Procesos de Manufactura Tipos de Procesos, Diagramas de Operaciones y de Bloques

Universidad Autónoma De Santo Domingo (UASD) Facultad De Ingeniería Y arquitectura Escuela De Electromecánica

Materia: Diseño de instalaciones mecánicas (iem542) Tema: Seminario de procesos de manufactura: tipos de procesos, diagramas de operaciones y de bloques Sustentante:

Matricula: Sección: 01

Profesor: José Miguel Estévez Morales INTRODUCCIÓN Se presenta este trabajo que trata sobre procesos de manufactura: tipos de procesos, diagramas de operaciones y de bloques. Este es un tema Procesos de manufactura1

muy importante en el área de ingeniería ya que se destacan los distintos procesos de manera detallada y con una gran explicación de los diversos diagramas de operaciones y de bloques.

La manufactura es una actividad importante desde el punto de tecnológico, económico e histórico. Se puede definir a la tecnología como una aplicación de la ciencia que proporciona a la sociedad y a sus miembros aquellos bienes que son necesarios o deseados.

Existen numerosos ejemplos de tecnologías que afectan directa o indirectamente nuestra vida diaria. Considere, por ejemplo: zapatos, bolígrafo, teléfono celular, lentes de contacto, calculadora, bombilla de luz incandescente, robot industrial, circuito integrado, televisión, horno de microondas, computadora personal, etc.; son el resultado de diversas tecnologías que ayudan a nuestra sociedad a vivir mejor. ¿Qué tienen esos productos en común? Todos son manufacturados. Estos portentos tecnológicos no existirían si no hubiera sido posible producirlos. La manufactura es el factor esencial que los ha hecho posibles gracias a la tecnología.

También se verán los diagramas de bloques en manufactura. Un diagrama de bloques de procesos de producción es un diagrama utilizado para indicar la manera en la que se elabora cierto producto, especificando la materia prima, la cantidad de procesos y la forma en la que se presenta el producto terminado.

LA MANUFACTURA Procesos de manufactura2

La manufactura es una actividad importante desde el punto de vista tecnológico, económico e histórico. Se puede definir la tecnología como una aplicación de la ciencia que proporciona a la sociedad y a sus miembros aquellos bienes que son necesarios o deseados. Existen numerosos ejemplos de tecnologías que afectan directa o indirectamente nuestra vida diaria. Considere, por ejemplo, la lista de productos que aparecen en la tabla 1.1; son el resultado de diversas tecnologías que ayudan a nuestra sociedad y a sus miembros a vivir mejor. ¿Que tienen esos productos en común? Todos son manufacturas. Estos portentos tecnológicos no existirían si no hubiera sido posible producirlos. La manufactura es el factor esencial que los ha hecho posibles gracias a la tecnología.

TIPOS DE PROCESOS EN LA MANUFACTURA La posición de una operación en el continuo de volumen-variedad, al influir en la naturaleza de sus objetivos de desempeño y el diseño de sus actividades, también determina el enfoque general de la administración del proceso de transformación. Estos “enfoques generales” para administrar el proceso de transformación se llaman “tipos de proceso”. En las industrias de manufactura y de servicios se usan diferentes términos para identificar los tipos de procesos.

TIPOS DE PROCESO EN LA MANUFACTURA 

Procesos por proyecto



Procesos por tareas



Procesos por lote



Procesos en masa



Proceso continuos

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PROCESOS POR PROYECTO Manejan productos hechos prácticamente a la medida. Con frecuencia el tiempo para obtenerlos es prolongado, al igual que el intervalo entre la terminación de cada producto. Las características son bajo volumen y alta variedad. Las actividades involucradas pueden ser inciertas y estar mal definidas, algunas veces cambia durante el proceso de producción. Ejemplos: Astilleros, constructoras, Construcción de túneles, grandes operaciones de manufactura como turbogeneradores, pozos petroleros, instalación de sistemas de cómputo, etc. La esencia de los procesos por proyecto es que cada trabajo tiene un principio y un fin definidos, el tiempo entre el inicio de las distintas tareas es relativamente largo y los recursos que transforman tal vez tengan que organizarse para cada producto.

PROCESOS POR TAREAS Al igual que los procesos por proyectos, también manejan alta variedad y bajo volumen. Mientras que los procesos por proyectos tienen recursos casi exclusivos, en este caso cada producto tiene que compartir los recursos de las operaciones con muchas otras. Estos recursos procesan una serie de productos pero, aunque todos requieren el mismo tipo de atención, difieren en sus necesidades específicas. Ejemplos: Herramientas especializadas, restauradores de muebles, sastres, impresión de boletos, etc. Los procesos por tareas producen más artículos y más pequeños que los procesos por proyecto pero, igual que éstos, el grado de repetición es bajo. La mayoría de los trabajos tal vez sean de “una sola vez”.

PROCESOS POR LOTE Estos procesos pueden parecerse a los procesos por tareas pero el lote tiene un menor grado de variedad asociada. Procesos de manufactura4

Cada vez que opera un proceso por lotes, fabrica más de un producto. Cada parte de la operación tiene periodos de repeticiones, al menos mientras se procesa el lote. Ejemplos: componentes para ensambles de fabricación en masa y la producción de casi toda la ropa.

PRODUCCIÓN EN MASA Los procesos en masa son los que producen vienen en gran volumen y con relativamente poca variedad, poca en términos de las bases del diseño de su producto. Una planta de automóviles, por ejemplo puede producir varios miles de variantes si se cuenta cada opción de tamaño de máquina, color, equipo adicional, etc.

Pero en esencia es una producción en masa porque las variantes no afectan el proceso básico de producción. Las actividades en la planta de automóviles, como en todas las operaciones en masa son repetitivas y predecibles. Otros ejemplos: Televisores, planta producción de discos compactos, etc.

embotelladora

de

cerveza,

PROCESOS CONTINUOS Los procesos continuos van un paso delante de los procesos en masa. También lo hacen durante periodos más largos. Son literalmente continuos porque sus productos se fabrican en un flujo sin fin. Con frecuencia se asocian con inflexibilidad y con tecnologías de alta inversión con un flujo altamente predecible. Ejemplos: Refinerías petroquímicas, suministros de servicios (luz, agua), producción de acero, etc. OPERACIONES DE PROCESO

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Una operación de proceso utiliza energía para alterar la forma, las propiedades físicas o el aspecto de una pieza de trabajo a fin de agregar valor al material. Las formas de energía incluyen la mecánica, térmica, eléctrica o química. La energía se aplica de forma controlada mediante la maquinaria y su herramental. También puede requerirse la energía humana, pero los seres humanos generalmente se dedican a controlar las máquinas, a examinar las operaciones, a cargar y descargar partes antes y después de cada ciclo de operación. El material se alimenta en el proceso, la maquinaria y las herramientas aplican la energía para transformar el material, y la pieza terminada sale del proceso. Como se muestra en dicho modelo, la mayoría de las operaciones de producción producen desechos o desperdicios, ya sea como un aspecto natural del proceso (por ejemplo, material removido en maquinado) o en la forma de ocasionales piezas defectuosas. Un objetivo importante en la manufactura es la reducción del desperdicio en cualquiera de estas formas.

Comúnmente se requiere más de una operación de proceso para transformar el material inicial a su forma final. Las operaciones se realizan en una sucesión particular que se requiera para lograr la geometría y las condiciones definidas por las especificaciones de diseño. Se distinguen tres categorías de operaciones de proceso: 1) operaciones de formado, 2) operaciones para mejorar propiedades y 3) operaciones de procesado de superficies. Las operaciones de formado alteran la geometría del material inicial de trabajo mediante diversos métodos que incluyen los procedimientos comunes de fundición, forjado y maquinado. Las operaciones para mejorar propiedades agregan valor al material con la mejora de sus propiedades físicas sin cambiar su forma; el tratamiento térmico es el ejemplo más común. Las operaciones de procesado de superficies tienen por objeto limpiar, tratar, revestir o depositar materiales en la superficie exterior de la pieza de trabajo; ejemplos comunes son la electro depositación y la pintura que se aplican para proteger la superficie o para mejorar su aspecto. PROCESOS DE FORMADO La mayoría de los procesos de formado aplican calor, fuerza mecánica o una combinación de ambas para efectuar un cambio en la geometría del

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material de trabajo. Hay diversas formas de clasificar los procesos de formado. La clasificación empleada en este libro se basa en el estado inicial del material e incluye cuatro categorías:

1. Fundición, moldeado y otros procesos en los que el material inicial es un líquido calentado o semifluido. 2. Procesado de partículas: el material inicial es un polvo que se forma y calienta para darle una geometría deseada. 3. Procesos de deformación: el material inicial es un sólido dúctil (usualmente metal) que se deforma para formar la pieza. 4. Procesos de remoción de material: el material inicial es un sólido (dúctil o frágil) del cual se quita material para que la pieza resultante tenga la geometría deseada. En la primera categoría, el material inicial se calienta lo suficiente para transformarlo en un líquido o llevarlo a un estado altamente plástico (semifluido). Casi todos los materiales pueden procesarse de esta manera. Todos los metales, los vidrios cerámicos y los plásticos pueden ser calentados a temperaturas suficientemente altas para convertirlos en líquidos. El material en forma líquida o semifluida, se vierte o es forzado a fluir en una cavidad de un molde para dejar que se solidifique, tomando así una forma igual a la de la cavidad. Los procesos que operan de esta forma se llaman fundición y moldeado. Fundición es el nombre usado para metales y moldeado es el término de uso común para plásticos. El trabajo en vidrio implica formar la pieza mientras éste se encuentra en un estado semifluido caliente, usando una variedad de técnicas que incluyen la fundición y el moldeado. Los materiales compuestos en matriz de polímeros se forman también mientras se encuentran en una condición fluida; algunos de los procesos son los mismos que se usan para los plásticos, mientras que otros son considerablemente más complicados.

