resumen sistemas flexibles de manufactura

7/17/2019 Resumen Sistemas Flexibles de Manufactura

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Resumen

Sistemas Flexibles de Manufactura

Aleyda Albarracín Keysy Madrid

Cristhian Vargas



Método óptimo de manufactura

El proceso óptimo de manufactura se selecciona a través del conocimiento de lascapacidades y limitaciones del proceso y está condicionado por las restricciones impuestas por la tasa de producción y por los tamaños de los lotes.

1. Las máquinas aisladas con control manual requieren menor desembolso de capital, perosu operación es de mano de obra intensa. Los costos de mano de obra no disminuyenmucho con el incremento del tamaño de lote; de esta manera, esas máquinas están meor adecuadas para la producción de una pie!a y de lotes pequeños. El operador puede ser unartesano muy hábil, o en la producción repetitiva, puede ser una persona que cumpla conlos requisitos necesarios por la puesta a punto de la máquina.

". Las máquinas #$ o $#$ aisladas, ele%idas correctamente, son más adecuadas para la producción de lotes pequeños, aunque con la tendencia creciente hacia los dispositivos de pro%ramación de uso ami%able, y con la aplicación de la tecnolo%&a de %rupo, se vuelvencompetitivas en comparación con la maquinaria operada manualmente.

'. En la producción de lotes %randes las máquinas automáticas pro%ramables son las máseconómicas, en tanto que las automáticas de propósito especial (y a menudo de pro%ramación fia) están limitadas a la producción en masa de pie!as estándares.

Organización para la producción en masa

Los %randes tamaños de lote usuales de la producción en masa economi!an la instalación demáquinas de propósito especial. $uando las pie!as son de formas idénticas y sencillas, sesuetan fácilmente en la posición correcta respecto a la herramienta. Las pie!as de formairre%ular se trabaan después de establecer una superficie, un a%uero o una saliente dereferencia (calificar la pie!a), por eemplo, por medio del maquinado de alta velocidad. La pie!a se sueta a una base, plataforma, soporte, o se mueve por s& misma de una máquinaherramienta a otra.

1. En las l&neas de transferencia las pie!as se mueven por medios fios (como bandastransportadoras, carruseles, bra!os mecánicos) entre máquinas herramientas or%ani!adas enla secuencia de operaciones. $ada máquina reali!a sólo una operación (o un %ruporelacionado de operaciones) y se controla mediante una automati!ación fia (levas, palancaso relevadores).

Las l&neas fias de producción son de muy alta productividad pero virtualmente sinfle*ibilidad. +ebido a esto, el material de entrada y los inventarios en proceso también

deben ser %randes para proporcionar un respaldo contra perturbaciones inesperadas.

". Las l&neas de transferencia fle*ibles se han desarrollado en respuesta al incremento de lacompetencia %lobal, a las demandas rápidamente cambiantes de los clientes y al alto costodel dinero. Las instalaciones para la producción en masa se han hecho más fle*ibles através de varios métodos, solos o en combinación



a. La l&nea de producción se a%rupa en secciones de - a 1" estaciones, con un respaldointermedio de almacenamiento más pequeño, de manera que la descompostura, el cambiode la herramienta o el auste en un %rupo no deten%a toda la l&nea.

b. Las operaciones que pueden perturbar el balance de la l&nea se reali!an en las l&neasramales.

c. Las máquinas herramienta fias se sustituyen por unidades de producción con cabe!al de potencia, que consisten en una base con un mecanismo de alimentación, una unidad deimpulso (husillo de potencia) y varios accesorios intercambiables, de manera que se puedenreali!ar varias operaciones (perforado, roscado interior, torneado, fresado, etcétera) deacuerdo con las necesidades.

d. Los portaherramientas de cambio rápido permiten el cambio rápido de la herramienta oel cambio del portaherramienta completo con una herramienta prefia.

e. Las pie!as que pertenecen a la misma familia y sólo difieren en presencia o ausencia de

al%una caracter&stica (como un a%uero) se procesan en la misma l&nea si las pie!as seidentifican al in%resar a ella (por eemplo, mediante una saliente proporcionada para sudetección o un códi%o de barras en la parte o tarima); y lue%o se activa o desactiva laestación apropiada.

ales l&neas de transferencia fle*ibles se operan mediante control ló%ico, lo cual aumenta sufle*ibilidad por la facilidad de la repro%ramación.

