tecnologia de grupos a presentar
TRANSCRIPT
“Diseño de Producción”
Tecnología de grupos
Facultad de Ingeniería
Escuela de Ingeniería Mecánica
ANTECEDENTES HISTORICOS
-) En 1925 en el articulo presentado por R.E. Flanders para la
American Society of Mechanical Engineers describe como resolvían
los problemas que tenían en la fabricación utilizando los siguientes
principios“estandarización de productos, departamentización por
productos y no por procesos, minimización del transporte y control
visual del trabajo”.
-) En 1937, A Sokolovskiy, describió las características esenciales de latecnología de grupos y propuso que las partes de configuración
similar se produjeran mediante una secuencia de proceso estándar.
-) J.c. Kerr en un artículo presentado en 1938 en la Institution of
Production Engineers, sobre planificación en una empresa de
ingeniería sugiere el concepto de 'seccionarización' de grupos de
maquinas herramientas, 'la idea es dar a ciertas máquinas
trabajos están dar que estén en secuencia con otras máquinas'.
-) Otro investigador. H. Opitz en Alemania, estudió las partes de
trabajo manufacturadas por la industria de máquinas
herramienta de Alemania y desarrolló el conocido sistema de
clasificación y codificación para partes maquinadas que lleva su
nombre .
-)En 1958, el investigador S. Mitrofanov, de la ex Unión
Soviética, publicó un libro titulado Científico Principies of GroupTechnology. El libro se difundió ampliamente y se le considera
responsable en más de 800 plantas en la ex Unión Soviética que
usan tecnología de grupos desde 1965.
-)En Estados Unidos, la primera aplicación de la tecnología de
grupos fue en la Langston División de Harris-lntertype en New
lersey, alrededor de 1969. Cuando los cambios se llevaron a
cabo mejoró la productividad en un 50% y los tiempos de
producción se redujeron de semanas a días.
DEFINICIONES PREVIAS
PRODUCCIÓN MULTIPRODUCTO: (Producción conjunta) Existe
cuando las empresas producen y venden más de un producto
utilizando los mismos factores de producción. La producción
multiproducto se puede dar tanto en estructuras productivas
competitivas (producen bienes similares o sustitutos) como en no
competitivas (productos primarios).
TIPOS DE PRODUCCIÓN MULTIPRODUCTO
OPERACIONES BALANCEADAS: Se refiere al tiempo que lleva
realizar una tarea en una maquina debe ser igual o “estar
balanceado” con el tiempo que lleva realizar el trabajo en la
siguiente maquina de la línea de producción.
CONTROL DE INVENTARIO: En el campo de la gestión
empresarial, el inventario registra el conjunto de todos los bienes
propios y disponibles para la venta a los clientes. Materias
primas, productos de procesos, productos terminados, suministros.
Reducir el inventario ha sido un elemento clave en las filosofías de
Lean Manufacturing o Just in Time.
DEFINICIÓN La tecnología de grupos es una filosofía de
fabricación en la que las piezas similares se identifican y agrupan conjuntamente con el fin
de aprovecharse de sus similitudes en el proceso
de diseño y fabricación.
La tecnología de grupo busca descomponer los
sistemas de manufactura en varios sub-sistemas, o grupos, controlables.
La TG aprovecha las similitudes de partes mediante la utilización de procesos y herramientas similares para su producción.
Si se clasifican y agrupan las piezas de forma que las
características de las distintas piezas de un grupo sean similares.
FAMILIA Es una colección de partes que comparten
características de geometría similares o que su proceso de fabricación tiene unas tareas similares.
Una familia de partes es un grupo de partes que poseen similitudes en la forma geométrica y el tamaño, o en los pasos de procesamiento que se usan en su manufactura.
Siempre hay diferencias entre las partes en una familia, pero las similitudes son lo bastante cercanas para poder agrupar las partes en la misma familia.
Una familia de productos y subfamilias con características internas
similares.
EJEMPLO 01
Tenemos dos piezas que geométricamente son idénticas, pero no pertenecen a la misma familia.
La primera es de PVC, se fabrica altas cantidades y tiene unas
tolerancias muy amplias
La segunda es de latón, con una producción baja y unas
tolerancias muy bajas.
la maquinaria para procesar PVC no será la misma que la que
procesara metal, además de que cuanto menores sean las
tolerancias aceptadas, más cara y compleja será la maquinaria
usada.
