Diseño Para La Manufactura

DFM Definida

Del conjunto de metodologías DFX (Diseño para X) disponibles para el desarrollo de nuevos productos la mas universal es DFM. La razón es sencilla, DFM tiene implicaciones directas sobre el costo de manufactura de un producto.

Es importante recordar que el costo de manufactura tiene una relación directa con el éxito económico de un producto. Dicho éxito depende del margen de utilidad por venta del producto y por el numero de unidades vendidas.

En ambos casos los costos y la calidad del producto tienen implicaciones directas en el éxito del producto en el mercado. DFM es uno de los métodos disponibles enfocados en lograr lo anterior, en otras palabras el uso adecuado de DFM con lleva a la reducción de costo sin tener que sacrificar la calidad del producto.

José A. González Gómez, MSIEDepartamento de Ing. Industrial, DFM

Diseño Para La Manufactura DFM (1)

DFM es una de las practicas que requiere de mayor integración durante el DNP. Para que la aplicación de DFM sea exitoso es necesario tener acceso a los siguientes tipos de información:

1. Bocetos, dibujos, especificaciones del producto y alternativas de diseños.2. Conocimiento detallado de los procesos de fabricación y

ensamble disponibles.3. Costos estimados de manufactura, volúmenes de producción y

tiempo al mercado.

Para lograr recoger la información anteriormente mencionada es necesario que el equipo de desarrollo este conformado por individuos provenientes de las siguientes áreas funcionales:

1. Ingeniería.2. Finanzas.3. Producción.4. Diseño.

5. Mercadeo. José A. González Gómez, MSIEDepartamento de Ing. Industrial, DFM




DeterminaciónCostos de Mfa.Aproximados

Impacto de las decisiones DFM

sobre otros factores

ReducciónCostos de

Componentes

Reducción

Costos de

Ensamble

ReducciónCostos Admin. de Producción

Volver a calcularlos costos

de Manufactura

Aceptable?

DiseñoPropuesto

DiseñoAceptable

SiNo

• Tiempo de Desarrollo• Calidad• Medio Ambiente• Confiabilidad• Logística• Robustez• Serviceability

1. Determinación de los Costos Aproximados de Manufactura



Sistema de Manufactura

Materias Primas

Mano de Obra

ComponentesComprados

Energía

Suministros

ServiciosContratados

Desperdicios

ProductosTerminados

Herramientas

Información

Equipo/Maquinaria

Cada uno de estos elementos de entrada al sistema de manufactura mas los desperdicios de salida generan costos.



Costo de Manufactura

Comprada

Ensamble

Equipo y HerramientasMano de Obra

Overhead

IndirectosDe Apoyo

Componentes/Piezas

Estándar A la medida

Materia Prima Procesamiento Herramientas Esp.

Desarrollo Interno

• Vigilancia• Aseo General• Mantenimiento de las instalaciones

• Manejo de Materiales• Aseg. de Calidad• Compras• MantenimientoCostos Dependientes



Una forma de mantener organizada toda la información referente a costos de componentes estándar y hechos a la medida es la utilización de una lista de materiales (BOM).




Costo Aproximado de Componentes Estándar: Existen dos maneras para obtener los costos de un componente estándar: 1. Compara la parte/pieza nueva con una ya siendo producida o

comprada por la empresa.2. Solicitar cotizaciones a proveedores ya existentes.

En este momento es importante determinar la cantidad requerida de dicha parte/pieza. Pueden darse dos casos:

1. Compra de la pieza a un proveedor, en cuyo caso por lo general entre mayor sea la cantidad requerida, menor será el costo de compra.2. Producción interna de la pieza, en cuyo caso grandes cantidades pueden generar conflictos en la programación del recurso productivo.

De lo anterior podemos concluir que el objetivo final es la búsqueda del costo mínimo total.




Costo Aproximado de Componentes Hechos a la Medida: Un componente hecho a la medida se fabrica mediante los mismos procesos que un componente estándar, la diferencia radica en que el componente hecho a la medida por lo general es una pieza especial que solo se utiliza en un producto en particular. Luego para determinar el costo aproximado de la pieza es necesario sumar los costos de los siguientes elementos:

1. Costos de la Materia Prima (se puede obtener de tablas especializadas).

2. Costos de Procesamiento (se puede obtener de tablas especializadas).3. Costos de Herramientas Especiales, moldes, troqueles, etc.

