Monografia Ingenieria de Metodos

UNI

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA

Ingeniería de Métodos.

Informe del procedimiento de análisis de procesos

“Análisis de la duración del proceso de fabricación de ejes y su relación directa con el costo final del

producto”

Ing. Roberto Antenor Baldeón Icochea

Alumnos:

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Identificación del tiempo y costo de fabricación

Monografía Final

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INTRODUCCIÓN

xponemos en este documento todas las medidas para la producción

de 16000 ejes de acero utilizando los conceptos adquiridos del

estudio de la Ingeniería de Métodos.

Iniciamos con el diseño del eje, selección del material, valoración del

costo, y el análisis de los mismos para tener una visión panorámica

preliminar de la integración de todos los procesos concernientes a cada

una de las etapas que nos permitirán cumplir con la entrega a tiempo del

producto.

Luego analizamos la manufactura y el número de máquinas implicadas,

horas de trabajo, distribución de la planta, los costos y los posibles

beneficios.

Se busca que el trabajo sea sistemático representado a través de un

diagrama de flujo y el uso de cartillas de fabricación para relevar todo

tipo de trabajos al azar o de última hora.

Con todo esto se logrará realizar un trabajo altamente eficiente y de

alta calidad lo que desembocará en la total satisfacción del cliente y

nos asegurará su preferencia para futuros trabajos.

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1. DISEÑO DEL TRABAJO.

Según requerimiento del trabajo se ha recibido un pedido de fabricación

y entrega de ejes para su ensamblaje con engranajes para ser montados

en sistemas manuales de tracción de cadenas.

El pedido lleva consigo una serie de especificaciones en cuanto a calidad

y tiempo de entrega para lo cual se han entregado los planos respectivos.

Figura 1: Vista isométrica del eje a fabricar

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Figura 2: Plano del eje

Se nos ha exigido la siguiente relación de entrega de acuerdo a las fechas:

MES Unidades

1 1000

2 2000

3 2500

4 3500

5 4000

6 3000 2.

Tabla 1: Calendario de entregas

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2. TIPO DE MATERIAL E INSUMOS UTILIZADOS.

Para la fabricación se partirá de barras redondas lisas de acero SAE

1045 por ser el material exigido en el diseño, mismo para el cual se

tienen la siguiente Ficha técnica proporcionado en el catálogo de

Aceros Arequipa:

Figura 3: Propiedades mecánicas del acero SAE-1045

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El material será adquirido a COMERCIAL DEL ACERO S.A depósito de

materiales de construcción, proveedor autorizado de Aceros Arequipa.

Figura 4: Ubicación de COMERCIAL DEL ACERO S.A.

En nuestro caso, se va adquirir barras lisas de acero SAE 1045 de

dimensiones:

Barras redondas lisas de acero SAE 1045 Longitud (mm) Diámetro (plg) Peso (Kg)

6000 1 1/2 54

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Para saber el monto a gastar en la compra de material tendremos que saber cuántas barras serán necesarias para la producción de los 16000 ejes.

Entonces calcularemos cuantos ejes pre-mecanizados se obtendrán de una barra:

# de ejes premecanizados =6000 mm250 mm

= 24

Ya que necesitamos 16000 ejes entonces deberemos comprar la siguiente cantidad de barras redondas lisas:

# de barras redondas lisas =16000

24≈ 666.7 = 667

Entonces debemos comprar 667 barras redondas lisas de Φ38mm y 6000 mm de longitud.

Sabiendo que el precio por kg de material es de 2.68 US$ y el peso de cada barra lisa de 6 metros es de 54 kg.

1 𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏 = 2.68 × 54 = 144,72 US$

Por lo tanto las 667 barras costarían:

667 𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏 × 144,72 US$ = 96528,24 US$

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3. DIAGRAMA DE FLUJO

INICIO

Corte de la barra 24 piezas

L=250 mm

Cilindrada de desbaste (lado 1)

Φ: 38 a 36 mm L: 210 mm


Φ: 38 a 35 mm L: 40 mm

Refrentado de desbaste L: 8 mm


Φ: 36 a 21 mm L: 40 mm

Refrentado de acabado (lado 1)

L: 1 mm

Refrentado de acabado (lado 2) Φ: 36 a 21 mm

L: 1 mm

Cilindrado de acabado (lado 1) Φ: 21 a 20 mm

L: 40 mm

Cilindrado de acabado

Φ: 36 a 35 mm L: 161 mm

Cilindrado de desbaste (lado 2)

Φ: 35 a 21 mm L=40 mm

Refrentado en acabado (lado 1)

L: 1 mm

Refrentado de acabado (lado 2) Φ: 35 a 21 mm

L: 1 mm

Cilindrado de acabado (lado2) Φ: 21 a 20 mm

L: 40 mm

Profundidad: 4 mm Grosor: 8 mm

FRESADO

CHAFLANADO

Profundidad: 1 mm Angulo: 45º

FIN

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4. PROCEDIMIENTO DE FABRICACIÓN

Se analizará el procedimiento después del corte.

