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Optimization by genetic algorithms

Introduction

Genetic algorithms (GAs) are adaptive methods that can be used to solve problems search and optimization. They are based on the genetic process of living organisms. Over generations, the populations evolve in nature in accordance with the principles of natural selection and survival of the strongest, postulated by Darwin (1859). By imitation of this process, genetic algorithms are able to go creating solutions for real-world problems. The evolution on these solutions to values optimums the problem depends largely on proper coding of them. The basic principles of genetic algorithms were established by Holland (1975), and are well described in several texts {Goldberg (1989), Davis (1991), Michalewicz (1992), Reeves (1993)}.

Developed

 In nature individuals in a population compete against each other in the search for resources such as food, water and shelter. Even members of the same species often compete in search of a fellow. Those individuals who are more successful in surviving and attracting peers are more likely to generate a large number of descendants. On the contrary some gifted individuals will produce a smaller number of descendants. This means that all the genes of the fittest individuals in successive generations from spreading to a growing number of individuals. The combination of good features from different ancestors can sometimes produce super individual’s descendants, whose adaptation is far greater than any of their ancestors. Thus, species evolve characteristics achieving increasingly better adapted to the environment in which they live.

Genetic Algorithms use a direct analogy with the natural behavior. They work with a population of individuals, each of which represents a feasible solution to a given problem. Each individual is assigned a value or punctuation, related to the goodness of the solution. In nature this is equivalent to the degree of effectiveness of an agency to compete for specific resources. The higher the adaptation of an individual to the problem, the greater the probability that it is selected for breeding, crossing their genetic material with another individual similarly selected. This crossing will produce new offspring of the above individuals who share some of the characteristics of their parents. The lower the adaptation of an individual, the lower to the probability that the individual is selected for reproduction on and therefore their genetic material to spread in successive generations.

In this way a new population of possible solutions, which replaces the previous one and check the interesting property that contains a higher proportion of good characteristics of comparison with the population occurs anterior. So throughout generations good features spread through the population. Favoring the crossing of the fittest individuals, they are being explored the Most promising areas of the search space. If the Genetic Algorithm has been well designed, the population will converge to optimal solution of the problem.

The power of genetic algorithms comes from the fact that it is a robust technique, and can deal with success a variety of problems from different areas, including those where other methods are difficulties. While there is no guarantee that the genetic algorithm finds the optimal solution to the problem, there is empirical evidence that solutions are an acceptable level in a competitive time with the rest of combinatorial optimization algorithms. In case there are specialized to solve a particular problem techniques, it most likely exceed the Genetic Algorithm, both in speed and efficiency. The large field of application of genetic algorithms is related to those problems for which there are no specialized techniques. Even in the case where such techniques exist and work well, improvements can be made of the same hybridizations with genetic algorithms.

The structure of this chapter is as follows: in the next section on is introduced by means of an example the so-called Genetic Algorithm Simple, also in known as Genetic Algorithm Canonic, to then show different extensions and modifications thereof, relating? operators selection, crossover, mutation and reduction as well as Genetic Algorithm hybridization with other algorithms by Local Index search and various models of Distributed Genetic Algorithms. In the next section on wonder why the work of genetic algorithms, proving the theorem schemes, and referencing some theoretical work related to their conditions sufficient to ensure the convergence of these algorithms to the global optimum. We end the chapter, showing operator’s crossover and mutation specific for the traveling salesman problem.

Conclusions
  • ·         As we have seen, the main advantage of genetic algorithms lies in its simplicity. Little information about the search space is required as working on a set of solutions or coded parameters (hypotheses or individuals).
  • ·         A solution by approximation of the population, rather than a point to point approximation is searched. With proper control we can improve the average fitness of the population, obtaining new and better individuals and, therefore, better solutions.