Costo Aproximado de Ensamble: Cuando un producto esta conformado por diferentes partes, es necesario determinar el costo de ensamble. Para determinar dicho costo es necesario saber cuanto tiempo tarda un operario en realizar la operación de ensamble para luego multiplicar este valor por la tasa de pago. Esto se hace para todas las operaciones necesarias para entregar el producto armado (se

puede obtener de tablas especializadas). José A. González Gómez, MSIEDepartamento de Ing. Industrial, DFM


2. Reducir los Costos de Componentes

Para lograr reducir los costos asociados a los componentes del nuevo producto es necesario emplear lo que se conoce como “Reglas de Diseño”. Algunos ejemplos son:

1. Desarrolle un diseño modular.2. Minimiza la variación de partes.3. Diseñe partes para que sean multi-funcionales.4. Diseñe partes para que sean multiuso.5. Diseñe partes que sean fáciles de fabricar.6. Diseñe partes que minimicen su manipulación durante la

fabricación.7. Trate de no usar componentes flexibles.

Para lograr lo anterior es critico conocer y entender no solo las restricciones del proceso sino las fuerzas que generan los costos.

Otra forma para lograr la reducción de costos buscada es la simplificación de los procesos de producción, esto puede implicar la reducción del numero de pasos en el proceso de fabricación. Un ejemplo de esta estrategia es el uso de fabricación “net-shape”.



2. Reducir los Costos de Componentes

Finalmente, la estandarización no solo de los componentes sino de los procesos de fabricación contribuirá a la reducción de costos. En el primer caso la estandarización de los componentes permitirá lograr mayores economías de escala. En cuanto la estandarización de los procesos de fabricación esto con lleva mejoras en calidad y desempeño de los procesos.



3. Reducir los Costos de Ensamble

Para lograr reducir los costos de ensamble se puede utilizar el método desarrollado por Boothroyd & Dewhurst. Este método se basa en una primera parte, la cual tiene como objetivo la evaluación del diseño existente. El resultado de esta primera parte es un indicador de la eficiencia del diseño.

La segunda parte del método consiste en aplicar una serie de reglas o guías para el diseño que tiene el objetivo de facilitar el proceso de ensamble.

A continuación se presenta el método:



3. Reducir los Costos de Ensamble



Análisis paraEnsambleManual

Análisis paraEnsambleMedianteRobótica

MejoramientoDel Diseño yReevaluación

Análisis paraEnsamble

Automático deAlta Velocidad

Selección del Método deEnsamble

DFA desarrollado por Boothroyd & Dewhurst

3. Reducir los Costos de Ensamble - Análisis



3. Reducir los Costos de Ensamble – Diseño Mejorado



3. Reducir los Costos de Ensamble – Reglas de Diseño (DFA)

Reducir el numero de piezas y tipo de piezas Esta regla no solo tiene repercusiones en la reducción de costos de ensamble y materiales sino también a nivel de costos de apoyo (gestión) a la producción. Esto resulta al haber:

1. Menos documentación.2. Menores inventarios.3. Menos proveedores.4. Control de Producción mas sencillo.5. Menos inspecciones.6. Menos reproceso.

Para reducir el numero de piezas de una diseño se debe contestar las siguientes preguntas:1. Durante la operación del producto, la pieza en cuestión se mueve con relación a las demás piezas ya ensambladas?2. La pieza en cuestión debe ser de un material diferente o debe ser aislada de las otras piezas ya ensambladas?3. La pieza en cuestión tiene que ser separada de las demás piezas ya ensambladas para permitir el ensamble o desensamble de otras piezas?