Organización de la producción en lotes

La producción en lotes difiere de la producción en masa no sólo en el tamaño del %rupo,sino también en la velocidad de la respuesta a las e*i%encias cambiantes.

Disposición funcional La producción por lote tradicionalmente se ha hecho en talleresor%ani!ados alrededor de máquinas herramienta individuales. Las pie!as se mueven por medios fle*ibles (manualmente, por bandas transportadoras elevadas, %r/as, montacar%as)de máquina en máquina. Esto provoca un movimiento de material compleo y confrecuencia desor%ani!ado y tardado.

La administración de una planta como ésa también es muy e*i%ente. $ada máquina estámaneada por un operador; los planes de producción deben ase%urar la utili!ación completadel tiempo del operador y de la máquina; mientras que a la par se ase%ura que las pie!as sefabriquen en el n/mero correcto para la entre%a pro%ramada.

Tecnología de grupo: El potencial de la tecnolo%&a de %rupo se puede e*plotar completamente sólo si se anali!a el fluo de la producción y si la planta se reor%ani!a. odoel equipo necesario para producir una familia de partes se a%rupa en una celda. En una planta más moderna, una celda puede incluir, por eemplo, una máquina complea (ycostosa), como un centro $#$ de maquinado apoyado por varias máquinas de propósitoespecial; en consecuencia, se lo%ra un menor costo.



0ay m/ltiples beneficios, muchos de los cuales emanan directamente de la aplicación delos principios de la tecnolo%&a de %rupo

1. La variedad y cantidad del material de inicio, as& como el inventario en el proceso, sereducen.

". e simplifica la planeación de la producción y se puede recolectar meor información para el control y la planeación de la producción.

'. Los costos de las herramientas se pueden reducir a través de la estandari!ación, y lostiempos de puesta a punto se minimi!an.

2. El tiempo total del procesamiento se reduce, los tiempos de entre%a se acortan, larespuesta a las necesidades de los clientes es más rápida y aumenta la competitividad.

eldas de manufactura flexible !FM": En una celda de manufactura fle*ible (34$), latarea del operador se reduce a car%ar los anaqueles, de donde el robot tomará las partes, asuetar las pie!as en plataformas, a retirar partes terminadas y a cambiar las herramientas y

otros art&culos almacenados. La mayor parte de las celdas de manufactura fle*ible son parael maquinado e incluyen tornos, máquinas fresadoras, centros de maquinado, esmeriladoras,etc., con control $#$. Las celdas de manufactura fle*ibles ofrecen varias ventaas

1. Las máquinas herramienta con mayor fle*ibilidad son más costosas, pero puedenreempla!ar varias herramientas convencionales. 5or 16 tanto, la inversión puede ser de 76 a1'68, en comparación con las celdas manipuladas por personas con capacidad similar.

". El tiempo en el proceso se eleva desde menos de -8, un valor usual para máquinasherramienta aisladas manipuladas por humanos, hasta 7- a 968; en consecuencia la productividad, e*presada como la producción por máquina, es mucho mayor y las entre%as

son mucho más rápidas.'. La productividad también es mayor en términos de producción por hora de operador. #oobstante, el requisito de inversión a menudo se ustifica sólo si la celda de manufacturafle*ible funciona "2 horas al d&a, siete d&as a la semana, atendida por operadores en un soloturno (o al%unas veces dos).

2. :na mayor fle*ibilidad permite la reducción del inventario de las partes en proceso, confrecuencia a un cuarto de la cantidad usual.

-. La calidad meora porque el error humano se elimina como fuente de problemas.

