Capitulo 2Tecnologia de grupos

Desde los inicios de la revolucion industrial, un gran numero de investigaciones ydesarrollos tecnologicos se han realizado con el proposito de lograr la optimizacion,tanto en el diseiio como en la manufactura de la produccion masiva. AIpaso de losaiios se han generado muchos mejoramientos, especialmente en e1 siglo xx. Noobstante la mayoria de los procesos de manufactura no estin encaminados a realizarseen lineas de produccion masiva. Es de observarse que aproximadamente el 75% delos procesos de manufactura se llevan a cabo en pequeiios lotes. Es hasta los aiiosrecientes que se ha reconocido el problema de la manufactura de diversos grupos delotes de partes 0 productos. Para ello se han realizado grandes esfuerzos de investi-gacion y desarrollo tecnologico con el fin de superar la ineficiencia de los procesosdiscretos de manufactura. Para ello se han implementado procesos computarizadoscon sistemas de software orientados ala solucion de los problemas. Muchos proble-mas espedficos se han resuelto, pero en el problema de la eficiencia no se haavanzado notablemente. Este fenomeno es algo amilogo a 10 que ocurre cuando seexpande un tubo en su diametro en algunos lugares como se ilustra en la Figura 2.1.

Figura 2.1. Losm6dulos computarizados independientes no necesariamente mejoran laproductividad

t-2in -----

~-------------

r4in 2in ----1-__

JaimeResaltado

Laampliacion del tubo en algunas secciones realmente no incrementa la eficienciaen el tlu jo que circula; por el contrario, las ampliaciones producen mayor turbulencia,particularmente en los lugares en donde la linea de tlujo en el tubo retorna a sudiametro normal. De esto se puede concluir, que si se desea incrementar el tlujo, eltubo debe ampliarse en la totalidad de la linea en terminos de manufactura modernadiriamos: si se va a implementar un sistema de manufactura computarizado comoCAD/CAM, CIM, U otms; estos, deben ser implementados para conectarse en correlacioncon miras al control computarizado de toda la fabrica, en donde se incluyen todaslas actividades de disefio y de manufactura. El termino que describe esta interrelacionse llama Manufactura Integrada por Computadora CIM (Computer Integrated Manu-facturing) .

La tecnologia de grupos GT (Group Technology) representa el eslabon que puedehacer posible la interrelacion de los sistemas CAD/CAM hacia los procesos de manufac-tura integrados por computadora. LaFigura 2.2 muestra como la tecnologia de gruposinterrelaciona entre un sistema CAD y un sistema CAM.

La interrelacion de los sistemas, se realiza gracias al vocabulario tecnico que escomun a todos los usuarios. Ademas este vocabulario es el vehiculo para la creacionde una base de datos que incluye atributos de disefio, manufactura, procesos,capacidad de las maquinas-herramienta, etc. 1 aspecto mas importante de la tec-nologia de grupos es el sistema de clasificacion y codificacion, que es el queproporciona los medios para extraer informacion, haciendo posible la simplificacionde la tarea de disefio y de manufactura. Por tanto, la tecnologia de grupos se haconstituido en la clave para generacion de archivos y recuperacion de informacion.Asimismo mediante esta tecnologia, es posible generar automaticamente los ciclos

de fabricaci6n, la simulaci6n de recorridos de las piezas en el taller y realizar loscalculos de carga y saturaci6n de maquinas.

La industria moderna posee una gran variedad de problemas y de retos en elcampo de la manufactura de partes. Entre estos problemas que la tecnologia degrupos puede resolver, se encuentran los siguientes:

Incremento de la demanda de productos de consumo con especiales caracteristicasque los consumidores requieren

La tendencia creciente hacia la producci6n de pequefios lotes. La demanda de productos de alta calidad. La necesidad de procesar materiales divers os dentro de la amplia gama de metales,

ceramicos, polimeros y compuestos. Los procesos convencionales de manufactura estan llegando a su fin a causa de su

ineficiencia y absolencia. La necesidad de crecimiento en 10 referente ala integraci6n de las actividades de disefio

y manufactura.La tecnologia de grupos, por tanto, es un sistema de racionalizaci6n de la

producci6n y representa el metodo moderno de manufactura para hacerle frente alos problemas anteriormente mencionados.

La tecnologia de grupos, es una filosofia en manufactura que identifica y agrupa partessimilares, con el prop6sito de ganar ventaja a causa de las similitudes en el trabajode diseiio y de manufactura. Laspartes con caracteristicas de similitud, son ordenadaso arregladas en familias de partes. Por ejemplo, si en una industria manufacturera seproduce un numero grande de diversas partes, estas pu~den agruparse en familiasde acuerdo a su similitud. Si se fabrican 8 000 partes, estas pueden, tal vez, clasificarseen 30 0 40 familias de partes. En cada familia se agrupan de acuerdo alas caracteristi-cas de similitud de diseiio y de manufactura. Por consiguiente el procesamiento decad a parte de una familia determinada, sera similar. Esto traera como resultado unamanufactura eficiente. Desde luego, para que el proceso resulte eficiente, es nece-sario arreglar 0 reorganizar los equipos de producci6n en grupos de maquinas 0celdas, con el prop6sito de facilitar el flujo de trabajo. En el diseiio y manufactura deproductos, los beneficios de esta tecnologia, descansa en los sistemas de clasificaci6ny codificaci6n de partes, los cuales son los medios de simplificaci6n de dichosprocesos.

