Diseño de producto y CAD / CAM en el sistema de producción

Diseño de producto y CAD / CAM en el sistema de producción

Esta última parte del libro se refiere a los sistemas de soporte de manufactura que operan a nivel empresarial, como se indica en la Figura 24.1. Los sistemas de soporte de fabricación son los procedimientos y sistemas utilizados por la empresa para gestionar la producción y resolver los problemas técnicos y logísticos asociados con el diseño de los productos, la planificación de los procesos, el pedido de materiales, el control del trabajo en curso a medida que avanza en la planta y entregando productos al cliente. Muchas de estas funciones se pueden automatizar usando sistemas informáticos; por lo tanto, tenemos términos como diseño asistido por computadora y fabricación integrada por computadora. Mientras que la mayoría de los niveles de automatización anteriores han enfatizado el flujo del producto físico a través de la fábrica, el nivel empresarial está más preocupado con el flujo de información en la fábrica y en toda la empresa. Si bien la mayoría de los temas de la Parte V se refieren a sistemas computarizados, también describimos algunos sistemas y procedimientos que requieren mucha mano de obra en su funcionamiento. Los ejemplos incluyen la planificación manual del proceso (Sección 25.1) y la técnica de control de producción kanban (Sección 26.7.1). Incluso los sistemas automatizados de la computadora incluyen personas. La gente hace que los sistemas de producción funcionen.

El presente capítulo se refiere al diseño del producto y a las diversas tecnologías que se utilizan para amplificar y automatizar la función de diseño. CAD / CAM (diseño asistido por computadora y fabricación asistida por computadora) es una de esas tecnologías. CAD / CAM implica el uso de la computadora digital para cumplir ciertas funciones en el diseño y producción del producto. El CAD se preocupa por usar la computadora para respaldar la función de ingeniería de diseño, y CAM se preocupa por usar la computadora para respaldar las actividades de ingeniería de fabricación. La combinación de CAD y CAM en el término CAD / CAM es un símbolo de los esfuerzos para integrar las funciones de diseño y fabricación de una empresa en un continuo de actividades en lugar de tratarlas como dos actividades separadas y dispares, como se habían considerado en el pasado. CIM (fabricación integrada por computadora) incluye todo el CAD / CAM, pero también abarca las funciones comerciales de una empresa de fabricación. CIM implementa tecnología informática en todas las actividades operativas y de procesamiento de información relacionadas con la fabricación. En la sección final del capítulo, discutimos un método sistemático para abordar un proyecto de diseño de producto. llamado despliegue de la función de calidad.

Los capítulos 25 y 26 se refieren a temas de sistemas de producción y CIM distintos del diseño del producto. El Capítulo 25 trata sobre la planificación de procesos y cómo puede automatizarse usando sistemas informáticos. También discutimos formas en que el diseño y la fabricación del producto y otras funciones se pueden integrar utilizando un enfoque llamado ingeniería concurrente. Un problema importante en la ingeniería concurrente es el diseño para la fabricación; es decir, ¿cómo se puede diseñar un producto para que sea más fácil (y más barato) producirlo? El Capítulo 26 discute los diversos métodos utilizados en la práctica moderna de planificación y control de la producción. Esto incluye la planificación de requisitos de material, control de planta y producción justo a tiempo. Nuestro capítulo final de la parte V ofrece una visión amplia de la empresa de fabricación al abordar algunos temas de gestión contemporáneos, como la producción ajustada y la fabricación ágil.

24.7 DISEÑO DE PRODUCTO Y CAD

El diseño del producto es una función crítica en el sistema de producción. La calidad del diseño del producto (es decir, qué tan bien el departamento de diseño hace su trabajo) es probablemente el factor individual más importante para determinar el éxito comercial y el valor social de un producto. Si el diseño del producto es deficiente, no importa qué tan bien se fabrique, el producto probablemente estará condenado a contribuir poco a la riqueza y el bienestar de la empresa que lo produjo. Si el diseño del producto es bueno, aún existe la pregunta de si el producto puede producirse a un costo suficientemente bajo como para contribuir a los beneficios y al éxito de la empresa. Uno de los hechos de la vida sobre el diseño de productos es que una parte muy importante del costo del producto está determinada por su diseño. El diseño y la fabricación no pueden separarse en el sistema de producción. Están unidos funcional, tecnológica y económicamente.

Comencemos nuestra discusión sobre el diseño del producto describiendo el proceso general de diseño. Luego examinamos cómo se usan las computadoras para aumentar y automatizar el proceso de diseño.

