PANORAMA

ANTECEDENTES

En virtud de una serie de acuerdos de cooperación con la Fundación Nacional de la Ciencia con el apoyo adicional de otras agencias del gobierno de Estados Unidos, la International Technology Research Institute ( ITRI ) en Loyola College ha realizado evaluaciones de tecnologías extranjeras desde 1989. La Oficina de Investigación Naval apoyó este breve informe con el fin de evaluar los avances en la mecatrónica en Japón y otros temas relacionados, y con el fin de identificar posibles temas para futuros estudios que abarcan Japón. El autor visitó dos grandes empresas japonesas, dos universidades, un laboratorio del gobierno, y un gobierno / industria / universidad del consorcio (ver la Tabla de Contenidos, p i, para una lista;. Ver Apéndice B para los informes de sitio). Para facilitar la consulta, el autor presentó una serie de preguntas preparadas sobre las tendencias generales de la tecnología de fabricación y las cuestiones específicas sobre la mecatrónica a cada sitio de acogida. El siguiente informe consta de tres partes. Parte 1 consiste en un resumen de la mecatrónica y un breve análisis de las tendencias actuales y futuras en la tecnología de fabricación en Japón. La Parte II contiene los informes de los sitios visitados. La Parte III contiene las preguntas formuladas a los anfitriones y las respuestas seleccionadas.

¿QUÉ ES LA MECATRÓNICA?

Un ingeniero japonés de Yasukawa Electric Company acuñó el término "mecatrónica" en 1969 para reflejar la fusión de disciplinas de ingeniería mecánica y eléctrica. Hasta la década de 1980, la mecatrónica significaba un mecanismo que está electrificada. A mediados de la década de 1980, llegó a significar mecatrónica ingeniería que es el límite entre la mecánica y la electrónica. Hoy en día, el término abarca una gran variedad de tecnologías, muchas de las cuales se han hecho bien conocidos por su propio derecho. Cada tecnología tiene todavía el elemento básico de la fusión de la mecánica y la electrónica, pero ahora también puede implicar mucho más, sobre todo software y tecnología de la información.

http://translate.googleusercontent.com/translate_c?depth=1&hl=es&langpair=en%7Ces&rurl=translate.google.com.mx&u=http://itri.loyola.edu/itri/&usg=ALkJrhjH91iGrK8Nxdnc0Jfei2XWwBZkvQ

Por ejemplo, muchos robots principios resultado del surgimiento de la mecatrónica. Como los sistemas de robot se convirtió en más inteligentes, desarrollo de software, además de los sistemas mecánicos y eléctricos, se convirtió en el centro de la mecatrónica.

Mecatrónica ganado legitimidad en los círculos académicos, en 1996 con la publicación de la primera revista arbitrada: IEEE / ASME Transacciones en Mecatrónica. En la primera edición, los autores trabajaron para definir la mecatrónica. Tras reconocer que muchas definiciones han circulado, seleccionaron los siguientes artículos para ser incluidos en las transacciones: ". La integración sinérgica de la ingeniería mecánica con la electrónica y control computarizado inteligente en el diseño y fabricación de productos y procesos industriales" 1 Los autores sugirieron 11 temas que deberían ser, al menos en parte, en la categoría general de la mecatrónica:

modelado y diseño sistema de integración actuadores y sensores control inteligente robótica fabricación control de movimiento vibración y control del ruido micro dispositivos y sistemas optoelectrónicos sistemas de automoción, y otras aplicaciones

A pesar del crecimiento del interés en mecatrónica, el campo se enfrenta a varios dilemas. Por ejemplo, mientras que el interés en mecatrónica está en aumento, muchos de los jóvenes en la comunidad de ingeniería de Japón nunca han escuchado el término que se utiliza. Además, un estudio a fondo de todas las superficies de la mecatrónica como se define en ese número inicial de las transacciones sería muy amplio, e incluirá temas que tienen muy poco en común.