Las caracteristicas de similitud de partes son de dos tipos:1.-Atributos de diseiio, que comprende las caracteristicas geometricas de perfiles

y tamaiio.2.- Atributos de manufactura, que comprende la secuencia de operaciones para

realizar la parte 0 pieza.El inventario de caracteristicas 0 atributos de piezas similares, representa una

memoria de datos que permiten realizar las actividades de diseiio y manufacturapartiendo de esta base de datos. Por ejemplo, si un diseiiador va a diseiiar una nueva

JaimeResaltado

parte 0 un nuevo producto, su actividad no consistira en la creaci6n total de la parteo del producto, sino en recurrir al sistema de caracteristicas 0 atributos de similitudcon el objeto de eficientar y facilitar el proceso de diseiio. En manufactura ocurrealgo similar, al hacer uso del sistema de codificaci6n de operaciones similares, ladefinicion de operaciones del nuevo producto 0 parte se simplifica al hacer uso delsistema de planeaci6n del proceso automatizado. Este proceso recibe el nombre dePlaneaci6n del Proceso Asistida por Computadora CAPP (Computer Aided ProcessPlanning), que comprende la generacion automatica de la planeaci6n del proceso demanufactura de la pieza 0 producto. La ruta de proceso es desarrol1ada en base alconocimiento de los atributos espedficos correspondientes alas operaciones demanufactura de la pieza 0 producto en gestion. Es necesario hacer notar, que elempleo del sistema automatizado de planeacion del proceso es precedido por unsistema adecuado de clasificaci6n y codificaci6n. La interrelaci6n entre la tecnologiade grupos, el sistema de clasificaci6n y codificaci6n y la planeaci6n del procesoautomatizado, hacen posible el cumplimiento eficiente de las actividades de diseiioy manufactura, lograndose partes de bajo costo en linea de producci6n 0 en lotes.Esta interrelaci6n dio lugar a la integraci6n de los sistemas CAD/CAM con la tecnologiade grupos. La Figura 2.3 muestra un diagrama simplificado de la interrelaci6n de losconceptos mencionados.

,S_is_te_m_a_de_cl_as_ifi_lc_ac_i_6n_Y-----'__ I~ codificaci6n---------

CAPP(Planeaci6n del proceso)

SistemaCAD/CAM

Tecnologia de Grupos(celdas de maquinas)

Una familia de partes se entiende como una colecci6n de partes con caracteristicassimilares, tanto las geometricas y de tamaiio como las relacionadas con los pasos 0procedimientos de fabricaci6n. Las partes que integran una familia, pueden serdiferentes; pero su similitud tan cercana, de modo que es posible otorgarles laidentificaci6n de miembro de una familia de partes. LaFigura 2.4 muestra una familiade partes, que aparentemente son partes disimilares. Todas el1as son de material de

hierro fundido. La unica operaci6n que se realiza en ellas es el barrenado. Desde elpunto de vista de la manufactura, todas ellas en realidad son similares y por elloforman una familia. Concretando, des de el punto de vista del diseiio, son disimilares;desde el punto de vista de la manufactura, son similares.

La Figura 2.5 muestra otra familia de partes, las cuales desde el punto de vista deldiseiio, son similares, mientras que desde el punto de vista de la manufactura, sondisimilares. La disimilitud se da debido a que la pieza 1 es de cobre, la 2 es de aceroal tungsteno, la 3 es de acero inoxidable, la 4 es de hierro fundido. por consiguienterequieren diferentes tecnicas de fabricaci6n.

CD

Una de las ventajas mas grandes del agrupamiento de partes en familias, puedeentenderse con referencia a la distribuci6n de maquinas en la fabrica. En la tabricaconvencional , en talleres de maquinas-herramienta y en talleres de las institucioneseducativas, las maquinas estan distribuidas por funci6n. En esta distribuci6n conven-cional, hay secci6n de tornos, secci6n de fresadoras, secci6n de ajuste y taladrado,secci6n de rectificadoras, etc. Con esta distribuci6n, al manufacturar una piezadeterminada, la pieza de trabajo debe moverse entre secciones de trabajo; y tal vez,la misma pieza de trabajo, pasara varias veces par la misma secci6n de trabajo. Ellotrae como consecuencia, un numero elevado de movimientos y de manejo de piezasentre secciones, los cuales son innecesarios; por consiguiente, generan tiempaslargos de producci6n y costas elevados. La Figura 2.6 muestra la distribuci6n demaquinaria de un taller de fabricaci6n convencional.

Recepci6nyembarque

La Figura 2.7 muestra un taller de fabricaci6n con capacidad equivalente almostrado en la Figura 2.6. La distribuci6n se ha realizado de acuerdo a los principiasde la tecnologia de grupos. Cada celda ha side arreglada para realizar operacionespara la manufactura de una familia de partes en particular.

