Tecnologia Grupos

SISTEMES INTEGRATS DE FABRICACIÓ

Tecnología de Grupos II

Fabricación Celular

Jaume Mestre Genovart, Tomàs Parets Fiol

16/03/2009

FABRICACIÓN CELULAR

Si las familias de piezas han de determinarse mediante inspección visual, parte de la

clasificación y la codificación, o el análisis del flujo de producción , existen unas ventajas en la

producción de piezas utilizando celdas de máquinas según la tecnología en lugar de un proceso

tradicional de diseño de tipo máquina. Cuando las máquinas están agrupadas, el término

fabricación celular se usa para describir esta organización del trabajo. Fabricación celular es una

aplicación de la tecnología de grupos, en la cual diferentes máquinas o procesos han sido

agregados en celdas, cada una de las cuales se dedica a la producción de una familia de pizas o

productos o a un limitado grupo de familias. Los objetivos típicos de la fabricación celular son

similares a la siguiente tecnología de grupo.

· Acortar el tiempo de fabricación, a través de cambios en la configuración, transporte

de piezas, tiempo de espera y tamaño de lotes.

· Reducir el inventario WIP (Work In Process). Tamaño de lotes más pequeños y

tiempos de fabricación más cortos reduce WIP.

· Mejora de la calidad. Esto se consigue permitiendo que cada celda se especialice en

un pequeño número de piezas diferentes. Esto reduce variaciones en el proceso.

· Simplificación en el programa de producción. La similitud entre las partes en la

familia reduce la complejidad en el programa de producción. En lugar de la programación de las

piezas a través de una secuencia de máquinas en un proceso de diseño tipo, las piezas están

programadas a través de la celda.

· Reducir el tiempo de instalación. Esto se consigue mediante el uso de un grupo de

herramientas (de corte, sujeción y accesorios) que han sido diseñadas para la familia de piezas,

en lugar de herramientas genéricas, las cuales han sido diseñadas para una pieza individual. Esto

reduce el número de herramientas individuales requeridas así como el tiempo para cambiar las

herramientas entre piezas. Razones por las que instalar celdas de fabricación:

- Acortar el tiempo de fabricación (lead time)

- Reducir WIP (Work In Process)

- Mejora de la calidad

- Reducir el tiempo de respuesta de los pedidos

- Reducir las distancias de movimiento de piezas

- Incrementar la flexibilidad de fabricación

- Reducir los costes por unidad

- Simplificación del programa de producción

- Facilitar la participación del empleado

- Reducir el tiempo de instalación

- Reducir el inventario de productos terminados

Concepto de parte compuesta

Las familias de piezas vienen definidas por el hecho de que sus partes tienen un diseño y/o

características de fabricación similares. Concebido como una pieza hipotética, una parte

compuesta para una determinada familia la cual incluye todos los atributos de diseño y

fabricación de la familia. En general, una pieza individual en la familia poseerá algunas de las

características que caracterizan a la familia, pero no todas. La parte compuesta posee todas las

características.

Siempre hay una correlación entre parte de las características de diseño y operaciones de

producción requeridas para generar esas características. Los agujeros redondos están hechos

mediante perforación, formas cilíndricas mediante un torno, superficies planas mediante

fresadoras y así sucesivamente. Una celda de producción diseñada para una familia de piezas

deberá incluir a las máquinas requeridas para fabricar la parte compuesta. Una celda deberá ser

capaz de producir cualquier miembro de la familia simplemente omitiendo las operaciones

correspondientes a las características que no posee dicha pieza. La celda también debe ser

diseñada para permitir variaciones en el tamaño dentro de la familia así como variaciones

características.

A continuación se ilustra el diseño de una pieza compuesta.

Figura 1. Concepto de pieza compuesta: (a) pieza compuesta para una familia o piezas mecánicas de rotación y (b)

las características individuales de la pieza compuesta

Etiqueta Característica de diseño Operación de fabricación

1 Cilindro externo Torneado

2 Cara del cilindro Orientado

3 Frente del cilindro Torneado

4 Alisar superficie Pulido

5 Agujero axial Perforado

6 Embutido Avellanado

7 Roscado Torneado

Una celda de máquinas para producir esta familia de piezas debe ser diseñada con la capacidad

para cumplir las siete operaciones requeridas para producir la parte compuesta (la última

columna de la tabla). Para producir un miembro específico de la familia las operaciones serán

incluidas al fabricar las características requeridas de la pieza. Para piezas sin las siete

características simplemente serán omitidas las operaciones. Máquinas, accesorios y

herramientas serán organizados mediante un fluido eficiente de las piezas a través de la celda.

