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INSTITUTO TECNOLOGICO DEL ISTMO

Alumno: De La Cruz Martínez Uziel N0. Control: 19190423 Materia: Procesos de manufactura

Semestre y Grupo: 3N Docente: Orihuela González Julio Antonio Trabajo: Investigación de unidades

Unidad 1 Introducción a los procesos de manufactura La manufactura es una actividad importante desde el punto de vista tecnológico, económico e histórico. Desde épocas muy remotas, el hombre ha modificado el aspecto y características de diversos materiales que se encuentran en su hábitat. A través del tiempo aprendió a dominar las técnicas o métodos mediante los que ha podido transformar esos materiales en elementos útiles para su subsistencia. Este fenómeno ha dado origen a los procesos de fabricación. En realidad, este concepto es muy amplio ya que incluye, por ejemplo, la producción de textiles, fármacos, metalmecánica, etc. De este modo, como proceso de manufactura se denomina a todo método de transformación y acabado que se emplea para los materiales metálicos, cerámicos y polímeros. Lo anterior incluye cambios en la geometría del material, alteración de sus propiedades, operaciones de ensamble y también de acabado superficial. El objetivo primario de todo proceso será producir un componente de la forma y dimensiones deseadas, con los acabados y propiedades requeridos, todo esto al menor costo y de forma sustentable. Es indudable que la supervivencia, prosperidad y dominio de la raza humana sobre la tierra se debe en gran parte a que su inteligencia le hizo posible la manufactura de herramientas y objetos diversos. Ciertamente que el camino recorrido ha sido largo y el proceso lento. Se calcula que deben haber transcurrido miles de años de prueba y error para que el hombre pudiera tallar herramientas, tales como el hacha de mano en la que se pueden ya notar algunas de las características geométricas de nuestras modernas herramientas de corte. Históricamente se ha subestimado la importancia de la manufactura en el desarrollo de las civilizaciones; no obstante, las culturas humanas que han sabido hacer mejor las cosas a lo largo de la historia, han sido las más exitosas. Haciendo mejores herramientas, se perfeccionaron las artesanías y las armas; la artesanía les permitió un mejor nivel de vida, las armas les permitieron conquistar a las culturas vecinas en tiempos de conflicto.

Evolución del proceso de manufactura El proceso de manufactura ha pasado por las siguientes etapas: 1. Proceso de manufactura elaborado a mano Al principio, cuando se iniciaron las actividades de manufactura todo el proceso era realizado de forma manual. Por esa razón cuando se habla de un producto manufacturado se piensa en un producto elaborado a mano. Sin embargo, este proceso en forma manual solo logró funcionar cuando se elaboraban productos sencillos, de bajo precio y cuando existía poca demanda de este. 2. Proceso de manufactura elaborado a mano y con máquinas Seguidamente, con el paso del tiempo los productos se hicieron más complejos y con más valores agregados, por lo que se incrementó notablemente la demanda y, en consecuencia, su precio. Sin duda, esto llevo a que se mejorara el proceso de manufactura, por lo que ahora este proceso se hace en forma manual o con el auxilio de máquinas. Sobre todo, porque se requiere producir estos productos en grandes cantidades. De este modo, el proceso de manufactura se ha convertido en un proceso que utiliza la tecnología de forma innovadora. Además, los trabajadores que elaboran los productos manufacturados se especializan en realizar un trabajo específico de forma manual o con el uso de las máquinas. Esto se realiza con el propósito de mejorar los tiempos de producción y para usar de forma más eficiente los recursos.

Subtemas

 1.1. Concepto de procesos de fabricación. Un proceso industrial, proceso de fabricación, manufactura o producción es el conjunto de operaciones necesarias para modificar las características de las materias primas. Estas características pueden ser de naturaleza muy variada como la forma, la densidad, la resistencia, el tamaño o la estética. Se realizan en el ámbito de la industria. En la mayoría de los casos, para la obtención de un determinado producto serán necesarias multitud de operaciones individuales de manera que, dependiendo de la escala de observación, se puede denominar proceso tanto en el conjunto de operaciones desde de la extracción de los recursos naturales necesarios hasta la venta del producto como las realizadas en un puesto de trabajo con una determinada máquina/herramienta. La catalogación de

