Resumen Procesos de Manufactura

 

UNIVERSIDAD CENTROAMERICANA FACULTAD DE CIENCIA, TECNOLOGÍA Y AMBIENTE DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BÁSICAS COORDINACIÓN DE INGENIERÍA INDUSTRIAL

Procesos de Manufactura Asignación: Tarea #1 

Elaborado por: Kevin José Rugama Dávila.

Instructor: Ricardo Hermann

Grupo de trabajo: B353.

Carrera: Ingeniería Industrial.

Managua 22/09/2019

 

1.1

Que es la manufactura

Manufactura, en un sentido completo, es el proceso de convertir materias primas en productos. También comprende las actividades en que el propio producto fabricado se utiliza para elaborar otros productos. Los ejemplos podrían incluir a las grandes prensas que forman las hojas metálicas usadas en accesorios y carrocerías para automóviles, la maquinaria para fabricar sujetadores, como tornillos y tuercas, y las máquinas de coser ropa. El nivel de manufactura de una nación se relaciona directamente con su salud económica; por lo general, cuanto mayor es la actividad manufacturera de un país, mayor será el estándar de vida de su gente. De modo que, la manufactura es una actividad compleja que comprende una amplia variedad de recursos y actividades, como las siguientes:        

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Diseño del producto. Maquinaria y herramienta. Planeación del proceso. Materiales.

       

   

Control de la producción. Servicios de soporte. Mercadeo. Ventas.

   Embarque.    Compra. Servicios al cliente. Manufactura. En conformidad con lo mencionado en párrafos anteriores es fundamental que las actividades de la manufactura respondan a las diversas demandas y tendencias; las principales y de mayor incidencia son: 

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Un producto debe satisfacer totalmente los requisitos de diseño, especificaciones y normas; así como también debe manufacturarse mediante los métodos más económicos y amigables con el medio ambiente.   La calidad debe integrarse al producto en cada etapa, desde el diseño hasta el ensamblado, en vez de confiar sólo en las pruebas de calidad después de haberlo manufacturado, y a su vez se deberá trabajar en conjunto el cliente para obtener una retroalimentación oportuna y conseguir con así una mejora continua del producto.

Cabe mencionar que el nivel de manufactura de una nación se relaciona directamente con su salud económica; por lo general, cuanto mayor es la actividad manufacturera de un país, mayor será el estándar de vida de su gente.

1.2

El proceso de diseño del producto y la ingeniería concurrente

Primeramente el diseño de un producto requiere un entendimiento completo de sus funciones y de su desempeño esperado; puesto que este mismo constituye una actividad crítica, porque se estima que 70% u 80% del costo de desarrollo y manufactura de un producto está determinado por las decisiones tomadas en las etapas iniciales del diseño. En esta etapa es altamente deseable, e incluso

 

 