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FIGURA 1. Los procesos de fundición y moldeado parten de un material al que se ha calentado hasta un estado fluido o semifluido. El proceso consiste en (1) vaciado del fluido en la cavidad de un molde y (2) dejar enfriar el fluido hasta su total solidificación y remoción del molde.

FIGURA 2. Procesado de partículas: (1) el material inicial es polvo; el proceso normal consiste en (2) prensado y (3) sinterizado.

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En el procesamiento de partículas, los materiales iniciales son polvos de metales o polvos cerámicos. Aunque estos dos materiales son bastantes diferentes, los procesos para formarlos en el procesamiento de partículas son muy similares; la técnica común involucra prensado y sinterizad, en que el polvo es primeramente prensado en la cavidad de un dado a muy alta presión. Esto ocasiona que el polvo tome la forma de la cavidad, pero la pieza así compactada carece de la fortaleza suficiente para cualquier aplicación útil.

Para aumentar su fortaleza, la parte se calienta a una temperatura por debajo de su punto de fusión, lo cual ocasiona que las partículas individuales se unan. La operación de calentamiento se llama sinterizada.

FIGURA 3. Algunos procesos comunes de deformación: (a) forjado, en donde las dos partes de un dado comprimen la pieza de trabajo para que ésta adquiera la forma de la cavidad del

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dado; (b) extrusión, en la cual se fuerza una palanquilla a fluir a través del orificio de un dado, para que tome la forma de la sección transversal del orificio; (c) laminado, en el cual una placa o palanquilla inicial es comprimida entre dos rodillos opuestos para reducir su espesor; y (d) doblado de una chapa metálica. Los símbolos v y F indican movimiento y fuerza aplicada, respectivamente.

En los procesos de deformación, la pieza inicial se forma por la aplicación de fuerzas que exceden la resistencia del material a la deformación. Para que el material pueda formarse de esta manera debe ser lo suficientemente dúctil para evitar la fractura durante la deformación. A fin de aumentar su ductilidad (y por otras razones), el material de trabajo frecuentemente se calienta con anterioridad a una temperatura por debajo de su punto de fusión. Los procesos de deformación se asocian estrechamente con el trabajo de metales, e incluyen operaciones tales como forjado, extrusión y laminado, las cuales se muestran en la figura. También se incluyen dentro de esta categoría los procesos con chapas metálicas como el doblado que se ilustra en la parte (d) de la figura.

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FIGURA 4. Operaciones comunes de maquinado; (a) torneado, en el cual un buril de punto sencillo remueve material de una pieza de trabajo giratoria para reducir su diámetro; (b) taladrado, en donde una broca rotatoria avanza dentro del material para generar un barreno redondo; (c) fresado, en el cual se hace avanzar un material de trabajo por medio de un cortador giratorio con filos múltiples.

Los procesos de remoción de material son operaciones que quitan el exceso de material de la pieza de trabajo inicial para que la forma resultante adquiera la geometría deseada. Los procesos más importantes en esta categoría son operaciones de maquinado como torneado, taladrado y fresado. Estas operaciones de corte son las que más se aplican a metales sólidos. Se ejecutan utilizando herramientas de corte que son más duras y más fuertes que el metal de trabajo.

El esmerilado es otro proceso común en esta categoría, en el cual se usa una rueda abrasiva de esmeril para quitar el material excedente. Hay otros procesos de remoción de material denominados no tradicionales porque no usan herramientas tradicionales de corte y abrasión. En su lugar emplean rayo láser, haces de electrones, erosión química, descargas eléctricas y energía electroquímica. PROCESOS DE MEJORA DE PROPIEDADES El segundo tipo en importancia de procesamiento de materiales se realiza para mejorar las propiedades físicas o mecánicas del material de trabajo. Estos procesos no alteran la forma de la parte, excepto en algunos casos de forma no intencional. Los procesos más importantes de mejora de propiedades involucran tratamientos térmicos que incluyen diversos procesos de recocido y resistencia para metales y vidrio. El sinterizado de polvos cerámicos y de metales es también un tratamiento térmico que hace resistente una pieza de polvo metálico prensado. Operaciones de procesado de superficies Las operaciones de procesado de superficie incluyen 1) limpieza, 2) tratamientos de superficie, y 3) procesos de recubrimiento y deposición de películas delgadas. La limpieza incluye procesos mecánicos y químicos para quitar la suciedad, la grasa y otros contaminantes de la superficie. Los tratamientos de Procesos de manufactura 11

superficie incluyen tratamientos mecánicos como el chorro de perdigones y chorro de arena, así como procesos físicos como la difusión y la implantación iónica. Los procesos de recubrimiento y deposición de películas delgadas aplican un revestimiento de material a la superficie exterior de la pieza de trabajo. Los procesos comunes de revestimiento incluyen el electro depositado, el anodizado del aluminio, los recubrimientos orgánicos (conocidos como pintura) y el esmalte de porcelana. Los procesos de deposición de películas delgadas incluyen la deposición química y física de vapores para formar revestimientos sumamente delgados de sustancias diversas. Las operaciones de recubrimiento se aplican más comúnmente a partes metálicas que a los productos cerámicos o a los polímeros. En muchos casos se aplican recubrimientos sobre ensambles; por ejemplo, las carrocerías soldadas de automóviles se pintan y recubren. Existen buenas razones para aplicar recubrimientos a la superficie de una parte o producto: 1) protección contra la corrosión, 2) color y apariencia, 3) resistencia al desgaste y 4) preparación para procesamientos subsiguientes. OPERACIONES DE ENSAMBLE El segundo tipo básico de operaciones de manufactura es el ensamble, en el cual dos o más partes separadas se unen para formar una nueva entidad, los componentes de ésta quedan unidos en forma permanente o semipermanente. Los procesos de unión permanente incluyen: la soldadura térmica, la soldadura fuerte, la soldadura blanda y e pegado con adhesivos. Estos procesos forman una unión entre componentes que no puede deshacerse fácilmente.

Los métodos de ensamble mecánico aseguran dos o más partes en una unión que puede desarmarse cuando convenga; el uso de tornillos, pernos, tuercas y demás sujetadores roscados son métodos tradicionales importantes dentro de esta categoría. El remachado, los ajustes a presión y los encajes de expansión son otras técnicas de ensamble mecánico que forman uniones más permanentes. En electrónica se usan métodos especiales de ensamble, algunos de los cuales son iguales a los anteriores o adaptaciones de los mismos. Por ejemplo, la soldadura blanda se usa ampliamente en ensambles

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electrónicos, los cuales están relacionados directamente con el armado de componentes (como los circuitos integrados encapsulados) en las tarjetas de circuitos impresos para producir los complejos circuitos que se usan en muchos productos actuales.

CLASIFICACIÓN DE LOS PROCESOS DE MANUFACTURA La clasificación de los procesos de manufactura es amplia, varía dependiendo de cada autor, de cada proceso, de cada industria, pero el objetivo es el mismo generar valor a un producto mediante su transformación física o química. Entendiendo como proceso todas aquellas actividades o conjunto de actividades que causan ese cambio, o consiguen un objetivo determinado, la estructura del proceso está representando con los inputs, la transformación y los outputs, entendiendo que los inputs son todas las entradas de energía, información, materia prima, la transformación es el proceso, que más adelante los clasificaremos y los outputs son todas las salidas como producto terminado, residuos, desechos, energía, información.