los

diferentes

procesos

productivos

industriales

sirve

como herramienta de consulta para los expertos que a la hora de proponer un proceso productivo, que debe estar en función de los parámetros generales del enfoque de la industria, tanto como en el material utilizado para el proceso, la geometría general de los componentes del producto y también el volumen de producción calculado. En la producción de una manufactura puede evidenciarse un procedimiento que comienza con un ingreso de distintos insumos, elementos básicos que se van trabajando y combinando paulatina y secuencialmente hasta concluir en un producto acabado. Con el paso del tiempo este tipo de orden en su producción fue sufriendo una mejora a efectos de lograr un aumento en la productividad. Así, por ejemplo, la revolución industrial, y posteriormente, la producción en serie, fueron incidentes de enorme importancia en lo que respecta al modo en que las manufacturas se fabricaban. Esta mejora en la productividad trae aparejada

indefectiblemente una mejora en el precio, por el hecho mismo de que al aumentar la oferta, esta cubre a la demanda. 

En otros conceptos, El proceso de manufactura es el conjunto de labores que se llevan a cabo para poder transformar las materias primas y convertirlas en productos manufacturados.

La manufactura es utilizada en la industria para cambiar ya sea la consistencia, la dimensión, la forma, la firmeza o la belleza de la materia prima. Originalmente el concepto y significado de manufactura se refería a la forma de producción artesanal, más propia de siglos anteriores. Con el desarrollo de los nuevos procesos de productivos, la tecnología y el crecimiento de la industria a lo largo del tiempo esta denominación se ha convertido en lo anteriormente explicado. Dicho esto, históricamente se entiende que el origen del concepto que conocemos por manufactura se sitúa en la Revolución Industrial y los cambios sociales y económicos que dicho hito provocó. La historia de la manufactura puede dividirse en dos partes: 1) el descubrimiento y la invención por parte del hombre de los materiales y los procesos para fabricar cosas, y 2) el desarrollo de los sistemas de producción. Los materiales y procesos para hacer objetos preceden a los sistemas en varios milenios. Algunos de dichos procesos- fundición, trabajo con martillo (forjar), y rectificado- se remontan a 6000 años o más. La fabricación temprana de implementos y armas se llevó a cabo más mediante destrezas y oficios, que mediante la manufactura en el sentido actual. Los antiguos romanos tenían lo que podría llamarse “fabricas” para producir armas, pergaminos, cerámica y vidrio, así como otros productos de esa época, pero los procedimientos se basaban por mucho en el trabajo con las manos.

 1.2. Elementos de un proceso de fabricación El proceso de fabricación es la cantidad de insumos y factores necesarios para obtener un determinado producto y la forma en que dichos insumos y factores son combinados. Cabe destacar que los factores son los bienes que se utilizan con fines productivos (las materias primas).Es por ello, que resulta muy importante dominar el proceso a partir de sus componentes. El no hacerlo, puede significar que el resultado final no es el deseado, con el consiguiente derroche de materiales, energía, tiempo, y por sobre todo con la insatisfacción del cliente de dicho proceso. El proceso de fabricación es realizado por las empresas, las cuáles se valen de información y tecnología que es utilizada por las personas para la fabricación de los productos. Además, las empresas desarrollan sus procesos de fabricación con la finalidad de poder satisfacer la demanda del mercado, que requiere los satisfactores para cubrir necesidades de consumo. Entre los elementos más utilizados para los procesos de fabricación se encuentran: • Proceso a utilizar • Insumos • Mano de Obra • Método de trabajo • Máquinas

• Medio Ambiente

• Medición.

Proceso a utilizar • Decidir qué proceso se utilizara. En algunos casos, un mismo producto puede ser obtenido a través de distintos procesos. Por ejemplo: un proceso manual requiere más tiempo de trabajo humano que un proceso mecanizado y ni hablar de un proceso con control numérico. Se dice que los procesos son intensivos en mano de obra, intensivos en capital, intensivos en energía (si requieren principalmente fuerza motriz eléctrica), intensivos en recursos naturales (si el principal factor es la tierra, como ocurre en el caso del agro y la minería).