EJEMPLO 02
Vemos dos piezas diferentes entre ellas, pero que comparten
la maquinaria para su fabricación, por lo que forman parte de la misma familia.
TÉCNICAS DE AGRUPACIÓN
Uno de los principales problemas a la hora deimplementar la tecnología de grupos es el tiemponecesario para agrupar las piezas en familias (formaciónde familias), para lo cual se solventa con el uso detécnicas de agrupación.
Inspección visual.
La clasificación ycodificación de partes.
Análisis de flujo de producción (PFA).
METODO DE INSPECCION VISUAL
En este sistema se van clasificando las piezas apartir del examen de los planos y según susprocesos de fabricación enclases, subclases, grupos, subgrupos, etc.
considera acomodar el grupo de partes en gruposconocidos como familias de partes mediante lainspección visual de las características físicas delas partes o de sus diseños.
Este método de INSPECCION VISUAL es económico, espoco sofisticado y depende de las preferenciaspersonales.
Por su naturaleza su utilidad está Limitada para aquellasempresas que tengan pocas partes.
Por ejemplo considere las partes de la
Figura 3.1a. Estas partes son
agrupadas en dos familias usando el método visual como se muestra en la Figura 3.1b.
Dos familias de partes distintas tienen el mismo tamañoy forma; con procesamientos muy distintos debido a lasdiferencias en el material de trabajo, las cantidades deproducción y las tolerancias de diseño.
Dos partes que tienen formay tamaño idéntico peromanufactura muy distinta
(a) 1,000 000unidades/año, tolerancia = ±0.010 pulg, acero 1015CR, chapa de níquel.
(b) 100unidades/año, tolerancia = ±0.001 pulg,
acero inoxidable 18-8.
Diez partes diferentesen tamaño yforma, pero muysimilares en términos demanufactura.
Las partes se maquinan con torneado a partir de materia prima cilíndrica; algunas partes requieren taladrado y/o fresado.
Se muestra varias partes con geometrías sustancialmente diferentes; sin embargo, sus requerimientos de manufactura son muy similares.
CLASIFICACIÓN Y CODIFICACIÓN DE PARTES
Clasificar(agrupar en partes separadas el total de un producto) .Codificar significa transformaruna información en una serie de signos gráficos que permitan comprender el mensaje.
Codificación significa colocar un patrón de números o números y letras a cada grupo deelementos iguales, también conocido como “clave”.
De los tres posibles, es el que más tiempo consume.
Es el método que probablemente se use más
Es el más costoso.
Consiste en que las similitudes de todas las piezas son identificadas y reflejadas en un código.
implica la identificación de similitudes y diferencias entre las partes
para relacionarlas mediante un esquema de codificación común.
La mayoría de los sistemas de clasificación y codificación están entre
los siguientes:
• sistemas basados en atributos del diseño de partes.
• sistemas basados en atributos de la manufactura de partes.
• sistemas basados tanto en atributos de diseño como de
manufactura. (ver tabla3.1)
un sistema de clasificación y codificación
que sea satisfactorio para una empresa no
es necesariamente apropiado para otra.
Cada organización debe
diseñar su propio
esquema de codificación
TIPOS Y CARACTERISTICAS DE LOS
CODIGOS DE TECNOLOGIA DE GRUPO.
Las Variaciones en los
códigos que resultan de la
forma en que se asignan
los símbolos, pueden ser
agrupados en tres tipos de
códigos distintos:
Monocódigo (código
jerárquico)
Policódigo (código de tipo
dígito)
Multicódigo(código
combinado)
Monocódigo (código jerárquico)
En el código jerárquico el significado de un dígitodepende del valor del dígito anterior. Se conocetambién con el nombre de estructura en árbol.Permite amplias posibilidades de codificación conun reducido número de dígitos.
El primer dígito (del 0
al 9) divide el conjunto
de partes en los
grupos principales
como partes de hoja
de metal, partes
maquinadas, compone
ntes y partes
compradas, etc.
El segundo y
posteriores dígitos
dividen más el conjunto
en otros subgrupos
para cada uno.
Considere el código de
110 éste representa
una parte maquinada
(1) no rotatoria (1) con
una relación
largo/ancho menor a 1
(0).
Ejemplo de monocódigo
Policódigo (código de tipo dígito)
En el código tipo dígito, en cadena o lineal, cada dígito
tiene una significación única sin depender de los valores deotros. Proporciona códigos largos pero cada atributo tiene
siempre el mismo código, lo que ayuda a su memorización.