La energía, puede ser eléctrica, mecánica, hidráulica, química, térmica, entre otras, considerada como el factor industrial utilizado en el funcionamiento de herramientas, máquinas o equipos, ayudando a que el proceso se ejecute, a través de generación, transformación y movimiento de elementos. La energía total gastada en un proceso se distribuye entre la invertida en la modificación física del material y los gastos y pérdidas al interior de los equipos (eficiencia). La información como último elemento fundamental, define los parámetros y rangos en que las variables de proceso se van a mover, apareciendo en los registros o formatos que determinando el comportamiento de las variables de proceso como: presión, temperatura, posiciones espaciales, niveles y velocidades, y también las condiciones y atributos del producto terminado que podríamos definir como el control de calidad. Entonces sabiendo cual es la estructura del proceso vamos a definir algunas de las clasificaciones de los procesos de manufacturas más comunes y existentes en la industria, hay que tener en cuenta que todos estos procesos se fundamentan en los avances tecnológicos, avances de Procesos de manufactura 13

métodos de trabajo, avances de materiales, avances de maquinaria, avances de equipo, pero lo que buscamos es el conocimiento del producir y del hacer. Podríamos clasificar en relación a la integridad del material original, básicamente debido bien sea a la pérdida de masa, o debido a su deformación. Se presentan así, dos grandes grupos principales; uno por la conformación por desprendimiento de material (viruta), y el otro por la conformación de toda la masa, forzada desde afuera con deformación mediante equipos. En el primer grupo de transformación de material por desprendimiento de viruta podemos encontrar el maquinado con procesos como, el torneado, el taladrado, el fresado, el cepillado, el mandrilado, entre todos los procesos que podemos desarrollar en el mecanizado de partes o productos. En el segundo grupo de conformación forzada por deformación de material encontramos la conformación plástica mecánica, la pulvimetalurgia, la conformación térmica, y los materiales sintéticos. En la conformación plástica mecánica está el embutido, el laminado, el forjado, la extrusión, el estirado, el trefilado dentro de este proceso podemos destacar dos variables importantes la temperatura de trabajo y el tipo de material, este proceso difiere en un transformación física. La pulvimetalurgia está conformada por todas las aleaciones, mezclas o combinaciones posibles de los materiales de ingeniería que contengan metales. La conformación térmica como el proceso de unión y soldadura y los materiales sintéticos transformados por extrusión y soplado. Ya por ultimo en este tipo de disposición de los procesos de manufactura encontramos los complementarios como el acabado de superficies, los tratamientos térmicos y los terminados y acoples, resumiendo esta configuración de procesos de manufactura encontramos una transformación, bien sea por mecanizado o por forzamiento, y procesos complementarios como el tratamiento térmico, el ensamble y el acabado de superficies, todos los anteriores logrando generar cambios físicos y químicos. Otra configuración de los procesos de manufactura, pero no más diferente de la anterior es la que está contemplada en 5 procesos no en grupos de procesos como la anterior que estaba conformada en 2 grupos de procesos y uno adicional que era complementario. Al clasificar

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por procesos somos más específicos en el tipo de transformación que va a tomar nuestra materia entrante. El primer proceso se denomina como proceso que cambia la forma del material, donde está la metalurgia extractiva, la fundición, formada en frio y en caliente, metalúrgica de los polvos y el molde.

FIGURA 5. Proceso que cambia la forma del material

En el segundo proceso encontramos los procesos que producen desprendimiento de viruta para obtener la forma como el maquinado con arranque de viruta, el fresado, el cepillado, el taladrado, el brochado, mandrilado y roscado.

FIGURA 6. Procesos que producen desprendimiento de viruta

En el tercer proceso encontramos los de acabado de superficies, en donde está el desprendimiento de viruta, el pulido y el recubrimiento.

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FIGURA 7. Proceso de acabado de superficies

En el cuarto proceso encontramos los de ensamble de materiales permanentes o temporales.

FIGURA 8. Ensamble de materiales permanentes

En el quinto proceso encontramos los procesos para cambiar las propiedades físicas de los materiales.

FIGURA 9. Procesos para cambiar las propiedades físicas de los materiales

Pero Mikell P. Groover, clasifica los procesos de manufactura, en su libro fundamentos de la manufactura moderna, según la siguiente imagen.

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FIGURA 10. Clasificación de los procesos de manufactura

En esta clasificación de los procesos de manufactura está caracterizado en dos grupos grandes uno de operaciones de procesamiento que como esta anteriormente es una operación de transformación de material física o química y el otro grupo está conformado por todos los procesos de ensamble que se bifurca en uniones permanentes y uniones temporales de dos o más piezas.

También en el libro Manufactura ingeniería y tecnología, KalpakjianSchmid, donde se encuentran los procesos de manufactura y profundiza aún más en los procesos de manufactura que se lleva a cabo en lo

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materiales metálicos. Encontramos que los materiales metálicos se clasifican en procesos de fundición, donde tiene un capitulo completo para especificar todos los procesos de fundición de metales, entre los cuales podemos destacar fundición en molde de yeso, en molde cerámico, fundición por revestimiento, por vacío, por inyección en matriz, el siguiente procesos es el de formado y moldeado del metal en el encontramos la laminación, el moldeado según el diseño, la producción de tubos y tuberías sin costura, otro proceso es el de forjado de materiales un proceso donde la formación del metal consiente en fuerzas sucesivas de comprensión aplicadas a través de diferentes matrices y herramientas. Uno de las principales características del forjado es que se puede controlar el flujo del material para que las piezas tengan buena resistencia y tenacidad, y se puedan utilizar en operaciones donde se requiera grandes resistencias.

Otro de los procesos es el de extrusión y estirado de los metales, un proceso donde se fuerza el paso por una matriz o un molde, logrando producir casi cualquier perfil transversal, los tipos de extrusión son en frio, en caliente, por impacto, por hidrostática, pero la extrusión genera algunos defectos en el material como el agrietamiento de la superficie, la introducción de impurezas de la superficie hacia el centro del lingote y el agrietamiento interno que no es fácil de detectar. Encontramos además los procesos para remoción de material, son aquellos procesos que remueven material, cambian dimensiones, cambian geométrica, quitan peso, entre otros. En esta categoría hallamos los de corte, desprendimiento de viruta, el fresado, el maquinado, el cepillado, el brochado, el aserrado, también el utilizar otras herramientas tecnologías como el maquinado ultrasónico, el rayo láser, haz de electrones, chorro de agua, chorro abrasivo, estas técnicas para mejorar la precisión, disminuir el desgaste del material, ahorrar energía, mejorar los tiempos de entrega y sobre todo disminuir costos. No podían faltar los procesos de unión y acabado de superficies, en los procesos de unión están los procesos de soldadura por fusión, con uso de oxígeno y combustible gaseoso, los generados por arco eléctrico, la soldadura térmica y el rayo láser. También la sujeción de partes y la adhesión de piezas, que puede ser mecánica o química. En el acabado de superficies hallamos los tratamientos térmicos, los recubrimientos y limpieza de superficies. Procesos de manufactura 18

Esta es una de las clasificaciones que encontramos pero está especializada en materiales metálicos y no es clara en el momento de categorizar los procesos de manufactura solo los enuncia, tiene mucha información de cada tema pero no clasifica. Este artículo los clasifique en 4 grupos, los de fusión, los de moldeo, extrusión, estiramiento y laminación, los de remoción de material y los de unión y tratamiento de superficies. Vamos a observar el libro materiales y procesos de fabricación de E.P DeGarmo, J.T. Black, R.A. Kohser un libro especializado en materiales y procesos, algo más sencillo y fácil de observar encontramos que los materiales son un elemento fundamental para la selección del proceso de manufactura evitando el despilfarro de los materiales, materia prima e insumos, produciendo mejor calidad de vida, para trabajadores, para los clientes, mejores condiciones para los empresarios y para el ambiente. También enuncia que estos factores mencionados deben correlacionarse correctamente si se desea producir económicamente. La clasificación de los procesos de manufactura que plantea esta en procesos de fundición y moldeo de todos los materiales, donde encontramos:

LA PULVIMETALURGIA.

FIGURA 11. Pulvimetalurgia

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OPERACIONES DE TRABAJO EN CALIENTE

FIGURA 12. Operaciones de trabajo en caliente

OPERACIONES DE TRABAJO EN FRÍO

FIGURA 13. OPERACIONES DE TRABAJO EN FRÍO

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FIGURA 14. OPERACIONES DE TRABAJO EN FRÍO La siguiente clasificación de proceso es el de mecanización donde están el de arranque de viruta, limado y cepillado, torneado y mandrilado, el taladrado, el fresado, el mecanizado abrasivo, el brochado. Seguido con el proceso de unión, por soldadura de resistencia, por arco eléctrico, unión con adhesivos y sujeción mecánica y por último el tratamiento de superficies con fines decorativos y de protección, observar la siguiente imagen.

FIGURA 15. Superficies con fines decorativos

Observando la clasificación anterior podemos agrupar la clasificación de los procesos de manufactura en 6 grupos. El primero son los de fundición o moldeo, en el segundo los de conformación y corte, en el tercer grupo los de mecanizado, en el cuarto los de montaje y ensamblado, en el quinto los de acabado y en el último grupo los de tratamientos térmicos. Explicando que estos grupos no son mutuamente excluyentes, es decir para eliminar o unir metal, o bien para tratamientos térmicos puede utilizarse laser.

