Sistemas Avanzados De Manufactura

2.4 METODOLOGÍA PARA FORMACIÓN DE GRUPOS Y ASIGNACIÓN DE EQUIPO

Aplicación en la manufactura

La creación de familias de parte mejoraría grandemente la eficiencia de la fabricación por lotes y bajaría los costos de manufactura por la estandarización de los diseños y de los procesos de manufactura y por definir el método mas práctico en costo efectivo de producir una parte.

Estandarizar se refiere no únicamente a la eliminación de duplicados innecesarios, sino también a la mejor manera de hacer las cosas. La mejor manera involucra la utilización óptima del personal, del tiempo, de los materiales y del equipo. Esto requiere un entendimiento del flujo de las partes a través de los recursos de manufactura, la carga en cada máquina, las herramientas y el costo relativo y la tendencia de los costos en estas máquinas.

El desarrollo de la alta eficiencia y el abaratamiento de las computadoras y los programas sofisticados ayudan a hacer estos objetivos fáciles. Sin embargo el ingrediente principal es el conocimiento y la experiencia del personal de diseño y manufactura.

Análisis para estandarización.

Tal vez el uso más importante de los sistemas de clasificación y codificación es el análisis de datos basado en similitudes de partes y la estandarización.

Alex Houtzeel da un ejemplo de una planta que quiso implantar GT, originando 521 diseño de engranes con el mismo código, No era posible! Se analizaron la secuencia de los procesos y lograron 30 códigos con 71 planes de proceso.

La estandarización de los procesos.

La estandarización de los diseños y la manufactura requiere un esfuerzo considerable. El primer problema es cómo manejar una base de datos de

50,000 a 1,000,000 partes o más. Es virtualmente imposible mirar todos los planes de procesos y diseños. Es aquí donde empieza el principio de evaluar las similitudes de los diseños y métodos de manufactura.

El paso es analizar el código que define una familia de partes. Estas familias pueden ser orientadas al diseño o a la manufactura. Mirando los atributos individuales de la parte y la frecuencia con la que ocurre, es posible determinar la mejor familia.

Con esto, el trabajo de planeación del proceso puede ser facilitado. Teniendo los procesos similares para los miembros de una familia, una célula de producción puede ser construida.

FAMILIAS DE PARTE. Es una colección de partes las cuales son similares tanto en forma, geometría y tamaño, como en la secuencia de los procesos.

FORMACIÓN DE FAMILIAS DE PARTES

Uno de los mejores beneficios derivados de GT es la formación de familias de partes para un flujo de trabajo eficiente. El flujo eficiente del trabajo resulta de la agrupación lógica de las máquinas de tal manera que el manejo de material y la preparación de ellas sea minimizado. Las partes pueden ser frecuentemente agrupadas de tal manera que se puedan utilizar las mismas herramientas y escantillones. Cuando esto ocurre una reducción amplia resulta en la preparación del equipo.

Una de las distribuciones más comunes de máquinas utilizado en la industria es la “Distribución Funcional”. Este tipo de Distribución se muestra en la siguiente figura. Como podemos ver las máquinas son colocadas con respecto a su tipo. Fresas, taladros, tornos y molinos son agrupados en departamentos. Esta distribución es buena en la asignación de herramienta y escantillones por departamento. También permite al supervisor acumular una cantidad significativa de información concerniente al tipo de operaciones que se realizan. Desafortunadamente, la distribución funcional también requiere que el producto fluya a través del sistema entero en una forma variable.

El manejo de material puede ser reducido si las partes requieren operaciones similares siendo agrupadas en familias, y las máquinas requeridas producen familias y se organizan en células. Este proceso se conoce como distribución celular y se ilustra en la figura siguiente.

La base de las células o GT es la formación de familias de partes. La formación de familias de partes es basada en la producción de parte o más específicamente en las características de su manufactura. Los componentes requieren procesos similares y agruparse dentro de las mismas familias.

Antes de agrupar se puede comenzar con la información concerniente al diseño y al proceso de los componentes existentes. Cada componente es representado en forma de código, llamado “Código del Plan de Operación”. Un código OP representa una serie de operaciones en una máquina o estación de trabajo. Esta premisa del código OP es para simplificar la representación de los planes de proceso.

El Análisis de Flujo de la Producción (PFA) fue introducido por J.L: Burbidge para resolver problemas de formación de familias para diseño de células de manufactura. El objetivo del PFA es traer juntos en grupos los componentes que necesitan el mismo o un juego similar de OP.

PFA. Análisis de Flujo de la producción.

Para el análisis de flujo de la producción, todas las partes en una familia deben requerir rutas similares. Mínimas modificaciones en la ruta estándar serán requeridas para nuevos miembros.