  •    A balance between effectiveness and efficiency is achieved. This balance is configurable using parameters and operations used in the algorithm. For example, lowering the threshold value get a quick fix to lose in exchange for "quality". If we increase this value, we will have a better solution in exchange for a greater time spent in the search. That is, we get a good relationship between the quality of the solution and cost.

  • ·         Perhaps the most delicate point of all is in the definition of the evaluation function, and their effectiveness depends on good results. The remaining process is the same for all cases.
  • ·         Programming using genetic algorithms represents a new approach that allows covering all those areas of application where we know how to solve a problem.



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GRAFENO: UNA REVOLUCIÓN EN LA ELECTRÓNICA


Introducción

Grafeno, es una materia que exhibe propiedad que lo hacen único y utilizable para prácticamente cualquier aplicación, es un material más duro que el diamante y más resistente que el acero, es flexible, en teoría conduce el calor mejor que ningún otro material conocido. A la gran variedad de propiedades se puede añadir ligereza más absoluta y también puede ser un aislante perfecto y el mejor conductor de la electricidad a voluntad.

Desarrollo

Pues bien, este material ya es una realidad. Las impresionantes propiedades que hemos descrito son tan sólo el principio de una lista de fenómenos físicos nunca antes vistos y que acaparan la atención de científicos de todo el mundo. Si bien su existencia tiene más de 50 años como idea en la mente de los físicos teóricos, fue en 2004 cuando este material fue sintetizado en un laboratorio por primera vez. Este logro, que se creía imposible, valió a sus dos obradores (A.K.Geim y K.Novoselov) el premio Nobel de física 2010. Desde entonces, la popularidad de este material no ha dejado de crecer.

A partir de la gran cantidades de propiedades anteriormente mencionadas es difícil creer la simplicidad escondida en este material, y con esto no quiero decir que su obtención sea fácil pero sí que su estructura es bastante sencilla si nos fijamos en el sin número de posibilidades q nos ofrece el grafeno: consiste en una red bidimensional de átomos de carbono dispuestos en una red con forma de panal de abeja, Este carácter bidimensional es el que le confiere tanto sus propiedades extraordinarias como la dificultad que supone obtenerlo. Sin embargo, en nuestro día a día el grafeno aparece por doquier sin que nos demos cuenta.

Por ejemplo, las minas de los lápices están formadas por millones y millones de láminas de grafeno adheridas unas a otras. Su coste es por tanto muy bajo. Debido a sus increíbles propiedades, el grafeno podría ser la solución a grandes problemas fundamentalmente en el área experimental en física o química y en el área de avance tecnológico.
En los últimos siete años se ha utilizado para simular agujeros negros o fabricar pantallas táctiles ultra finas y flexibles, Teléfonos móviles, sensores de gas ultra precisos, dispositivos electrónicos hechos con una ínfima cantidad de átomo. Las posibilidades que nos ofrece para el futuro son enormes. Recientemente en la universidad autónoma de Madrid se llevó a cabo un estudio en el cual se llegó a la conclusión el cual el grafeno puede usarse para transmitir información entre dos átomos de manera muy eficiente y controlada, lo cual podría ser un gran avance, dado que en la actualidad la traición de información de manera precisa y eficiente es la piedra angular del desarrollo moderno.

 Y esto es debido a que el grafeno es un material con grandes propiedades conductoras pero también aislantes así que cuando se trata de computación es un material muy valioso, ya que permite mandar impulsos eléctricos de manera muy precisa y más rápidamente que los materiales convencionales, además se pierde menos energía en el desplazamiento de los impulsos eléctricos dados que hay menos colisiones entre los electrones así que la eficiencia de la información trasmitida por medio de redes de grafeno aumente de enormemente.

Aunque por ahora solo es un sueño gracias al a porte del grafeno en la trasmisión de información se podría llegar construir computadores cuánticos en los cuales los impulsos estarían al mismo nivel que haces de luz, aun así todavía no es posible y faltan muchos años para este ambicioso proyecto y eso es debido a que aunque la velocidad a la que se mueve la información es mucho mayor la intensidad de esta no se ha podido regular así que no se podrían traducir en 1 los impulsos fuertes y 0 los débiles, por lo cual no se podría usar el código binario lo cual es fatal dado que todas las computadoras del mundo funcionan con este.