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FIGURA 16. Representación esquemática de las operaciones de mecanización básica Ya observando estas clasificaciones de los procesos de manufactura encontramos que su categorización es muy variada, depende de factores como el tipo de material, el tipo de empresa, el producto final, podemos seguir investigando y seguir encontrando clasificaciones pero ya con las que hemos visto podemos darnos una idea, es por esta razón que la clasificación que hace Mikell P. Groover, en su libro fundamentos de la manufactura moderna, es la más adecuada, su estructura de clasificación es fácil de identificar dentro de las 2 y únicas clasificaciones que tiene, de allí en adelante podemos clasificar en otros sub-grupos que complementan y detallan más la etapa y por ultimo encontramos el proceso neto al cual se somete el material. Lo objetivamente importante en esta clasificación es la transformación que va a tener el producto, la salida, los outputs, que es lo que vamos a obtener sin importar el método y la herramienta que utilicemos. Describiendo más a fondo esta clasificación encontramos las operaciones de proceso, que son todas aquellas operaciones que necesitan de energía para cambiar la forma y las propiedades física a fin de agregar valor al material, entre las formas de energía podemos hallar Procesos de manufactura 22

las mecánicas, térmicas, eléctricas o químicas, la energía se aplica de forma controlada mediante la maquinaria y sus herramientas, el papel de las personas es simplemente el factor de control. Cada operación le agrega valor es por esta razón que muchas veces en la fabricación de un producto es necesario para transformar el material en producto final pasar por más de una operación.

Se tienen tres categorías de operaciones de procesos, operaciones de formado, operaciones para mejorar propiedades y operaciones de proceso de superficies. En las operaciones de formado, se altera la geometría del material aplicando calor, fuerza mecánica o una combinación de ambas y los podemos clasificar en procesos de fundición y moldeo, en los cuales el material esta en forma líquida o semilíquida y es forzado a fluir por un molde, posteriormente se deja que se solidifique tomando así la forma de la cavidad. El segundo proceso es el de partículas, donde el material inicial esta en forma de polvo y se calienta para darle la geometría deseada, utilizando la técnica de prensado y sintetizado (Calentamiento). El tercer proceso es el de deformación, el material inicial es sólido, se le aplican fuerzas que excedan las resistencia del material, el material tiene que ser dúctil de lo contrario se quebrara, para evitar que se quiebre podemos calentar por debajo de su punto de fusión, en estos procesos podemos identificar los de forjado, extrusión y laminado. En el cuarto proceso están los de remoción de material, quitando exceso de material de la pieza inicial, es aquí donde encontramos los procesos de maquinado utilizando un material que es más duro que el material que se está transformando, pero hay otros procesos no tradicionales de maquinado que emplean rayos laser, haces de electrones, erosión química, descargas eléctricas y energía electroquímica. La siguiente categoría de las operaciones de proceso son la de mejora de propiedades mediante tratamientos térmicos, mejorando propiedades físicas o mecánicas del material de trabajo, esta mejora de propiedades no alteran la forma, entre ellos encontramos el recocido y templado de materiales, y el sintetizado de metales y cerámicos.

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La última categoría de las operaciones de proceso son, el procesado de superficies que las podemos clasificar en operaciones de limpieza, tratamientos de superficie y de recubrimiento. La limpieza incluye procesos mecánicos y químicos para quitar suciedad, los tratamientos de superficie incluyen tratamientos de implantación iónica, chorro de arena y en los procesos de recubrimiento para proteger contra la corrosión, para dar color y apariencia, para darle resistencia al desgaste y la preparación para procesos siguientes. La otra clasificación que acompaña a las operaciones de procesamiento son las operaciones de ensamble que las podemos dividir en procesos de unión permanente y ensamble mecánico, en la cual dos o más partes se unen para formar una nueva, las de unión permanente son la soldadura térmica, soldadura blanda, soldadura fuerte y el pegado con adhesivos. Estos procesos forman una unión que no es fácil de deshacer. Entre las técnicas de ensamblado mecánico podemos utilizar tornillos, pernos, tuercas, remaches, abrazaderas y demás métodos de sujeción que convengan. Ya terminamos con la descripción de la clasificación de los procesos de manufactura hechas por Mickell Groover, considerando esta como la más completa y la más sencilla para identificar y clasificar. Groover no clasifica por etapas, técnicas, métodos o maquinas que intervienen en el proceso, sino que clasifica de acuerdo a la transformación del material, porque en ocasiones la misma técnica o la maquina sirve para realizar múltiples procesos de transformación, esta interpretación puede ocasionar choques entre los procesos de manufactura y realizar una mala clasificación, porque las maquinas o las técnicas no están enlazadas a un solo proceso. Es de vital importancia la clasificación de los proceso de manufactura pues si la industria desea investigar y desarrollar sus métodos de fabricación, debe saber en que invertir. Debe invertir en procesos que le generen el mayor valor agregado con la menor inversión de energía y desperdicio de material, estos son los retos de la manufactura moderna y las nuevas tecnologías.

Tipos de Manufactura Manufactura de clase mundial.

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La creciente internacionalización de la economía hace pensar que, aunque quede sitio para empresas locales o nacionales, la mayor parte del mercado mundial quedará en manos de las llamadas “empresas globales”. En ese selecto grupo solamente podrán sobrevivir aquellas empresas que sean competidores de clase mundial, y para ello la Administración de la Producción debe convertirse en una formidable arma competitiva, en el principal instrumento de marketing, ya que como dice T. Peters, “la calidad, el mantenimiento, el tiempo de respuesta, la flexibilidad, la duración del ciclo de innovación…son controlados por la fábrica”.

Según Hayes y Wheelwriht, competitividad de la producción:

hay

cuatro

fases

en

la

• Etapa 1: Internamente neutral: El papel de la Producción es resolver el tema, haciendo que el producto pueda ser entregado a los clientes de acuerdo a lo previsto, ya que el éxito depende más bien del marketing o del diseño.

• Etapa 2: Externamente neutral: No basta “resolver el tema” de la fabricación, ya que también deben alcanzarse los estándares de coste, calidad y plazo de entrega de la competencia, imitando sus procesos y técnicas de gestión, etc.

• Etapa 3: Apoyo interno: En este nivel, ya no se trata de imitar a la competencia, sino de hacer que la Administración de la Producción se ajuste a la estrategia competitiva elegida por la empresa y ayude a concretarla.

• Etapa 4: Apoyo externo: La Administración de la producción desempeña un papel clave en la estrategia corporativa, desarrollando competencias y capacidades superiores a las de los demás competidores. En esta última etapa, la empresa global ha de conseguir lo que se denomina producción de clase mundial. Para saber si se ha alcanzado Procesos de manufactura 25

ese elevado nivel, Gunn propone tres indicadores en los que la empresa en cuestión debe destacarse netamente sobre los competidores: • La tasa de rotación de inventarios (materias primas y productos terminados). • La tasa de productos defectuosos (medida en partes por millón). • El tiempo estándar de fabricación.

Hay es, entre otros autores, propone otros indicadores, un tanto más subjetivos pero igualmente sugerentes: • Sus trabajadores y directivos son codiciados por otras empresas, debido a su cualificación. • Los proveedores de equipos asesoramiento de la empresa.

buscan

permanentemente

el

• Responde a las fluctuaciones de los mercados (cantidades, precios, nuevos productos) más rápidamente que los demás. • Interconecta el diseño de productos con su proceso de fabricación. • Mejora continuamente las instalaciones, los sistemas de apoyo y las capacidades.

Las empresas que han alcanzado ese nivel de excelencia en su producción parecen regirse por los siguientes principios, según Schroeder: • Ponen en primer término al cliente. • Son conscientes de la importancia de la calidad. • Practican la producción justo a tiempo. • Destacan el papel de la innovación tecnológica. • Son dirigidas con una óptica de largo plazo. • Se orientan a la acción.

