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CIM 02 - Ingeniería de diseño

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CIM 02 - Ingeniería de diseño

  1. 1. Luis  Pedraza  (10/11)  Ingeniería  de  Diseño  Diseño  de  producto  e  ingeniería  de  producto  
  2. 2. Rueda  CIM  SME  Luis  Pedraza  (10/11)  
  3. 3. De5inición  del  PRODUCTO  y  del  PROCESO  •  Primer  segmento  de  la  rueda  SME   •  Diseño   •  Análisis,  simulación  y  selección  de  materiales   •  Documentación  del  diseño  y  de  producción   Luis  Pedraza  (10/11)  
  4. 4. Diseño  del  producto  y  del  proceso  •  Punto  de  par,da  para  un  estudio  de  CIM   •  Los  departamentos  de  diseño  son  los  primeros  en  usar  nuevas   tecnologías,  para  realizar  tareas  de  diseño  y  documentación   •  Obje,vo:  reducir  la  carga  de  tediosas  tareas  manuales  presentes   en  el  diseño  y  documentación  de  productos  nuevos  y  mejorados.     Luis  Pedraza  (10/11)   ↑  eficiencia  y  ↑  producKvidad   •  En  esta  fase  empieza  la  concepción  inicial  del  producto,   normalmente  con  los  planos.  Los  datos  del  diseño  se  almacenan   en  una  base  de  datos  común  
  5. 5. Herramientas  de  diseño   Jean  de  la  Grive   Versalles  (1746)   Luis  Pedraza  (10/11)   “Lo#ing”   Guggenheim  (Bilbao)   Frank  Gehry  Arquitecto  (dibujo  de  1893)   Spline  mecánico  S  XVIII  
  6. 6. De5inición  del  producto  y  del  proceso  •  Requisitos   •  Seguir  un  modelo  de  diseño,  con  todos  los  pasos  crí,cos  a  seguir   en  el  diseño   •  Soaware  y  herramientas  para  crear,  analizar  y  verificar  las   opciones  de  diseño   Luis  Pedraza  (10/11)   •  PermiKr  Ingeniería  Concurrente  de  forma  que  el  personal  de   diseño  y  de  producción  parKcipen  en  la  fase  de  diseño   •  Principios  de  diseño  que  permitan  crear  un  producto  que  se   pueda  fabricar  libre  de  defectos  
  7. 7. De5inición  del  producto  y  del  proceso   •  Base  datos  empresarial   compar,da  con  una  imagen   única  de  toda  la  información   sobre  el  producto   •  PDM:  Product  Data   Management     Luis  Pedraza  (10/11)   •  Red  CIM  de  la  empresa   •  LAN,  Ethernet  
  8. 8. De5inición  del  producto  y  del  proceso   Luis  Pedraza  (10/11)   Existe  intercambio  de  datos  de  manera   informal  entre  el  área  de  diseño  y  la  fábrica.   En  algunas  organizaciones  se  establece  una   comunicación  formal    
  9. 9. Ingeniería  de  diseño  •  Comienzo  de  la  acKvidad   •  Creación  de  un  nuevo  diseño   •  Generalmente  la  orden  procede  de  ventas  y  marke,ng   •  Orden  de  trabajo  para  el  departamento  de  Ingeniería.  REA  (Request  for   Engineering  Ac9on)   Luis  Pedraza  (10/11)   •  Órdenes  internas  (un  departamento  ha  detectado  algún  problema)   •  Órdenes  externas  (problema  con  origen  en  los  usuarios)  
  10. 10. Ingeniería  de  diseño   Luis  Pedraza  (10/11)  
  11. 11. Ingeniería  de  diseño  •  Diseño  del  producto   •  Responsable  del  diseño  y  análisis,  selección  de  materiales,  y   documentación  •  Ingeniería  de  producción   Luis  Pedraza  (10/11)   •  Trabajos,  procesos,  calidad  deseada  y  Kempos  de  proceso   •  Decidir  si  se  compra  o  se  fabrica   •  Técnicas  de  verificación  del  producto  y  del  proceso  de   producción:  estándares  de  calidad  
