IC_2013-1_DFM-memorias

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Meja-Gu1rrez, R., Ros-Zapata, D. Memorias del curso: Ingeniera Concurrente Departamento de Ingeniera de Diseo de Producto, Universidad EAFIT. Medelln, Colombia. 2013

Todos los derechos reservados Prohibida su reproduccin

Meja-Gu1rrez, Ros-Zapata 2013 1

Introduccin al Diseo para la Manufactura

2013 Ricardo Meja Gu?rrez, PhD David Ros Zapata, M.Sc.


La Universidad EAFIT, con fines de enseanza, cultura e informacin, autoriza a los estudiantes a utilizar el material que se entrega en los cursos, nica y exclusivamente para su uso privado. Por lo tanto, queda terminantemente prohibido cualquier comunicacin, transformacin, reproduccin, publicacin y/o distribucin de dicho material con fines comerciales o lucrativos, as como su modificacin, alteracin o descompilacin. Para cualquier uso distinto de los expresamente permitidos, ser necesario obtener el consentimiento por escrito del titular de los derechos de que se trate, sin que en ningn caso la falta de respuesta pueda ser considerada una autorizacin tcita. Es responsabilidad exclusiva del usuario el manejo adecuado del material aludido, por lo tanto, en caso de violacin a la presente disposicin, se har acreedor a las sanciones legales correspondientes, establecidas en la legislacin Colombiana.

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Obje?vos

Dar a conocer los conceptos bsicos del Diseo para la Manufactura (DFM) y su relacin dentro de los procesos de diseo y desarrollo de nuevos productos

Aplicacin prc1ca del Mtodo de Lucas en procesos de diseo y desarrollo de nuevos productos. (DFMA)


Contenidos

1. Pautas del diseo para la manufactura 2. Seleccin de materiales 3. Seleccin de procesos 4. Procesos de manufactura 5. Es1macin de costos 6. Ejercicio DFMA

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Diseo para la Manufactura

El Diseo para la Manufactura (DFM) est orientado a la mejor seleccin, segn el contexto, de la pareja material y proceso.

ste se basa sobre clculos de coste y estableciendo comparaciones entre caracters1cas de componentes y costos especcos.


Metodologa del DFM

Adaptado (Osorio-Gmez, 2012)

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Pautas del DFM

Minimizar el nmero total de partes Estandarizar componentes Usar partes comunes en diferentes lneas de producto

Estandarizar caracters1cas de diseo (dimetros de agujeros, 1pos de roscas, radios de doblez, etc.)

Mantener diseos funcionales y simples Disear partes para que sean mul1funcionales



Pautas del DFM

Disear partes que sean fciles de fabricar (sin sacricar funcionalidad)

Evitar tolerancias excesivas Minimizar las operaciones secundarias y terciarias

U1lizar las caracters1cas especiales de algunos procesos


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Reglas especcas de diseo Separar los agujeros en partes maquinadas, fundidas,

moldeadas o estampadas, de modo que se puedan obtener en una sola operacin sin debilitar la pieza

Evitar especicaciones generales en los planos, como pulir esta supercie

Las dimensiones se deben especicar desde supercies o puntos especcos de la parte, y no desde el espacio

Las dimensiones deben u1lizar el menor nmero de supercies o puntos de referencia



Reglas especcas de diseo El diseo debe procurar el menor peso con el

cumplimiento de los requerimientos de resistencia y rigidez

Disear herramientas de uso general (a excepcin de altos volmenes de produccin)

U1lizar redondeos y chaanes generosos en piezas moldeadas, formadas y maquinadas

Tratar de realizar el mayor nmero de operaciones de fabricacin sin necesidad de reorientar la parte.


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Seleccin Material/Proceso

Antes de comenzar con el diseo, se debe tener presente la siguiente informacin desde la fase conceptual Volumen de produccin Niveles permisibles de gastos en herramientas Niveles de complejidad y categoras de forma de partes posibles

Requerimientos ambientales o de servicio Factores de apariencia o forma Factores de exac1tud o precisin


Seleccin Material/Proceso

Considerar el uso de un proceso previo como punto de par1da para una combinacin de producto/proceso

Realizar una evaluacin econmica compara1va de procesos compe11vos cuando el producto se encuentra en etapa conceptual

En etapa conceptual, la comparacin con productos existentes de dimensiones y complejidad similar, puede ser suciente para la evaluacin de costos.