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Finalmente, Domínguez características:

Machuca

señala

las

siguientes

• El proceso de mejora continua. • El máximo aprovechamiento de los recursos humanos. • El énfasis en la calidad. • La consecución de un flujo de fabricación continuo, uniforme y rápido. • Reconocer la importancia de la planificación y aplicarla. Por último, cabe mencionar algunos aportes cuya difusión masiva es reciente, ya que, aunque originados en décadas anteriores, han tenido su culminación en la década de los años 90: • El logro de calidad de servicio y productividad a la vez, en la producción y entrega de servicios estandarizados en altos volúmenes. • La Gerencia de Calidad Total (TQM), con la idea básica de que la calidad es asunto de todos y no de un departamento específico, para lo que ha sido y es un estímulo importante el Premio Malcom Baldridge. El TQM, combinado con la Certificación de Calidad ISO 9000, han sido grandes avances en la Administración de la Producción y en la fijación de normas globales de calidad. Este movimiento sin duda se profundizara con la reciente elaboración de la nueva norma ISO 9000 2000. • La Reingeniería de Procesos Empresariales, que en la línea de las propuestas de M. Hammer, busca realizar cambios revolucionarios, con saltos cualitativos en eficiencia y productividad, en lugar de los cambios graduales y acumulativos que caracterizan a la TQM. • La aparición de la empresa electrónica, basada en la reciente y veloz expansión de Internet, en el World Wide Web. El uso de páginas Web, formatos y motores de búsqueda interactivos, etc., han cambiado el modo de obtener información, comunicarse y hacer compras, con agilidad y bajo costo. • La Gerencia de la Cadena de Suministros, o Logística Integrada, que enfoca como un “sistema total” a todo el flujo de la información, los recursos materiales y los servicios, desde los proveedores de materias primas hasta los clientes finales, con el objetivo de optimizar esos flujos Procesos de manufactura 27

y producir impactos notables en los costos y en la calidad de la atención a los clientes.

MANUFACTURA CELULAR Es una tendencia en el diseño de plantas, en especial cuando se fabrican diferentes líneas de producción. Para desarrollar un sistema de manufactura celular, se determinan familias de componentes o productos que tienen características similares y para cada familia se diseña un taller (llamado célula) que, por lo general, está formado por máquinas o equipos diferentes, requeridos para manufacturar el grupo o familia de componentes. Este concepto modifica la antigua idea de taller en función de máquinas o equipos del mismo tipo (por ejemplo, taller de corte, taller de pintura, etc.), ya que una célula está diseñada en función del producto, y puede tener diferentes máquinas o equipos, para realizar diferentes procesos. La ventaja principal de la manufactura celular es que se reducen ampliamente los tiempos de apertura del proceso, ya que en un mismo taller no se realizan tareas diferentes (para diferentes familias de productos). El operario de una célula, así mismo, debe ser capaz de realizar tareas diferentes (ya que hay equipos diferentes), por lo que se requieren operarios mejor calificados, quienes a su vez realizarán un trabajo menos monótono y más reconfortante. El diseño modular de los productos, por lo general, está asociado a un diseño de disposición de planta mediante el uso de manufactura celular, con lo que se puede lograr una eficiente producción en masa.

MANUFACTURA FLEXIBLE Los sistemas flexibles de manufactura están formados por un grupo de máquinas y equipo auxiliar unidos mediante un sistema de control y transporte, que permiten fabricar piezas en forma automática. La ventaja de los SFM es su gran flexibilidad en términos de poco esfuerzo y corto tiempo requerido para manufacturar un nuevo producto. Pueden diseñarse en formas muy diferentes, según el número de puestos de maquinado, de control de medición, tipos de transporte de piezas y herramientas y tipos de control. Además están automatizados

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otros tipos de trabajo, como carga y descarga, transporte, almacenamiento o sujeción de la pieza, los cuales forman un subsistema del flujo del material. Existen dos tipos principales de sistema flexible de manufactura: sistema lineal y sistema cerrado. El transporte de piezas puede ser uní o bidireccional con movimiento continuo o intermitente, con un paso constante o variable según se necesite. Existen tres formas de paso de la pieza por los puestos de maquinado: conservando la secuencia, en secuencia con posibilidades de omitir algunos puestos o en secuencia libre. También hay dos formas de transporte y sujeción de piezas: con paleta y sin paleta. Los subsistemas de flujo de materiales en los sistemas flexibles están formados por: almacén central, puesto de espera en el almacén central, estación de carga y descarga, transportador, puesto de trabajo, alimentador intermedio, puesto de espera, manipulador y sistema de paletas,

FIGURA 17. Técnicas de manufactura de clase mundial

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Los sistemas flexibles se utilizan en la producción de lotes pequeños y medianos. Las piezas tienen que formar grupos semejantes por diseño o proceso de manufactura. La flexibilidad del trabajo se garantiza por el uso de centros de trabajo, formados con base en CM y MCN, equipados con sistemas de herramientas. Esto hace posible cambiar la operación de una estación de maquinado a otra, por ejemplo, en caso de sobrecarga o falla, etc. Finalmente, la concentración de operaciones en un centro de trabajo depende de la magnitud del programa de producción. La selección de la configuración de los SFM depende de la secuencia de la fabricación de la pieza.

DEFINICIÓN MANUFACTURA INTEGRADA POR COMPUTADORA CIM Describe la integración de los aspectos de diseño, planeación, manufactura, distribución y administración. La manufactura integrada por computadora es una metodología y un acierto que envuelve el ensamble y manufactura de materiales y sistemas computarizados. La manufactura integrada por computadora envuelve el total de operaciones de una compañía, debe ser fácil de comprender y a su vez contar con una amplia base de datos. Es propicio mencionar que si se desea implantar de golpe la manufactura integrada por computadora está resultará demasiado costosa especialmente para una compañía de tamaño pequeño y mediano. La manufactura integrada por computadora incluye a la manufactura asistida por computadora CAM, diseño asistido por computadora CAD, ingeniería asistida por computadora CAE, planeación del proceso auxiliada por computadora así como funciones administrativas y comerciales de las empresas. Estos subsistemas por así llamarlos o paquetes dentro del CIM son diseñados, desarrollados, y aplicados de tal forma que la salida proveniente de un subsistema sirve como una entrada hacia otro de los subsistemas. De forma organizacional, estos subsistemas están divididos generalmente en planeación y ejecución de funciones. Las funciones de planeación incluyen actividades tales como pronósticos, planeación, planeación de los requerimientos de materiales y contabilidad. En lo que

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respecta a las funciones de ejecución, estas incluyen la producción, control de proceso, manejo de materiales, inspección y pruebas.

MANUFACTURA ESBELTA. Manufactura Esbelta son varias herramientas que le ayudará a eliminar todas las operaciones que no le agregan valor al producto, servicio y a los procesos, aumentando el valor de cada actividad realizada y eliminando lo que no se requiere. Reducir desperdicios y mejorar las operaciones, basándose siempre en el respeto al trabajador. La Manufactura Esbelta nació en Japón y fue concebida por los grandes gurus del Sistema de Producción Toyota: William Edward Deming, Taiichi Ohno, Shigeo Shingo, Eijy Toyoda entre algunos.

El sistema de Manufactura Flexible o Manufactura Esbelta ha sido definida como una filosofía de excelencia de manufactura, basada en:   

La eliminación planeada de todo tipo de desperdicio El respeto por el trabajador: Kaizen La mejora consistente de Productividad y Calidad

HERRAMIENTAS PARA ALCANZAR UNA MANUFACTURA ESBELTA Objetivos de Manufactura Esbelta Los principales objetivos de la Manufactura Esbelta es implantar una filosofía de Mejora Continua que le permita a las compañías reducir sus costos, mejorar los procesos y eliminar los desperdicios para aumentar la satisfacción de los clientes y mantener el margen de utilidad. Manufactura Esbelta proporciona a las compañías herramientas para sobrevivir en un mercado global que exige calidad más alta, entrega más rápida a más bajo precio y en la cantidad requerida. Específicamente, Manufactura Esbelta:    

Reduce la cadena de desperdicios dramáticamente Reduce el inventario y el espacio en el piso de producción Crea sistemas de producción más robustos Crea sistemas de entrega de materiales apropiados

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

Mejora las distribuciones de planta para aumentar la flexibilidad Beneficios

La implantación de Manufactura Esbelta es importante en diferentes áreas, ya que se emplean diferentes herramientas, por lo que beneficia a la empresa y sus empleados. Algunos de los beneficios que genera son:               

Reducción de 50% en costos de producción Reducción de inventarios Reducción del tiempo de entrega (lead time) Mejor Calidad Menos mano de obra Mayor eficiencia de equipo Disminución de los desperdicios Sobreproducción Tiempo de espera (los retrasos) Transporte El proceso Inventarios Movimientos Mala calidad Pensamiento Esbelto

FIGURA 18. Empresa esbelta

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La parte fundamental en el proceso de desarrollo de una estrategia esbelta es la que respecta al personal, ya que muchas veces implica cambios radicales en la manera de trabajar, algo que por naturaleza causa desconfianza y temor. Lo que descubrieron los japoneses es, que más que una técnica, se trata de un buen régimen de relaciones humanas. En el pasado se ha desperdiciado la inteligencia y creatividad del trabajador, a quien se le contrata como si fuera una máquina. Es muy común que, cuando un empleado de los niveles bajos del organigrama se presenta con una idea o propuesta, se le critique e incluso se le calle. A veces los directores no comprenden que, cada vez que le ‘apagan el foquito’ a un trabajador, están desperdiciando dinero. El concepto de Manufactura Esbelta implica la anulación de los mandos y su reemplazo por el liderazgo. La palabra líder es la clave.