Insumos: Determinar las cantidades de productos y factores que se compraran o contrataran. Son materiales que si poseen cambios y elaboración al momento de ser utilizados, ejemplo: plásticos, latas, software, etc. Mano de Obra. • Se refiere al trabajo humano, que desarrollan distintas personas durante el PP, ya sean operarios, técnicos, profesionales, etc. Método de trabajo: • Es la secuencia lógica y ordena de acciones o actividades que producen los cambios en las materias de entrada y que permite la obtención de un producto final. Máquinas: Son el equipamiento, herramientas y maquinarias que colaboran en el proceso de transformación. Medio Ambiente: • Muchas veces descuidado, el medio ambiente se refiere al orden y a la limpieza del sector productivo. Siempre que se fabrica algo o se produce, esta acción tiene un efecto negativo sobre el medio ambiente, contaminándolo, descargando el ella basuras y desechos industriales que son nocivos para el agua, aire o suelo. Medición: Se refiere a todo tipo de medición que se hace en el sector, al más importe es comparar lo que se planificó versus con lo que se realizó, Por ejemplo: cantidad de piezas fabricadas, tiempos estándar de operación, cantidad de piezas conformes y no conformes, mediciones hechas sobre piezas, productividad, cantidad de retrabajos, etc. Gracias a los elementos de los procesos podemos tener un orden en la fabricación de productos, y así tener beneficios tanto como para el productor como para el beneficiario, por eso es muy importante tenerlos en cuenta para un buen funcionamiento de una empresa y para una satisfacción del cliente.

 1.3. Clasificación de los procesos de fabricación Agrupar los procesos de manufactura no es una tarea fácil debido a la gran variedad de métodos existentes, así como también por los diversos puntos de vista que se pueden considerar para tal fin. Tomando como base las modificaciones geométricas o físicas, los procesos de manufactura se pueden agrupar en: • PROCESOS DE FUNDICIÓN O COLADA. El cambio de forma se produce mediante la fusión del material y su solidificación en un molde de la forma requerida. Involucra fundamentalmente a los metales, aunque existen algunos que son factibles de aplicar para el vidrio y los polímeros. • PROCESOS DE CONFORMADO DE METALES MECÁNICO (métodos de deformación

plástica).

Un

material,

usualmente

metal,

es

deformado

plásticamente, esto se puede realizar en caliente (no hay endurecimiento) o en frío. Por ejemplo: laminación, troquelado, forja, embutido, extrusión, etc. • PROCESOS CON ARRANQUE DE VIRUTA. En este caso, más que un cambio de forma se trata de una generación de la geometría requerida mediante la eliminación de material de un bloque de partida, empleando una herramienta cortante, la cual, a través de la interferencia generada con la pieza, producirá el arranque de material. Estos procesos pueden ser denominados con base en el equipo utilizado o también por las herramientas de corte. Entre otros se pueden mencionar al torneado, fresado, esmerilado, rectificado, etc. • PROCESOS PARA EL CONFORMADO DE POLÍMEROS. Las características especiales de plásticos y hules han llevado al desarrollo de métodos de fabricación particular, tales como el termoformado, inyección, soplado, moldeo por transferencia, extrusión, calandreado, etc., los cuales aun cuando pueden tener denominaciones similares a las utilizadas para los metales, se realizan de maneras muy diferentes.

• PROCESAMIENTO A PARTIR DE POLVOS. Estos métodos se han desarrollado rápidamente e incluyen la formación de elementos útiles a partir de partículas de materiales cerámicos, poliméricos y metales. Consisten en la aglomeración de polvos por compactado y compresión. En esta categoría se puede incluir el procesamiento de los materiales compuestos. • PROCESOS PARA ACABADO DE SUPERFICIES. Entre otros se pueden considerar a los recubrimientos electrolíticos, las pinturas, los metalizados por inmersión, los recubrimientos por difusión y los de conversión. • PROCESOS DE UNIÓN. Incluyen los métodos de unión y los de ensamble, soldadura, adhesivos, remaches y juntas atornilladas, entre otros. • PROCESOS PARA LA MODIFICACIÓN DE PROPIEDADES DE LOS MATERIALES. Comprenden los tratamientos térmicos, termoquímicos, como son el temple, recocido, nitrurado, carburizado, entre otros. En otras fuentes Los procesos de manufactura pueden dividirse en dos tipos básicos: • Operaciones de proceso: Una operación de proceso transforma un material de trabajo de una etapa a otra más avanzada, que lo sitúa cerca del estado final deseado para el producto. Operaciones de ensamble: Una operación de ensamble une dos o más componentes para crear una nueva entidad llamada ensamble, sub ensamble o cualquier otra manera que se refiera al proceso de unir. Operación De Proceso Utiliza energía para alterar la forma, propiedades físicas o el aspecto de una pieza de trabajo y agregar valor al material. Se distinguen 3 categorías de operaciones de proceso • Procesos de formado La mayoría de los procesos de formado aplican calor, fuerza mecánica o una combinación de ambas para efectuar un cambio en la geometría del material de trabajo. Hay diversas formas de clasificar los procesos de formado