Multicódigo (código combinado)
La mayoría de los sistemas comerciales son de estructura
mixta, con parte del código en estructura jerárquica y
parte en cadena. Se utiliza en cadena para una primera
clasificación en grupos y dentro de cada grupo se utiliza
una codificación jerárquica. El sistema de clasificación de
Opitz representa uno de los esfuerzos pioneros en el área
de la tecnología de grupos y es probablemente el más
conocido de los sistemas de codificación.
Los primeros cinco dígitos, llamados código de
forma, registran los atributos de diseño, los
cuatro siguientes se refieren a atributos de
mecanizado: dimensión, material, forma del
material en bruto y tolerancias.
Estructura básica del sistema de clasificación y codificación de partes de Opitz.
Dígito Descripción
1 Clase de forma de una parte: rotacional contra no rotatoria. Las partes
rotacionales se clasifican mediante la relación longitud a diámetro. Las partes no
rotacionales por longitud, ancho y espesor.
2 Características de forma externa; se distinguen diversos tipos.
3 Maquinado rotatorio. Este dígito se aplica a características de forma interna (por
ejemplo, orificios y roscas) en partes rotatorias y características generales de forma
rotacional para partes no rotacionales.
4 Superficies maquinadas en plano (por ejemplo, planos y ranuras).
5 Orificios auxiliares, dientes de engranes y otras características.
6 Dimensiones; tamaño general.
7 Material de trabajo (por ejemplo, acero, hierro fundido o aluminio).
8 Forma original de la materia prima.
9 Requerimientos de exactitud.
SISTEMA OPITZ(está basado en el código mixto)
Estructura básica de un sistema Opitz, clasificación y codificación de
partes.
OTROS SISTEMAS DE CLASIFICACION Y CODIFICACION:
Brisch, Mitrofanov, Opitz, Miclass yMulticlass, Vuoso, Code, Dclass.
Se tiene conocimiento de la creación de unos cien sistemas
de clasificación y codificación en el mundo. Hay tantos
modos de
agrupar objetos semejantes como aspectos de semejanza
existan.
Como son la combinación de factores como
aplicación, atributos y
relaciones entre ellos, dando resultado proliferación de
sistemas.
Clase de parte:
• Parte rotacional L/D=9.9/4.8=2 aproximadamente)basado
en el diámetro del circulo del engrana. Por lo tanto, el primer digito será 1.
Forma externa:
• La parte esta rebajada en un lado con una ranura funcional, así el segundo
digito será 3.
Forma interna:
• El tercer digito del código es 1 por la perforación.
Maquinado de superficie plana:
• El cuarto digito es cero porque no hay maquinado de superfie plana.
Hoyos auxiliares y dientes de los engranes.
• El quinto digito es 6 porque hay espuelas en los dientes del engranaje en la
parte.
Análisis de flujo de Producción
(PFA)
Esta técnica de agrupación se orienta aordenar o agrupar piezas (o elementos detrabajo) de acuerdo al proceso realizadosobre ellas sin importar su geometría. Porejemplo hacer agujeros a las piezas tantocilíndricas como planas.
En otras palabras es un método deagrupación de las maquinas empleadas enlos productos de fabricación, teniendo encuenta que maquina necesita cada una delas partes que se fabrican.
Para ello, utiliza una matriz en la
que las columnas representan las
máquinas, y las filas representan
las partes. A cada máquina se le
asigna un valor numérico, y a cada
parte una letra.
MANUFACTURA CELULAR
DEFINICION:
ES UNA APLICACIÓN DE LA TECNOLOGIA DE GRUPOS
QUE EMPLEA CELDAS DE MAQUINADO EN LA
PRODUCCION.
EL DISEÑO DE DICHAS CELDAS SE BASA EN EL
CONCEPTO DE PIEZAS COMPUESTAS.
UNA PIEZA COMPUESTA ES UNA PIEZA HIPOTÉTICA
AQUELLA QUE POSEE TODAS LAS CARACTERISTICAS O
ATRIBUTOS DE FABRICACION Y DISEÑO
EJEMPLO DE PIEZA
COMPUESTALa figura a) representa una pieza compuesta. En la figura b)
se representan las características individuales por separado.
DISEÑO DE CELDAS DE MAQUINADO
Se agrupan de acuerdo al número de máquinas y al grado en
que el flujo de material es mecanizado entre máquinas. Entre las
cuales se encuentran:
A) CELDAS DE MAQUINA
UNICA
Aquella que posee una
sola máquina operada en
forma manual. Incluye los
soportes y herramientas de
apoyo.