Sistema flexible de manufactura !FMS": istema fle*ible de manufactura (34) $uandotodas las celdas de manufactura fle*ible (y la inspección automática) de una planta seentrela!an, se crea un sistema fle*ible de manufactura. sta es una tarea enorme querequiere que muchos elementos de $<4 ya estén instalados. :na caracter&stica esencial deun sistema de manufactura fle*ible es la bode%a de almacenamiento y retiro automáticos(=>).



Organización del ensamble

#íneas de ensamble: =l ensamblar una máquina complea, se lo%ran %randes avancesdividiendo la operación en unidades más pequeñas; esto también facilita el maneo delmaterial y ase%uran que todas las pie!as se suministran en su lu%ar y secuencia adecuados.

#as líneas asíncronas de ensamble permiten el uicio del operador; las unidades se pasancuando se terminan. ?tra solución potencialmente atractiva conf&a en un ensamblecompleto (por eemplo, un motor de un automóvil) a un %rupo de operadores.

Mecanización del ensamble =l%unos tipos de operaciones de ensamble se prestan amétodos mecánicos de ensamble muy sencillos. =s&, se pueden ase%urar tomillos o pernos ycolocar las partes, suaar o remachar mediante dispositivos mecánicos (muy ventaosos sonlas uniones a presión, 3i%. 19@'c). El costo se reduce, mientras que la productividad y laconsistencia del producto se incrementan, pero sólo si la confiabilidad de la mecani!aciónes muy alta.

Sistema de ensamble flexible !F$S": Esos sistemas propician la econom&a del ensamblemecani!ado en la producción en lotes. e incorporan muchas de las técnicas que se usan para el ensamble operado y mecani!ado. La diferencia es que muchos, y al%unas vecestodos, los operadores se sustituyen por máquinas de ensamble fle*ible, por lo %eneralrobots.

%rogramación del ensamble:

&sto presenta 'arias 'enta(as) así como retos:

1. La inversión en espacio y en inventario disminuye en forma drástica, elevando laeconom&a de la aplicación.

". El ensamble es más fle*ible porque los pro%ramas de producción se pueden cambiar enausencia de inventarios %randes. in embar%o, el ensamble también es más sensible acualquier mal funcionamiento en la l&nea de ensamble.

'. La confiabilidad del abastecimiento es una preocupación particular porque en unaeventual interrupción de los insumos, las pie!as requeridas para un cambio temporal en el perfil de la producción simplemente pueden no estar disponibles.

2. Los proveedores de pie!as deben adoptar técnicas de manufactura fle*ible pararesponder a la demanda.

-. = menudo ni hay tiempo ni disposición para inspeccionar el material de entrada; tampocohay un almacén que ayude a reducir el efecto de un lote malo. La responsabilidad delase%uramiento de calidad se despla!a, en %ran medida, al proveedor.

A. Las entre%as frecuentes requieren que los proveedores estén dentro de locali!aciones%eo%ráficas cercanas (la distancia estará en función del modo de transporte).



$DM*+*STR$*,+ D& #$ $#*D$D

El obetivo de la manufactura es la creación de productos confiables, es decir, productosque reali!arán su función propuesta, bao condiciones establecidas, durante un periodo

espec&fico. La con fiabilidad es la probabilidad de que un producto cumplirá lase*pectativas, y a menudo se e*presa como un porcentae. =s&, cuando decimos que un producto tiene una confiabilidad de B98 para un servicio de 1 666 h, queremos decir queB9 de 166 unidades funcionarán sin descomponerse.

uponiendo que el producto fue diseñado de modo correcto y que se eli%ieron lasoperaciones adecuadas de manufactura, se deben tomar medidas para que la confiabilidad planeada se pueda lo%rar. 5ara ello, se debe controlar la calidad del producto. La calidadcom/nmente se define como el ape%o a las especificaciones escritas, pero se debeconsiderar que hay aspectos de la calidad que son dif&ciles de definir con e*actitud, peroque se pueden u!%ar fácilmente en forma subetiva.

i%uiendo el trabao de 3redericC D. aylor a principios del si%lo **, las tareas seor%ani!aban con responsabilidades claramente identificadas, as& que el control de la calidadse despla!aba a los departamentos de control de calidad. = partir de los años "6, seaplicó la estad&stica D.= hehart de la Fell elephone Laboratories intro

