Manu clase mundial-grup_tec

1
MANUFACTURA DE
CLASE MUNDIAL
GRUPOS TECNOLOGICOS Y
FMS

2
DEFINICION DE GRUPOS TECNOLOGICOS
Es un enfoque para manufactura en
el cual se identifican y agrupan
partes similares para aprovechar
sus similitudes en el diseño y la
producción.

3
Es un sistema de racionalización de
la producción. Se basa en un
procedimiento de clasificación y
codificación de piezas que permite
agruparlas en familias de acuerdo
con carácterísticas similares de
diseño y fabricación.
DEFINICION DE GRUPOS TECNOLOGICOS

4
AREAS DE APLICACION
Ingeniería del producto.- Como sistema
de localización de piezas similares para
evitar el diseño de piezas nuevas sin
agotar antes las posibilidades de
aprovechar diseños anteriores.

5
AREAS DE APLICACION
Ingeniería de proceso o producción.- Para
establecer los mismos métodos de
fabricación para todas las piezas de una
misma familia.
Optimización.- Para organizar el taller en
células o grupos de máquinas destinadas
a la fabricación de todas las piezas de
una misma familia.

6
AREAS DE APLICACION
Normalización.- Como herramienta de
trabajo para estandarización de piezas,
herramientas y procesos.
Gestión.- Para todo tipo de estudio
comparativo de tiempos, costos, precios
de compra, asignación de piezas a
proveedores, etc.

7
CARACTERISTICAS
Las similitudes entre las partes
permiten clasificarlas en familias.
En cada familia de partes, los pasos de
procesamiento son similares.
Las instalaciones se organizan en
celdas de manufactura, que trabajan
siempre la misma familia de piezas.

8
CARACTERISTICAS
La celda incluye equipo especial de
producción, herramientas y ayudas
personalizadas para optimizar la
producción de las familias de partes.
Cada celda se convierte en una fábrica
dentro de la fábrica.

9
CARACTERISTICAS
Los GT pretenden hacer extensivas las
ventajas de la fabricación en grandes
series en la fabricación por lotes,
Los GT son considerados como la
herramienta de integración de las bases
de datos de diseño y fabricación
CAD/CAM, dado que utilizan atributos
propios de los dos departamentos.

10
CARACTERISTICAS
La presencia cada vez más importante
de la computadora en métodos de
diseño y fabricación, ha favorecido el
desarrollo de este concepto.

11
BENEFICIOS
La TG promueve la estandarización en la
habilitación de herramientas y la
instalación de ayudas para facilitar la
producción.
Se reduce el manejo de material porque
las partes se mueven dentro de una
celda de maquinado y no dentro de toda
la fábrica.

12
BENEFICIOS
Son posibles calendarios de producción
más sencillos.
Se reduce el tiempo de producción.
Se reduce el inventario en proceso.
Se simplifica la planeación de los
procesos.

13
BENEFICIOS
Por lo general mejora la satisfacción de
los trabajadores cuando laboran en una
celda de TG.
Se obtiene un trabajo de mayor calidad
usando este recurso.
La planeación y control de la producción
pueden ser sensiblemente
simplificados.

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INCONVENIENTES
Reordenamiento de las máquinas para
producción de la planta en las celdas de
maquinado convenientes.
Se requiere mucho tiempo para instalar
el sistema de clasificación y
codificación.
El mayor problema es identificar las
familias de partes.

15
INCONVENIENTES
Es posible que los empleados opongan
cierta resistencia, en cuanto a que la
forma y métodos de trabajo cambiarán
por la adopción de la TG.
La implementación suele ser muy
compleja en cuanto que no existan
enfoques estandarizados de producción.

16
DIFERENCIAS CON OTRAS FORMAS
DE DISTRIBUCION
Los GT es un enfoque para la producción
de partes en cantidades medias, las
cuales se realizan en lotes, pero la
producción en lotes tiene las siguientes
desventajas.
Tiempo de detención para cambios.
Costos altos de realización de
inventarios.