  12. 12. Ingeniería  de  diseño  •  Departamento  de  Ingeniería   •  Responsable  de  controlar  los  cambios  en  el  producto   •  Consistencia  entre  lo  que  demanda  el  usuario  y  la  capacidad  de   producción,  diseño  o  modificación  de  un  producto  •  Calidad   Luis  Pedraza  (10/11)   •  Evita  errores  en  el  diseño  y  la  documentación  
  13. 13. Ingeniería  de  diseño   Luis  Pedraza  (10/11)  
  14. 14. Modelo  del  proceso  de  diseño   Concepción   •  Evaluación  de  las  necesidades   (Conceptualización)   •  Definición  del  problema   •  (Groover,  2001)   Síntesis   •  Detalles   Luis  Pedraza  (10/11)   Análisis   •  Prueba  del  diseño.  Obtención  de  datos   •  ¿Se  cumplen  las  especificaciones?   Evaluación     •  Pensando  en  producción   Documentación  
  15. 15. Modelo  del  proceso  de  diseño  •  Concepción:  definición  de  caracterís,cas  del  producto  (Form,   Fit,  FuncKon)   •  Forma   •  Forma  aproximada  y  esKlo  del  producto   •  Adecuación  al  mercado,  y  relación  con  otros  productos  de  la   Luis  Pedraza  (10/11)   empresa   •  CaracterísKcas  funcionales   •  Mantenimiento,  fiabilidad,  rendimiento,  etc.   •  Criterios  a  menudo  procedentes  de  markeKng  
  16. 16. Modelo  del  proceso  de  diseño  •  CONCEPCIÓN   •  Definir  el  problema  de  diseño  como:   •  Típico   •  Diseño  repe,,vo,  parecido  a  los  anteriores   •  Alpico   Luis  Pedraza  (10/11)   •  Diseño  conceptual,  algo  totalmente  diferente  
  17. 17. Modelo  del  proceso  de  diseño  •  CONCEPCIÓN   •  “El  diseño  repe**vo  es  la  aplicación  del  proceso  de  diseño  a  un   nuevo  producto  u9lizando  piezas  de  arAculos  previamente   diseñados,  o  pequeñas  variaciones  sobre  diseños  previos”   •  Diseño  repe,,vo.  Secuencia  de  tres  pasoso  fases:   Luis  Pedraza  (10/11)   1.  Establecer  las  caracterís,cas  msicas,  funcionales  y  de  mercado  del   producto  (FFF)   2.  Clasificar  los  productos  actuales  con  caracterísKcas  similares.     •  aplicar  diseño  paramétrico  y/o     •  desarrollar  estándares  para  productos  similares  (piezas  estándar)   3.  Modelar  el  producto  gráfica  y  analíKcamente  y  comunicar  el  diseño   a  las  demás  áreas  
  18. 18. Diseño  paramétrico   Luis  Pedraza  (10/11)   AutoCAD  2010:  Parametric  Design    
  19. 19. Modelo  del  proceso  de  diseño  •  CONCEPCIÓN   •  “El  diseño  conceptual  es  la  aplicación  del  proceso  de  diseño  a  la   creación  de  un  nuevo  producto  que  es  único,  y  no  se  parece  a   ningún  producto  de  los  que  se  fabrican  actualmente”   •  Diseño  conceptual.  Secuencia  de  dos  pasos:   Luis  Pedraza  (10/11)   •  Establecer  las  caracterís,cas  msicas,  funcionales  y  de  mercado  del   producto  (FFF)   •  Modelar  el  producto  gráfica  y  analíKcamente  y  comunicar  el  diseño  a   las  demás  áreas   •  Se  uKliza  menos  de  un  10%  de  las  veces   •  CREATIVIDAD   “thinking  outside  the  box”  
  20. 20. Diseño  repetitivo  -­‐  conceptual   Luis  Pedraza  (10/11)  