_____~B-[TRecepci6n ~

----Cb-0-- B

Pocas actividades de desperdicio. No se hacen recuentos de piezas entre las operaciones. Se eliminan recipientes de almacenaje despues de cad a operaci6n. No se trasladan recipientes a bodegas, ni se almacenan, porque en realidad no existen. No es necesario sacar piezas de los recipientes para devolverlos alas line as de

producci6n y poder asi continuar con las demas operaciones de maquinado, porqueen realidad las piezas, con la tecnologia de grupos, no se colocan en recipientes.

Los desperdicios se reducen a un minimo. Escasa necesidad de programar las operaciones de maquinado 0 de ensamble. Equilibrio y sincronizaci6n en las operaciones de maquinado y de ensamble. Escaso control de inventarios. Tiempos cortos de producci6n. Reducci6n de costos reales. Reducci6n de actividades de inspecci6n. Reducci6n de tiempos de preparaci6n de maquinas. Reducci6n de tiempos muertos de las maquinas. Utilizaci6n de menos maquinaria. Un operario puede atender varias maquinas en secuencia de operaciones de la pieza

a producir. Reducci6n de personal. Flexibilidad para operar a diferentes ritmos de producci6n.

La agrupacion de partes en familias se realiza mediante el sistema de clasificacion ycodificacion de partes, de acuerdo alas caracteristicas 0 atributos de disefto y de

manufactura de cada parte. El sistema consiste en asignar un c6digo numerico, queidentifica en forma unica 10s atributos de las partes. Varios sistemas se han desarro-llado en el mundo, pero ninguno de ellos se ha adoptado universalmente; la raz6nde ello es que un sistema determinado, puede funcionar bien en una industria,mientras que en otra no.

Los beneficios de un buen sistema de clasificaci6n y codificaci6n para una empresapueden ser 10s siguientes:

Facilita la formacion de las partes en familias,asi como el arreglo de las maquinas enceldas.

Hace posible la utilizacion de la informacion memorizada: diseiios, dibujos, planes deproceso existentes en la base de datos.

Reduce el tiempo de las actividades de diseiio. Permite hacer estudios estadisticos de piezas trabajadas. Simplificala estimacion de los requerimientos de las maquinas-herramienta. Permite la racionalizacion de la disposicion del herramental. Reduce los tiempos de produccion. Reduce los tiempos de montaje. Posibilitauna mejor realizacion en el diseiio de herramientas. Auxiliaen la planeacion de la produccion. Facilita la estimacion de costos y los procedimientos contables. Permite una mejor utilizacion de lasmaquinas-herramienta, herramientas, dispositivosde fijacion y del potencial humano.

Facilita la programacion de las maquinas-herramienta con control numerico.

Los sistemas de clasificaci6n de partes se realizan de acuerdo a las dos areasprincipales a que estan enfocados 10s sistemas, la de diseiio y de manufactura. Laclasificaci6n de partes se agrupan en tres categorias:

Sistemas de clasificacionde acuerdo a los atributos de diseiio de la pieza. Sistemas de clasificacionde acuerdo a los atributos de manufactura de la pieza. Sistemas de clasificacionde acuerdo a los atributos de diseiio y de manufactura a lavez.

Los tipos de atributos de diseiio y manufactura incluidos en 10s sistemas tlpicosde clasificaci6n son 10s siguientes:

Atributos de diseiio: Forma basica externa. Forma basica interna. Longitud / Diametro 0 radio. Tipo de material. Funcion de la pieza. Dimensiones maximas. Dimensiones minimas. Tolerancias.

JaimeResaltado

JaimeResaltado

Atributos de manufactura: Procesos miximos. Operaciones miximas. Dimensiones miximas. Longitud IDiametro 0 radio. Acabado superficial. Maquina-herramienta. Secuencia de operaciones. Tamaiio de lote. Producci6n anual. Tiempo de producci6n. Dispositivos de sujeci6n. Herramientas de corte.

La codificacion de partes, consiste de una secuencia de digitos numericos destinadosa identificar los atributos de diseiio 0 de manufactura.

El esquema de codificacion de las partes, puede ser de dos tipos de estructurabasica:

1.- Estructura jerarquica, cuando la interpretacion de cada simbolo depende delvalor de los simbolos que Ie preceden.

2.- Estructura tipo cadena, cuando la interpretacion de cada simbolo en lasecuencia es fijo y no depende del valor del simbolo que Ie precede.

Algunos sistemas de codificacion con el proposito de tener mayor capacidad decodificacion de informacion, emplean un sistema combinado de estructura jerarquicay de tipo cadena.

El sistema Opitz, desarrollado en la universidad de Aachen en Alemania Occidental,es simple y muy entendible. Este sistema representa un gran esfuerzo en el campode la tecnologia de grupos, y es el mas conocido de los sistemas de clasificacion ycodificacion.