17
DE DISTRIBUCION
Los GT minimizan estas desventajas
reconociendo que, aunque las partes
son distintas poseen similitudes.
Los GT explotan las similitudes de las
partes utilizando procesos y habilitación
de herramientas similares para
producirlas.

18
DE DISTRIBUCION
Los GT se instrumentan mediante
técnicas manuales o automatizadas.
Cuando se usa automatización, con
frecuencia se aplica el término sistema
flexible de manufactura.

19
DIFERENCIAS CON
OTRAS FORMAS DE
DISTRIBUCION

20
CLASIFICACION Y CODIFICACION DE PARTES
La clasificación y codificación de
piezas tiene que ver con la
identificación de similitudes entre
piezas y la descripción de estas en
un sistema codificado.

21
FAMILIA DE PIEZAS
Uno de los problemas básicos para el
desarrollo de la TG es como definir las
familias de piezas, es decir, como definir
su similitud.
Utilizando la TG, agrupamos las piezas en
familias de piezas.

22
FAMILIA DE PIEZAS
Una familia de piezas es un conjunto de
piezas similares debido a su morfología,
tamaño, calidad y proceso de
fabricación.
El concepto más importante de la TG es
lograr agrupar las piezas en familias.

23
FAMILIA DE PIEZAS
Un medio de construir familias de piezas
es clasificar las piezas según criterios y
luego codificarlas.
En el caso de los GT los sistemas se
clasifican y codifican al mismo tiempo,
dando lugar a que las piezas de una
misma familia estén representadas por
un mismo código con caracteres
alfanuméricos.

25
Ejemplo:
Dos partes que tienen forma y tamaño idénticos pero
manufactura muy distinta
a) 1,000,000 pzas /año, tolerancia = ± 0.010 pulg. Acero 1015.
b) 100 pzas /año, tolerancia = ± 0.001 pulg. Acero inoxidable.

26
Ejemplo:
10 partes diferentes en tamaño y forma, pero muy
similares en términos de manufactura. Todas se
maquilan con torneado a partir de mat. Prima cilindrica.

27
IDENTIFICACION DE FAMILIA DE PIEZAS
Existen tres métodos generales para
solucionar el problema de construcción
de familias de piezas.
1. Inspección visual.- es el método menos
caro y menos sofisticado. Se refiere a la
clasificación en familias observando la
pieza física o imágenes de esta
separándolas en grupos similares. Es el
menos seguro de los tres.

28
2. Análisis de flujo de producción
(production flow analysis, PFA).- usa la
información que contienen las hojas de
ruta para clasificar las partes, es decir
que las partes con pasos de
manufactura similares se agrupan en la
misma familia.

29
3. Sistema de clasificación y codificación
de partes.- es el que más tiempo
consume y el más complicado de los
tres métodos. Sin embargo es el más
usado y reconocido como el más fuerte
de los tres.

30
Es un método de identificación de
familias de piezas y grupos de máquinas
herramientas asociadas por análisis de
las hojas de rutas de las piezas
fabricadas en la planta.
Se agrupan siempre las piezas que
tienen similares secuencias de
operación y rutas de maquinas.
2. Análisis de flujo de producción

31
Proceso de familia de piezas

40
EJERCICIO
Comp C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 C9 C10 C11 C12 C13 C14 C15
Maq M3
M5
M6
M8
M2
M7
M11
M12
M13
M15
M5
M6
M8
M13
M14
M2
M11
M12
M13
M3
M5
M14
M4
M9
M11
M15
M1
M13
M15
M4
M10
M3
M5
M6
M8
M14
M1
M15
M1
M13
M15
M9
M10
M4
M10
M7
M11
M12
Matriz de requerimiento de maquinaria
Construir la matriz básica de máquinas y componentes
y resolver por el método ROC