Para el corte se utilizará una sierra mecánica, dado que esta operación es de conocida rapidez, se utilizará solo una persona para el corte de las piezas con anticipación.

Fase Operación Máquina Herramienta Descripción Parámetros de Maquinado Croquis Observaciones

1 Refrentado

en desbaste

Torno

ISO 403 Refrentar desbaste

Acero Rápido

Montar la pieza de 250 mm de longitud en el plato universal

y dar varias pasadas para

limpiar el corte irregular en aprox 1 mm

Luego refrentar en 3 pasadas

con una profundidad de

1 mm.

Vc=20 m/min

s=0.190 mm/rev

34.2 mm/min

T=0.6 min por pasada

Revisión visual

2 Cilindrar

en Desbaste

Torno

ISO 401

Cilindrar desbaste

Acero rápido

Mecanizar de 38 mm a 36 mm. En una longitud de

150 mm.

Una pasada de 1 mm. de

profundidad

Vc=24.6m/min

s=0.25 mm/rev

34.2mm/min

T=4.39 min por pasada

Controlar con pie de rey 0.05mm


3 Cilindrar en acabado Torno

ISO 409 Cilindrar acabado

Cilindrar de 36 a 35 mm de

diámetro. Con una profundidad

de 0.5 mm.

Vc=49 m/min

s=0.125 mm/rev

76.86mm/min

T= 1.95 min

Controlar con

pie de rey 0.05mm

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4 Cilindrar en desbaste Torno

ISO 401

Cilindrar desbaste

Acero rápido

Mecanizar de 35 mm a 21 mm.

En una longitud de 40 mm.

3 pasadas de 2 mm y 1 de 1

mm.

Vc=24.6m/min

s=0.25 mm/rev

34.2mm/min

T= 1.17 min por pasada


Fase Operación Máquina Herramienta Descripción Parámetros de Maquinado Croquis Observacion

es

5 Cilindrar

en acabado

Torno



diámetro. Con una

profundidad de 0.5 mm.

Vc=49 m/min

s=0.125 mm/rev

76.86mm/min

T= 0.52 min

Controlar con pie de

rey 0.05mm

6 Refrentado

en desbaste

Torno

ISO 403

refrentar desbaste

Acero rápido

Voltear la pieza y refrentar la

cara, con 4 o 5 pasadas de 1

mm. de profundidad

según medición al voltear

Vc=20 m/min

s=0.190 mm/rev


Control visual

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7 Cilindrar

en desbaste

Torno

ISO 401 Cilindrar desbaste

acero rápido


diámetro. Con una

profundidad de 1 mm.

Vc=24.6 m/min

s=0.25 mm/rev

34.2mm/min

T= 2.63 min


8 Cilindrar

en acabado

Torno

ISO 409

Cilindrar desbaste

Acero rápido

Cilindrar de 36 a 35 mm. con una profundidad de

0.5 mm.

Vc=49 m/min

s=0.125 mm/rev

76.86mm/min

T= 1.17 min


Fase Operación Máquina Herramienta Descripción Parámetros

de Maquinado

Croquis Observaciones

Fase Operación Máquina Herramienta Descripción Parámetros de Maquinado Croquis Observaci

ones

9 Cilindrar

en desbaste

Torno

ISO 401

Cilindrar desbaste

Acero rápido

Mecanizar de 35 mm a 21 mm. En una

longitud de 40 mm.

3 pasadas de 2 mm y 1 de 1

mm.

Vc=24.6m/min

s=0.25 mm/rev



rey 0.05mm

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11 Chaveta Fresadora

Montar la pieza en la fresadora y

hacer una chaveta de 4

mm. de profundidad y 20

de longitud.