fundamental, un método innovador de diseño, para que el producto sea exitoso en el mercado y se obtengan ahorros importantes en costos de materiales y de producción. El error detrás de una concepción tradicional sobre las actividades de diseño y manufactura en lo que respecta a la forma consecutiva en la que se efectúan usualmente estos procesos, en principio puede parecer lógica y sencilla; pero en la práctica es un procedimiento que desperdicia recursos de modo extremo. Razón por la cual se está abriendo paso a la ingeniería concurrente o simultánea. Clave para este nuevo método es la ahora bien reconocida importancia de la comunicación entre y dentro de las diversas disciplinas: debe existir comunicación no sólo entre las funciones de ingeniería, mercadeo y servicio, sino también entre actividades como el diseño para la manufactura, diseño para el reciclamiento y diseño para la seguridad. La ingeniería concurrente es un procedimiento sistemático que integra el diseño y la manufactura de los productos, manteniendo a la vista la optimización de todos los elementos que forman parte del ciclo de vida del producto. El ciclo de vida un producto implica que todos los aspectos que se integran en un producto: el diseño, la producción, la distribución, el uso y el reciclamiento o disposición deben considerarse simultáneamente. En términos generales los objetivos principales de la ingeniería concurrente son integrar el diseño y la manufactura de un producto con vistas a optimizar todos los elementos incluidos en su ciclo de vida. Este método tiene como metas básicas reducir: los cambios en el diseño y la ingeniería de un producto, y el tiempo y los costos comprendidos en llevarlo desde su diseño conceptual hasta su producción e introducción en el mercado. Aunque el concepto de ingeniería concurrente parece lógico y eficiente, su implantación requiere considerable tiempo y esfuerzo cuando sus usuarios no trabajan en equipo o no aprecian sus beneficios reales. Sin importar el tamaño de la analíticos empresa ely diseño comprende la preparación de modelos físicos del delproducto mismo para estudiara menudo factores como fuerzas, esfuerzos, deflexiones y una forma óptima de la parte. La necesidad de dichos modelos depende de la complejidad del producto. Hoy en día, la construcción y el estudio de modelos analíticos se simplifica altamente con el uso de técnicas de modelado y diseño asistidos por computadora (CAD), ingeniería asistida por computadora (CAE) y manufactura asistida por computadora (CAM). Los sistemas CAD son capaces de analizar rápida y totalmente desde un simple soporte o un eje hasta estructuras grandes y complejas. Posteriormente el siguiente paso en el proceso de producción consiste a menudo en hacer y probar un prototipo; esto es, un modelo original de trabajo del producto. Un desarrollo reciente es la producción rápida de prototipos puede reducir estos

 

 

costos y los tiempos de desarrollo asociados de manera significativa. Estas técnicas están avanzando aún más y podrían utilizarse en la producción económica de bajos volúmenes de partes reales, para incorporarlas en productos. Las pruebas de prototipos deben ser diseñadas para simular, de forma tan real como sea posible, las condiciones bajo las cuales se va a usar el producto. Estas condiciones incluyen los factores ambientales (como temperatura y humedad, y los efectos de la vibración y el uso, incluyendo el mal uso, repetido del producto). Las técnicas de ingeniería asistida por computadora son capaces de llevar a cabo estas simulaciones de manera rápida y completa. Durante la prueba de este prototipo, quizá resulte necesario efectuar modificaciones en el diseño, materiales o métodos de producción originales. Una vez terminada esta fase, se seleccionan los procesos apropiados, métodos de manufactura y equipo, así como las herramientas, etc.

1.3

Diseño para manufactura, ensamble, desensamble desensambl e y servicio

Como ya se ha mencionado antes, el diseño y la manufactura nunca deben verse como actividades separadas. Cada parte o componente de un producto debe diseñarse para satisfacer los requisitos y especificaciones de diseño y para manufacturarse económicamente. El diseño para manufactura (DFM) es un método completo de producción de bienes e integra el proceso de diseño con materiales, métodos de manufactura, planeación de procesos, ensamble, prueba y aseguramiento de la calidad. Este conocimiento incluye características como variabilidad en el desempeño de las máquinas, precisión dimensional y acabado superficial de la pieza de trabajo, tiempo de proceso y el efecto del método de procesamiento en la calidad de la parte. El diseño, ingeniería y manufactura asistidos por computadora, y las técnicas de planificación de procesos, empleando grandes programas de computadora, se han hecho indispensables para aquellos que llevan a cabo dichos análisis. Los nuevos desarrollos sistemaselexpertos, tienen capacidades optimizacióndely por lo tanto incluyen pueden acelerar proceso que iterativo tradicional de ladeoptimización diseño. Una vez que se han manufacturado las partes individuales, deben ensamblarse en un producto. El ensamblaje es una parte importante de la operación general de manufactura y es preciso considerar la facilidad y la velocidad con las que puede efectuarse, así como el costo de las piezas. Asimismo, muchos productos deben diseñarse de manera que sea posible su desensamblaje, a fin de permitir que se desarme el producto para su mantenimiento, servicio o para el reciclaje de sus componentes. Dado que las operaciones de ensamblaje pueden contribuir notablemente al costo del producto, el diseño para el ensamblaje (DFA), así como el diseño para el

