Procesos de Manufactura

Prof. Ing. Pedro Palma S.

Agosto 2014

Industrias y Productos Manufacturados

Qu es Manufactura? Se define como la aplicacin de procesos fsicos y qumicos para alterar la geometra, propiedades, y/o apariencia de un material dado para hacer partes o productos.

Figura 1

Los procesos que se llevan acabo en la manufactura involucran una combinacin de maquinaria, herramientas, energa y mano de obra.

Industrias de Manufactura

Industria que consiste de empresas y organizaciones que producen y/o proveen bienes y/o servicios. Clasificacin de Industrias: Primaria Secundaria Terciaria

Operaciones de Proceso

o Primarias - son las que cultivan y explotan recursos naturales.

o Secundarias - son las que convierten las

salidas de las industrias primarias en productos.

o Terciarias - constituido por el sector de

servicios.

Tabla 1

La Industria Secundaria es la que nos importa

Hay que distinguir entre:

Procesos Industriales e Industria de productos discretos

Procesos Industriales incluyen: Qumicos, farmacuticos, metales bsicos, petrleo, comida, bebidas y generacin de energa elctrica.

Industria de productos discretos incluyen: Automviles , aviones, aparatos, computadoras, maquinaria y otros componentes con los cuales estos productos son ensamblados.

International Standard Industrial Classification (ISIC)

Tabla 2.2

Las operaciones en los procesos industriales e industria de productos discretos se dividen en: Produccin continua Produccin por lotes.

Figure 2

Produccin continua

Produccin continua es cuando el equipo de produccin es usado exclusivamente para el producto y la salida del producto es ininterrumpida.

Produccin por lotes

Produccin por lotes es cuando los materiales son procesados en cantidades finitas.

Tabla 3

Operaciones de Manufactura

Operaciones Bsicas

Existen ciertas actividades bsicas en la conversin de materia primas en productos terminados.

1) Operaciones de proceso y ensamble

2) Manejo de materiales

3) Pruebas e inspeccin

4) Coordinacin y control

Operaciones de Proceso

Las operaciones de proceso son aquellas que utilizan energa con el fin de alterar la forma, propiedades fsicas o apariencia de un objeto de un estado a otro con el fin de darle un valor agregado.

Existen 3 categoras

1. Operaciones de Formacin (Shaping)

Aplican calor, fuerza o alguna otra energa para transformar la forma geomtrica del material.

Estas se clasifican en: Solidificacin (Lquidos en moldes) Particulacin (Comprimir polvo) Deformacin (Doblar, aplanar) Remover Material (Torneado)

2. Realzado de Propiedades

Son operaciones diseadas para mejorar propiedades fsicas o mecnicas de un material de trabajo. Tratamientos de calor

Sinterizacin (polvos)

No alteran la forma del material de manera intencional.

3. Operaciones de Superficie

Limpieza Uso de qumicos y/o herramientas mecnicas con el fin eliminar suciedad, polvo, etc..

Tratamientos de Superficie Operaciones fsicas

Aplicacin de capa protectora o pelcula Aplican una capa de material que sirve como proteccin

Operaciones de Ensamble

Dos o ms partes son unidas para formar una nueva identidad.

Pueden estar conectadas de manera permanente o semipermanente. Soldadura

Pegamento

Conexiones

Tornillos

Etc.

Manejo de Materiales

Siempre es necesario mover los productos de un lugar a otro, de mquina a mquina y de un proceso al otro.

En muchos casos los productos pasan ms tiempo en movimiento que en cualquier otra operacin.

Debe de hacerse de manera eficiente y con la mayor velocidad posible.

Pruebas e Inspeccin

Estas son actividades de control de calidad.

El objetivo de la inspeccin es asegurarse que el producto o sus partes cumplan con las especificaciones y diseos originales.

Las pruebas (testing) buscan verificar que la funcionalidad del producto final sean las especificadas y que opere de manera correcta.

Coordinacin y Control

Esta es la actividad de la produccin que no tiene un contacto directo con el material.

El objetivo general es coordinar y controlar las operaciones de la planta, su administracin as como toda actividad en ella.

Incluyen uso efectivo de mano de obra, mantenimiento de equipo, inventarios, calidad, costos de operacin, calendarizacin, etc.

3 Relaciones Producto/Produccin

Las compaas organizan sus operaciones de manufactura y sistemas de produccin como una funcin del producto en particular que hacen.

Parmetros del producto: Cantidad de produccin.

Variedad de producto.

Complejidad de productos ensamblados.

Complejidad de partes individuales.

Cantidad de produccin y variedad de producto.

Q = cantidad de produccin.

P = variedad de producto.

P

Qf = Qj j=1

Qj = cantidad anual del producto j.