LOS 5 PRINCIPIOS DEL PENSAMIENTO ESBELTO Define el Valor desde el punto de vista del cliente: La mayoría de los clientes quieren comprar una solución, no un producto o servicio. Eliminar desperdicios encontrando pasos que no agregan valor, algunos son inevitables y otros son eliminados inmediatamente.

Identifica tu corriente de Valor: Haz que todo el proceso fluya suave y directamente de un paso que agregue valor a otro, desde la materia prima hasta el consumidor Crea Flujo: Una vez hecho el flujo, serán capaces de producir por órdenes de los clientes en vez de producir basado en pronósticos de ventas a largo plazo Produzca el "Jale" del Cliente: Persiga la perfección: Una vez que una empresa consigue los primeros cuatro pasos, se vuelve claro para aquellos que están involucrados, que añadir eficiencia siempre es posible.

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LAS HERRAMIENTAS DE MANUFACTURA ESBELTA 5'S Este concepto se refiere a la creación y mantenimiento de áreas de trabajo más limpias, más organizadas y más seguras, es decir, se trata de imprimirle mayor "calidad de vida" al trabajo. Las 5'S provienen de términos japoneses que diariamente ponemos en práctica en nuestra vida cotidiana y no son parte exclusiva de una "cultura japonesa" ajena a nosotros, es más, todos los seres humanos, o casi todos, tenemos tendencia a practicar o hemos practicado las 5'S, aunque no nos demos cuenta. Las 5'S son: Clasificar, organizar o arreglar apropiadamente:     

Seiri Ordenar: Seiton Limpieza: Seiso Estandarizar: Seiketsu Disciplina: Shitsuke

Cuando nuestro entorno de trabajo está desorganizado y sin limpieza perderemos la eficiencia y la moral en el trabajo se reduce Objetivos de las 5'S. El objetivo central de las 5'S es lograr el funcionamiento más eficiente y uniforme de las personas en los centros de trabajo Beneficios de las 5'S. La implantación de una estrategia de 5'S es importante en diferentes áreas, por ejemplo, permite eliminar despilfarros y por otro lado permite mejorar las condiciones de seguridad industrial, beneficiando así a la empresa y sus empleados. Algunos de los beneficios que genera la estrategias de las 5'S son:      

Mayores niveles de seguridad que redundan en una mayor motivación de los empleados Mayor calidad Tiempos de respuesta más cortos Aumenta la vida útil de los equipos Genera cultura organizacional Reducción en las pérdidas y mermas por producciones con defectos Definición de las 5'S

CLASIFICAR (SEIRI)

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Clasificar consiste en retirar del área o estación de trabajo todos aquellos elementos que no son necesarios para realizar la labor, ya sea en áreas de producción o en áreas administrativas. Una forma efectiva de identificar estos elementos que habrán de ser eliminados es llamado "etiquetado en rojo". Clasificar consiste en:    

  

Separar en el sitio de trabajo las cosas que realmente sirven de las que no sirven Clasificar lo necesario de lo innecesario para el trabajo rutinario Mantener lo que necesitamos y eliminar lo excesivo Separa los elementos empleados de acuerdo a su naturaleza, uso, seguridad y frecuencia de utilización con el objeto de facilitar la agilidad en el trabajo Organizar las herramientas en sitios donde los cambios se puedan realizar en el menor tiempo posible Eliminar elementos que afectan el funcionamiento de los equipos y que pueden producir averías Eliminar información innecesaria y que nos pueden conducir a errores de interpretación o de actuación Beneficios de clasificar.

ORDENAR (SEITON) Consiste en organizar los elementos que hemos clasificado como necesarios de modo que se puedan encontrar con facilidad. Ordenar en mantenimiento tiene que ver con la mejora de la visualización de los elementos de las máquinas e instalaciones industriales. Algunas estrategias para este proceso de "todo en su lugar" son: pintura de pisos delimitando claramente áreas de trabajo y ubicaciones, tablas con siluetas, así como estantería modular y/o gabinetes para tener en su lugar cosas como un bote de basura, una escoba, trapeador, cubeta, etc., es decir, "Un lugar para cada cosa y cada cosa en su lugar." El ordenar permite:



Disponer de un sitio adecuado para cada elemento utilizado en el trabajo de rutina para facilitar su acceso y retorno al lugar.

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  

      

Disponer de sitios identificados para ubicar elementos que se emplean con poca frecuencia. Disponer de lugares para ubicar el material o elementos que no se usarán en el futuro. En el caso de maquinaria, facilitar la identificación visual de los elementos de los equipos, sistemas de seguridad, alarmas, controles, sentidos de giro, etc. Lograr que el equipo tenga protecciones visuales para facilitar su inspección autónoma y control de limpieza. Identificar y marcar todos los sistemas auxiliares del proceso como tuberías, aire comprimido, combustibles. Incrementar el conocimiento de los equipos por parte de los operadores de producción Beneficios de ordenar. Beneficios para el trabajador . Facilita el acceso rápido a elementos que se requieren para el trabajo. Se mejora la información en el sitio de trabajo para evitar errores y acciones de riesgo potencial. El aseo y limpieza se pueden realizar con mayor facilidad y seguridad.

LIMPIEZA (SEISO) Limpieza significa eliminar el polvo y suciedad de todos los elementos de una fábrica. Desde el punto de vista del TPM implica inspeccionar el equipo durante el proceso de limpieza. Se identifican problemas de escapes, averías, fallos o cualquier tipo de FUGUAI (defecto). Limpieza incluye, además de la actividad de limpiar las áreas de trabajo y los equipos, el diseño de aplicaciones que permitan evitar o al menos disminuir la suciedad y hacer más seguros los ambientes de trabajo. Para aplicar la limpieza se debe:

  

Integrar la limpieza como parte del trabajo diario. Asumir la limpieza como una actividad de mantenimiento autónomo: "la limpieza es inspección". Se debe abolir la distinción entre operario de proceso, operario de limpieza y técnico de mantenimiento.

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



       

El trabajo de limpieza como inspección genera conocimiento sobre el equipo. No se trata de una actividad simple que se pueda delegar en personas de menor calificación. No se trata únicamente de eliminar la suciedad. Se debe elevar la acción de limpieza a la búsqueda de las fuentes de contaminación con el objeto de eliminar sus causas primarias. Beneficios de la limpieza. Reduce el riesgo potencial de que se produzcan accidentes. Mejora el bienestar físico y mental del trabajador. Se incrementa la vida útil del equipo al evitar su deterioro por contaminación y suciedad. Las averías se pueden identificar más fácilmente cuando el equipo se encuentra en estado óptimo de limpieza. La limpieza conduce a un aumento significativo de la Efectividad Global del Equipo (OEE). Se reducen los despilfarros de materiales y energía debido a la eliminación de fugas y escapes. La calidad del producto se mejora y se evitan las pérdidas por suciedad y contaminación del producto y empaque.

ESTANDARIZAR (SEIKETSU) El estandarizar pretende mantener el estado de limpieza y organización alcanzado con la aplicación de las primeras 3's. El estandarizar sólo se obtiene cuando se trabajan continuamente los tres principios anteriores. En esta etapa o fase de aplicación (que debe ser permanente), son los trabajadores quienes adelantan programas y diseñan mecanismos que les permitan beneficiarse a sí mismos. Para generar esta cultura se pueden utilizar diferentes herramientas, una de ellas es la localización de fotografías del sitio de trabajo en condiciones óptimas para que pueda ser visto por todos los empleados y así recordarles que ese es el estado en el que debería permanecer, otra es el desarrollo de unas normas en las cuales se especifique lo que debe hacer cada empleado con respecto a su área de trabajo. La estandarización pretende:

 

Mantener el estado de limpieza alcanzado con las tres primeras S. Enseñar al operario a realizar normas con el apoyo de la dirección y un adecuado entrenamiento.

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

       

 

Las normas deben contener los elementos necesarios para realizar el trabajo de limpieza, tiempo empleado, medidas de seguridad a tener en cuenta y procedimiento a seguir en caso de identificar algo anormal. En lo posible se deben emplear fotografías de cómo se debe mantener el equipo y las zonas de cuidado. El empleo de los estándares se debe auditar para verificar su cumplimiento. Las normas de limpieza, lubricación y aprietes son la base del mantenimiento autónomo (Jishu Hozen) Beneficios de estandarizar. Se guarda el conocimiento producido durante años de trabajo. Se mejora el bienestar del personal al crear un hábito de conservar impecable el sitio de trabajo en forma permanente. Los operarios aprenden a conocer con detenimiento el equipo. Se evitan errores en la limpieza que puedan conducir a accidentes o riesgos laborales innecesarios. La dirección se compromete más en el mantenimiento de las áreas de trabajo al intervenir en la aprobación y promoción de los estándares. Se prepara el personal para asumir mayores responsabilidades en la gestión del puesto de trabajo. Los tiempos de intervención se mejoran y se incrementa la productividad de la planta.