No obstante no es imposible graduar la intensidad de las señales gracias a otra de las muchas propiedades que tiene el grafeno y esa es la de poder cambiar de conductor a aislante a voluntad, así que en teoría la trasmisión de información gracias al grafeno estaría completamente resuelta en primera instancia la alta velocidad casi al nivel de haces de luz debido a las enormes propiedades conductoras del grafeno y en segundo la regulación de estas señales también gracias a la versatilidad de este material, así pues aunque solo este presenta la teoría todo indica que es posible llegar a dicho punto en el avance tecnológico, y al grafeno es solo el inicio de un nuevo mundo que está abriendo, gracias al grafeno se ha experimentado con otros materiales hasta obtener silíceo (con base de cilicio) o enseno ( con base de estaño y gracias a su forma de malla hexagonal y en 2d todos estos nuevo materiales tiene un futuro muy prometedor

Bibliografia

http://www.uam.es/ss/Satellite/es/1242652962055/1242660602890/articulo/articulo/GRAFENO:_UNA_REVOLUCION_EN_LA_ELECTRONICA.htm
http://www.madrimasd.org/blogs/ingenieriamateriales/
http://grafeno.com/

http://www.muyinteresante.es/revista-muy/noticias-muy/articulo/la-revolucion-de-los-materiales-2d-581435741121
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UNIVERSIDAD SANTO TOMAS
DIVISIÓN DE INGENIERÍAS
FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA
Asignatura: PROCESOS DE MANUFACTURA I

                                      S. C. Bulla, L. C. Pachón, M. Sepúlveda.                 







Herramientas en busca del corte perfecto




Resumen

                       

Este documento pretende brindar al lector una pequeña guía sobre las herramientas, su uso, su fabricación entre otras, ya que ellas son la clave y el eslabón entre nuestras máquinas y el producto que esperamos fabricar, ellas nos brindan la oportunidad de alcanzar nuevos y altos estándares de calidad en dichos productos, no debemos olvidarnos que detrás de cada herramienta que usamos en nuestro talleres o maquinas hay una historia de evolución tecnológica y redesarrollo de estas.

 Palabras clave – Centros de mecanizado, Maquinas flexibles, Optimización, Operación flexible, Procesos, Herramientas.


Abstract


This document is intended to provide the reader with a brief guide on the tools, use, manufacture , among others, since they are the key and the link between our machines and products that we hope to manufacture , they give us the opportunity to reach new high quality standards for these products , we must not forget that behind every tool we use in our workshops or machines there is a history of technological development and redevelopment of these .

                       
Keywords – Machining centers, flexible machines, optimization, flexible operation, processes, tools.




Primer Autor: sebastian.bulla@usantotomas.edu.co. Estudiante de Ingeniería, Facultad de Ingeniería Mecánica, Universidad Santo Tomás.
Segundo Autor: mateosepulveda@usantotomas.edu.co, Estudiante de Ingeniería, Facultad de Ingeniería Mecánica, Universidad Santo Tomás.
Tercer Autor: luispachon@usantotomas.edu.co, Estudiante de Ingeniería, Facultad de Ingeniería Mecánica, Universidad Santo Tomás.



I.     INTRODUCCIÓN

Todos sabemos que existe una relación, entre el producto terminado, la maquina en donde este se fabrica, y la herramienta con que este es llevado de la materia prima a su forma terminada. Cada industria busca alcanzar los mejores y más altos estándares de calidad en sus productos; para así asegurar un lugar en el mercado y ser competitivos.

