Tesis Implementacion De Mejora Para Estacion De Ensamble E Inspeccion Final De Brazos Con Limpiaparabrisas

UNIVERSIDAD AUTONOMA DE CIUDAD JUAREZ

INSTITUTO DE INGENIERIA Y TECNOLOGIA

DEPARTAMENTO DE INGENIER´IA INDUSTRIAL Y MANUFACTURA

Implementacion de Mejora para Estacion de Ensamble e Inspeccion

Final de Brazos con Limpiaparabrisas

PROYECTO QUE PRESENTA:

Efren Adrian Arteaga Chavez

Como requisito parcial para obtener el ttulo de:

INGENIERO EN MECATRONICA

Asesor

M.I. Alfredo Villanueva Montellano

Ciudad Juarez, Chihuahua. NOVIEMBRE DE 2013

Indice general

1. Introduccion 1

1.1. Antecedentes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

1.2. Planteamiento del problema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

1.2.1. Hip´otesis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

1.3. Objetivo general . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

1.3.1. Objetivos particulares . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

1.4. Descripci´on . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

1.5. Justificaci´on . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

1.6. Alcances . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

1.7. Delimitaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

2. Marco Teorico 6

2.1. Manufactura Esbelta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

2.2. Sistema de Producci´on Toyota . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

2.3. Sistema de Producci´on Valeo (VPS) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

2.4. Redise˜no . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

2.5. Ingenier´ıa Robusta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

2.5.1. Calidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

2.6. An´alisis de Modo de Falla y Efectos (FMEA) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

2.6.1. KIS FMEA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

2.7. Capacidad de procesos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

2.7.1. Pasos a seguir para el estudio de capacidad . . . . . . . . . . . . . . . 13

2.8. Celda de Manufactura Flexible . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

2.8.1. Ventajas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

2.8.2. Control de la FMC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

2.8.3. Celdas de Manufactura en U . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

2.8.4. La curva de aprendizaje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

2.9. Control el´ectrico de dispositivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

2.9.1. Control el´ectrico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

2.9.2. Control el´ectrico programable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

2.10. Programaci´on del PLC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

2.10.1. Programaci´on en escalera . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

2.11. Interfaz hombre-m´aquina . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

2.11.1. Aspectos esenciales en la comunicaci´on hombre-m´aquina . . . . . . . . 20

2.11.2. Formas de presentaci´on de la informaci´on . . . . . . . . . . . . . . . . 20

i

3. Materiales y Metodologa 22

3.1. Materiales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

3.1.1. PLC Allen Bradley (AB) MicroLogix 1500 LSP 1764-24BWA . . . . . 22

3.1.2. PanelView (AB) Est´andar 300 Micro Graphic Terminal . . . . . . . . . 23

3.1.3. Sensor doble mini-screen MSR2024Y marca Banner . . . . . . . . . . 23

3.1.4. Sensor de diodo l´aser S186ELD marca Banner . . . . . . . . . . . . . 23

3.1.5. Sensor de presi´on neum´atica PT-124B marca ZHYQ . . . . . . . . . . 24

3.1.6. Fuente de voltaje 1606-XL marca AB . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

3.1.7. Cilindro neum´atico compacto ADVU-32-50 marca Festo . . . . . . . . 25

3.1.8. B´ascula modelo 7620 de la marca Salter Brecknell . . . . . . . . . . . 25

3.1.9. Autodesk AutoCAD 2014 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

3.1.10. Limpiaparabrisas y Brazos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

3.2. Metodolog´ıa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

3.2.1. Fase 0 (Competencia) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

3.2.2. Fase 1 (Dise˜no) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

3.2.3. Fase 2 (Validac´on del dise˜no) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

3.2.4. Fase 3 (Validaci´on del proceso) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

3.2.5. Fase 4a (Lanzamiento y estabilidad del proceso) . . . . . . . . . . . . 31

3.2.6. Fase 4b (Volumen de producci´on) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

4. Resultados 33

4.1. Fase 0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

4.1.1. Requerimientos del sistema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

4.1.2. Desarrollo de la propuesta de mejora . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

4.2. Fase 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

4.2.1. Dise˜no preliminar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

4.2.2. KIS DFMEA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

4.2.3. Dise˜no definitivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

4.2.4. Prototipo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

4.3. Fase 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48

4.3.1. Definir par´ametros a validar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48

4.3.2. Definir m´etodo de validaci´on . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50

4.3.3. Fabricar las muestras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50

4.3.4. Validar el prototipo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

4.3.5. Optimizar el dise˜no . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55

4.4. Fase 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56

4.4.1. Fabricar los nuevos componentes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56

4.4.2. Preparar las modificaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57

4.4.3. KIS PFMEA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58

4.4.4. Validar el proceso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59

4.5. Fase 4a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60

4.5.1. Iniciar producci´on . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60

4.5.2. Validar proceso de producci´on . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60

4.5.3. Verificar el alcance de la meta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60

4.6. Fase 4b . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61

4.6.1. Monitorear la satisfacci´on del cliente . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61

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5. Conclusiones y recomendaciones 62

A. Programacion en escalera de la FMC AB5 65

B. Diagrama electrico de la FMC AB5 73

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Indice de guras

1.1. M´ultiples im´agenes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

1.2. Componentes de retenci´on. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

2.1. Sistema de Producci´on Toyota. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

2.2. Mapa estructurado de un KIS FMEA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

2.3. Manufactura en forma de U. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

2.4. Curva de aprendizaje. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

2.5. Circuito el´ectrico b´asico. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

3.1. PLC Allen Bradley MicroLogix 1500. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

3.2. PanelView Est´andar 300 Micro. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

3.3. Cortina de seguridad por haz de luz. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

3.4. Sensor l´aser S186ELD. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

3.5. Sensor de presi´on PT-124B. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

3.6. Fuente de voltaje de 24 VDC a 5 amperios. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

3.7. Cilindro neum´atico ADVU-32-50-P-A. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

3.8. Bascula Salter Brecknell 7620. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

3.9. Limpiaparabrisas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

3.10. Brazo para limpiaparabrisas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

3.11. Metodolog´ıa. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

4.1. Definici´on de cada bloque en el diagrama de flujo. . . . . . . . . . . . . . . . 34

4.2. Propuesta de

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