final acotación asistida

7/21/2019 Final Acotación Asistida

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1. Manejo/manipulación dematerial

Se define como “el movimiento, almacenamiento, protección

y control de materiales a través del proceso de

distribución y manufactura”

Las funciones de manejo de material en manufactura:

Carga y ubicación de las unidades de trabajo en cada

estación de trabajo

©2010 John Wiley & Sons, Inc. M P Groover, Principals of Modern Manufacturing 4/e SI Version

escarga e as un a es e ra a o es e a es ac ndespués del procesado

Unidad de trabajo de transporte entre estaciones

Categorías de equipos y

métodos de manejo de material

Transporte de material – equipo utilizado para mover

partes y materiales entre estaciones de trabajo

Almacenamiento de material- equipos y métodospara almacenamiento temporal de materias primas,

trabajo en proceso (work-in-process) y bienes finales

Unificación unitizin – contenedores utilizados ara


mantener items individuales durante transporte y

almacenamiento, así como equipos usados para

preparar esas cargas unitarias

Ejemplo: palets



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5 tipos principales de equipos detransporte de materiales

1. Tractores industriales

Operados manualmente

Automáticos

Las más importantes: carretillas elevadoras

2. Vehículos automatizados ( Automated guided


– -

3. Vehículos por raíles

4. Transportadores

5. Grúas y montacargas

Equipos de transporte de

material

(a) Carretilla elevadora, (b) AGV, (c) transportador de rodillo




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Dos categorías generales desistemas de transporte de

materiales

Se distinguen de acuerdo con el tipo de ruta entre estaciones

de trabajo

1. Ruta fija – Todas las unidades de trabajo se mueven a

través de la misma secuencia de estaciones de trabajo

Ejemplos: líneas de montaje manual, líneas de

transferencia automatizada

2. Ruta variable – diferentes unidades de trabajo se mueven


a través de secuencias de estaciones de trabajo diferentes Ejemplos: manufactura celular, sistemas de

manufactura flexible (FMS)

2. Líneas de producción

Clase importante de sistemas de manufactura para

grandes cantidades de productos idénticos o similares

El trabajo total se divide en tareas pequeñas, ytrabajadores o máquinas realizan dichas tareas con

gran eficiencia

E em los:


Productos montados (e.g., automóviles y aparatos)

Partes de maquinaria producidas en masa (p.e.,

bloques de motor y piezas de transmisión)



5

Línea de producción

Una serie de estaciones de trabajo dispuestas de

forma que el producto se mueve de una estación

a otra, y en cada se realiza una parte del trabajo


Operación de la línea de

producción

La velocidad de producción de la línea se determina por su

estación más lenta

Llamada la estación bottleneck

La transferencia de un producto a lo largo de la línea sueleser por un dispositivo de transferencia mecánica o un

sistema de transportadores

Algunas líneas manuales pasan el producto entre


estaciones

Las líneas de producción están asociadas con la producción en

masa

Algunas líneas se usan para producción por lotes o batch



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Variaciones de producto

Las líneas de producción pueden diseñarse parasoportar variaciones en modelos de productosiempre que la variedad de productos sea “soft”

3 tipos de línea:

1. Línea de modelo simple- produce solo unmodelo y no hay variación del mismo


. –modelo, pero en lotes

3. Línea del modelo mezclados – se entremezclanmúltiples modelos más que producirlos en lotes

Líneas de modelos mezclados

Ventajas sobre la línea de modelos por lotes:

No hay pausas entre modelos

Evita situaciones típicas en producción porlotes en las que hay grandes inventarios de

algunos modelos mientras que otros están

fuera de stock


La mezcla de modelos puede cambiarse en

respuesta a la demanda



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Líneas de modelos mezclados

Problemas:

Asignación de tareas a estaciones de trabajo de

modo que es más complejo que todos los

trabajadores tengan la misma carga de trabajo

Las planificación (determinación de la secuencia en

modelos) es un problema no como en el caso de


Logística (seleccionar las partes adecuadas para

cada estación de trabajo para el modelo de trabajo

de cada momento en dicha estación) más difícil

Métodos de transporte de trabajo

Métodos manuales

Pasar las unidades de trabajo entres estaciones a mano

Métodos mecanizados

Sistemas mecánicos automáticos para mover unidades de

trabajo a lo largo de la línea

Transportadores automáticos para líneas manuales


automáticas

Ventaja de los métodos mecanizados: pueden utilizarse

para marcar la ruta y el ritmo de la línea



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Transporte de trabajomecanizado