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Compa?bilidad entre procesos y materiales

(Boothroyd et Al, 2002) pp 47


Seleccin de material

sta debe considerar: Anlisis de manufacturabilidad Que sea de acuerdo a:

Condiciones ambientales Prestaciones del producto Factores de apariencia

Se dis1nguen las siguientes metodologas: Seleccin por procesos Seleccin por 1po de material (metal, cermico, polmero, compuesto)


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Seleccin del proceso

Factores claves en la seleccin Can1dad del producto Costos del equipo Costos del herramental Tiempos de proceso Intensidad laboral Supervisin de procesos Mantenimiento Consumo de energa Costos de material y disponibilidad

Forma y dimensiones del producto

Tolerancias Acabados superciales Manejo de materia prima Desperdicios Reciclaje


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Seleccin de proceso

Basada en la coordinacin entre atributos de la parte y las capacidades del proceso

Proceso: secuencia de diferentes procesos Generalmente es ms econmico hacer el mejor uso de las capacidades del proceso inicial de manufactura y lograr la mayor can1dad de atributos posibles



Seleccin de proceso

Se debe considerar Muchas combinaciones de procesos y materiales no son posibles

Muchas combinaciones de procesos no son posibles Algunos procesos afectan slo un atributo de la parte, en par1cular los tratamientos trmicos y superciales

La secuencia de los procesos 1enen un orden natural de generacin de la forma, la adicin o renacin de caracters1cas a travs de la remocin de material y la mejora de las propiedades de material


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(Boothroyd et Al, 2002) pp 50-51


Seleccin de proceso

(Boothroyd et Al, 2002) pp 52-53

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Seleccin del proceso Atributos de forma



Seleccin del proceso Tcnico-Funcional Relacionado con la seleccin del material que a la vez delimita los procesos Debe sa1sfacer

Dimensiones, tolerancias, acabados superciales

Volumen produccin Velocidad de produccin Seguridad para le trabajador

Debe reducir Desperdicio Pasos de produccin

Debe ser exible

Econmico Anlisis de costos divididos en

1. Costos jos: capital inver1do 2. Costos variables Materiales Mano de obra/directa Herramientas especiales Herramientas y suministros de corta

duracin Servicios generales


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Tipos de proceso

Diseo para fundacin Diseo para forjado Diseo para maquinado Diseo para moldeo por inyeccin



Es?macin de costos


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Factores del modelo de costos



Costo de propiedad


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Costo total del producto

Desde el punto de vista del fabricante



Costo total del prodcuto

Desde el punto de vista del propietario


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Costos indirectos Overhead or indirect costs Costos que no pueden asociarse con operaciones,

productos o proyectos par1culares y que se deben distribuir entre las unidades producidas.

Ej: salarios de gerentes y secretarias, hipotecas, seguros de salud, contabilidad, impuestos, vacaciones, etc.



Costos de diseo y desarrollo Costo no recurrente Ej: desarrollo de PDS; diseo conceptual; adquisicin y proteccin

de propiedad intelectual; dibujos y planos; desarrollo de sonware; creacin de proto1pos; pruebas tcnicas, de usuario y ambientales y cer1cacin del producto.

Depende del desarrollo de un nuevo producto (NPD) o de un rediseo.


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Costos de manufactura Suma de: Costo recurrente de mano de obra, CL, costo recurrente

de materiales, asignacin de recursos no recurrentes, costo de capital, costo de calidad y costo de pruebas.

Costo de mano de obra, CL



Costos de manufactura

Costo de material

Costo de asignacin de recursos Costo de capital


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Costos de manufactura

Modelacin de costos de manufactura Modelo de ujo de proceso: captura la secuencia de ac1vidades de manufactura

Modelo de costo de pertenencia: costo basado en la porcin de vida 1l del equipo u1lizado para manufacturar el producto

Modelo de costo basado en ac1vidades (ABC): ms exacto para asignar costos indirectos al producto

Modelo de costo paramtrico: u1liza la relacin es1mada de costos (CER) entre los parmetros de diseo y los costos.