41
Solución ejercicio
M/C C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 C9 C10 C11 C12 C13 C14 C15
M1 1 1 1
M2 1 1
M3 1 1 1
M4 1 1 1
M5 1 1 1 1
M6 1 1 1
M7 1 1
M8 1 1 1
M9 1 1
M10 1 1 1
M11 1 1 1 1
M12 1 1 1
M13 1 1 1 1 1
M14 1 1 1
M15 1 1 1 1 1

42
Solución ejercicio
M/C 10 1 4 6 5 8 12 3 2 15 7 1
1
13 9 14
5 1 1 1 1
6 1 1 1
8 1 1 1
3 1 1 1
14 1 1 1
13 1 1 1 1 1
11 1 1 1 1
12 1 1 1
2 1 1
15 1 1 1 1 1
1 1 1 1
7 1 1
9 1 1
4 1 1 1
10 1 1 1
Célula 1
Célula 2
Célula 3

43
Solución ejercicio
Grado de eficiencia
n1= (48-5)/(48-5+37)
n1= 0.5375
n2= (15*15)-48-37/(15*15)-48-37+5
n2= 0.9655
GE= q*n1+(1-q)*n2
GE= 0.5(0.5375)+(1-0.5)*0.9655
GE= 0.2687+0.4827 = 0.881
GE= 75.1%

44
MANUFACTURA
CELULAR
Dividir la instalación en pequeños grupos
de máquinas, cada uno de ellos dedicado
a un conjunto de productos.
En general una célula se considera un
grupo pequeño de máximo 5 máquinas-5
componentes. Sin embargo la tecnología
de grupos se aplica también a grupos
más grandes.

45
Intento de estandarizar productos y
procesos.
Se desea combinar las ventajas de las
líneas de producción y los job shop.
Se forman familias de productos. Cada
pieza de la familia requiere el mismo
conjunto de herramientas y máquinas.
MANUFACTURA CELULAR

46
DISEÑO DE CELULAS DE MANUFACTURA DE GT
Para explotar por completo las
similitudes entre las partes de una
familia, la producción debe organizarse
usando celdas diseñadas para
especializarse en fabricar partes
específicas.
Concepto de parte compuesta.
Diseño de celdas de maquinado.

47
Concepto de parte compuesta.
La parte compuesta de una familia
determinada, es una parte hipotética que
incluye todos los atributos de diseño y
manufactura de la familia.
Una celda diseñada para una familia de
partes incluirá las máquinas requeridas
para hacer la parte compuesta.

48
Concepto de parte compuesta.
Esta celda sería capaz de producir
cualquier socio de la familia con sólo
omitir las operaciones correspondientes
La celda también se diseñaría para
permitir variaciones de tamaño dentro
de la familia, al igual que en las
características.

49
Concepto de parte compuesta. Ejemplo
a) Parte compuesta para una familia de partes
rotacionales maquinadas.
b) Características individuales de la parte compuesta.

50
Concepto de parte compuesta. Ejemplo
Etiqueta Característica de diseño Operación de manufactura
1 Cilindro externo Torneado
2 Cara del cilindro Careado
3 Paso cilíndrico Torneado
4 Superficie lisa Esmerilado cilíndrico externo
5 Orificio axial Taladrado
6 Abocardado Orificio, abocardado
7 Roscas internas Aterrajar

51
PASOS PARA PLANEAR TECNOLOGIA DE GRUPOS
Codificación. Identificación de
características de las piezas y procesos.
Clasificación. Formación de grupos.
Distribución. Distribución física de la
instalación.

52
Implica la identificación de similitudes y
diferencias entre las partes para
relacionarlas mediante un esquema de
codificación común.
La mayoría de los sistemas de
clasificación y codificación están entre
los siguientes:
3. Sistema de clasificación y codificación
de partes

53
Sistemas basados tanto en atributos de
diseño como de manufactura.
Sistemas basados en atributos de diseño
de partes (forma geométrica y tamaño).
Sistemas basados en atributos de la
manufactura de partes (secuencia de
pasos de procesamiento requeridos para
realizar la pieza)
Sistema de clasificación y codificación de partes

54
ATRIBUTOS DE DISEÑO
Dimensiones principales Tipo de material
Forma básica externa Función de la parte
Forma básica interna Tolerancias
Relación
longitud/diámetro
Acabado superficial
¿ Qué más ?