B) CELDAS DE MAQUINAS
MULTIPLES
Aquella que posee dos o
más máquinas. Se clasifican
según la forma de
trabajo, ya sea manual o
de mecanizado.
La figura muestra el diseño de celdas múltiples en forma de „U‟, el cual es
apropiado cuando existe variación en el flujo de trabajo de las piezas
fabricadas en la celda. Y la de mecanizado que se emplea generalmente
para aumentar la velocidad de producción.
C) CELDAS DE MAQUINAS MULTIPLES CON MANIPULACION SEMI-
INTEGRADA
Emplean sistemas mecanizados de manipulación, como una cinta
transportadora, para mover partes entre las máquinas de la celda.
BUCLE
RECTANGUL
AR
ORGANIZACIÓN DE LAS
CELDAS EL METODO APROPIADO PARA LA ORGANIZACIÓN DE CELDAS DE
MANUFACTURA ES EL PROPUESTO POR HOLLIER EL CUAL SE DIVIDE EN
:
METODO DE HOLLIER 1:
EJEMPLO:
1
2
3
4
3
4
3
4
Al reformatear la tabla „from-To‟, se llega a
la secuencia final de máquinas:
OBJETIVOS DE
LA
FABRICACION
CELULAR
ACORTAR EL
TIEMPO DE
FABRICACION
(LEAD TIME)
REDUCIR EL
INVENTARIO WIP
(WORK IN
PROCESS)
MEJORA DE LA
CALIDAD
REDUCCION DEL
TIEMPO DE
INSTALACION
SIMPLIFICACION
DEL PROGRAMA
DE PRODUCCION
PAUTAS DEL USO DE LA TECNOLOGIA DE GRUPOS
Las precursoras de la aplicación de la manufactura celular
fueron las automotrices en especial Toyota.
No se recomienda aplicar en:
• los programas de producción presentan alteraciones
significativas en cantidades y mix de productos.
• el producto no es fácilmente transportable.
Se usan efectivamente en industrias de:
• Autopartes
• Metalúrgicas, en general
• Todas las que se producen a gran escala y podrían reunir
familias de los productos con características similares.
• Para producciones de gran volumen y en serie (utilizando el
concepto celular),
• A veces requieren duplicar equipos para trabajar en distintasfamilias de productos.
Costos en una empresa al aplicar la fabricación
celular
1- Reubicación e instalacion de maquinas
2- Estudios: viabilidad, planificación, diseño y costes
3- Nuevo equipamiento y dualidad de maquinas
4- Preparación
5- Nuevos accesorios y herramientas
6- Controles programables, ordenadores y software
7- Equipamiento de manipulación de material
8- Perdida de tiempo de producción durante la instalacion
9- Subida salarial de los operarios
Aplicación de la Tecnología de Grupos.
Nivel del trabajo de una sola máquina
Nivel de trabajo de un grupo
Nivel de conjunto de empresa
NIVELES
• Consiste en el mecanizadopor familias que puedanmecanizarse en una sola
máquina, con el mismo
utillaje y con procesos
semejantes.
• Una aplicación de este tipoes indispensable para la
utilización de tornos y
centros de mecanizado de
control numérico.
Nivel del trabajo de una sola máquina
EJEMPLO:
En la Figuras se representa un conjunto de piezas que forman parte de la
misma familia, junto con las distintas herramientas necesarias para su
fabricación con cambio automático de herramienta.
Nivel de trabajo de un grupo
La tecnología de grupos aplicada a un grupo de
máquinas supone que éstas están agrupadas de forma
que una determinada familia de piezas se mecanizadentro de este grupo, que incluye todas las máquinas
necesarias para su fabricación .
La aplicación de la TG a este nivel, incluye
naturalmente la introducción previa a nivel de
máquina, por lo que los beneficios obtenidos serán:
•Disminución del tiempo de preparación
•Reducción del transporte•Reducción del ciclo de fabricación
•Reducción del material en curso
•Facilidad de planificación y control
Una distribución en planta de las máquinas de forma convencional, es
decir, agrupadas en tornos, fresadoras, taladros, etc., en general supone un
flujo complicado de materiales, con los inconvenientes que esto supone para
la realización de trabajos posteriores, y la planificación resulta difícil, si no
imposible. El transporte entre máquinas resulta caro, el ciclo de duración se
alarga y por tanto el material en curso y en stock se amplía .