Costos escondidos

Costos que son dipciles de cuan1car y que no estn especicados en los costos de manufactura ni en los costos de propiedad.

Ej: Cambios en los precios de almacenamiento de la compaa, posicionamiento en el mercado de futuros productos, impactos en la competencia, costos asociados al uso de nuevas tecnologas o materiales e impactos ambientales, sanitarios y de seguridad que deban resolverse posteriormente.


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Diseo para la manufactura

Reduccin de costo del ensamble Seguimiento de una puntuacin

(Boothroyd & Dewhursteciencia de ensamble + 3 preguntas)

Integrar piezas Maximizar la facilidad de ensamble



Es?macin de costos de componentes


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Cmt, Costo del material



Coeciente de desperdicio Se u1liza cuando no se conoce el volumen del material

necesario para fabricar el componente, incluyendo el material de desperdicio.


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Pc, Costo bsico del proceso Depende de:

Costos del equipo, incluyendo la instalacin Costos de operacin (mano de obra, jornadas de trabajo, supervisin,

suministros y costos jos, etc.) Tiempos de procesamiento Costos de herramientas (compra o fabricacin) Demanda de componentes



PC vs Produccin anual (N)


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PC, Costo bsico de proceso



Cmp, Conveniencia Material / Proceso


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Cc, Complejidad geomtrica





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Cs, Seccin mnima



Cs, Seccin mnima


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Cs, Seccin mnima



Cs, Seccin mnima


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Cs, Seccin mnima



Cs, Seccin mnima


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Cs, Seccin mnima



Cs, Seccin mnima


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Cs, Seccin mnima



Cs, Seccin mnima


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Ct, Tolerancia El proceso de anlisis consiste en: Determinar los valores de tolerancia ms importantes Iden1car la banda de tolerancias en el grco Ct (de acuerdo

con el nmero de ejes o planos ortogonales, 1, 2, 3 ms, en los cuales se encuentran las tolerancias cr1cas y que no pueden obtenerse desde una sola direccin usando el proceso de manufactura)

Contar el nmero de tolerancias en la misma banda y escoger la banda ms cr1ca

Seleccionar el valor del ndice Ct apropiado de la tabla y u1lizar aquel que corresponda a la tolerancia ms cerrada

Este mismo procedimiento aplica para iden1car el ndice de acabado supercial, Cf Adaptado (Osorio-Gmez, 2012)


Ct, Tolerancia


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Ct, Tolerancia



Ct, Tolerancia


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Ct, Tolerancia



Ct, Tolerancia


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Ct, Tolerancia



Ct, Tolerancia


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Ct, Tolerancia



Ct, Tolerancia


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Ct, Tolerancia



Cf, Acabado supercial


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Ejemplo 1

Anlisis de costo para tornillo de faro delantero


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Ejemplo 2

Anlisis de costos para perno pivotante



Ejercicio DFMA

DFA Paradero de buses. Ingeniera Concurrente 2012-2. Referencias

Profesor: San1ago Ruiz Juliana Arango Nicols Meja Simn Guerra Susana Molina Daniela Pelez

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Ejercicio DFMA

(Arango et Al., 2012)

1. Qu hay que hacer? Realizar anlisis de ensamble (Lucas) y manufactura al producto nal. Incluir diagramas de ensamble.


Ejercicio DFMA

2. Incluir lista de partes preliminar (proceso de manufactura y acabados)

Elemento Material Observacin

Columna Acero inoxidable Cepillado

Soporte Acero inoxidable Cepillado

Soporte columna Aluminio Cepillado

Barra horizontal Acero inoxidable Cepillado

Lmina derecha Acrlico Translucido

Lmina izquierda Acrlico Translucido

Soporte techo Acero inoxidable Cepillado

Asiento Acero inoxidable Cepillado

Tablero Acrlico Translucido

Soporte tablero Acero inosidable Cepillado


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Ejercicio DFMA

3. rbol de ensamble



Ejercicio DFMA


Resultado. Realizar rediseo a propuesta nal segn recomendaciones del DFMA y comparar 1empos de ensamble y costos de manufactura entre ambas

propuestas

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