55
ATRIBUTOS DE MANUFACTURA
Proceso principal Dimensiones principales
Secuencia de operación Forma básica externa
Tamaño del lote Relación longitud/diámetro
Producción anual Tipo de material
Máquinas herramienta Tolerancias
Herramientas de corte Acabado superficial
¿ Qué más ?

56
Cada organización debe diseñar su propio
esquema de codificación.
Debe abarcar todos los aspectos
Ser mutuamente excluyente
Estar basado en características
permanentes
Ser adaptable a cambios futuros.
REQUERIMIENTOS BÁSICOS

57
Generalmente, la codificación es de tipo
alfanumérica.

58
La estructura de los sistemas de
clasificación y codificación pueden
basarse en:
Estructuras monocódigo.
Estructuras policódigo.
Estructuras híbridas.

59
Estructura monocódigo o jerárquicas.
Utiliza una estructura de árbol y el
código es el resultado de un proceso
paso a paso en la elección de cada
dígito. Cada dígito depende de los
anteriores.
Es apropiada para la clasificación
según criterios de diseño.

62
Estructura policódigo.
En esta cada código es independiente
de los otros. Es fácil de construir y de
modificar, pero necesita más dígitos
que una estructura de árbol.
Es apropiada para la clasificación de
piezas que tienen exactamente los
mismos criterios

64
Estructura híbrida.
Combina las ventajas de las dos
anteriores. Usualmente en la
clasificación para diseño y
aplicaciones de maquinado.
Lo más usual es aplicar la Est. Mon. a
los primeros dígitos para crear
subfamilias y luego aplicar la Est. Pol. a
las subfamilias

66
Dinámica:
•Para un producto y sus Sub-ensambles,
has una propuesta de agrupación y
•Posteriormente la codificación de partes
•En media cuartilla y con tus propias palabras
explicar ampliamente 5 beneficios y las
carácterísticas de la clasificación y
codificación de partes

67
BENEFICIOS DE LOS SISTEMAS DE
Permite una recuperación rápida de los
dibujos del diseño de una parte.
Facilita la formación de familias de
partes.
Reduce la duplicidad en el diseño debido
a que se recuperan diseños de partes
similares o idénticos y se reutilizan en
lugar de diseñarlos desde el principio.

68
Mejora la estimación y la cuantificación
de costos.
Promueve la estandarización del diseño.
Facilita la programación de partes con
control numérico, permitiendo que las
partes nuevas usen el mismo programa
de las partes ya existentes en la misma
familia.

69
Permite la racionalización y
mejoramiento en el diseño de
herramientas y soportes.
Hace posible la planeación de procesos
asistidos por computadora (CAPP,
computer-aided process planning).

70
SISTEMAS FLEXIBLES DE
MANUFACTURA

71
Un sistema flexible de manufactura, es
una celda de maquinado con TG
altamente automatizada que consiste en
un grupo de estaciones de
procesamiento (maquinas CNC),
interconectadas mediante un sistema
integrado de computadoras.
El SFM se basa en los principios de la
tecnología de grupos.
SISTEMAS FLEXIBLES DE MANUFACTURA

73
El concepto se originó en los años
sesenta, y fue atribuido a David
Williamson, Ingeniero inglés.
Un SFM es capaz de producir una familia
de partes única o un rango limitado de
familias de partes
Planteaba que el grupo de máquinas
herramientas podía operar 24 horas por
día.

74
Cuando el sistema sólo tiene algunas
máquinas, se usa el término celda
flexible de manufactura CFM.
Los SFM varían en términos de la
cantidad de máquinas herramienta y el
nivel de flexibilidad.