1.1(3)


Trate de Eliminar los Ajustes



2.1(1) 2.2(5)


Trate de Eliminar los Ajustes



2.3(5)


Diseñe las partes para que se auto-ubiquen y auto-alineen



3.4(4)

3.3(2)

3.2(2)

3.1(1)


Tenga en cuenta el acceso y visibilidad en las diferentes operaciones



4.1(1)

4.2(2)


Tenga en cuenta el acceso y visibilidad en las diferentes operaciones



4.3(2)

4.3(2)


Tenga en cuenta el fácil manejo de las partes desde un presentación al granel

Diseñe partes que no se puedan instalar incorrectamente

Elimine la necesidad de reorientación durante el ensamble (estas operaciones no generan valor)

Maximice la simetría de las partes o enfatice la asimetría



Un axioma se define como un principio básico que se supone es verdad sin ninguna prueba. Ejemplo “Ninguna frase puede ser verdadera y falsa al mismo tiempo”.

Esta metodología se basa en el uso de axiomas (reglas) y el método desarrollado por Boothroyd & Dewhurst.

La diferencia entre el método propuesto y el método de B&D es:- No es tan engorroso.- No necesita un alto grado de experiencia para su

utilización.

A partir de una muestra (no muy significativa) se comprobó que los resultados de los dos métodos eran semejantes.

A continuación se relacionan los axiomas y su ponderación.


Diseño Para El Ensamble Automatizado: Método Axiomático DFA (23)

Caracterización y Ponderación de Axiomas para el DFA

Eficiencia por Orientación: Piezas se enredan, anidan 5 (Peor) Piezas asimétricas sin polaridades marcadas (p&g) 5 Piezas asimétricas con polaridades marcadas (p&g) 3 Piezas simétricas 1 Pieza llega a la estación de ensamble con una orientación conocida 1 (Mejor)

Manipulación de las Piezas: Gran peso no centrado, potencialmente causando perdida de orientación 5 (Peor) Piezas demasiado grandes 5 Piezas demasiado pequeñas 5 Piezas frágiles 3 Piezas flexibles 3 Geometría irregular requiriendo herramientas especiales 3 Manipulación fácil de la pieza requiriendo herramientas est. 1 (Mejor)




Inserción/Introducción de las Piezas: Sin pines o superficies de guía 10 (Peor) Pieza esta suelta después de inserción, permitiendo su desalineación 10 Pieza requiere mas que un simple movimiento lineal para su inserción (Ej.. Tornillos) 10 Inserción lineal, requiriendo algún dispositivo de medición 6 Pieza requiere grandes presiones para su inserción 6 Inserción lineal, no requiere dispositivo de medición 2 Pieza requiere adhesivo o otra aplicación de pegante 2 Operación de ensamble que no requiera una pieza fabricada2 (Mejor)

Dirección de Ensamble: Ensamble se lleva acabo en una dirección diferente al plano horizontal 10 (Peor) Ensamble se lleva acabo debajo de una pieza previamente instalada 10 Ensamble en forma de pila (de abajo hacia arriba) 0 (Mejor)




Parte Requerida: Se requiere que la pieza se mueva en relación con otras piezas ya ensambladas? La pieza debe ser de un material diferente? La pieza en cuestión tiene que ser separada de las demás piezas ya ensambladas para permitir el ensamble o desensamble de otras piezas?

“SI” a alguna de las preguntas 1 (Peor)“NO” a todas las preguntas 0 (Mejor)

Formula para calcular la Eficiencia del Diseño

Puntaje del diseño es la suma de los resultados de las columnas 2, 3, 4 y 5 de la correspondiente matriz.



Diseño del Eficiencia Diseño del Puntaje

4 X Requeridas Piezas

4. Reducir los Costos de Apoyo a la Producción

Por lo general esta categoría de costos es afectada directamente cuando se logra reducir los costos asociados a componentes y al ensamble del producto en cuestión. Sin embargo siempre es útil recordar que a medida que se pueda minimizar la complejidad del sistema de manufactura así también se reducirán los costos de apoyo a la producción.

5. Impacto de las Decisiones DFM sobre otros Factores

Algunos de los factores que pueden ser afectados por el uso del DFM son:



• Tiempo de Desarrollo• Calidad• Medio Ambiente – 3Rs.• Confiabilidad• Logística• Robustez• Serviceability

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