 

 

desensamblaje, se reconocen ahora como aspectos importantes de la manufactura. Importantes desarrollos posteriores incluyen el diseño para servici servicio, o, cuya meta es tener fácil acceso a las partes individuales o a los subensambles de un producto para darles servicio. Así, se minimizan los tiempos y los costos de los subensambles y ensambles mientras se mantienen la integridad y el desempeño del producto; el sistema también mejora la facilidad de desensamble del mismo. Un resultado natural estos la desarrollos es el diseño manufactura y ensamble (DFMA), quede reconoce relación inherente entre lapara manufactura de los componentes y su ensamble como producto final.

1.4

Selección de materiales

Los tipos generales de materiales empleados hoy en día en la manufactura son los siguientes:

Material

Tipos de este material

Metales ferrosos

 Aceros al carbono, aleados, inoxidables y para herramientas y matrices.

Metales no ferrosos

 Aluminio, magnesio, titanio, entre cobre, otros. níquel,

Plásticos (polímeros)

Termoplásticos, termo-fijos y elastómeros.

Cerámicos

Vidrios, grafito, diamante, etc.

Materiales compósitos

plásticos reforzados, compósitos de matriz metálica y de matriz cerámica

Nano-materiales

 Aleaciones con memoria de forma, aleaciones amorfas, semiconductores, superconductores y otros materiales avanzados con propiedades únicas.

Propiedades de los materiales: Al seleccionar materiales para un producto,

primero se consideran sus propiedades mecánicas: resistencia, tenacidad, ductilidad, dureza, elasticidad, fatiga y termo-fluencia. Después se consideran las propiedades físicas de los materiales: densidad, calor específico, dilatación y conductividad térmica, punto de fusión, y propiedades eléctricas y magnéticas. Una combinación de propiedades mecánicas y físicas son las proporciones de resistencia a peso y rigidez a peso de los materiales, que son particularmente importantes para las aplicaciones aeroespaciales y automotrices, así como para artículos deportivos. mayores Por ejemplo, el aluminio, titanio y los plásticos reforzados tienen generalmente proporciones queellos aceros y los hierros fundidos.

 

 

Las  propiedades químicas  también desempeñan un papel importante, tanto en ambientes hostiles como en los normales. La oxidación, corrosión, degradación general de las propiedades, toxicidad e inflamabilidad de los materiales son factores importantes que se deben considerar. Por último, las  propiedades de manufactura  de los materiales determinan si pueden ser fundidos, formados, maquinados, soldados o sujetos a tratamiento térmico con relativa facilidad. Costo y disponibilidad: Si no hay disponibles materias primas procesadas o componentes manufacturados en la forma, dimensión y calidad deseadas, se hara necesario recurrir a sustitutos y/o al procesamiento adicional; estos pueden contribuir de manera significativa al costo del producto. A menudo, un diseño de producto se puede modificar para aprovechar las dimensiones estándar de las materias primas, y por tanto evitar los costos de manufactura adicionales. La confiabilidad del suministro y la demanda del material afectan el costo. La mayoría de los países importan numerosas materias primas que son fundamentales para la manufactura.