$seguramiento de alidad

El ase%uramiento de calidad ha desarrollado su propio len%uae y acrónimos. El control dela calidad (G$) se ocupa sobre todo de la inspección y el análisis de defectos; tiene comoobetivo simplemente mantener los estándares de calidad. El ase%uramiento de calidad

(G=) se define como la totalidad de las acciones planeadas y sistemáticas necesarias para proporcionar la confian!a de que un producto o servicio tendrá la calidad requerida. Elcontrol total de la calidad (G$) es una actividad más ampl&a, que inicia con la interaccióncon el diseño y se e*tiende sobre la mayor parte de los aspectos de la manufactura,incluyendo la formulación y auditor&a de los pro%ramas de control de calidad; requiereun esfuer!o de la compañ&a en su totalidad y una devoción total hacia el concepto y sureali!ación. La administración total de la calidad (G4) tiene como meta el meoramientocontinuo para satisfacer las necesidades y deseos del cliente. :na herramienta es laimplementación de laHunción de la calidad (G3+) una metodolo%&a para determinar lasnecesidades del cliente y trasladarlas a pasos espec&ficos para fabricar productos quecumplan con estos requisitos. odas estas técnicas se austan con facilidad a la in%enier&a

concurrente.El meoramiento continuo es central para obtener mayor calidad. :n camino es la serie denormas <? B666. stas son %enéricas; describen qué elementos deben ser parte de unsistema de calidad, pero no imponen nin%/n método espec&fico. $rean modelos paraase%ura miento de calidad la más amplia es la <? B661 (para todas las actividades de laempresa, incluyendo diseñoHdesarrollo, producción, instalación y servicio)



$spectos estadísticos de la manufactura

El ase%uramiento de calidad parte del reconocimiento de que todas las propiedades de los

productos manufacturados están suetas a variaciones aleatorias. $ierto mar%en seestablece cuandoI el diseñador especifica las tolerancias dimensionales (ecc. '@"@") o pideal%una resistencia m&nima, sabiendo bien que la resistencia de las pie!as individual es presentará variación por encima de ese m&nimo. =l tratar con variaciones aleatorias, elase%uramiento de calidad se basa en %ran parte en conceptos estad&sticos; de ah& que confrecuencia se hable del control estad&stico de la calidad (G$).Las variaciones son cambios en el valor de las caracter&sticas medidas. on de dos tipos : lasclases asignables (atribuibles, especiales) se pueden monitorear hasta solucionar lasituación. =un entonces, permanecerán variaciones pequeñas y aleatorias. Esas variacionesde causa com-n son inherentes en cualquier proceso; aunque siempre y que e*istansólo dichas variaciones aleatorias, el proceso será estable y tendrá un control estad&stico.

0ay muchos atributos que no pueden medirse, pero no por ello son menos importantes.5or eemplo, el maquinado puede revelar inclusiones de escoria en al%unos de los ees, oun acabado de pintura puede presentar defectos. Entonces podemos contar el n/mero dedefectos en una pie!a (unidad) o el n/mero de pie!as defectuosas (unidades) en un lote de producción.

ontrol de aceptación

<dealmente, las especificaciones ase%uran que nin%una pie!a defectuosa lle%ue al ensambley que nin%/n ensamble defectuoso lle%ue al cliente final. El control de aceptación se basaen pruebas aplicadas a las pie!as y productos terminados por el fabricante yHo cliente. Las pruebas pueden involucrar

1. <nspección del ciento por ciento La inspección del 1668 puede ser del todo efectiva yen muchos casos también económica. <nte%rada con el proceso, permite laretroalimentación instantánea para el control del proceso. El análisis de los datos proporciona pistas importantes respecto a los efectos de las variables del proceso, permitiendo el perfeccionamiento de los l&mites del control.

". 4uestreo de aceptación. La inspección del ciento por ciento qui!á no sea económica, ysi implica pruebas destructivas, es imposible. Entonces se probará un n/mero limitado demuestras. Este n/mero y los métodos par a obtenerlo se establecen con base en la teor&a de probabilidad.