Para alcanzar esta meta es necesario que las maquinas estén en constante desarrollo y evolución y de la mano a estas las herramientas de corte. Para profundizar en estas últimas podemos decir que estas siempre buscan alcanzar un alto nivel de precisión en el corte. Con esto la industria busca optimizar la relación entre el costo y tiempo, para conseguir un máximo desempeño y entregar así un producto de mayor calidad al usuario final.

Somos conscientes además del hecho de que el avance tecnológico en la industria en cuanto a las materias primas, trae consigo la aparición de nuevos materiales; y junto con estos vienen nuevos desafíos a la hora de fabricar las herramientas adecuadas de corte para estos materiales. Adicionalmente como sabemos las herramientas no solo deben ser capaces de realizar la tarea de cortar el material con la mayor precisión posible sino que adicionalmente deben ser resistentes tanto al desgaste como a la corrosión, estos nuevos materiales en herramientas están demostrando actualmente de que están hechos y de que son capaces en industrias altamente exigentes como la aeroespacial.

Se debe tener en cuenta que, las herramientas también deben ser fabricadas; muchas veces en la industria nos preocupamos de la herramienta hacia adelante, pero no le damos gran importancia a la fabricación de estas; debemos conocer los procesos de fabricación de herramientas que parten del sinterizado y van hasta la electroerosión de hilo para conseguir un filo precario y posteriormente ser sometida a un proceso de rectificado para darle un filo de corte adecuado y algunas además de esto son recubiertas con compuestos en una o varias capas para mejorar su rendimiento.

Adicional a esto se debe conocer que las herramientas como todo producto tiene unas tolerancias y ajustes, en este caso para las herramientas estamos hablando del rango de los μm y entre menor sean estos valores más costo tiene estas herramientas, por supuesto debemos estar conscientes de que la precisión de la herramienta no lo es todo, ya que si la maquina en donde esta es montada no tiene una buena precisión de posicionamiento y dinámica no se puede garantizar que las piezas fabricadas salgan con un alto estándar de calidad.

Otro de los grandes ítems que se deben tener en cuenta a la hora de la fabricación de herramientas es el costo final de estas y por supuesto la disponibilidad de estas en el mercado; ya que actualmente distintas industrias fabrican sus propias herramientas basados en los requerimientos de sus plantas de fabricación y sus líneas de proceso, ya que estos varían de compañía a compañía , y por supuesto no es rentable fabricar una nueva herramienta a un costo elevado si esta se encuentra disponible en el mercado y a un menor costo. (Figura 1)

Figura 1: Metalmecanica


Por otro lado como se puede observar las herramientas no son eternas ya que estas también sufren un desgaste al momento de cortar un material; así que otro de los grandes aspectos que se deben tener en cuenta a la hora de fabricar una herramienta y a la hora de utilizarla, es por su puesto la vida útil de esta, ya que en distintas plantas la decisión del cambio de herramienta es delegada al operario de turno y esto genera una gran carga subjetiva por parte de este lo cual nos puede llevar a cambiar la herramienta mucho antes o mucho después de lo indicado por el fabricante causando así una alto costo en herramientas o un bajo nivel de calidad en el producto; lo indicado y lo aconsejado por los fabricantes es realizar el cambio después de ciertas horas de trabajo. (Figura2)

Figura 2: metalmecánica

II.     Conclusiones y recomendaciones

A modo de conclusión podemos decir que es importante conocer el origen de nuestras herramientas, no solo su forma de fabricación, sino también sus especificaciones de fabricante como tolerancias y vida útil, ya que estas son muy importantes para lograr dar un uso adecuado de estas y con su ayuda conseguir la meta de fabricar día a día productos con mejores estándares de calidad. Evitando aumentar nuestros costos y nuestros tiempos de producción.