1. Sistemas de transferencia continua – transportador con

movimiento continuo y a velocidad constante

Común en líneas de montaje manuales

2. Transferencia síncrona– partes con movimiento simultáneo

entre estaciones con un movimiento discontinuo

Común en líneas de transferencia automatizadas


3. Sistemas de transferencia asíncrona – cada unidad detrabajo se mueve independientemente, en vez de

sincronamente

Permite el uso de colas entre estaciones

Dos tipos básicos de líneas de

producción

1. Líneas de montaje manual

Trabajadores y estaciones de trabajo realizan las

operaciones de montaje Un problema importante es el balanceo de la

línea


Las estaciones de trabajo son automatizadas

Problema importante: fiabilidad del sistema



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3. Línea de montaje manual

Cada trabajador realiza una tarea en su estación de

trabajo, y un transportador mueve las partes entre

estaciones de trabajo


El problema de balance de la

línea

Problema: asignar tareas a los trabajadores de modo que

tengan la misma cantidad de trabajo

Trabajo total a llevar a cabo en la línea = el contenidode trabajo total

Contenido total de trabajo puede dividirse en elementos

de traba o racional mínimo, ue lleven a camo al unas


pequeñas proporciones del contenido total de trabajo

Los elementos de trabajo racional mínimo deben

agruparse en tareas lógicas y asignarse a los

trabajadores en estaciones



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Porqué los tiempos de tarea de laestación son diferentes

Diferentes elementos de trabajo requieren tiempos diferentes

Cuando se agrupan en tareas lógicas y se asignan a lostrabajadores, los tiempos de servicio no van a ser igualesdebido a las diferencias en los tiempos de los elementos

Precedence constraints = restricciones ordenadas en las quepueden ser realizados los elementos de trabajo

Estas y otras limitaciones hacen virtualmente imposible


alcanzar el balanceo perfecto Algunos trabajadores terminarán con más trabajo,

mientras que otros tendrán menos

Eficiencia de balance de la línea Eb

Definido como el contenido de trabajo total dividido por

el tiempo de servicio disponible en la línea

Eb = Twc/wTs

donde Twc = contenido total de trabajo = suma de

todos los tiempos de cada elemento de trabajo, y wTs

= tiem o de servicio dis onible total en la línea, w =


número de trabajadores en la línea, y Ts = el tiempo

de servicio más largo en la línea



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Ejemplo: línea de montaje manual

Se está planeando una línea de montaje manual para un producto cuya

demanda anual es de 90000 unidades. Para las unidades de trabajo

adjuntas se va a usar un transportador de movimiento continuo. El

tiempo de contenido de trabajo es de 55 min. La línea funcionará 50

semanas/año, 5 turnos/semana, y 8 horas/día. Cada trabajador se le

asignará una estación de trabajo separada. Basándose en lasexperiencias anteriores, se asume que la eficiencia de la línea será

0.95, la eficiencia de balance de la línea 0.93, y el tiempo de reposición


.

a. La velocidad de producción horaria para satisfacer la demanda.

b. El número de trabajadores y estaciones de trabajo requeridas.

c. El valor mínimo ideal de trabajadores.

Nivel de personal (Manning

Level)

Número de estaciones de trabajo en un montaje manual no es

necesariamente igual al número de trabajadores

Para una estación determinada, manning level Mi = número de

trabajadores wi en la estación

Para la línea completa: wM


donde:

M = nivel de personal medio para la línea de montaje;

w = número de trabajadores en la línea;

n = número de estaciones



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4. Líneas de producciónautomática

Estaciones de trabajo automatizadas múltiples

conectadas por un sistema de transferencia de

partes cuya actuación se coordina con el tiempo de

servicio de la estación

Idealmente, no hay trabajadores en la línea, excepto

para realizar funciones auxiliares como


Cambio de herramientas

Carga y descarga de partes

Reparación y mantenimiento

Operaciones en líneas automáticas

Operaciones realizadas por estaciones automatizadas

tiemden a ser más simples que aquellas realizadas por

humanos en líneas manuales

Las tareas simples son más fáciles de automatizar

Tareas que son más fáciles de automatizar normalmente

consisten en:


emen os e ra a o s mp es

Movimientos de actuación rápidos

Movimientos de alimentación en línea recta como en

maquinación



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Tipos de líneas automatizadas