El sistema Opitz de codificacion, emplea la secuencia de digitos siguiente:

El codigo basico 10 componen los nueve digitos numericos y tiene la posibilidadde extenderse a cuatro digitos mas, indicados alfabeticamente. Los codigos basicos

JaimeResaltado

se utilizan para transferir 10s datos de disefto y de manufactura. La Figura 2.8 muestrael sistema de clasificaci6n Opitz

Figura 2.8. Estructura basica del sistema Opitz de clasificaci6n y codificaci6n de partes

CodigoCodigo de forma su plementario

Digito 1Digito 3 Digito 4 Digito 5clase de parte Digito 2 6 7 8 9

configuracion maquinado maquinado de ban-enos, dientesrotacional superficie plana y formas adicionales I0 LID.:::::. 0.5 principal

elemento de maquinado otros I 0configuraci6n de superficies ban'enos ...0.5 < LID < 3 ::l1 I "'"interna planas Ydientes ,!Ji Q0; i v2 Q LID~3 I :3.9 I

u J l:l:l con desviacioI g... maquinado otros barren os,0 maquinadoi='< LiD :s;,2 de superficies dientes y -rotaciOIUll vcon desviacion planas conformaciones Q :3 " c::.9 0; '0LID> 2 '" "'" .;;;v .Sc:: g '0. .~ vEspecial "'" "'"5 "0 0 0-Q

A;B.:::::.3 '06 '0AlC Z 4 :l"'"0; barreno princip maquinado ouos barren os,

~Q configuracion y maquinado de superficies dientes y7 0 AJB>3 principal Q'v rotacional p1

Los cinco primeros digitos 1, 2, 3, 4 y 5 se denominan c6digos de forma y describenlos atributos primarios de diseiio de la pieza. Los cuatro digitos siguientes 6, 7, 8 y 9representan el c6digo complementario y describe algunos de los atributos de empleopara manufacturar, tales como dimensiones, material de trabajo, forma original delmaterial a trabajar y precisi6n. Los cuatro digitos extras A, B, C YD se utilizan para laidentificaci6n del tipo y secuencia de operaciones de producci6n. Estos digitos sondiseiiados para necesidades particulares de la empresa que utiliza este sistema.

Un sistema de codificaci6n completo es demasiado complejo, pero para finespracticos y hacer mas entendible su manera de operar, consideraremos como ejemploel empleo de los primeros cinco digitos, denominados c6digos de forma.

El primer digito identifica si la pieza es rotacional 0 no. Describe tambien el perfilgeneral y las proporciones de la pieza. En nuestro ejemplo, consideraremos piezasrotacionales con caracteristicas poco comunes, identificadas con los c6digos 0, 10 2(vease Figura 2.8).

Para esta clase de piezas de trabajo, la codificaci6n de los primeros cinco digitosse muestra en la Figura 2.9.

Un ejemplo mostrara con claridad como se realiza la codificaci6n de una pieza.Ejemplo. Dada la pieza que se muestra en la Figura 2.10, definir el c6digo de forma

(los cinco primeros digitos) mediante el sistema de clasificaci6n y codificaci6n Opitz.

Tecnologia de grupos

Figura 2.9. C6digos de forma (digitos dellal5) para partes rotacionales del sistema Opitz

Forma e:xrerior, iClases de elementos elementos con Iforma interior

'" ~ :::,0.5 Elementos senciUos I0 ~ D 0 no perfil ados Ic I0.~ I(5

0.5< ~ 10 di..i.metros)

Forma interior,elementos conforma interior

, iI IS' .I0 I Ill. gu Jero pasante,I aguj ro ciego

i j

I,11' . Elementosno perfilados,lJj'--->-ll-c-o-l-l-ro-s-c-a-!ill, II ' .

Ii,! 3,1 I Con estria ,.,1I operativaI

I' j !

i ! '" II 'I 0 '" Elementos no 114 '@ ~ perfilados i

"' v inl:l5 I15 f ~ ~ Con rosca iL..~"'~ !i I ~ g -----=~lI i V ~ ~61 g ~ @ Con estria i

U v ~ operativa I! .J17!! II I

I i j

liB tIIIIfl

Orros(> 10 di:imetros)

_._- .._-Mecanizado de fsuperficiesplanas

Sin mecani.z.1.do0 su perficial

_.Sup. plana exterior

1 y/o sup. curm en. una direccion

Sup. pl.-Ulas ext.

2 rel. entre S1 pordi". en un circulo

Extria exterior3 y/o ranura

4Estriado exteriory/o poligonal

I

Sup. plana ex.I

I5 y/o ranura y/o !

estri,r !i

6 Sup. plana in. Iy/o ranura !I

Estriado interior i7 y/o poligono !

!iI I Estriado in. y ex. '

If ~:_'.._~~_~_:_.:_::a__~_:_y_fO__ J

Agujeros ,LUxilhtres ydientes de engranajes

Sin agujerosauxiliares I

~ AgUj. axiales no !~ rel. par una plan. i~ tilla de taladrado Ii3-is Agujeros axiales !

reI. por una plan- Itilla de taladrado i2 ~

1~-13UNC ~

~ r0.250 0.750

Lt1.000

"-.-- O.500 -~ I~ -- 0.875 - -~

--- ...-- --1.500 ----"

Primer digitoSegundo digito

relacion de longitud/diametro LID = 1.5".pieza escalonada en los dos extremos yademas roscada en uno de ellos.liso en el extremo escalonado.no se requieren superficies planasmaquinadas.