Qf = cantidad total de todas las partes o productos hechos en la fbrica

Complejidad de la pieza y producto

Aspectos Cualitativos y Cuantitativos

Complejidad del producto:

Ej. Nmero de componentes utilizados para fabricar la pieza

Complejidad de la pieza

Ej. Nmero de pasos realizados en el proceso de produccin

Asumiendo que el producto es ensamblado y que todos sus componentes son usados, el nmero total de partes manufacturadas por ao esta dada por:

P

npf = Qj npj j=1

npf= nmero de partes manufacturadas por ao (piezas/ao)

Qj=Cantidad anual del producto j(producto/ao)

npj= Nmero de partes en el producto j (piezas/procucto)

Limitaciones y capacidades de una planta de manufactura

Capacidad de manufactura

Son las limitaciones tcnicas y fsicas de una firma de manufactura y cada una de sus plantas

Dimensiones de Capacidad

1. Capacidades tecnolgicas de procesamiento

2. Tamao fsico y peso del producto

3. Capacidad de produccin

Capacidad tecnolgica de procesamiento

La capacidad tecnolgica de procesamiento de una planta (o compaa) es el conjunto de procesos de manufactura disponibles

Limitaciones fsicas del producto

Una limitacin es impuesta por el producto fsico. Dada una planta con ciertos procesos existen limitaciones de tamao y peso en los productos que pueden ser acumulados en la planta

Capacidades de produccin

Otra limitacin en la capacidad de manufactura de la planta es la cantidad de produccin que puede ser producida en un periodo determinado

Conceptos de produccin y modelos

matemticos

Razn de produccin: Es el nmero de partes o de productos que se realizan dentro de una hora de trabajo de una mquina o de una lnea de produccin

Tres tipos de produccin Produccin en Talleres Produccin el Lotes Produccin es serie

TC = tiempo de ciclo de la operacin (min/pz)

Es el tiempo que le toma a una unidad de trabajo el ser procesada o ensamblada en una mquina.

TC = TO + TH + TTH

TO = tiempo de la operacin actual de procesamiento o de ensamblaje TH = tiempo de manejo TTH = tiempo de manejo de herramientas

Conceptos de produccin y modelos

matemticos

TB = tiempo de procesamiento por lotes (min)

Es el tiempo que toma el poder procesar todo un lote completo Q

TB = TSU + Q TC

TSU = tiempo de preparacin para procesar el lote Q = Cantidad de piezas en el lote TC = tiempo del ciclo de operacin para una unidad de trabajo

Conceptos de produccin y modelos

matemticos

Conceptos de produccin y modelos

matemticos

TP = tiempo promedio de produccin por unidad de trabajo en un lote

TP = TB Q

TB = tiempo de procesamiento por lotes (min) Q = Cantidad de piezas en el lote

Conceptos de produccin y modelos

matemticos RP = Es la razn de produccin por hora

RP = 60

TP

TP = tiempo promedio de produccion por unidad de trabajo (min) 60 min se utilizan para convertirlo en horas

Conceptos de produccin y modelos

matemticos En Trabajos en talleres cuando la Q es igual a 1 se utiliza la siguiente frmula para calcular el tiempo de produccin por unidad de trabajo.

Tp = TSU + TC

TSU = tiempo de preparacin para procesar el lote TC = tiempo del ciclo de operacin para una unidad de trabajo

Capacidad de produccin

Es la razn mxima de salidas que se pueden obtener de una lnea de produccin

PC = n SHRP

n = nmero de centros de trabajo S = nmero de turnos por periodo H = horas por turnos RP = produccin por hora de cada centro de trabajo

Utilizacin

El nmero de salidas que se generan contra la capacidad de la lnea de produccin

Q = produccin actual de la planta dentro de un periodo de tiempo

PC = Capacidad de produccin

U = Q PC

Disponibilidad

Es la medicin de que tanto una mquina est disponible para realizar su trabajo

A = Disponibilidad MTBF = tiempo promedio entre fallas MTTR= tiempo promedio de reparacin

MTBF - MTTR MTBF

A=

Costos de Operaciones de la

Manufactura

Costos de operaciones de manufactura.

Las decisiones en sistemas de automatizacin y produccin estn basadas usualmente en los costos relativos de las alternativas.

Costos de operaciones de manufactura.

Los costos de manufactura pueden ser clasificados en dos grandes categoras.

Costo Fijo: Es el que se mantiene constante sin importar el nivel de produccin, ejemplos de este, pueden ser: equipo de produccin, seguros e impuestos, los costos fijos pueden ser expresados en costos anualizados.

Costos de operaciones de manufactura.

Costos variables: Este tipo de costos varia en proporcin a los niveles de produccin alcanzados, ejemplos de este tipo de costos son la mano de obra directa, materia prima, etc.

El costo total de produccin se calcula mediante la siguiente formula:

CT = CF + CV (Q) Donde CT = cotos total anual ($/ao)

CF = costos fijos ($/ao) CVC = costos variables ($/piezas) Q = cantidad anual de piezas producidas

(piezas/ao)

Figure 5