Dos categorías básicas:

1. Líneas que realizan operaciones de procesado

Ejemplo: línea de transferencia (maquinación)

2. Líneas que realizan operaciones de montaje

Ejemplo: máquina de montaje automático


Layouts de líneas de producción

automatizadas

Layout In-line como en una línea de transferencia

que realiza operaciones de maquinación

Circular entorno a una máquina (dial indexingmachine)

Cinta transportadora (carousel) – habitual en

sistemas de monta e automatizados




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Línea de transferencia que realiza

operaciones de maquinación


Dial Indexing Machine

La mesa de trabajo gira parcialmente (indexes) al final de

cada ciclo para colocar partes en la estación siguiente en

secuencia




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Sistemas de montajeautomatizados

Una o más estaciones realizan operaciones de montaje, como

partes añadidas y/o fijándolas a una unidad básica

Dos categorías básicas:

1. Células de montaje de estación simple

A menudo organizadas entorno a un robot industrial

2. Sistemas de montaje de estación múltiple


Producción másica de productos pequeños como

bolígrafos, cigarrillos, linternas e items similares

Sistemas de montaje

automatizado

Tres configuraciones comunes de sistemas de

montaje de estación múltiple: (a) in-line, (b) rotatorio, y

(c) carousel




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Ejemplo: línea de montajeautomatizada

Una línea de transferencia automatizada tiene 20 estaciones y un tiempo

de ciclo ideal de 1.0 min. La probabil idad de fallo de una estación es

p=0.01, y el tiempo medio de parada cuando hay una avería es de 10

min. Determine:

a. La velocidad de producción media.

b. La eficiencia de la línea.


5 Manufactura celular

Uso de células de trabajo que se especializa en la

producción de familias, partes o productos hechos en

cantidades medias

Partes y productos en este rango cuantitativo se

hace tradicionalmente en lotes

Desventa as de la roducción or lotes:


Tiempo inactivo para los cambios

Elevados costes de transporte de inventario



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Manufactura celular

Manufactura celular se basa en el enfoque llamado

tecnología de grupos (group technology –GT-)

GT minimiza las desventajas de la producción por

lotes reconociendo que auque las partes sean

diferentes, hay familias de partes que poseen

similaridades


Cuando estas similaridades se explotan enproducción utilizando células de trabajo, se

mejoran las eficiencias de operación

Familia de partes

Un grupo de partes que poseen similaridades en forma

y tamaño geométrico, o en las etapas de procesado

usados en su manufactura

‘Familias de partes’, la característica central de la

tecnología de grupos

Siem re ha diferencias entre artes en una


familia

Pero las similaridades son lo suficientemente

cercanas como para que las partes puedan

agruparse en la misma familia



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Diseño de familias de partes

Dos partes que son idénticas en forma y tamaño pero

bastante diferentes en manufactura: (a) 1,000,000

units/yr, tolerance = 0.010 inch, 1015 CR steel, nickel

plate, (b) 100/yr, tolerance = 0.001 inch, 18-8 stainless

steel


Manufactura de familias de

partes

10 partes diferentes en

tamaño y forma, pero

muy similares en

manufactura

Todas se maquinizan

de una materia cilíntrica


Algunas partes

requieren perforación

y/o fresado



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Formas de identificar familias departes

1. Inspección visual

Utilizar el mejor juicio para agrupar partes en familias,

basandose en las partes o en fotos de las mismas

2. Análisis de flujo de producción

Utilizar la información contenida en fichas de rutas para

clasificar partes en familias de manufactura


3. Clasificación y codificación de partes Identificación de similaridades y diferencias entre

partes y relacionarlas por medio de un esquema de

codificación

Clasificación y codificación de

partes

La mayor parte de los sistemas de clasificación y

codificación son uno de los siguientes:

Sistemas basados en atributos de diseño de partes Sistemas basados en atributos de manufactura de

partes


diseño



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Atributos de partes en laclasificación y codificación de

partes

Dimensiones principales Proceso principal Dimensiones principales

Forma externa básica Secuencia de operación Forma externa básica

Forma interna básica Tamaño de lote Relación

longitud/diámetro

Relación longitud/diámetro Producción anual Tipo de material

Tipo material Herramientas de maquinación Tolerancias


Función de partes Herramientas de corte Finalización desuperficie

Tolerancias

Finalización de superficie

Beneficios de la clasificación y

codificación de partes

Facilita la formación de familias de partes

Permite rápida recuperación de dibujos de diseños de parte

Reduce la duplicación de diseños

Promueve la estandarización de diseños Mejora la estimación y contabilidad de costes