Quinto digito se selecciona 0: no hay barrenos auxiliares 0 dentados.Por tanto, el codigo de forma de la pieza en el sistema Opitz es: 1 5 1 0 0

se seleccionase selecciona

Tercer digitoCuarto digito

se seleccionase selecciona

DCLASS (Design and Classification Information System - Sistema de Informacion deDisefto y Clasificacion), fue desarrollado en Brigham Young University con fineseducativos y de desarrollo tecnologico, por consiguiente su utilizacion primordial seda en los ambientes universitarios; no obstante esta siendo utilizado en el ambienteindustrial para el desarrollo de prototipos.

El empleo del sistema de codificacion DCLASS, considera las siguientes premisas:1.- Una pieza puede ser mejor caracterizada por su propia configuracion, que es

el atributo mas sobresaliente de inmediato.2.- La configuracion puede tener varias caracteristicas, tales como: barrenos,

ranuras, roscas, acanaladuras, estrias, etc.3.- Una pieza puede ser caracterizada completamente por medio de su configu-

racion basica, tales como tamafto, precision, forma, tipo de material y condiciones.4.- Varios segmentos de codigos cortos, pueden ser encadenados para formar un

codigo de clasificacion de una pieza.El sistema DCLASS de codificacion de familias de piezas se desarrollo para utilizar

ocho porciones de digitos, ordenados en cinco segmentos de codigo como se muestraen la Figura 2.11.

Configuraci6nbasica

Caracteristicasde forma Tamaiio

~--------~--------_/IC6digo de ocho digitos

El primer segmento de codigo, se compone de tres digitos y se utiliza para denotarla configuracion basica (forma) de la pieza.

El segundo segmento de c6digo se indica con un digito y especifica la complejidadde la pieza, que inc1uye caracteristicas especiales tales como barrenos y ranuras,tratamientos termicos y acabados superficiales especiales.

El tercer segmento de c6digo comprende un digito y especifica el tamaiio de lapieza.

El cuarto segmento de c6digo expresa 1aprecisi6n y se indica con un solo digito.El quinto segmento se indica mediante dos digitos y expresa el tipo de material

de la pieza.Ejemplo: El c6digo DCLASS para el buje que se muestra en la Figura 2.12 es B 0 1

2 3 A 7 segtin descripci6n de la Figura 2.13.

Material: acero inox.Acabado superficial: IV

BOI 1 2 3 A7

lIlTmaterialpresicion, sin proceso especialtamano (maxima dimension)

Para saber como se determinaron estos valores es necesario recurrir al programade computadora en donde se encuentran 10s valores correspondientes alas carac-teristicas de la pieza. La Figura 2.14 muestra la carta de clasificaci6n de las familias depiezas. Esta carta esta estructurada en forma de arbol16gico, facilitando asi el trabajode selecci6n de caracteristicas de la pieza.

Dtimetro ext.simple Con barrenos C

Cilindrica recta2 dhimerros Ca

Diametro ext.multiple 3 o mas CRedonda Cambio continuo diamerros

de diametro ext. Carta 2Con porcion

Carta 3Combinaciones cilindrica recta

Sin porcion Carla 3Configuraciones Redondacon ciHndrica recta

sOlid1.S desviacionCarta 4

Redonda conRotacional Hnea de

Carta 4centros inclinada

Configuracion basica Configuraciones -. 4Treilladas/embutidas C;u"ta

a de partes No rotacionalCarta 5

ificacion Caracteristicasespeciales

Carta 6Rango detamano

Carta 6Clase deprecision

Figura 2.14. Arbol16gico DCLASS

Esta carta en realidad, es solo una de las muchas cartas del sistema de clasificaci6nDCLASS. Para codificar el buje en cuesti6n, tenemos que empezar al inicio del arbol,entrando en cada rama de acuerdo a las caracteristicas de la pieza. En el ejemplo quenos ocupa, se seleccion6: configuraci6n basica, rotacional, configuraci6n s6lida,redonda, cilindro recto, diametro exterior simple y con barreno. Aqui para finespracticos, se sigui6 la rama superior con excepci6n del ultimo paso, que nos envia ala carta numero 1 del sistema DCLASS (vease Figura 2.15).

Similar como en la carta de la Figura 2.14, en la carta 1 del sistema DCLASS, se tomala rama: barreno concentrico redondo, y barreno simple en diametro. La ultima ramatermina con el c6digo B 0 1, el cual corresponde a los primeros tres digitos del c6digopara el buje.