1.5

Selección Selecci ón de los procesos de manufactur manufactura a

Los principales procesos de manufactura son los siguientes: 1) Fundición: de molde desechable y molde permanente. 2) Formado y conformado: laminación, forja, extrusión, estirado, fformado ormado de lámina, pulvimetalurgica y moldeo. 3) Maquinado: torneado, taladrado, barrenado, fresado, cepillado, brochado y esmerilado, maquinado ultrasónico, maquinado eléctrico, electroquímico, y maquinado de haz de alta energía. 4) Unión: soldadura con y sin aporte de material, soldadura blanda, unión por difusión, unión adhesiva, y unión mecánica. 5) Acabado: asentado, lapeado, pulido, bruñido, desbarbado, tratamiento superficial, recubrimiento y depósito. Las operaciones de acabado pueden contribuir de forma significativa al costo de un producto. En consecuencia, la tendencia ha sido pasar de la manufactura de la forma neta o cercana a la forma terminada, en la cual la pieza se fabrica en la primera operación, tan cerca de las dimensiones, tolerancias, acabado superficial y especificaciones finales deseadas como sea posible. Los ejemplos típicos de este tipo de manufactura son la forja de forma neta o cercana a la forma terminada, la fundición de piezas, el estampado de piezas de lámina de metal, el moldeo por inyección de plásticos y la fabricación de componentes mediante técnicas de pulvimetalurgia. Consecuencia de la selección inapropiada procesos. pueden proporcionar numerosos ejemplos de fallasde demateriales productos ydebidas a laSeselección

 

 

inapropiada de materiales o procesos de manufactura, o al control insuficiente de las variables del proceso. Generalmente se considera que ha fallado un componente o un producto cuando: Deja de funcionar (rotura de flecha, engrane, tornillo, cable o álabe de turbina). No funciona apropiadamente o no satisface las especificaciones requeridas (desgaste de rodamientos, engranes, herramientas y matrices). Resulta poco confiable o inseguro para usos posteriores (grieta en una flecha, conexión deficiente en un tablero de circuito impreso o de laminación de un componente de plástico reforzado).

1.6

Diseño y manufactura consciente del medio ambiente

Por causa de los efectos adversos de la utilización de una amplia variedad de chatarra metálica y no metálica, producida en operaciones como el formado de hojas, fundición y moldeo que en última instancia provocan a nuestro ambiente y al ecosistema de la Tierra, y, finalmente, su efecto sobre la calidad de la vida humana, son bien reconocidos. Las mayores preocupaciones son la contaminación agua y dellos aire, la lluvia ácida, lalareducción la capa de ozono, el efectodelinvernadero, residuos peligrosos, filtración de de los rellenos sanitarios y el calentamiento global. En respuesta a estas inquietudes, en Estados Unidos y en otros países industrializados se han promulgado numerosas leyes y reglamentos.  

Reducir el desperdicio de materiales mediante el refinamiento del diseño del producto y la reducción de la cantidad de materiales utilizados.   Reducir el uso de materiales peligrosos en productos y procesos.   Realizar investigación y desarrollo en productos ambientalmente seguros y en tecnologías de manufactura.   Asegurar el adecuado manejo y disposición de todo desecho.  

1.7

Realizar mejoras en el reciclamiento, tratamiento de residuos y reutilización de materiales.

Manufactura Manufact ura integrada por computadora

Las metas principales de la automatización en instalaciones de manufactura es integrar diversas operaciones de forma que se mejore la productividad, se incremente la calidad y la uniformidad del producto, se minimicen los tiempos del ciclo y se reduzcan los costes de mano de obra. La manufactura asistida por computadora es particularmente efectiva debido a su capacidad para hacer posible:  

Responder a los rápidos cambios en la demanda del mercado y las modificaciones del producto.

 

 

 

Utilizar mejor los materiales, la maquinaria y el personal, y reducir inventarios.   Controlar mejor la producción y la administración de la operación total de manufactura.   La manufactura de productos de alta calidad a bajo costo.

1.8

Producción esbelta y manufactura ágil

La producción esbelta es una metodología que comprende una evaluación profunda de cada una de las actividades de la compañía, a fin de minimizar el desperdicio en todos sus niveles. Éstos incluyen la eficacia y efectividad de todas sus operaciones, la eficacia de la maquinaria y del equipo, el número de personas involucradas en cada operación y la posible eliminación de algunas de sus operaciones y gerentes. Esta estrategia requiere un cambio fundamental en la cultura corporativa, así como un entendimiento de la importancia de la cooperación y el trabajo en equipo entre la gerencia y la fuerza laboral. Sus resultados no necesariamente exigen el recorte de los recursos; su objetivo es mejorar continuamente la eficacia y la rentabilidad de la compañía, eliminando todo desperdicio y lidiando con los problemas tan pronto como aparecen. La manufactura ágil es un concepto que indica la implantación de los principios de la producción esbelta en una escala amplia.