Facilita la programación de partes por control numérico (NC)permitiendo a partes nuevas usar el mismo programa de partes


que as par es ex s en es en a m sma am a –so o cam an osparámetros de las partes

Es viable la planificación del proceso asistida porordenador(Computer-aided process planning –CAPP)



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Características y operacionescorrespondientes

Nivel Característica de diseño Operación de manufactura

correspondiente

1 Cilindro externo Torneado

2 Revestido del cilindro Revestimiento

3 Etapa cilíndrica Torneado


5 Hueco axial Perforación

6 Contrataladro Contrataladrado

7 Roscas internas Fresado

Diseños de células de

maquinado

Máquina simple

Máquinas múltiples con manejo manual

Máquinas múltiples con manejo mecanizado

Célula de manufactura flexible

Sistema de manufactura flexible




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Tipos de células GT

(a) Máquina simple

(b) Máquinas

múltiples con

manejo manual

(c) Máquinas

múltiples con


mane o mec n co (d) Célula de

manufactura

flexible

Tipos de células GT

(e) Sistema de manufactura flexible




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Beneficios de la tecnología degrupos

Herramientas de estandarización, sujecciones fijas, y montajes

se intensifican

Manejo de material se reduce – las partes se mueven en una

célula de maquinación más que en la instalación

La planificación y programación de proceso se simplifican

Work-in-process (WIP) y lead time (tiempo de proceso) se

reducen


Mayor satisfacción del trabajador en una célula de tecnologíade grupos

Calidad del trabajo más elevada

Problemas en la tecnología de

grupos

Identificación de familias de partes (el mayor

problema)

Si la planta hace 10,000 partes diferentes, larevisión de todos los diseños y agrupamiento de

partes en familias, es una tarea sustancial

Reordenación de las ma uinas de roducción en la


planta en células de máquinas apropiadas

Lleva tiempo planificar y llevar a cabo este

reordenación, y las máquinas no producen

durante el cambio



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6. Sistemas de manufacturaflexible

Célula de máquinas de GT altamente automatizada, consistente en un

grupo de estaciones de procesado (normalmente CNC),

interconectadas por un sistema de manejo y almacenamiento de

material automatizado, y controlado por un sistema de

computadores integrado

Un sistema de manufactura flexible (Flexible Manufacturing System

–FMS-) respalda los principios de la tecnología de grupos


No hay un sistema de manufactura que pueda producir unrango ilimitado de productos

Un FMS es capaz de producir una familia de partes simples

o un rango limitado de familias de partes

Pruebas de flexibilidad

Para clasificarse como flexible, un sistema debería satisfacer

los criterios siguientes: (“si” como respuesta a cada

cuestión):

1. ¿Puede procesar diferentes estilos de partes en modo

continuo?

2. ¿Puede aceptar cambios en el programa de producción?


. ¿ ue e respon er a os a os y aver as en os equ pos

4. ¿Puede acomodar la introducción de nuevos diseños de

partes?



26

Célula de manufactura automática

Una célula de manufactura automática con dos

herramientas de máquinas y un robot, pero ¿es una

célula flexible?


¿Es flexible la célula de trabajo

robótica?

1. ¿Puede mecanizar diferentes configuraciones de partes en

una mezcla más que en lotes?

2. ¿Puede cambiarse la programación de la producción y la

mezcla de partes?3. ¿Puede operar si una máquina se estropea?

Mientras esta se repara ¿puede asignarse su trabajo

temporalmente a otra?


4. Como se diseñan nuevos diseños de partes, pueden los

programas de partes de control numérico escribirse fuera de la

línea y grabar en el sistema para su ejecución?