Tp: torno
paralelo.
Tc: torno
copiador.
Tr: torno revolver.
Rc:rectificadora
cilíndrica.
F:fresadora.
M:mandriladora.
Ta:taladro.
Tp: torno
paralelo.
Tc: torno
copiador.
Tr: torno revolver.
Rc:rectificadora
cilíndrica.
Rp:rectificadora
plana
Rp:rectificadora
interiores
F:fresadora.
M:mandriladora.
Ta:taladro.
• La tecnología de grupos en su más amplio sentido
supone, no sólo la racionalización de la
producción, sino también la del diseño, preparación
del trabajo y planificación de la producción.
• Esta racionalización consiste, por una parte, en una
reducción del número de piezas, en el establecimiento
de normas internas de la empresa, y por otra, en
simplificar y reducir el trabajo de información necesario
para ejecutar una pieza, tratando el problema de
planificación y preparación de trabajo en base a
familias de piezas en lugar de en piezas individuales.
Nivel de conjunto de empresa
la implantación de TG a la
sección de soldadura en una
fábrica de motocicletas y
ciclomotores de pequeñacilindrada (Suzuki Motor
España S.A.) que tiene una
capacidad de 63.000
vehículos al año fabricando
cinco modelos básicos en
dos o tres colores diferentes
en lotes de 150 vehículos.
Hace dos años soldaban en
diferentes puntos de la
empresa
EJEMPLO:
Aplicación de tecnología de grupos a una empresa de
motocicletas
con grandes lotes de fabricación que se transportaban en
carretillas y se llevaban de un puesta a otro.
Partiendo de la creación de varias familias, una de ellas por
ejemplo chasis compuesta de: Soldar tubo central, Añadir
soportes laterales, soldar tubo dirección etc. se crearon dos
minilíneas de soldar chasis (Una para los vehículos que mas se
venden y otra para soldar los chasis del resto de vehículos).
Para la creación de las minilíneas se seguía el criterio de que
las piezas tuviesen la misma fase, pasasen por la misma
maquinaria aunque tuviesen tiempo de ejecución diferente.
Ahora cuando entra una pieza en una minilínea se acaba
toda su fabricación en ella y no hay stocks intermedios.
Aunque solamente pasen
por esta sección 50
productos la mayoría
evolucionan en una
dirección aunque alguna
excepción obliga al retorno
de alguna pieza en alguna
máquina. En la figura, se
puede ver la situación
actual.
Como el objetivo es trabajar en equipo aunque los
incentivos son los mimos el razonamiento de muchos
trabajadores es el siguiente: "Si el equipo lo forman cinco
personas y en un momento dado falta una persona
cuatro deben de hacer lo de cinco" pero el trabajo en
grupo equivale a ayudar al mas rezagado del grupo o
sea solidaridad entre los componentes, y en ocasiones
debido a la individualidad de los españoles esto no
CONDICIONES PARA LA IMPLEMENTACION DE LA
TECNOLOGIA DE GRUPOS
• Trabajo en pequeñas series.
• Número de piezas suficiente.
• Piezas con cierto grado de semejanza.
• Número de máquinas suficiente.
• Máquinas de bajo costo.
• Información de producción precisa
• Inspección interna mínima.
Beneficios y Problemas en la
Tecnología de Grupos
BeneficiosEn el diseño y la Producción
Promueve la estandarización en las herramientas y en
las configuraciones de equipo.
Reducción del número de dibujos por la estandarización
de las partes.
Reduce el inventario dentro del proceso.
Se reduce el manejo del material porque las piezas se
mueven dentro de una celda de maquinado y no
dentro de toda la fábrica.
Se reduce el trabajo en proceso.
Se reduce el tiempo de producción. Los calendarios de
producción pueden ser mas sencillos.
Se simplifica la planeación de los procesos
En la Calidad
Reducción del número de defectos que a su vez conduce a la disminución de la inspección
Mejor calidad del producto.
En la logísticaLa codificación de las partes compradas
ayuda a la estandarización de las reglas decompra.
Ahorro en las compras posibles debido alconocimiento exacto de los requerimientosde la materia prima.
Problemas
Se requiere tiempo para planear y
organizar el reordenamiento de las
máquinas para que trabajen en celdas
Identificar las familias de piezas cuando
se trata de un gran número de ellas