  21. 21. Modelo  del  proceso  de  diseño  •  SÍNTESIS     •  Especificación  de  materiales,  caracterísKcas  geométricas,  detalle   dimensional   •  Modificación  del  modelo  original   •  Filtrado   Luis  Pedraza  (10/11)   •  Diseño  para  ensamblado   •  Diseño  para  fabricación   •  Muy  acoplado  con  la  fase  de  concepción   Concepción   (Conceptualización)   Síntesis  
  22. 22. Modelo  del  proceso  de  diseño   ConceptualizaKon   •  Nuevo  modelo  de  diseño   Syntehsis  filter   •  Filtrado  y  enriquecimiento   Design  enrichment   en  el  proceso  de  síntesis   Luis  Pedraza  (10/11)   Design  for  assembly   Design  for  manufacturing   Analysis   EvaluaKon   DocumentaKon  
  23. 23. Modelo  del  proceso  de  diseño  •  ANÁLISIS   •  Se  chequea  el  diseño  y  se  recogen  datos  relaKvos  al  objeKvo  del  diseño.   •  Uso  del  CAE.   •  Propiedades  del  producto.     •  Volumen,  área,  peso,  centro  de  masas,  etc.   Luis  Pedraza  (10/11)   •  Análisis  de  elementos  finitos  (FEA).   •  Esfuerzos  máximos,  transmisión  del  calor,  simulación  de  circuitos,  etc.   Escuadra  de  aluminio:  (a)  Diseño  original;  (b)  Diseño  óp,mo  
  24. 24. Modelo  del  proceso  de  diseño  Finite  Elements  Analysis  (FEA)     Luis  Pedraza  (10/11)  
  25. 25. Modelo  del  proceso  de  diseño  •  EVALUACIÓN   •  Se  estudian  los  datos  recogidos  en  la  fase  de  análisis,  para  ver  si   corresponden  con  las  especificaciones  definidas  en  la  fase  de   concepción   •  Herramientas:   Luis  Pedraza  (10/11)   •  SW  de  simulación   •  HW  de  proto,pado  rápido  
  26. 26. Prototipado  rápido  LOM:  Laminated  Object  Manufacturing   Solido  SD300   Luis  Pedraza  (10/11)   Mcor  Matrix  Desktop  modeler  
  27. 27. Modelo  del  proceso  de  diseño  •  DOCUMENTACIÓN   •  Creación  de  planos  con  todas  las  vistas,  planos  de  detalle  y  de   ensamblado   •  Detalles  de  diseño,  como  componentes  estándar,  notas  de   fabricación,  dimensiones  y  tolerancias   Luis  Pedraza  (10/11)   •  Documentos  de  Ingeniería.  Número  de  pieza,  lista  de  materiales,   y  dónde  se  usa  cada  pieza   •  Creación  de  ficheros  que  usarán  los  departamentos  de   planificación  y  control  de  la  producción,  ingeniería  de  producción,   markeKng  y  control  de  calidad  
  28. 28. Modelo  del  proceso  de  diseño  •  PROBLEMAS   •  No  parKcipan  en  el  diseño   •  Fabricación   •  Proveedores   •  Otras  áreas  de  la  empresa  no  integradas  en  el  diseño   Luis  Pedraza  (10/11)  •  SOLUCIÓN   •  Modificación  del  modelo  ⇒  INGENIERÍA  CONCURRENTE  •  La  Ingeniería  concurrente  es  una  filoso^a  de  diseño   en  la  que  se  ,enen  en  cuenta  al  diseñar  el  producto   los  sistemas  para  fabricarlo,  mantenerlo,  y  destruirlo   desde  la  fase  inicial  del  diseño  
  29. 29. Modelo  del  proceso  de  diseño  •  Sistema  tradicional   •  Flujo  lineal   •  Baja  interacción  entre  los  grupos   responsables  del  diseño   •  Realizado  sólo  por  ingenieros  de   diseño   Luis  Pedraza  (10/11)   •  PROBLEMAS:   •  Lo  productos  llegan  tarde  al   mercado   •  Baja  calidad   •  Mal  servicio  al  cliente   •  Costes  altos   •  No  Kenen  en  cuenta  manera   de  desechar  el  producto   finalizada  su  vida  úKl   •  No  hay  parKcipación  del   personal  de  planta  