El segundo segmento del c6digo de la familia de partes, describe la complejidadde las caracteristicas especiales de la pieza que se esta codificando, que en nuestro

Tecnologia de grupos 34

Figura 2.15 . .A.rbol16gico de la carta 1 DCLASS

Ban"enosimple en dillmetroBal Escalonado en un extremo

Barreno multipleendiametro

B04Con barre no Barreno contomeado/escalonado

IBarreno concentrico, rosca exterior en redondoBaS Barreno simple en diametro

Sin barreno

I

Escalonado en ambos extremosB03

BllEscalonado en un extrema BIZ

arreno multiple en diametrolIEscalonadoen ambos extremos

Barreno contorneado/escalonado B13B14

Barreno concentrico en redondoDos diametros

Icon barrenoBarreno concentrico,rosca exterior en redondo

B15 Con barreno

Escalonado enambos extremos

Decremento desdelos extremos

Escalonado enambos extremos

Decrementos desdelos extremos

ejemplo se trata de un buje. En el sistema DCLASS, las caracteristicas especiales incluyelas caracteristicas de forma (barrenos, ranuras, etc.), tratamiento termico ytratamiento de las superficies acabadas (recubrimiento, pintura, anonizado, etc.). LaTabla 2.1 proporciona varios valores de c6digo que se emplean para definir el c6digode complejidad "1", como sise tratarade un barreno, ya que se tratade una operaci6nque no requiere tratamiento termico ni tratamiento superficial de acabado.

C6digo de complejidad

1

2

34

5

6

2134

>34

El tercer segmento del codigo de la familia de partes, se refiere al tamaiio de lapieza. La Tabla 2.2 se emplea para seleccionar el valor adecuado. Como el tamaiiodel buje es menor de una pulgada, esta medida cae en la categoria de miniatura y Iecorresponde el codigo "2". .

Codigo de Dimension Descripcion EjemplostaJIlano miixima S.M.(mm.)

S.I.(pulg.)

1 0.5 10 subminiatura caosulas

2 2 50 miniatura caja de clips

3 4 100 pequeno caja de cerillos

4 10 250 medio oequeno caia de zaoatos

5 20 500 medio caiade pan

6 40 1000 medio grande lavadora

7 100 2500 grande carnioneta pick up

8 400 10 000 extragrande carnion

9 1000 25000 gigante vag6n de ferrocarril

El cuarto segmento indica la precision de la pieza. En el sistema DCLASS la precisionrepresenta un compuesto de tolerancia yacabado superficial. La Tabla 2.3 enlistaestas dos caracteristicas tecnologicas. La clase 1 representa las tolerancias muycerradas y una rugosidad de acabado superficiallapeado. En el otro extremo la clase5, representa las tolerancias amplias y una rugosidad de pieza de fundicion 0 desuperficie de corte de flama. Una pieza con precision de codigo 1, requiere unprocesamiento de maquinado e inspeccion muy cuidadoso.

Codigo de clase Tolerancia Acabado suoerficial

1 0.0005 pulg. 4rms

2 0.0005-0.002 oulg. 4- 32 rms

3 0.002 -0.010 pulg. 32- 125 rms

4 0.010 -0.030 oulg. 125- 500 rms

5 0.030 pulg. 500 rms

El buje de nuestro ejemplo, requiere una tolerancia y un acabado superficial nopoco usual, por 10 que el valor del codigo sera especificado como "3".

El quinto segmento y ultimo del c6digo de la familia de partes, considera el tipode material de la pieza. Segun el dibujo, la pieza esta hecha de acero inoxidable. LaFigura 2.16 proporciona el c6digo adecuado para el tipo de material. Seleccionamos:metales, metales ferrosos, aceros, aceros de alta aleaci6n y por ultimo acerosinoxidables. El c6digo para el tipo de material es "AT'.

Ahora tenemos completo el c6digo DCLASS de la familia de partes para el bujeconsiderado. Como puede apreciarse el procedimiento es sencillo, por 10 que es f:icilde computarizarlo y de sistematizarlo en cualquier tipo de computadora (micros,minis 0 mainframes).

Figura 2.16

Materialescombinados

Com uestosEspumasmicroesferasLaminados

No metalescristalinos

MineralCeramicosVidrio crist.MaderaPapelFibra textilVidriosPlasticosElastomeros

No metalesy compuestos

Aceros aleadosde bajo carbon

Metales esados

Metales reciososMetales es eciales/semiconductoresMetales nuclearesMetales raros

MICLASS (Metal Institute Clasification System), significa Sistema de Clasificacion delInstituto del Metal y fue desarrollado por la Organizacion Holandesa para Aplicaciony Desarrollo Cientifico. MICLASS, es uno de los sistemas mas populares y comercialesen los Estados Unidos. Consiste de dos grandes secciones.

La primera secdon es un codigo de doce digitos, empleado para clasificar lascaracteristicas de ingenieria de manufactura de la pieza:

Configuraci6n basica Configuraci6n de los elementos Posicion de 105 elementos Dimensiones principales Dimensiones en radio Dimensiones auxiliares Tolerancias Material

Los primeros cuatro digitos se refieren a la forma: configuracion principal,configuracion de los elementos y la posicion de los elementos (vease Figura 2.17).