DISCIPLINA (SHITSUKE) Significa evitar que se rompan los procedimientos ya establecidos. Solo si se implanta la disciplina y el cumplimiento de las normas y procedimientos ya adoptados se podrá disfrutar de los beneficios que ellos brindan. La disciplina es el canal entre las 5'S y el mejoramiento continuo. Implica control periódico, visitas sorpresa, autocontrol de los empleados, respeto por sí mismo y por la demás y mejor calidad de vida laboral, además:

  

El respeto de las normas y estándares establecidos para conservar el sitio de trabajo impecable. Realizar un control personal y el respeto por las normas que regulan el funcionamiento de una organización. Promover el hábito de auto controlar o reflexionar sobre el nivel de cumplimiento de las normas establecidas.

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

      



Comprender la importancia del respeto por los demás y por las normas en las que el trabajador seguramente ha participado directa o indirectamente en su elaboración. Mejorar el respeto de su propio ser y de los demás. Beneficios de estandarizar. Se crea una cultura de sensibilidad, respeto y cuidado de los recursos de la empresa. La disciplina es una forma de cambiar hábitos. Se siguen los estándares establecidos y existe una mayor sensibilización y respeto entre personas. La moral en el trabajo se incrementa. El cliente se sentirá más satisfecho ya que los niveles de calidad serán superiores debido a que se han respetado íntegramente los procedimientos y normas establecidas. El sitio de trabajo será un lugar donde realmente sea atractivo llegara cada día.

JUSTO A TIEMPO Justo a Tiempo es una filosofía industrial que consiste en la reducción de desperdicio (actividades que no agregan valor) es decir todo lo que implique sub-utilización en un sistema desde compras hasta producción. Existen muchas formas de reducir el desperdicio, pero el Justo a Tiempo se apoya en el control físico del material para ubicar el desperdicio y, finalmente, forzar su eliminación. La idea básica del Justo a Tiempo es producir un artículo en el momento que es requerido para que este sea vendido o utilizado por la siguiente estación de trabajo en un proceso de manufactura. Dentro de la línea de producción se controlan en forma estricta no sólo los niveles totales de inventario, sino también el nivel de inventario entre las células de trabajo. La producción dentro de la célula, así como la entrega de material a la misma, se ven impulsadas sólo cuando un stock (inventario) se encuentra debajo de cierto límite como resultado de su consumo en la operación subsecuente.

DIAGRAMA DE PROCESO DE OPERACIONES.

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El diagrama de proceso de operaciones representa gráficamente un cuadro general de cómo se realizan procesos o etapas, considerando únicamente todo lo que respecta a las principales operaciones e inspecciones. Con esto, se entiende que única y exclusivamente se utilizaron los símbolos de operación e inspección.

La American society of Mechanical Engineers (ASME) estableció un conjunto estándar de elementos y símbolos mejorados a continuación se presenta los símbolos de Operación e Inspección:

FIGURA 19. Símbolos de Operación e Inspección

Para comenzar el Diagrama de operaciones de proceso, es práctico comenzar colocando una línea vertical a la derecha de una hoja, y así, de esa manera, colocar todas las operaciones e inspecciones que sea objeto un determinado producto; sin olvidar que la primera pieza deberá ser la principal, o sea, la más importante de todo producto. El tiempo que se fijará por tarea deberá colocarse a la izquierda de cada operación. Con las inspecciones es opcional es opcional colocar el tiempo o no.

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FIGURA 20. Diagrama de operaciones de proceso En este tipo de diagrama deben tomarse decisiones en cuanto a las piezas que deban comprarse, y las que deben producirse en la propia empresa, además, nos sirve un plan de distribución, ya que muestra en forma clara las operaciones que deben ejecutarse con su secuencia y la maquinaría a utilizar.

FIGURA 21. Formato de numeración de las actividades

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El Diagrama de proceso de operaciones, es aplicable a la elaboración de un producto nuevo y a la elaboración de nuevas instalaciones, así como al análisis de operaciones existentes.

El diagrama de proceso es una forma gráfica de presentar las actividades involucradas en la elaboración de un bien y/o servicio terminado. En la práctica, cuando se tiene un proceso productivo y se busca obtener mayor productividad, se estudian las diversas operaciones para encontrar potenciales o reales cuellos de botella y dar soluciones utilizando técnicas de ingeniería de métodos.

La simbología utilizada en la elaboración de un diagrama de proceso es la siguiente:

SIMBOLOGÍA

DESCRIPCION

Almacenamiento

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Operación

Inspección o revisión

Transporte

Demora

PLAN DE PRODUCCIÓN. Una vez definido el tamaño y localización del proyecto, se determina el plan de producción, que consiste en cuantificar el volumen de producción en diferentes periodos de tiempo de la vida útil del proyecto, el cual depende en gran medida de la depreciación de la maquinaria y equipo con que se cuenta.

La demanda según su comportamiento y la capacidad productiva del proceso, se integra poco a poco a la producción, dependiendo del por ciento de capacidad que se haya previsto en el inicio o el final del proyecto.

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Además, se utiliza para establecer los requerimientos de materia prima del proceso que se requieren de acuerdo al nivel productivo establecido a lo largo de la operación del proyecto, lográndose así la planificación de los flujos monetarios.

PROGRAMA DE PRODUCCIÓN. Toda empresa productora de bienes, debe elaborar un programa de producción durante un periodo, el cual puede ser diario, semanal, quincenal, mensual, ó dependiendo del tipo de bien elaborado.

Para elaborar la programación se debe conocer la capacidad de producción por operación, disposición del recurso humano necesario, los insumos y materiales, maquinaria y herramientas a utilizar. La programación debe hacerse para un año, y servirá de base para elaborar los planes operativos, los cuáles incluirán mayores detalles.

POLÍTICA DE INVENTARIO. Se hace necesario establecer los programas iniciales de los insumos y los materiales, así como los periodos de reabastecimiento con las cantidades respectivas, se utilizarán posteriormente para calcular el capital de trabajo y las áreas de almacenaje de los insumos y materiales.

Debe precisarse para cada insumo y material utilizado un punto de pedido, de tal manera de no quedarse sin materiales e insumo en la bodega. Debe elaborarse una gráfica para cada materia prima donde se debe de incluir la unidad de manejo, el pedido inicial y cada periodo de pedido. Las unidades de manejo, se utilizarán posteriormente para establecer las áreas de espacio.

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Gráficamente, puede observarse de la siguiente manera:

FIGURA 22. Grafica de los productos en función del tiempo

REQUERIMIENTOS DE MAQUINARIA Y EQUIPO.

La estimación de la maquinaria y equipo se debe realizar tomando en cuenta los siguientes aspectos:



La capacidad de producción de la maquinaria.



Los días hábiles de trabajo.



El número de turnos.



Las horas legales y horas efectivas por turno.

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Los requerimientos de maquinaria y equipo se pueden estimar considerando: 

La hoja de ruta.



Las necesidades mensuales del producto.

Una vez establecida en forma analítica la maquinaria y equipo a necesitar, de acuerdo a los requerimientos de producción, deberá elaborarse en resumen de la maquinaria y equipo. Esto se puede realizar completando la siguiente tabla:

EQUIPO / MAQUINARIA

C ANTIDAD

ESPECIFI CACIONES

En este cuadro debe detallarse el nombre del equipo o maquinaria a emplear, la cantidad que se necesitará de cada equipo, así como las especificaciones técnicas tales como capacidad, voltaje, caballos de fuerza, espacio físico que utiliza, etc.

Como complemento a las especificaciones técnicas de las máquinas y equipos, debe describirse la función básica de la maquinaria principal, y de ser posible, debe presentarse los planos de ésta.

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FIGURA 23. Ejemplo del proceso de elaboración del café

PROCESOS MECÁNICOS La M.P. sufre una serie de cambios mecánicos en el proceso.

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FIGURA 24. Trabajos de manufactura

      

Moldeo Forjado Laminado Cortes Doblado Cepillado Lijado

PROCESOS QUÍMICOS La M.P. sufre una serie de cambios químicos en el proceso.

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FIGURA 25. Procesos químicos

    

Ind. Química Petróleo Siderúrgica Ind. Farmacéutica Alimentos

PROCESOS DE ENSAMBLAJE La M.P. pasa por una serie de acoplamientos para formar parte de un producto.

FIGURA 26. Procesos de ensamblaje

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

Ind. Automotriz



Muebles





Soldadura



Remachado



Engrapado



Atornillado



Pegado

Electrónica

PROCESOS DE TRANSPORTE La pieza o M.P. es movida de su lugar.

FIGURA 27. Procesos de transporte Como parte del proceso productivo puede ser manual, automático ó semi automático realizado por el trabador o con una máquina. PROCESOS DE TRANSFORMACIÓN DE LA INFORMACIÓN

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En las oficinas y sistemas de información, ésta pasa por un proceso de transformación.