Esta metodolo%&a es esencialmente reactiva. La inspección se lleva a cabo después delhecho; si se detecta una proporción inaceptablemente alta de pie!as o ensambles noconformes, la tasa de muestreo se incrementa y, si es necesario, las partes que no cumplenlas especificaciones se separan clasificándolas. La corrección implica trabao y reinspección, o bien desecho.



ontrol estadístico del proceso

:na probabilidad mucho mayor de é*ito se obtiene s& el control de calidad se aplica en el

curso de la producción misma.Esta metodolo%&a toma en cuenta que sin una %u&a apropiada, el operador no es capa! decontrolar la calidad; puede tomar decisiones cuando no se necesitan, y a la inversa, notomarlas cuando s& son necesarias. 5or lo tanto, la %erencia (a través del departamento dease%uramiento de calidad) debe proporcionar las herramientas adecuadas no sóloinstrumentos de medición, sino también el plan de control basado en principiosestad&sticos.La función clave reali!ada por el operador a menudo se reconoce por el nombre de controldel proceso por el operador (?5$)

1. La calidad no se considera como un punto separado, que se deba controlar demanera aislada del proceso.

". $on este repaso se identifican las variables o atributos cr&ticos y se fian losl&mites del control.

'. El operador reali!a las mediciones prescritas e inmediatamente representa los datosen %ráficos apropiados (o los coloca en un pro%rama de computadora).

$DM*+*STR$*,+ D& #$ M$+.F$T.R$:na planta equipada con máquinas herramienta eficientes y que utili!a los meoresmedios de movimiento de material y ensamble a/n puede perder dinero. 5ara la producción rentable, la tecnolo%&a y los medios f&sicos de producción se deben administrar efectivamente.

Organización de la compa/ía

#i las or%ani!aciones empresariales ni la terminolo%&a usada para describir los elementosor%ani!acionales están estandari!ados.

= nivel de la compañ&a, todas las preocupaciones de la manufactura tienen departamentosde finan!as, de personal, de compras y de ventas. Los departamentos de comerciali!ación,desarrollo e investi%ación de mercado y desarrollo son esenciales para el crecimiento.e%/n sea la naturale!a de las operaciones, también puede hacerse una in%enier&a del pro ducto, la cual se encar%a del desarrollo, diseño, prueba y evaluación de los productosnuevos; ideal mente, involucrará por completo al %rupo de manufactura de la compañ&a yde los proveedores e*ternos. Estos %rupos constituyen en conunto el talento para lain%enier&a concurrente.

= nivel de la planta, todas las facetas de la producción están bao la dirección del %erente de planta. La producción real está coordinada por el superintendente de manufactura, con laasistencia de subalternos, supervisores %enerales y supervisores.



*ngeniería de Manufactura

El %rupo de in%enier&a de manufactura, también llamado in%enier&a del proceso,com/nmente está encabe!ado por el in%eniero en efe. Es en este %r upo donde reside laconciencia tecnoló%ica; de modo que la competencia de su personal determina si lacompañ&a será competitiva y rentable. En la actualidad, el personal de este %rupo debeentender los procesos y su control; además, debe saber sobre materiales, mecánica,electrónica, computadoras y análisis de sistemas.

us tareas usuales incluyen la evaluación de la factibilidad y el costo de la manufactura, laselección de los procesos y las secuencias del proceso óptimo del equipo de producción,herramientas, plantillas y aditamentos (su diseño y manufactura y el control del taller deherramientas); los métodos y equipo para movimiento de materiales y la distribución dela planta.

$on el incremento de la mecani!ación y de la automati!ación, y particularmente con lasdemandas especiales impuestas por el control numérico y computari!ado, lasactividades del departamento de in%enier&a de manufactura son responsables de una parte sustancial del costo total de producción, de modo que e*isten ra!ones convincentes por las que al menos al%unas de estas actividades se deben considerar como mano de obradirecta, en ve! de indirecta

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