Procedimiento del PFA

Puede ser organizado dentro de los siguientes pasos:

1. Colección de datos.- Se debe decidir los objetivos del estudio y recolectar los datos necesarios. Los objetivos definen la población de partes a ser analizadas. ¿Pueden todas las parte de piso ser incluidas en el estudio, o ser una muestra representativa el análisis?. Desde que la población es definida, los datos necesarios mínimos en el análisis son el número de parte y la secuencia para todas las partes. Estos datos pueden ser obtenidos de las hojas de proceso.

2. Clasificar las rutas de proceso.- El segundo paso es arreglar las partes dentro de grupos acordes a las similitudes de sus rutas de proceso. Para una cantidad grande de partes, un método manual acompaña este paso, es el codificar los datos coleccionados en el paso 1 dentro de archivos de computadoras. Ejemplo:

3. Carta PFA.- Los procesos usados para cada paquete son a continuación desplegados gráficamente. Una versión simplificada se muestra en la figura.

4. Análisis.- Este es el paso más subjetivo y difícil en el PFA, pero es el crucial en el procedimiento. Desde que se trazan los datos en la carta del PFA, grupos similares pueden ser identificados. Esto puede ser hecho por re arreglo de los datos originales dentro de un nuevo trazo el cual trae paquetes juntos con rutas similares.

Invariablemente, hay partes que no caen en grupos similares. Estas partes pueden ser analizadas para determinar si un proceso de secuencias revisado puede ser mejorado ajustándose dentro de uno de estos grupos. Si no, esta parte puede continuar procesándose en una distribución de proceso de tipo convencional.

La debilidad del PFA es que los datos usados son tomados de las hojas de proceso. Las secuencias de los procesos de estas hojas de proceso, han sido preparadas por diferentes planeadores de proceso, y las diferencias son reflejadas en las hojas de proceso. Las rutas pueden tener pasos no óptimos, ilógicos e innecesarios.

Hay dos métodos para la agrupación de familias:

1. Observación y

2. Métodos computarizados tales como PFA.

TECNICAS PARA FORMACION DE FAMILIAS

Algoritmo de Kings o Agrupación por algoritmo del orden de Filas

King (1979) presenta el algoritmo del orden de filas que es un método simple:

Paso 1.- Para todos los valores de i Calcula el valor total de las columnas Wj

Wj = SUM 2 Mij

Paso2.- Si Wj es en orden ascendente ir al Paso 3. De otra manera arreglar la columna para hacer la cascada de Wj en orden ascendente.

Paso 3.- Para todos los valores de j calcular el valor total del renglón Wi

Paso 4.- Si Wi es en orden ascendente “STOP”. De otra manera arreglar los renglones para hacer la cascada de Wi en orden ascendente. Ir al paso 1.

Una de las mayores desventajas del algoritmo de Kings es la utilización de números binarios.

Agrupación Directa.

Los componentes y las máquinas son listados en la matriz. Donde exista una operación se marca con una diagonal (/) = positivas, las que no tienen operación están vacías = negativas.

Paso 1.- Para todos los valores de i calcular el número total de positivos en el renglón Wi

Wi = SUMA Mij

Arreglar los renglones en forma descendente.

Paso 2.- Para todos los valores de j, calcular el número total de células positivas en la columna Wj.

Wj = SUMA Mij

Acomodar columna en orden ascendente.

Paso 3.- Para i = 1 hasta N mover todas las columnas j donde Mij = 1 a la izquierda manteniendo el orden de los renglones previos

Paso 4.- Para j = M hasta 1 mover todos los renglones i donde Mij = 1 hasta la parte superior, manteniendo el orden en las columnas previas.

Paso 5.- Si la matriz concurrente es la misma que la matriz previa “STOP”, de lo contrario regresar al paso 3.

BENEFICIOS DE LOS GRUPOS TECNOLÓGICOS

Codificar y clasificar son dos elementos de GT. Sin embargo, codificar y clasificar proveen pequeños beneficios si GT termina ahí.

Diseño Conceptual

Codificación Modelo rugoso

Checar si Archivo

Diseño existente de diseños

Diseño existe

Modificaciones del diseño

Nuevo Diseño

Selección de Maquinaria

Una de las características comunes de la industria norteamericana es la baja utilización de los carisimos equipos de procesar. La baja utilización puede tomar dos formas:

1. Mucho del tiempo de la máquina es ocioso y totalmente improductivo.

2. Muchas de las partes asignadas a una máquina especifica están saliendo por debajo de la capacidad de la máquina.

Mejora de los diseños.