En la práctica, el número de atributos de diseño y fabricación es superior a siete y las

prestaciones han de ser hechos para variaciones globales de tamaño y forma de las piezas de la

familia. Sin embargo, el concepto de pieza compuesta es útil para visualizar problemas de

diseño de la celda de la máquina.

Diseño de la celda de la máquina

El diseño de la celda de la máquina es crítico en la fabricación celular. El diseño de la celda

determina el alto grado de rendimiento de la celda.

Tipos de celdas de máquina y diseño. Las celdas de fabricación GT pueden ser

clasificadas de acuerdo con el número de máquinas y el grado en el que el flujo de material es

mecanizado entre máquinas. En el esquema de clasificación de sistemas de fabricación, todas

las celdas GT son clasificadas como tipo X en términos de una parte de la variedad de

productos. Identificamos cuatro configuraciones de celdas GT comunes.

1. Celda de máquina individual (tipo I M)

2. Celda de grupo de máquinas con manipulación manual (tipo II M generalmente,

tipo III M menos común)

3. Celdas de grupo de máquinas con manipulación semi-integrada (tipo II M

generalmente, tipo III M menos común)

4. Celda de fabricación flexible o sistema de fabricación flexible (tipo II A

generalmente, tipo III A menos común)

Como su nombre indica, la celda de máquina individual consiste en una máquina más

instalaciones y herramientas de apoyo. Este tipo de celda puede ser aplicado a piezas cuyos

atributos les permiten ser fabricadas en un tipo de proceso básico como un torno o pulidora.

Las celdas de grupo de máquinas con manipulación manual es una combinación de más de una

máquina utilizadas colectivamente para producir una o más familias de piezas. No hay

disposición para el movimiento mecanizado de piezas entre las máquinas de la celda. En lugar

de realizar la manipulación de las piezas por medio de los operarios, estos ejecutan la celda. A

menudo la celda se organiza en un diseño en forma de ‘U’. Este diseño se considera apropiado

cuando hay variación en el flujo de trabajo entre las piezas fabricadas en la celda. Esto también

permite la multifuncionalidad de los trabajadores en la celda para moverse con facilidad entre

las máquinas.

La celda de grupo de máquinas se logra algunas veces con un proceso de diseño de tipo

convencional sin reordenar el equipamiento. Simplemente se consigue asignando la máquina

exacta para ser incluida en el grupo de máquinas restringiendo su trabajo para familia de piezas

específicas. Esto permite muchos de los beneficios de la fabricación celular para ser logrado sin

detrimento de la redistribución de los equipos en el taller. Obviamente los beneficios de la

manipulación del material de las celdas GT se minimizan con esta organización.

Las celdas de grupo de máquinas con manipulación semi-integrada usan sistemas mecanizados

de manipulación, como una cinta transportadora, para mover partes entre las máquinas de la

celda. El sistema de fabricación flexible (FMS) combina un completo sistema integrado de

manipulación de material con estaciones de procesos automatizadas. El FMS es el más

automatizado de las celdas de máquinas de tecnología de grupo.

Una variedad de diseños son usados en las celdas GT. El diseño en forma de ‘U’ es una

configuración popular en la fabricación celular. Otros diseños GT incluyen en línea, bucle y

rectangular para el caso de la manipulación semi-integrada.

Figura 2. Tipos de celdas de máquinas: (a) Diseño en forma de “U” con manipulación manual entre máquinas, (b)

diseño en línea con manipulación semi-integrada, (c) diseño de bucle con manipulación semi-integrada y (d) diseño

rectangular con manipulación semi-integrada. (“Proc”=Operación de proceso, “Man”=Operación manual; las flechas

indican el flujo de trabajo)

Determinar el diseño de celda más apropiado depende del

...