III.     referencias


[1]    http://www.metalmecanica.com/sitio/revista-digital/21-2/index.html?e=N00000000#/16/
[2]   http://www.metalmecanica.com/
[3]   http://www.reporteroindustrial.com/
[4]   http://www.herratec.com.co/
  
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En el siguiente vídeo se mostrara la importancia de este código para la creación de una empresa o industria para saber cual seria su sociedad, código y demás normas que regiría en el país.

https://www.youtube.com/watch?v=1Zz5sgpzXZE&feature=youtu.be
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Ingeniería Concurrente

Ver link:
https://drive.google.com/a/usantotomas.edu.co/file/d/0B2E4WZ1PL7pRSGVmZ0MyUmphSk0/view
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"Historia de procesos de Manufactura"


Ver link:
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Control de Calidad en una línea de producción


Resumen

Durante las tres décadas pasadas, el éxito del Sistema de Producción de Toyota ha estimulado mucha investigación en la ingeniería de sistemas de la fabricación. La productividad y la calidad extensivamente han sido estudiadas, pero hay poca investigación en su intersección. El objetivo de este informe es de analizar como el diseño de sistema de producción, la calidad, y la productividad son interrelacionados en pequeños sistemas de producción comparando con grandes sistemas.

Introducción

En los años 80, el gobierno de los Estados Unidos y las grandes empresas estadounidenses emprendieron una serie de movimientos revolucionarios ante la gradual pérdida de competitividad que enfrentaban. La completa explotación de la administración de la calidad japonesa fue parte de esa revolución. Por eso se busca analizar que ha llevado a que empresas del sector manufacturero sean bastantes sustentables y grandes en el mercado internacional.

Análisis
Históricamente, el control de calidad, en su moderna acepción, nace en los Estados Unidos y Japón, durante su período de alto crecimiento económico, importó el concepto y lo desarrolló como control total de calidad (CTC), que con posterioridad evolucionó para convertirse en la administración de la calidad total (ACT). Contrario a lo que muchos entienden, la ACT no es una herramienta de las grandes compañías o del sector manufacturero, sino un modo de pensar para la gerencia de cualquier empresa.

Conllevando a que en las empresas empezaran a implementar o buscar nuevas herramientas para el control de calidad en sus líneas de producción, por eso hoy en día grandes empresas como Toyota, Bosch, Renault entre otras son fuertes en el mercado internacional, ya que no solo por su imagen o productos han crecido, sino por la rigurosidad que tienen en el control de calidad y sus sistemas de producción, ya que el personal encargado para capacitar empleados en este sector, busco reducir la salida de productos defectuosos y poder aumentar la rentabilidad de cada línea de producción.

Pero esto no solo significa que grandes marcas o empresas  del mercado, sean aptas o tengan  las posibilidades de hacer una gerencia en su control de calidad, estas también comenzaron como pequeñas marcas pero buscaron ser grandes, con la rigurosidad en todos sus campos, enfocándonos que en su producción al principio tenían varios errores y desperdicio que no les traía rentabilidad financiera, algunas quebraron si tuvieron que ser muchas, las que sobrevivieron hoy, en el mercado tienen el puesto que tienen.

Por eso en sectores pequeños de manufactura es un campo en el que toca invertir para que su empresa crezca con calidad, para así proveer productos y servicios que satisfagan a los clientes. Esto significa que la calidad deber construirse en cada proceso, cada materia prima, cada máquina, cada tecnología y debe estar presente, incluso en el medio ambiente.

Conclusiones

  • ·         Para tener una empresa en el mercado internacional, debe haber un rigurosidad por cada uno de sus integrantes, proviniendo de las cabezas centrales, donde deben estimular la calidad en los productos que esta venda.
  • ·         Diseñar o implementar un sistema de producción, antes de iniciar cualquier compra de maquinaria.
  • ·         Dedicar un departamento en la empresa solo a ese proceso producción y control de calidad, donde siempre este buscando alguna actualización que sea beneficiosa a la empresa.
  • ·         Conocer qué tipo de línea de producción va a ser sin continua, intermitentes, por pedido, etc., para así poder definir cómo va a ser el proceso de control de calidad de cada producto.

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