FIGURA 28. Procesos de transformación de la información



Trámites



Noticias



Ordenes de producción



Facturas



Documentos internos y externos



Informes

DIAGRAMA DE BLOQUES EN PROCESOS DE MANUFACTURA El diagrama de bloques es la representación gráfica del funcionamiento interno de un sistema, que se hace mediante bloques y sus relaciones, y que, además, definen la organización de todo el proceso interno, sus entradas y sus salidas.

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Un diagrama de bloques de procesos de producción es un diagrama utilizado para indicar la manera en la que se elabora cierto producto, especificando la materia prima, la cantidad de procesos y la forma en la que se presenta el producto terminado.

Un diagrama de bloques de modelo matemático es el utilizado para representar el control de sistemas físicos (o reales) mediante un modelo matemático, en el cual, intervienen gran cantidad de variables que se relacionan en todo el proceso de producción. El modelo matemático que representa un sistema físico de alguna complejidad conlleva a la abstracción entre la relación de cada una de sus partes, y que conducen a la pérdida del concepto global. En ingeniería de control, se han desarrollado una representación gráfica de las partes de un sistema y sus interacciones. Luego de la representación gráfica del modelo matemático, se puede encontrar la relación entre la entrada y la salida del proceso del sistema.

FIGURA 29. Relación de procesos según materia prima

Un diagrama de bloques de procesos de producción industrial. Un sistema de control puede tener varios componentes. Para mostrar las funciones que lleva a cabo cada componente en la ingeniería de control,

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por lo general se usa una representación denominada diagrama de bloques.

Un diagrama de bloques de un sistema es una representación gráfica de las funciones que lleva a cabo cada componente. Tal diagrama muestra las relaciones existentes entre los diversos componentes.

En un diagrama de bloques se enlazan una con otra todas las variables del sistema, mediante bloques funcionales. El bloque funcional o simplemente bloque es un símbolo para representar la operación matemática que sobre la señal de entrada hace el bloque para producir la salida.

La figura muestra un elemento del diagrama de bloques. La punta de flecha que señala el bloque indica la entrada, y la punta de flecha que se aleja del bloque representa la salida. Tales flechas se conocen como señales.

FIGURA 30. Ejemplo de un diagrama de bloques

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Observe que las dimensiones de la señal de salida del bloque son las dimensiones de la señal de entrada multiplicadas por las dimensiones de la función de transferencia en el bloque.

Un diagrama de bloques contiene información relacionada con el comportamiento dinámico, pero no incluye información de la construcción física del sistema. En consecuencia, muchos sistemas diferentes y no relacionados pueden representarse mediante el mismo diagrama de bloques.

Reducción de un diagrama de bloques Es importante señalar que los bloques pueden conectarse en serie, sólo si la entrada de un bloque no se ve afectada por el bloque siguiente. Si hay efectos de carga entre los componentes, es necesario combinarlos en un bloque único.

Un diagrama de bloques complicado que contenga muchos lazos de realimentación se simplifica mediante un reordenamiento paso a paso mediante las reglas del álgebra de los diagramas de bloques. Algunas de estas reglas importantes aparecen en la tabla y se obtienen escribiendo la misma ecuación en formas distintas.

VENTAJAS DE LA DIAGRAMACION DE PROCESOS        

Capacitación de personal de nuevo ingreso en la empresa o en el puesto. Verificación del proceso real respecto del proceso diseñado. Detección de actividades o grupos de actividades que reducen la calidad y la productividad. Facilitan la coordinación y la comunicación. Facilitan el análisis de opciones de mejoramiento. Permite ver los aspectos relevantes de un proceso. Muestra la secuencia con que se dan las actividades. Se pueden observar los antecedentes y consecuentes de cada actividad.

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

Facilita una compresión rápida del proceso.

El primer paso en la diagramación, es determinar los límites del proceso que se analizará. Luego se deben de establecer los productos que salen del proceso y los insumos que entran. Resulta muy importante no tratar de detallar demasiado conservando el mismo nivel de detalle en todo el diagrama; mezclar actividades detalladas con actividades resumidas, normalmente conduce a confusiones.

Una vez que se tiene un diagrama con un nivel de detalle uniforme, cada uno de los cuadros de actividad puede ser considerado como un proceso, los diagramas de dichos cuadros constituyen el siguiente nivel de detalle. De esta forma se puede ir adentrando en el detalle hasta donde resulte conveniente.

Es muy difícil hacer un diagrama perfecto desde la primera vez, frecuentemente es necesario realizar modificaciones conforme se logra un mayor conocimiento de las situaciones.

TIPOS DE DIAGRAMAS

Los distintos niveles de detalle o punto de vista de un diagrama de procesos son:

  

Diagramas de bloques Diagramas de flujo Instrumentación y control

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FIGURA 31. Pasos de un diagrama de bloques

PASOS PARA TRAZAR UN DIAGRAMA DE BLOQUES:

1. Es necesario conocer las ecuaciones diferenciales que describen el comportamiento dinámico del sistema a analizar y la salida y entrada consideradas. 2. Se obtiene la transformada de Laplace de estas ecuaciones, en este caso como el diagrama de bloques son representaciones de funciones de transferencia, las condiciones iniciales se consideran cero. 3. De las ecuaciones transformadas se despeja aquella donde esté involucrada la salida del sistema

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4. De la ecuación obtenida se ubican las variables que están como entrada y que deben de ser salidas de otros bloques. Se despejan esas variables de otras ecuaciones. Hay que recordar nunca utilizar una ecuación que ya se utilizó previamente. 5. Regresar al paso cuatro hasta que la entrada sea considerada y todas las variables del sistema sean consideradas. 6. Después de obtener las ecuaciones se generan los diagramas a bloques de cada una. Debido al procedimiento utilizado los bloques quedan prácticamente para ser conectados a partir del bloque de salida.

El diagrama de bloques es la representación gráfica del funcionamiento interno de un sistema, que se hace mediante bloques y sus relaciones, y que, además, definen la organización de todo el proceso interno, sus entradas y sus salidas. Un diagrama de bloques de procesos de producción es un diagrama utilizado para indicar la manera en la que se elabora cierto producto, especificando la materia prima, la cantidad de procesos y la forma en la que se presenta el producto terminado.

Los diagramas de bloques están formados exclusivamente por corrientes y bloques. Las corrientes son líneas de flujo entre bloques que suelen marcar su dirección de flujo e ir nombradas o numeradas. Los bloques son una abstracción de Unidades de Proceso (o conjuntos de Unidades) que llevan a cabo transformaciones en las corrientes. Suelen ir nombrados y van unidos entre sí por corrientes.

Este tipo de diagrama nos permite enteder el comportamiento y conexión del sistema y a su vez, esta descripción puede ser programada en simuladores que tienen un ambiente gráfico como por ejemplo en simulink de Matlab.

En un diagrama de bloques se enlazan una con otra todas las variables del sistema, mediante bloques funcionales. El bloque funcional o simplemente bloque es un símbolo para representar la operación

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matemática que sobre la señal de entrada hace el bloque para producir la salida.

CONCLUSIONES

Se concluye este trabajo con la finalidad de conocer la importancia sobre los tipos de procesos de manufactura y los distintos diagramas de operaciones y los diagramas de bloques. En este trabajo se pudo conocer las aplicaciones de los diagramas de bloques en la manufactura y los diagramas de operaciones que son muy necesarios para el área de producción a nivel empresarial.

El proceso de manufactura, son las operaciones combinadas para modificar las características como: la forma, la densidad, la resistencia, el tamaño o la estética, de ciertas materias primas. Se realizan en el ámbito de la industria. Y pasan por una cadena o ciclos de operaciones donde la materia prima entra se procesa sale y surge una retroalimentación con las demás materia prima, y a esto le llamamos proceso, entonces decimos que la materia prima entra en un proceso de modificación y tratamiento para poder Planear, integrar, organizar, dirigir y controlar y ordenar, con las que se consigue un objetivo determinado, llevando a cabo un mecanismo para la transformación de materiales en artículos útiles para la sociedad.

El diagrama de bloques es la representación gráfica del funcionamiento interno de un sistema, que se hace mediante bloques y sus relaciones, y que, además, definen la organización de todo el proceso interno, sus entradas y sus salidas.

El primer paso en la diagramación, es determinar los límites del proceso que se analizará. Luego se deben de establecer los productos que salen del proceso y los insumos que entran. Resulta muy importante no tratar

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de detallar demasiado conservando el mismo nivel de detalle en todo el diagrama; mezclar actividades detalladas con actividades resumidas, normalmente conduce a confusiones.

Con este trabajo se espera lo aprendido sobre los tipos de procesos de la manufactura y los diagramas de operaciones y de bloques para adquirir un conocimiento de estos importantes temas del desarrollo en la ingeniería.

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