GT permite a los diseñadores usar el tiempo más eficiente y productivamente por decremento de la cantidad de nuevos diseños requeridos a la vez para ser diseñados. Cuando una nueva parte es necesitada, varios atributos pueden ser listados. Entonces, una parte existente con muchos de estos atributos puede ser identificada o relacionada. Únicamente el nuevo diseño requiere los atributos relacionados a la nueva parte no existente en el anterior. GT tiende a promover la estandarización de los diseños.

Estandarización Intensificada.

Las partes son clasificadas dentro de grupos acordes a sus similitudes. Más similitudes, mejor. El tiempo de preparación y herramental, también estandariza más los requerimientos de las partes.

Reducción del manejo de material.

Uno de los mejores elementos de GT es el arreglo de máquinas dentro de células de trabajo especializadas, cada célula produce una familia de partes dada. Tradicionalmente las maquinas son arregladas por función. Un arreglo funcional causa un excesivo movimiento de partes de una máquina a otra.

Simplificación del programa de producción.

Con las máquinas agrupadas dentro de células especializadas y arreglos de familias de partes hay menos requerimiento de la programación de los centros de trabajo.

Mejora Control de calidad

El control de la calidad es mejorado a través de GT porque cada célula de trabajo es responsable para una familia de partes especifica. Esto hace dos cosas, ambas mejorando la calidad:

1) Aumenta el orgullo del trabajo al empleado asignado a cada célula, 2) Hace que los errores y problemas de producción se localizan fácilmente en la fuente.

Factores que han favorecido la difusión de GT

• Amplia proliferación del número y la variedad de artículos demandados, que conduce a una reducción del tamaño de los lotes

• Demanda creciente de tolerancias cada vea más estrechas, que lleva a buscar métodos más económicos de alcanzar niveles superiores de precisión

• Necesidad creciente de trabajar con una mayor variedad de materiales diferentes

• Mejoras en la eficiencia de la mano de obra, que hace que el peso de los costos de los materiales sea mayor en el conjunto del producto.

Algunos ahorros obtenidos con GT

• 50 % en el diseño de nuevas piezas

• 10 % en el número de planos y dibujas

• 60 % en el tiempo dedicado a la ingeniería de proceso

• 20 % en las necesidades de espacio en la planta

• 40 % en los inventarios de materias primas

• 60 % en los inventarios de productos en curso

• 70 % en los tiempos de lanzamiento

• 70 % en el tiempo total de proceso

Ventajas:

Un buen sistema de clasificación y codificación proporciona a la Ingeniería de diseño un sistema que le permite:

• Obtener información sobre piezas similares eficientemente

• Desarrollar una base de datos eficiente que contenga información precisa para el diseño de productos

• Estandarizar los diseños

• Eliminar la duplicación de diseños

• Crear Familias de piezas

• Las células de maquinado pueden reducir las existencias de productos en curso, dando lugar a reducciones en las líneas de espera y menores tiempo de proceso.

• La utilización de la maquinaria puede verse mejorada

• Los datos sobre las familias de piezas facilitan la mejora de la Distribución de planta lo cual a su vez reduce los costos de transporte de material

• Se puede obtener la mayor eficiencia en el aprovisionamiento

• Utilizar una información privilegiada que permita la mejora de la productividad

• Incorporar los cambios de la Ingeniería de Diseño a los sistemas de Fabricación

Un buen sistema de clasificación y codificación proporciona a fabricación un sistema que posibilita:

• El desarrollo de un Sistema CAPP

• El acceso a los planes de proceso de las familias de piezas

• El desarrollo de rutinas estandarizadas para las familias de piezas

• El desarrollo de células de maquinados

Las rutinas estandarizadas facilitan el desarrollo de grupos de herramientas, de grupos de programas de control numérico y de lanzamientos estandarizados para las fam. de piezas:

• La planificación y control de la producción pueden ser simplificados

• LA simplificación del proceso de planificación hace que éste sea más sencillo de entender, y por lo tanto, de seguir y controlar.

• La programación de la producción puede verse simplificada

• Esto hizo posible alcanzar una mayor eficacia en las gestión de las operaciones

Inconvenientes:

• La instalación del sistema de clasificación y codificación consume mucho tiempo y suele ser muy cara.

• Es esencial que exista una excelente comunicación entre las Ingenierías de Diseño y de Fabricación.

• La implementación suele resultar muy compleja en cuanto a que no existen enfoques estandarizados para ésta.

• La agrupación de máquinas no siempre trae como consecuencia que todas las de un grupo sean adecuadamente utilizadas, esto es, que parte de su capacidad este ociosa

• En ocasiones, la redistribución de planeta resulta muy costosa.

• Es posible que los empleados opongan cierta resistencia , en cuanto que la forma y métodos de trabajo cambiarán como consecuencia de la adopción de GT 49

• Es imprescindible con el apoyo de Alta Dirección

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