Figura 2.17.Estructura del c6digo MICLASS

Posicion de la contlguraci6n de elementosContiguraci6n de elementos

Conflguraci6n principal

La configuracion principal de la pieza es la forma del producto final como vieneespecificado en el dibujo de ingenieria. La configuracion de los elementos son lascaracteristicas de la pieza, tales como: barrenos, ranuras y estrias. Los siguientescuatro digitos, proporcionan informacion dimensional: dimension principal, dimen-siones diversas en radio y las dimensiones auxiliares. Estas ultimas varian de acuerdoa la configuracion principal de la pieza. Los digitos 9 y 10 contienen informacionacerca de las tolerancias. Finalmente, los dos ultimos digitos proporcionan un indicede maquinabilidad del material.

La segunda gran seccion de la codificacion MICLASS, es opcional y puede contenertantos como 18 digitos, confeccionados para satisfacer las necesidades espedficas dela empresa, tales como: vendedores, tamano de lote, costos, sugerencias para lamejora de la productividad, etc.

Los primeros 12 digitos de la primera seccion son universales y su definicionespecffica no puede cambiarse, 10cual permite el intercambio de informacion entreempresas 0 divisiones de las mismas.

El sistema MICLASS, con el fin de evitar que se realicen codificaciones manuales,proporciona varios programas interactivos para asistir al usuario en el amilisis decodificacion y clasificacion de la informacion memorizada en la base de datos. Estosprogramas pueden ser utilizados para la clasificacion y codificacion en diseno,eliminar duplicidad de disenos, estandarizar la manufactura, mejorar el control yvelocidad del flujo del material, optimizacion de maquinas-herramienta, etc.

Resumiendo, el empleo de la clasificacion y codificacion en la aplicacion de latecnologia de grupos en el campo de la manufactura, fue el mas grande paso haciala evolucion de los sistemas de clasificacion y codificacion.

En el campo del diseno, la utilizacion de estos sistemas, hicieron posible el poderconsultar el archivo-historial de caracteristicas de partes clasificadas y codificadas, quepermiten disenar partes mucho mas rapido.

En el campo de la manufactura, la utilizacion de estos sistemas mejora grande-mente la eficiencia de la fabricacion por lotes y a costos mas bajos, debido a laestandarizacion de los procesos y a la definicion mas practica y economica de losmetodos de produccion de cada una de las partes.

Por consiguiente, se puede afirmar categoricamente, que la tecnologia de gruposincrementa la productividad tanto en el campo del diseno como en el de manufactura.Esto se debe a que los sistemas de clasificacion y codificacion, acruan sinergicamente,impactando significativamente el proceso total de diseno y manufactura.

ElAnalisis de Flujo de Produccion PFA (Production Flow Analysis), es un metodo quese utiliza para:

1.- Identificar familias de piezas y grupos de maquinas-herramienta.2.- Analizar la secuencia de operaciones y la ruta de trabajo de las piezas

producidas en un taller determinado.3.- Agrupar partes con rutas identicas 0 similares.Estas acciones hacen posible la formacion logica de celulas de maquinas en

distribucion de acuerdo con la tecnologia de grupos.El procedimiento de trabajo de este sistema se realiza de acuerdo a los siguientes

pasos:1.- Decidir el alcance del estudio y hacer la recoleccion de datos necesarios. El

alcance determina la poblacion de piezas a analizar. Definida la poblacion, seconsideran 10s datos mmimos necesarios para el analisis, 10s cuales son: el numero

JaimeResaltado

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de la pieza y la secuencia de operaciones para cad a una de las piezas. Estos datos sepueden obtener de la hoja de ruta. Datos adicionales, como tamano de lote, estan-dares de tiempos yvolumen de producci6n anual, son necesarios con el fin de disenarlas ceIulas de maquinas para una capacidad de producci6n deseada.

2. - Clasificar las piezas en grupos de acuerdo a la similitud de sus procesos deruta. Para un numero elevado de piezas, la clasificaci6n se lleva a cabo codificandolos datos coleccionados e introduciendolos en un formato de computadora, como elque se muestra en la Figura 2.18.

Numero C6digo de rnaquina otros datosde parte (secuencia de proceso)

iA 4 ~, ,, "

5 7 B 4 0 1 0 4 1 o I' 9 2 31

El formato esta constituido por espacios para el numero de parte y para lasecuencia de c6digos numericos, que identifican las maquinas espedficas en la ruta.Los c6digos numericos que se emplean en este tipo de clasificaci6n se indican acontinuaci6n en forma muy reducida, con el fin de ilustrar en forma sencilla el modode como se realiza la codificaci6n de datos.

Proceso C6digoSegueta 01Torno 02Torno de torreta 03Mandriladora 04Taladro de mana 05Taladro CN 06Fresadora 07Mandriladora 08Rectificadora S. P. 09Rectificadora S.c. 10Etc. Etc.

Este procedimiento de clasificaci6n se utiliza para formar paquetes de grupos depiezas con procesos de ruta identicos.

JaimeResaltado

Tecnologia de grupos

3. - Desplegar graficamente la hoja de proceso para cada paquete de piezas, comopuede apreciarse en la Figura 2.19. Esta grafica no es mas que un plano de c6digosnumericos del proceso de todos los paquetes que previamente se han determinado.