0.1mm/rev

180 rev/min

18mm/min

T=1.11 min

Usar pie de rey

de 0.05 mm

TIEMPO TOTAL DE FABRICACIÓN

CÁLCULOS DEL PROCESO DE MAQUINADO

1) FASE 1 – REFRENTADO EN DESBASTE

10 Cilindrar

en acabado

Torno



diámetro. Con una

profundidad de 0.5 mm.

Vc=49 m/min

s=0.125 mm/rev

T= 0.14 min


rey 0.05mm

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Espesor a retirar= 38mm/2 = 19 mm

Longitud a retirar = 3mm

Longitud por pasada = 1mm

Numero de pasadas = 3

Tiempo por pasada = 0.6 min

Tiempo parcial = 0.6*3 = 1.8min

2) FASE 2 – CILINDRAR EN DESBASTE


Longitud a retirar= 150 mm

Espesor por pasada= 1 mm

Longitud por pasada = 150 mm



Tiempo parcial = 4.39*1 = 4.39 min

3) FASE 3 - CILINDRAR EN ACABADO Espesor a retirar= 1mm/2= 0.5 mm


Espesor por pasada= 0.5 mm





4) FASE 4 - CILINDRAR EN DESBASTE Espesor a retirar= (35-21) mm/2 = 7 mm



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6) FASE 6 – REFRENTADO EN DESBASTE


Longitud a retirar = 5mm

Longitud por pasada = 1mm



Tiempo parcial = 0.6*5 = 3 min

7) FASE 7 - CILINDRAR EN DESBASTE Espesor a retirar= (2) mm/2 = 1 mm



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9) FASE 9 - CILINDRAR EN DESBASTE Espesor a retirar= (35-21) mm/2 = 7 mm










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11) FASE 11 – CANAL CHAVETERO Espesor a retirar= 4mm







Tiempo total de maquinado=34.57*1.2=41.5 minutos

RELACION DE TIEMPOS PARCIALES

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DIAGRAMA Nº 1

ACTIVIDAD: Fabricación de un eje

LUGAR: Línea de Producción

COSTO MATERIAL 96528,24 US$

DESCRIPCIÓN

Tiempo

(min)

DESCRIPCIÓN DEL PROCESO

Material es llevado al torno 0.8

Colocar material en el Torno 1

Inspeccionar detenidamente las dimensiones 0.6

Verificar que la pieza esté bien sujeta 0.2

Encender el torno 0.1

Realizar el refrentado 2.9

Maquinado de la pieza 41.5

Apagar el torno 0.1

Quitar la viruta de la máquina 1.5

Limpiar la mesa y la pieza maquinada 1.5

Inspeccionar detenidamente las dimensiones 5

Identificar los lugares donde se realiza hacer los chaflanes 0.2

Encender el torno 0.1

Hacer chaflanes en la pieza 1

Apagar el torno 0.1

Limpiar la pieza 0.5

DESCRIPCIÓN DEL PROCESO

Llevar material maquinado a la Fresadora 0.8

Verificar que la pieza esté bien sujeta 0.2

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Identificar la fresa a utilizar 0.1

Encender la fresa 0.1

Apagar la fresadora 0.1

Limpiar la máquina y la pieza 0.9

Llevar la pieza al departamento de terminado 0.8

La pieza terminada se limpia totalmente 0.6

Se lleva al almacén 0.9

EN TORNO

Tiempo de producción unitaria =57.1 minutos

Para una holgura del 10% = 62.81 minutos

EN FRESA

Tiempo de producción unitaria =4.5 minutos

Para una holgura del 10% = 4.95 minutos

EN CONTROL DE CALIDAD

Básicamente consta en medir las dimensiones del eje y verificar que cumplan con las holguras definidas por el cliente.

Tiempo en control de calidad =5 minutos

En un turno de 8:00 a 18:00 con 1 hora de refrigerio, es decir 9 horas

Un operario produce por lo menos:

9 ∗ 6072.76

= 7.42 𝑢𝑢𝑢𝑢𝑢𝑢𝑢𝑢𝑏𝑏𝑢𝑢𝑢𝑢𝑢𝑢/𝑢𝑢í𝑏𝑏

Es posible enfocar la producción por lo menos de 2 formas:

1.- Fabricar la producción constante de tal forma que la producción total sea igual a la suma de los 6 meses

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2.- Fabricar la producción constante de tal forma que la producción total sea igual a la suma de los 5 primeros meses y el 6to mes dedicar la planta a otros pedidos

Calculo del personal y las máquinas necesarias para la producción:

PRIMERA FORMA

Producción total= 16000 unidades

Número de meses = 6

Producción por mes = 16000/6 = 2667

Se tiene la siguiente situación:

Producción Almacén Total de unidades

disponibles

Pedido Inventario final

2667 0 2667 1000 1667 2667 1667 4333 2000 2333 2667 2333 5000 2500 2500 2667 2500 5167 3500 1667 2667 1667 4333 4000 333 2667 333 3000 3000 0

Vemos que siempre podemos cubrir la demanda respectiva.