1.9

Aseguramiento de la calidad y administración de la calidad total

La calidad del producto es uno de los aspectos más importantes de la manufactura, ya que influye directamente en la capacidad de mercadeo del artículo y en la satisfacción del cliente. Debido a que los productos suelen fabricarse mediante varios procesos de manufactura, cuyo desempeño puede variar de modo significativo incluso en un periodo corto, el control de los procesos es un factor crítico en la calidad del producto. Por ello, el objetivo debe ser controlar procesos, no productos. La integridad del producto es un término que generalmente se utiliza para definir el grado en que un artículo es: adecuado para el propósito que se busca; responde a la demanda real del mercado; funciona de manera confiable durante su esperanza de vida; y puede recibir mantenimiento con relativa facilidad.

1.10 Competitividad global y costos de manufactura Habitualmente, los costos de manufactura representan aproximadamente un 40% del precio de venta de un producto. Reducir este precio conlleva, por tanto, una

 

 

serie de principios de diseño para la producción económica. Los que se están siguiendo recientemente son los siguientes:  

El diseño debe hacer que el producto sea tan simple como sea posible en su manufactura, ensamblaje, desensamblaje y reciclaje.   Los materiales deben seleccionarse en función de sus características apropiadas de manufactura.   La precisión dimensional y el acabado superficial deben especificar ta tan n ampliamente como sea posible, para minimizar los costes de manufactura.   Las operaciones secundarias y de acabado de las piezas deben evitarse o minimizarse, porque aumentan los costos de forma significativa.

1.11 Tendencias Tendenci as generales en la manufactura Materiales y procesos: Se tiende hacia un mejor control de las composiciones de los materiales, pureza y defectos (impurezas, inclusiones, imperfecciones) para reforzar sus propiedades globales, características de manufactura, confiabilidad, vida útil y reciclamiento, mientras se mantienen bajos los costos de los materiales. Sistemas de manufactura: Los desarrollos continuos en los sistemas de control, los robots industriales, la inspección el manejo en y ensamble tecnología de los detectores tienenautomatizada, un efecto importante la eficaciay lay confiabilidad de todos los procesos y equipos de manufactura. Tendencias organizacionales: con la competencia global y los requisitos para una manufactura de clase mundial, las estrategias corporativas sufren continuamente cambios mayores. Estos son asuntos complejos, ya que comprenden un amplio rango de factores como tipo de producto, tamaño de la compañía, mercados cambiantes, leyes y prácticas de negocios en diversas naciones, tarifas y restricciones de importación, geopolítica y, en particular, las tendencias fundamentales en actividades manufactureras rápidamente crecientes en países donde los costos de la mano de obra son una décima parte de los de países tradicionalmente más industrializados. Se ha reconocido crecientemente que para ser exitosa, una empresa manufacturera debe responder a los puntos siguientes:  

Ver a la gente de la organización como ac activos tivos importantes, además de enfatizar la importancia y necesidad del trabajo en equipo y la participación en la resolución de problemas y en los procesos de toma de decisiones, en todos los aspectos de las operaciones. nnovación de productos y las mejoras en la productividad.   Promover la iinnovación   Relacionar la innovación de los productos y la la manufactura con el cliente y el mercado, viendo el producto como satisfactor de una necesidad. flexibilidad idad de operación para responder rápidamente a las las   Incrementar la flexibil demandas de productos, tanto en el mercado doméstico como en el global.

 

 

 

Promover los esf esfuerzos uerzos para la mejora continua de la calidad.   Finalmente, y lo más iimportante, mportante, concentrarse en la satisfacción del cliente en una escala global.