FABRICACIÓN EN JAPÓN

Japón comenzó su ascenso en la destreza industrial moderno a través de la construcción de industrias de alta tecnología: sobre todo de electrónica de consumo y automóviles. Fabricación de electrónica de Japón a menudo se implementa lo que se discutió y estudiado en los EE.UU. El japonés hizo contribuciones fundamentales en las áreas de microminiaturización, automatización y control de calidad. A pesar de los problemas actuales de Japón fiscales y económicas, en muchas áreas corporativa Japón ha sobresalido. Por ejemplo, de acuerdo con el informe, el boletín de noticias del MIT Programa Japón, hogar de Japón fabricantes de productos electrónicos continúan registrando ganancias, y su cuota de mercado en los mercados globales no ha cambiado. 1

Las industrias manufactureras en Japón alcanzó su máxima producción en 1989, justo antes de la explosión de la burbuja económica. Sin embargo, como muestran los ejemplos de

http://translate.googleusercontent.com/translate_c?depth=1&hl=es&langpair=en%7Ces&rurl=translate.google.com.mx&u=http://www.wtec.org/loyola/mechtron/01_03.htm&usg=ALkJrhiZTVMI2qby7WA1vjXAfA3WoMG41w#fn1

abajo, mucha de esa capacidad de fabricación sigue siendo productivo. Al escribir estas líneas (1997), las industrias manufactureras se encuentran a un 10,6% de su producción 1989 (Tabla 1.1 ).

El empleo ha aumentado un 3,8% en el promedio de todas las industrias japonesas, y sólo mostró una caída de 4% en la industria manufacturera entre el pico en 1990 y 1996 (cuadro 1.2 ).

Se ha producido un cambio importante en el enfoque de las empresas japonesas a la automatización. En la década de 1980, hubo una tendencia hacia la "fabricación robots solamente." Sólo unas pocas personas que se necesitaría para sentarse en las salas de control.








como de 1989



1989






- General 16,83% 77,90%

http://translate.googleusercontent.com/translate_c?depth=1&hl=es&langpair=en%7Ces&rurl=translate.google.com.mx&u=http://www.wtec.org/loyola/mechtron/01_04.htm&usg=ALkJrhjJsabQ1HY_YM_MhrhelMxL769ijw#t01_02

http://translate.googleusercontent.com/translate_c?depth=1&hl=es&langpair=en%7Ces&rurl=translate.google.com.mx&u=http://www.wtec.org/loyola/mechtron/01_04.htm&usg=ALkJrhjJsabQ1HY_YM_MhrhelMxL769ijw#t01_01




como de 1989



1989

- Eléctrica 13,34% 87,40%

- Transporte 16,77% 79,60%

- Precisión 1,38% 81,10%


Químico 12,36% 97,60%



5,82% 103,70%

Textiles 10,29% 96,50%







Textil 1,95 1,46 -25,1%




0,56 0,53 -5,4%



1,69 1,60 -5,3%







De hecho, la práctica ha demostrado que los sistemas automatizados, mientras eficiente, puede ser rígido y tienen altos costos iniciales. Los sistemas manuales, mientras que inherentemente ineficiente e involucrar altos costos de continuar, son flexibles y diestros. Esta flexibilidad para hacer cambios significa que se puede producir una amplia variedad de productos en un período muy corto de producción y la rápida evolución de la tecnología.


INVERSIÓN EN AUTOMATIZACIÓN

De las entrevistas realizadas para este informe, el punto de vista japonés frecuente parece ser que la cantidad óptima de automatización depende de muchos factores, incluyendo el país donde se lleva a cabo la fabricación, la naturaleza de los productos y los procesos de fabricación están utilizando. En general, el sentimiento expresado por los encuestados japoneses fue que los costos mínimos se podría lograr con menos de automatización en un país en desarrollo con bajos salarios. Mayor automatización es necesaria en Japón para minimizar los costos (Fig. 1.1 ).

http://translate.googleusercontent.com/translate_c?depth=1&hl=es&langpair=en%7Ces&rurl=translate.google.com.mx&u=http://www.wtec.org/loyola/mechtron/01_05.htm&usg=ALkJrhjmPE0eTKHRAydsFVmUGr5Ouhil0w#f01_01

La figura. 1,1. Automatización comparación con el costo de fabricación japonesa.

El consenso entre los entrevistados fue que los japoneses hicieron sobre-invertir en la automatización a finales de 1980 y principios de 1990. Sin embargo, la mayoría consideró que la inversión continuará, sobre todo en la técnica de automatización con una interfaz humano mejorado. El siguiente gráfico (Fig. 1.2 ) refleja la tendencia esperada de la inversión de la automatización.