Por ello concluimos que si podemos utilizar la primera forma.

SEGUNDA FORMA

Producción total= 16000 unidades

Número de meses = 5

Producción por mes = 16000/5 = 3200

Se tiene la siguiente situación:

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MES Producción Almacén Total de

unidades disponibles

Pedido Inventario final

1 3200 0 3200 1000 2200 2 3200 2200 5400 2000 3400 3 3200 3400 6600 2500 4100 4 3200 4100 7300 3500 3800 5 3200 3800 7000 4000 3000 6 0 3000 3000 3000 0

Vemos que siempre podemos cubrir la demanda respectiva.

Por ello concluimos que si podemos utilizar la segunda forma.

CONCLUIMOS:

La primera forma es la más adecuada por necesitar menos personal y tener la maquinas a menor régimen.

Con la primera forma necesitamos producir 2667 unidades/mes a 26 días/mes y turno de 9 horas

El número de operarios que necesitaremos es:

26678 ∗ 26

= 12.83 𝑝𝑝𝑢𝑢𝑏𝑏𝑢𝑢𝑝𝑝𝑢𝑢𝑏𝑏𝑢𝑢

Es decir solo se necesita 13 personas al mes que tengan la capacidad de operar torno y fresadora o sino 26 personas (13 en torno y 13 en fresadora). Necesitamos 13 tornos y 13 fresadoras.

Para supervisar la producción y el control de calidad, se requieren 2 ingenieros.

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5. RELACIÓN DEL PERSONAL TÉCNICO Y ADMINISTRATIVO DE OFICINA

El personal técnico es de acuerdo a los equipos:

13 técnicos para el manejo de torno Se requieren senior torneros con experiencia en el manejo de tornos

Pinacho, que sea comprometido, trabaje en equipo, bajo presión, orientado a

resultados, responsable y puntual. Con habilidad para lectura e interpretación de

planos, manejo de instrumentos de medición y precisión.

13 técnicos para el manejo de la fresadora Se requiere técnicos especializados en el manejo de fresadoras capaces

de seguir instrucciones e interpretar planos para producir las piezas según el

programa de producción y bajo requisitos establecidos de calidad. Deben ser

personas perseverantes, rigurosas y comprometidas.

1 técnico para el manejo de la sierra mecánica Se requiere un técnico con la experiencia suficiente en el manejo de

equipos de corte, ya que su actividad no es de alto nivel, solo se procura que

produzca los niveles necesarios para el suministro a los torneros.

1 jefe de producción Se requiere de una persona competente que se encargue de que se cumpla

el plan de trabajo establecido. Que sea sociable y tenga carácter para hacer

cumplir las órdenes. Comprometido con el bienestar y progreso de la empresa.

Con experiencia en trabajos en áreas como metal-mecánica.

1 jefe de control de calidad Se requiere de un ingeniero mecánico titulado con experiencia mínima de

2 años en posiciones similares. Con un nivel de idioma inglés avanzado.

Conocedor de ensayos mecánicos y normas de procedimiento relacionadas para

asegurar una calidad final que garantice el producto.

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Dentro del personal administrativo tenemos:

1 secretaria Se requiere de una secretaria con buena presencia que sepa hacer

proformas, cotizaciones, facturas y boletas. Ordenada, con buena ortografía y que

tenga dominio de office.

6. RELACIÓN DE COSTOS

Costo por mano de obra: Cada técnico tendrá un sueldo de S/.8 la hora

Tornero:

Trabajará 6 meses de 26dias c/u durante 9horas /día lo que equivale:

6*8*9*26 = 11232

Por los 13 torneros = 146016 soles

Fresador: Trabajará 6 meses de 26dias c/u durante 9horas /día lo que equivale:

6*8*9*26 = 11232

Por los 13 fresadores = 146016 soles

Cortador:

Se asumirá que trabaja por igual número que el fresador durante los

6 meses

Es decir se le pagará 11232 soles

Costo por materiales:

El costo de los materiales: 96528,24 US$

Al tipo de cambio 3.3 seria 318543.52 soles

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Sueldos de Administrativos: 1 Secretaria: S/. 900soles por mes, por los seis meses será

S/.5400

2 Ingenieros: S/.4000 soles por mes por los seis meses será

24000 soles y por los 2 ingenieros será 48000

Local: Los arbitrios serán estimados en 1200 soles por mes, lo que en 6

meses será 7200 soles.