  30. 30. Modelo  del  proceso  de  diseño   Luis  Pedraza  (10/11)  •  Nuevo  modelo   •  Inclusión  de  la  Ingeniería  Concurrente  en  el   modelo  anterior   •  El  nivel  de  parKcipación  es  mayor  en  las   primeras  fases  del  diseño.  En  las  úlKmas  fases   hay  menos  decisiones  críKcas  que  requieran   la  colaboración  del  resto  de  la  empresa  
  31. 31. Modelo  del  proceso  de  diseño  •  Comienzo  con  un  plan  de   mercado,  donde  se  marcan   objeKvos  de  producción  y   precio  •  A  conKnuación  se  diseña  con   Luis  Pedraza  (10/11)   el  modelo  de  Ingeniería   Concurrente  con  cinco  fases  
  32. 32. Modelo  Operacional  del  proceso  de  diseño    •  Diseño  con  Ingeniería  Concurrente   •  Diseño  conceptual   •  Decisiones  sobre  las  especificaciones  del  producto.  Forma,  uKlidad  y   funcionalidad  (FFF)   •  Las  decisiones  afectan  al  70%  del  valor  final  del  producto  y  del   Luis  Pedraza  (10/11)   impacto  de  mercado   •  Requiere  los  mejores  ingenieros  y  herramientas   •  Uso  de  simulación  para  el  análisis  de  diseños  alternaKvos  
  33. 33. Modelo  Operacional  del  proceso  de  diseño    •  Diseño  con  Ingeniería  Concurrente   •  División  del  producto  en  subensamblajes   •  IdenKficación  de  posibles  variantes.     •  Aumenta  el  número  de  departamentos  involucrados  en  el  diseño   •  Diseño  modular  para  reducir  el  número  de  subensamblajes   Luis  Pedraza  (10/11)   diferentes.  Se  consiguen  menores  costes  y  una  respuesta  rápida  a  las   condiciones  del  mercado  
  34. 34. Modelo  Operacional  del  proceso  de  diseño    •  Diseño  con  Ingeniería  Concurrente   •  Diseño  de  piezas  aisladas   •  Se  diseñan  todas  las  piezas  del  producto  principal  y  los   subensamblajes   •  Es  cuando  parKcipan  el  máximo  número  de  personas  en  el  diseño   Luis  Pedraza  (10/11)   •  Cambios  drásKcos  en  las  especificaciones  producen  grandes  retrasos   y  son  muy  caros   •  Diseño  del  ajuste  entre  piezas   •  Énfasis  en  el  proceso  de  fabricación   •  Análisis  y  simulación  de  tolerancias   •  En  productos  electrónicos,  se  chequean  los  circuitos  integrados  
  35. 35. Modelo  Operacional  del  proceso  de  diseño    •  Diseño  con  Ingeniería  Concurrente   •  Agrupación  de  piezas  y  subensamblajes   •  Se  determina  la  secuencia  de  ensamblado   •  Se  diseñan  los  equipos  accesorios,  como  soportes   •  Normalmente,  se  recKfican  los  diseños  previos  de  las  piezas  y   Luis  Pedraza  (10/11)   subensamblajes.  Se  refinan  las  tolerancias,  o  se  añaden  superficies   de  agarre   •  Se  desarrollan  estrategias  para  validar  el  producto   •  Descripción  del  proceso  acorde  con  ISO  9000  
  36. 36. Líneas  generales  de  la  5iloso5ía  de  Ingeniería  Concurrente  (I)  •  Desde  el  inicio,  deben  incluirse  expertos  de  todos  los  dominios   como  parKcipantes  en  el  proceso  de  diseño  •  Evitar  tomar  decisiones  irreversibles  antes  de  que  sea  necesario  •  Realizar  una  op,mización  con,nua  del  producto  y  del  proceso   Luis  Pedraza  (10/11)  •  IdenKficar  los  conceptos  del  producto  que  son  inherentemente   fáciles  de  fabricar  •  Centrar  el  diseño  de  los  componentes  en  la  fabricación  y  el   ensamblaje  •  Integrar  el  diseño  del  proceso  de  fabricación  en  el  diseño;  converKr   un  concepto  en  fabricable,  vendible  y  usable.  AnKcipando  los   métodos  y  problemas  del  proceso  de  fabricación  