PROGRAMAS DEL GOBIERNO JAPONÉS DE INVESTIGACIÓN

http://translate.googleusercontent.com/translate_c?depth=1&hl=es&langpair=en%7Ces&rurl=translate.google.com.mx&u=http://www.wtec.org/loyola/mechtron/01_05.htm&usg=ALkJrhjmPE0eTKHRAydsFVmUGr5Ouhil0w#f01_02



El gobierno japonés ha pedido un aumento importante en el apoyo a la investigación básica. La decisión de invertir en investigación básica se convirtió en ley con la promulgación de la Ley Fundamental de Ciencia y Tecnología, en noviembre de 1995. El gabinete japonés elaboró el Plan de Gobierno de cinco años para la Promoción de la Ciencia y la Tecnología en julio de 1996. El plan para duplicar el apoyo del gobierno japonés para la investigación básica en cinco años, en términos absolutos. En términos relativos, el nivel de apoyo a la investigación básica se espera que sea aproximadamente la misma que en muchos países occidentales, alrededor del 1% del producto interno bruto (PIB). De acuerdo con este plan, en el otoño de 1996, la Agencia de Ciencia y Tecnología (STA) propuso un presupuesto de proyecto S & T para el año fiscal 1997 de ¥ 3,090.5 millones (aumento de casi un 10%, pasando de 2,811.3 millones de yenes del año anterior). 1

Además de este aumento de la financiación, el gobierno japonés está tomando medidas para fortalecer la infraestructura de la ciencia en Japón. Todas las agencias gubernamentales están participando en esta nueva iniciativa, pero los tres principales del gobierno japonés de I + D organizaciones participan más intensamente, y todos lanzaron nuevos programas de investigación de envergadura básicos: el Ministerio de Educación (Monbusho), la Agencia de Ciencia y Tecnología (STA), y el Ministerio de Comercio Internacional e Industria (MITI).

Basándose en conversaciones con muchos investigadores japoneses, sin embargo, parece que algunos de los nuevos fondos se distribuyen sin un verdadero proceso de revisión por pares para garantizar la calidad, o que las áreas cubiertas serán útiles para la industria japonesa en el futuro. Se necesitan años para construir un esfuerzo creíble la investigación básica, por supuesto.

Por último, al igual que en los Estados Unidos, los estudiantes de posgrado se necesitan puestos de trabajo al terminar sus estudios superiores. Existe preocupación en Japón que tales trabajos no se dispone todavía ni estarán en el futuro en tal número que coincida con los nuevos graduados que se esperan de los departamentos de ciencias básicas. Debates con el sector parece confirmar esto. La mayoría prefieren contratar a graduados de maestría y se mantenga alejado de doctorado.

En abril de 1997, el gobierno japonés aprobó varias leyes para estimular la cooperación entre las universidades y la industria, así como para contribuir al nacimiento de las pequeñas empresas. MITI por ejemplo, comenzó a dar subvenciones a las pequeñas empresas bajo un programa llamado "Foundation for Business Venture". Monbusho creado un "Laboratorio Venture Business". Es demasiado pronto para juzgar la eficacia de estas medidas.

Japón sigue invirtiendo fuertemente en América del Norte, en particular los Estados Unidos, pero el área de crecimiento en Asia, particularmente en China, aunque la cantidad en términos absolutos es aún pequeño. En 1994, la inversión japonesa en América del Norte fue $ 17,8 mil millones, un aumento del 17% con respecto a 1993, mientras que en China fue de US $ 2,6 mil millones, un incremento del 52% respecto de 1993. Inversión japonesa en Europa occidental registró un descenso del 22%, a un nivel de 6,2 mil millones dólares anuales. Producción en el

http://translate.googleusercontent.com/translate_c?depth=1&hl=es&langpair=en%7Ces&rurl=translate.google.com.mx&u=http://www.wtec.org/loyola/mechtron/01_06.htm&usg=ALkJrhhZcY3rpK8_DIq03xS54IYGwCHmuA#fn1

extranjero ha ido aumentando de manera constante, pero la producción en Japón ha ido disminuyendo, aunque parece haberse estabilizado en los últimos dos años.

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