Cálculo del costo de Electricidad:

Estimando cada una de las maquinas con una potencia de 1HP

Cada uno consumiendo 1HP, = 0.746 kW funcionando 9 horas será

6.714kWh en 1 día, por los 26 días será 174.564kWh/mes,

funcionando 6 meses será 1047.384 kWh por las 27 máquinas será

28279.37 kWh

Con un costo de 0.3 soles/kWh el total de energía en los 6 meses

será 8483.81 soles

COSTO TOTAL =146016x2+11232+318543.52+5400+48000+7200+8483.81=690891.33

Con un recargo del 30% por cuestion de utilidades se tiene un total de

898158.73 que nos da una ganancia de 207267.4 soles.

El precio por eje será 898158.73/16000 =56.13 soles

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7. CÁLCULO DEL PUNTO MUERTO(Qc)

Para hallar el punto muerto solo basta resolver:

𝑄𝑄𝑐𝑐 =𝐶𝐶𝑝𝑝𝑢𝑢𝐶𝐶𝑝𝑝𝑢𝑢 𝐹𝐹𝑢𝑢𝐹𝐹𝑝𝑝𝑢𝑢

𝑃𝑃𝑏𝑏𝑢𝑢𝑃𝑃𝑢𝑢𝑝𝑝 𝑢𝑢𝑢𝑢 𝑣𝑣𝑢𝑢𝑢𝑢𝐶𝐶𝑏𝑏 𝑢𝑢𝑢𝑢𝑢𝑢𝐶𝐶𝑏𝑏𝑏𝑏𝑢𝑢𝑝𝑝 − 𝐶𝐶𝑝𝑝𝑢𝑢𝐶𝐶𝑝𝑝 𝑣𝑣𝑏𝑏𝑏𝑏𝑢𝑢𝑏𝑏𝑏𝑏𝑣𝑣𝑢𝑢 𝑢𝑢𝑢𝑢𝑢𝑢𝐶𝐶𝑏𝑏𝑏𝑏𝑢𝑢𝑝𝑝

El costo fijo está compuesto por:

Sueldo Administrativos + Local + Electricidad

=5400+48000+7200+8483.81 = 69083.81

El costo variable está compuesto por:

Sueldo por mano de obra + Costo material

=146016x2+11232+318543.52 = 621807.52

Por cada eje seria 621807.52/16000 =38.86 soles

El precio de venta unitario fue calculado en la página anterior:

=56.13 soles

Reemplazando en la fórmula del comienzo de página: Qc=4000 unidades

La cantidad mínima de unidades que debemos vender para tener utilidad es de 4000. Para nuestro beneplácito el pedido recibido es de 16000 unidades.

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8. ÁREA DE PLANTA

Sección Área UM

Área Total 1200.00 m2

Secretaria 40.00 m2

Ingeniería 50.00 m2

Servicios Higiénicos

150.00 m2

Almacén 150.00 m2

Área de Actividades

750.00 m2

Control de Calidad

60 m2

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9. RELACIÓN DE MÁQUINAS Y EQUIPOS UTILIZADOS

Las máquinas herramientas que se van a utilizar, tienen las siguientes

características técnicas:

TORNO:

Torno Pinacho S90/225

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FRESADORA:

Fresadora de torreta vertical FULLMARK FM-15VS

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CORTADORA:

Cortadora mecánica KN SM-16SP

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10. CONCLUSIONES

-

11. BIBLIOGRAFÍA

• Fabricación por Arranque de Viruta. Simón Millán Gómez EDITORIAL PARANINFO

• Manual de Tiempos y movimientos. Camilo Janania Abraham EDITORIAL LIMUSA

• Costos Industriales sin Contabilidad. Jaime Díaz Santana EDITORIAL PEARSON

• Manual de Distribución en Plantas Industriales Diseño e Instalación. Estephan Konz EDITORIAL LIMUSA

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