  37. 37. Líneas  generales  de  la  5iloso5ía  de  Ingeniería  Concurrente  (II)   •  Reducir  el  número  de  piezas  y  partes   •  Incrementar  la  intercambiabilidad  entre  modelos.  Definir   subensamblajes  que  puedan  usarse  en  varios  modelos   •  Mejorar  la  robustez  del  producto  y  del  proceso   Luis  Pedraza  (10/11)   •  IdenKficar  los  pasos  del  proceso  que  por  su  dificultad  impiden   hacer  predicciones  de  Kempos  y  costes   •  Ajustar  las  tolerancias  para  eliminar  fallos  durante  el   ensamblaje   •  IdenKficar  los  elementos  que  deben  verificarse   •  Diseñar  piezas  auxiliares   •  Diseñar  el  proceso  de  fabricación  y  la  secuencia  de   ensamblaje  
  38. 38. Modelo  del  proceso  de  diseño  •  Diseño  con  Ingeniería  Concurrente.  CONCLUSIÓN   •  Requiere  más  ,empo  y  dinero  que  la  metodología  de  diseño   convencional   •  Cada  paso  involucra  no  sólo  a  los  diseñadores  del  producto,  sino   a  diseñadores  de  sistemas  de  fabricación,  de  mantenimiento  y  de   Luis  Pedraza  (10/11)   gesKón  de  residuos   •  Reduce  el  ,empo  de  llegada  al  mercado,  ya  que  los  sistemas  de   producción  están  listos  antes,  al  tenerse  en  consideración   durante  la  fase  de  diseño   •  La  construcción  de  herramientas  y  sistemas  de  producción  no   comienza  hasta  que  no  ha  finalizado  el  diseño  
  39. 39. ¿Qué  es  ISO9000?  •  ISO9000  es  una  familia  de  estándares  de  calidad,   desarrollados  por  la  Organización  Internacional  para  la   Estandarización  •  Las  compañías  pueden  ser  cer,ficadas  ISO9000  mediante  una   rigurosa  auditoría  a  sus  procesos   Luis  Pedraza  (10/11)  •  El  propósito  de  esta  auditoría  es  demostrar  que  las  compañías   han  documentado  sus  procesos  en  las  20  diferentes   categorías,  y  que  están  llevando  a  cabo  sus  procesos  tal  como   los  han  documentado  •  Esta  cer,ficación  ayuda  a  asegurar  a  otras  compañías  que   determinada  firma  realmente  hace  lo  que  dice,  siempre  
  40. 40. ¿Bajo  qué  estándar  le  corresponde  certi5icarse  a  mi  compañía?   •  Bajo  versión  1994  del  Estándar:   •  ISO9001.  Compañías  que  llevan  a  cabo  todas  las  acKvidades  desde  diseño   y  desarrollo  de  productos,  procuración  de  materias  primas,  producción,   pruebas,  instalación  y  servicio   •  ISO9002.  Compañías  que  llevan  a  cabo  todas  las  acKvidades,  excepto   Luis  Pedraza  (10/11)   diseño  y  desarrollo  de  productos   •  ISO9003.  Compañías  que  llevan  a  cabo  sólo  inspección  y  pruebas   •  A  parKr  de  la  entrada  en  vigor  de  la  versión  2000  del  Estándar,  estos   tres  documentos  se  fusionan  en  uno  solo,  denominado  ISO9001-­‐2000   y  cada  compañía  deberá  especificar  cuáles  cláusulas  pretende  dejar   fuera  del  alcance  de  su  cerKficación,  en  común  acuerdo  con  la  firma   acreditadora  que  la  vaya  a  cerKficar,  todo  esto  bajo  las  directrices  del   Estándar  

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