75
La CFM consta de 3 máquinas o menos.
El SFM consta de 4 máquinas o más.
La diferencia entre un SFM y CFM, se basa
en la cantidad de máquinas que incluye.

76

77

78
Para calificar a un sistema de manufactura
como flexible debe cumplir varios criterios.
1. Procesar diferentes estilos de partes.
2. Aceptar cambios en el programa de
producción.
3. Responder en forma inmediata cuando se
presenten averías y errores del equipo en
el sistema.

79
4. Aceptar la introducción de nuevos
diseños de partes.
Estas capacidades hacen el uso posible
el uso de una computadora central que
controla y coordina los componentes del
sistema.

80
INTEGRACIÓN DE COMPONENTES DE UN SFM
 También incluye personas.
Un SFM esta formado por un hardware y
un software, integrados en una unidad
eficiente y confiable.

81
 Las estaciones de trabajo incluyen
máquinas CNC, además de estaciones de
inspección, de limpieza de partes y otras,
según sean necesarias.
Un SFM incluye estaciones de trabajo, un
sistema de manejo de material y una
computadora de control central.
Componentes del hardware

82
 Entre estos están los transportadores de
rodillos, los carros enganchados en el
piso, los vehículos controlados en forma
automática y los robots industriales.
Para un SFM por lo general se incluye un
sistema transportador automatizado.

83
 El sistema de manejo establece la
distribución básica de un SFM.
El tipo más apropiado depende del
tamaño y la geometría de partes al igual
que de factores relacionados con la
economía y la compatibilidad con otros
componentes.

84
1. En línea.
Se distinguen 4 tipos de distribución:
2. En ciclo.
3. A campo abierto
4. Celda centrada en un
robot

85
En línea.
• Usa un sistema de transferencia lineal
para mover las partes entre las
estaciones de procesamiento y las
estaciones de carga/descarga

86
En línea.

87
• Consiste en un transportador o ciclo con
estaciones de trabajo ubicadas en su
periferia. Esto permite cualquier
secuencia de procesamiento, debido a
que es posible acceder a cualquier
estación desde otra.
En ciclo.

88
En ciclo.

89
A campo abierto.
• Es la configuración más compleja y
consiste en varios ciclos enlazados.

90
A campo abierto.

91
Celda centrada en un robot.
• Consiste en un robot cuyo volumen de
trabajo incluye las posiciones de
carga/descarga de las máquinas en la
celda.

92
Celda centrada en un robot.

93
El software consiste en módulos
asociados con las diversas funciones
que ejecuta el sistema de manufactura.
Software para un SFM y funciones de control
Las funciones y los módulos son en su
gran mayoría para una aplicación
específica.

94
Un SFM posee la arquitectura
característica de un sistema de control
numérico distribuido DNC.
Los DNC usan información en dos
sentidos. Envia datos de instrucciones
hacia las máquinas y viceversa.

95

96
Mano de obra
Entre las actividades que realizan los
trabajadores están:
1. Cargar y descargar partes del sistema.
2. Cambiar y preparar las herramientas de
corte.
3. Dar mantenimiento y reparar el equipo.
4. La programación de parte con CN.

97
Mano de obra
5. La programación y operación del
sistema de computadoras.
6. La administración general del sistema.

98
APLICACIONES DE LOS SFM
 SI la pieza o producto se hace en grandes
cantidades sin variaciones de estilo, es
conveniente usar una linea de
transferencia.
Los SFM por lo general se usan para una
producción de volumen medio y variedad
intermedia.

99
APLICACIONES DE LOS FMS
Cantidad,
Volumen
Cantidad,
Volumen
Variedad de ProductosVariedad de Productos
Layout de
Producto
Combinación
de ambos
FMS
Layout de
Proceso

101
BENEFICIOS DE LOS SFM
 Menor trabajo en proceso debido a la
producción continua, en lugar de la
producción por lotes.
Mayor utilización de máquinas que un
taller especializado convencional.
 Tiempos de manufactura más cortos
 Mayor flexibilidad en el programa de
producción.

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