C6digos de identificaci6n de paquetes

B C D E F G H I J K L M N 0 PQ R S T

A

01fX X X X X X X X X X ._-~021 X X X X X

~\XX X X X X

X X

OS X X X X X06 X X

07 X X X X X X X

08 X X'" 09 X X.9::l

X X X X X X X0' 10's X X X X'-' 11"0X X X X0 12 X:ao

13 X X X'0u'-' 14"0V)

X X0 15..S X X X X X X X X X X X X'::l 16Z X X X X17

18 X X19 X X X X X X X

20 X X X

21 X X X

22 X X X X

X A X X X X X X XX23

24 X X X X

4.- Identificar los grupos similares. Esta tarea es la mas ardua, difkil y crucial enel procedimiento. La tarea se lleva a cabo rearreglando, los datos ya considerados,hasta lograr un nuevo modelo 0 arreglo, de tal manera que identifique y agrupe lospaquetes de piezas con rutas similares. El nuevo arreglo puede ser como el que semuestra en la Figura 2.20.

Los nuevos grupos formados, estan agrupados en bloques rectangulares. De estamanera quedan identificados tanto las piezas a manufacturar como las maquinas autilizar. En el nuevo modelo, es de observarse, que hay paquetes (y siempre los habra)que no tienen lugar en ningun grupo similar. En estos casos se procede a analizar ydeterminar si es posible colocarlas en algun grupo; 0 bien, determinar que el procesodemanufactura se lleve a cabo por metodos de distribucion convencionales.

Tecnologia de grupos

Figura 2.20. Rearreglo de la carta PFA

C6digos de identificaci6n de paqlleres

F C L RAM E K a G P B J S H N TOO Ix X X X X X X X XX X X

XX X X XX X X X X X

X XX X X X X

X XX X X X X X X

X XX X

X X X XX X X1 X X X X

X X X X X2-3 X X X

45 X X

XXXXXXX X X X X X6X X X X7

XX8X X9 X X X X X

X X X01 X X X

X X X X2X XX X X X X X23 X XX XX X24

'".S 06g.'g 07.g 08~ 0915'8 10.g 1'"8 1S':l 1Z

1

1

1

1

1

1

22

2

Una vez que se han determinado las familias de piezas y los grupos de maquinas, seprocede a la formacion de las celdas de maquinas. Para ello se concibe una piezahipotetica que represente 0 que contenga todos los atributos de diseiio y demanufactura de las piezas individuales de una familia (vease Figura 2.21). Paraproducir una pieza de la familia, se consideran las operaciones de la pieza hipoteticaque coinciden con la pieza a producir y se borran 0 eliminan aquellas que no formanparte de la pieza a producir. Por ejemplo, una pieza hipotetica de solido de revolucion( representativa de todas las de la familia) puede contener las siguientes operaciones:

1.- Torneado exterior2.- Careado de ambos extremos3.- Torneado de escalon4.- Rectificado5.- Barrenado6.- Torneado de caja7.- Machuelado

Si una pieza miembro de la familia se va a producir, la cual requiere los maqui-nados 1, 2, 3 y 7, estas operaciones se consideran, mientras que las operaciones 4, 5y 6 se eliminan 0 se borran de la ejecuci6n del programa de operaciones demaquinado.

La determinaci6n de la celda de trabajo, por tanto, debe efectuarse para que seejecuten las siete operaciones de maquinado listadas con las variaciones inherentesal tamafto y forma, con tal de que se respete el modelo de la pieza hipotetica. Paraproducir esta familia de piezas, puede llevarse a cabo de tres maneras:

1.- Fabricar las piezas en un torno (operaciones 1, 2, 3, 4, 5 y 6) y en unarectificadora (operaci6n 7).

2.- Fabricar las piezas en un grupo de maquinas distribuidas por funci6n, cuyosdesplazamientos de las piezas entre maquinas las realiza el operador.

3.- Fabricar las piezas en una celda diseftada en flujo de linea, que consiste en ungrupo de maquinas conectadas con una banda transportadora de piezas (Fig. 2.22).

Figura 2.22. Celda de maquinas en linea de flujo

Torno de torreta

D=====Dt . ~!1da transportadora

[F----o []~

Reducci6n del tiempo de diseno de partes. Estandarizaci6n en las actividades de diseno. Estandarizaci6n del herramental y de dispositivos de sujeci6n. Los dispositivos de sujeci6n en las maquinas-herramienta, no requieren cambios

dristicos, debido a la similitud de las piezas. Reducci6n de tiempos de preparaci6n de maquinas. Reducci6n de movimientos y de tiempos de espera de las piezas. Mayor eficiencia en el recorrido de las piezas en el taller. Simplificaci6n de los controles de la planeaci6n de la praducci6n. Reducci6n de tiempos de manufactura. Reducci6n de trabajos en praceso. Reducci6n de inventarios (casi cera). Reducci6n de costos de preparaci6n de maquinas. Reducci6n de costos de mantenimiento. Reducci6n de costos de manufactura. Reducci6n de operarios. Los trabajadores se sienten satisfechos de realizar trabajos menos mon6tonos. Reducci6n de inspecci6n. Mejoramiento de la calidad.

JaimeResaltado