24.1.1 El proceso de diseño

El proceso general de diseño se caracteriza por Shigley [15J como un proceso iterativo que consta de seis fases: (1) reconocimiento de la necesidad, (2) definición del problema, (3) síntesis, (4) análisis y optimización, (5) evaluación, y (6) presentación. Estos seis pasos, y la naturaleza iterativa de la secuencia en la que se realizan, se representan en la figura 24.2 (a).

El reconocimiento de la necesidad (1) implica la comprensión por parte de alguien de que existe un problema para el cual se puede tomar alguna medida correctiva en la forma de una solución de diseño. Este reconocimiento podría significar la identificación de alguna deficiencia en un diseño de máquina actual por parte de un ingeniero o la percepción de una nueva oportunidad de producto por parte de un vendedor. La definición del problema (2) implica una especificación exhaustiva del artículo que se diseñará. Esta especificación incluye las características físicas, la función, el costo, la calidad y el rendimiento operativo.

La síntesis (3) y el análisis (4) están estrechamente relacionados y son altamente interactivos en el proceso de diseño. Considere el desarrollo de un determinado diseño de producto: cada uno de los subsistemas del producto debe ser conceptualizado por el diseñador, analizado, mejorado a través de este procedimiento de análisis, rediseñado, analizado de nuevo, etc. El proceso se repite hasta que el diseño se haya optimizado dentro de las restricciones impuestas al diseñador. Los componentes individuales se sintetizan y analizan en el producto final de manera similar.

La evaluación (5) se refiere a la medición del diseño contra las especificaciones establecidas en la fase de definición del problema. Esta evaluación a menudo requiere la fabricación y prueba de un modelo prototipo para evaluar el rendimiento operativo, la calidad, la confiabilidad y otros criterios. La fase final en el procedimiento de diseño es la presentación del diseño. La presentación (6) se refiere a la documentación del diseño por medio de dibujos, especificaciones de materiales, listas de ensamblaje, etc. En esencia, la documentación significa que se crea la base de datos de diseño.

24.1.2 Aplicación de computadoras en el diseño

El diseño asistido por computadora (CAD) se define como cualquier actividad de diseño que implique el uso efectivo de la computadora para crear, modificar, analizar o documentar un diseño de ingeniería. El CAD se asocia más comúnmente con el uso de un sistema interactivo de gráficos por computadora, denominado 10 como sistema CAD. El término sistema CAD / CAM también se usa si es compatible con la fabricación y las aplicaciones de diseño.[pic 1]

Existen varias buenas razones para usar un sistema CAD para admitir la función de diseño de ingeniería:

• • Para aumentar la productividad del diseñador. Esto se logra al ayudar al diseñador a conceptualizar el producto y sus componentes. A su vez, esto ayuda a reducir el tiempo requerido por el diseñador para sintetizar, analizar y documentar el diseño.
• • Para mejorar la calidad del diseño. El uso de un sistema CAD con las capacidades de hardware y software apropiadas permite al diseñador hacer un análisis de ingeniería más completo y considerar una mayor cantidad y variedad de alternativas de diseño. La calidad del diseño resultante se mejora de ese modo.

• Para mejorar la documentación de diseño. La salida gráfica de un sistema CAD da como resultado una mejor documentación del diseño que lo que es práctico con el diseño manual. Los dibujos de ingeniería son superiores, y hay más estandarización entre los dibujos, menos errores de redacción y una mayor legibilidad.

• Para crear una base de datos de fabricación. En el proceso de creación de la documentación para el diseño del producto (especificación geométrica del producto, dimensiones de los componentes, especificaciones de materiales, lista de materiales, etc.), también se crea gran parte de la base de datos requerida para fabricar el producto.

TABLA 24.1 Diseño asistido por computadora aplicado a cuatro de las fases de diseño de Shigley

[pic 2]

Con referencia a las seis fases de diseño definidas anteriormente, un sistema CAD puede utilizarse de forma beneficiosa en cuatro de las fases de diseño, como se indica en la Tabla 24.1 e ilustrado en la Figura 24.2 (b) como una superposición en el proceso de diseño de Shigley.

Modelado geométrico El modelado geométrico implica el uso de un sistema CAD para desarrollar una descripción matemática de la geometría de un objeto. La descripción matemática, llamada modelo geométrico, está contenida en la memoria de la computadora. Esto permite al usuario del sistema CAD mostrar una imagen del modelo en un terminal de gráficos y realizar ciertas operaciones en el modelo. Estas operaciones incluyen la creación de nuevos modelos geométricos a partir de bloques de construcción básicos disponibles en el sistema, el movimiento de las imágenes en la pantalla, el acercamiento de ciertas características de la imagen, etc. Estas capacidades le permiten al diseñador construir un modelo de un producto nuevo (o sus componentes) o modificar un modelo existente.

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