27

Componentes FMS

Componentes de hardware

Softwar e y funciones de control

Trabajo humano


Componentes de hardware

Estaciones de trabajo

Máquinas de control numérico por ordenador

(Computer Numerical Control) en un sistema tipode maquinado

Sistema de manejo de materiales


Ordenador de control central

Para coordinar actividades de los componentes y

alcanzar una operación del sistema homogénea

media



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Cinco tipos de layouts FMS

1. In-line

2. Loop

3. Ladder

4. Open field

5. Robot-centered cell


ayou s co e un s s ema e manu ac uraflexible se estabiliza por el sistema de manejo de

material

FMS In-Line Layout

(a) In-line layout y (b) ladder layout




29

FMS Open Field Layout


Funciones computacionales

típicas en un sistema de

manufactura flexible

Programación de partes por control numérico

Desarrollo de programas de control numérico para

las partes nuevas introducidas en el sistema Descarga del programa de control numérico

Programas de partes deben descargarse en las


Control de máquinas

Las estaciones individuales requieren controles,

normalmente por control numérico por ordenador



30

Más funciones deordenador en un sistema

de manufactura flexible

Control de la producción

Mezcla de productos

Programación de las máquinas

Control de las partes de trabajo

Estado en monitor para cada parte de trabajo en el sistema

Estado en monitor status de llos soportes fijos de los pallets

Instrucciones de carga/descarga de las partes fijas de los


pallets Control del transporte

Control del sistema de manejo de trabajo

Más funciones de

ordenador en un sistema

de manufactura flexible

Gestión de herramientas

Control del inventario de herramientas

Estado de las herramientas relativo a la vida esperadade las herramientas

Cambio y reafilado de herramientas

Transporte a y deste el afilado de herramientas


Gestión del sistema

Recopilación de informes de gestión sobre el

funcionamiento (utilización, computo de piezas,

velocidades de producción, etc.)



31

Funciones del trabajohumano

Carga y descarga de partes desde el sistema

Cambio y ajuste de herramientas de corte

Mantenimiento y reparación de equipos

Programación de partes por control numérico

Programación y operación del sistema de


Gestión global del sistema

Aplicaciones del sistema de


Maquinado – aplicaciones más comunes en la

tecnología de sistemas de manufactura flexible

Montaje Inspección

Procesado de hojas metálicas (perforación, corte,


,

Forja



32

Variedad de productos vs.Cantidad de productos

Aplicación de

características de

sistemas y células de


relativas a otros tipos

de sistemas de

producción


Un sistema de manufactura

flexible in-line de 5

estaciones para maquinación




33

Beneficios típicos de lossistemas de manufactura flexible

Mayor utilización de máquinas que en los talleres de

máquinas convencionales debido a:

Mejor manejo del trabajo

Montajes off-line

Programación mejorada

Reduced work-in-process debido a la producción continua


más que la producción batch Tiempos de proceso (lead times) de manufactura

menores

Mayor flexibilidad en la programación de producción

7. Manufactura integrada por

computador (Computer Integrated

Manufacturing –CIM-)

El uso dominante de sistemas de ordenadores en una

organización de manufactura para:

Monitorizar y controlar operaciones Diseño del producto

Planificar y controlar los procesos de manufactura


la dirección



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Cuatro funciones generales enuna empresa de manufactura

1. Diseño de producto – reconocimiento de la

necesidad de un producto y diseño de la solución de

valor comercial

2. Planificación de la manufactura – cambio de las

especificaciones de diseño a el plan para producir el

producto


3. Control de la manufactura - control de los procesos,control de taller, control de calidad

4. Funciones de negocio – información orientada al

negocio y actividades de procesado de datos

Sistemas de ordenadores

en el diseño de productos

Sistemas Computer-aided design (CAD):

Modelización geométrica de las partes y montajes

en el producto Análisis ingenieril como modelización por

elementos finitos


Delineación automatizada



35

Sistemas de ordenadores en laplanificación de la manufactura

Sistemas computer-aided manufacturing (CAM):

Computer-aided process planning (CAPP)

Programación de portes por control numérico

Programación de la producción

Planificación de los requerimientos materiales


an cac n e a capac a

Sistemas de ordenador en el

control de la manufactura

Sistemas computer-aided manufacturing (CAM):

Control del proceso por ordenador

CNC (computer numerical control) Control de la production

Control de inventario

Control de taller


Control de calidad

Computer-aided inspection (visión demáquinas, máquinas de medida coordinadas)



Sistemas de ordenador enfunciones de negocio

Sistemas de procesado de la información

computerizada coorporativa y de procesado de

datos:

Orden de entrada

Sistemas de orden de entrada computerizados


Nóminas (payroll)

Contabilidad de costes (cost accounting)

Sistemas y Módulos de ordenador

CIM (Computer Integrated

Manufacturing)


final acotación asistida

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