1. fundición, mol deado y otr os procesos en los que el material inicial es un líquido calentado o semifluido 2. procesado de partículas: el material inicial es un polvo que se for ma y calienta para darle una geometría deseada. ejemplo: sintonización

3. procesos de de formación: el material inicial es un sólido dúctil que se deforma para formar la pieza. ejemplos: forja y extrusión

4. procesos de remoción de material: el material inicial es un sólido del cual se quita material para que la pieza resultante tenga la geometría deseada. ejemplos: torneado, fresado, taladrado

Procesos de mejoramiento de propiedades • Agregan valor al material con la mejora de sus propiedades físicas sin cambiar su forma; el tratamiento térmico es el ejemplo más común. Tratamientos térmicos: incluyen diversos procesos de recocido y resistencia para metales y vidrio

Operaciones de p Esta categoría se refiere a la estética del producto en las etapas finales y están compuestas por: • Limpieza: incluyen procesos mecánicos o químicos para quitar la suciedad. • Tratamientos de superficie: incluyen tratamientos mecánicos como el chorro de perdigones y chorro de arena. • Procesos de recubrimiento y deposición de películas delgadas: aplican un revestimiento de material a la superficie exterior de la pieza de trabajo Operaciones de Ensamble Las operaciones de ensamble es en donde dos o más partes separadas se unen para formar una nueva entidad, los componentes de esta quedan unidos en forma permanente o semipermanente.

 1.4. Diagramas de flujo de los procesos. Para el mejor entendimiento de los procesos de manufactura es necesario el uso de diagramas que permiten la fácil identificación de actividades y sus relaciones. Todo ingeniero industrial debe tener la capacidad de la representación sintética de las actividades de producción o de organización por medio de diagramas, en los que se muestren todas las acciones que dan como resultado productos o servicios de una organización. Diagrama de proceso es la representación gráfica de las acciones necesarias para lograr la operación de un proceso. Es una técnica que permite representar gráficamente las operaciones y estructuras que se van a realizar, por medio de la representación de los pasos de un proceso. Este puede ser un producto, un servicio, o bien una combinación de ambos. Entre las ventajas de utilizar el diagrama de flujo, es posible resaltar que él: •Mejora •Muestra •Crea

la los normas

comprensión pasos

necesarios

estándar

para

del

proceso

para la

la

de

realización

ejecución

de

trabajo. del

los

trabajo. procesos.

•Demuestra la secuencia e interacción entre las actividades / proyectos. •Puede

ser

utilizado

para

encontrar

fallas

en

el

proceso.

•Se puede utilizar como fuente de información para el análisis crítico. •Facilita la consulta en caso de dudas sobre el proceso. Diagrama Causa-Efecto Este diagrama también se le conoce como diagrama Ishikawa o diagrama de pescado. Diagrama Causa-Efecto nos ayuda para realizar una lluvia de ideas y poner las posibles variables que afectan nuestra condición actual en el proceso de manufactura. se recomienda que cada vez que se realice este tipo de análisis se hagan en grupo o CFT con el fin de tener mayor cantidad variables y de esta forma no

tengan que devolverse para buscar más variables luego de muchas pruebas sin resultados positivos.

Diagrama Hombre-Máquina Para un ingeniero de manufactura el diagrama Hombre-Máquina es de suma importancia puesto que facilita ver la relación entre los tiempos del operador y los tiempos de máquina. Esto nos ayuda a ver si existen tiempos muertos (tiempos que el hombre tiene que esperar a la máquina) y ver cuales pasos tienen tiempos muy largos con el fin de ir reduciendo la duración de toda la operación. Es muy cómodo usar este tipo de diagrama debido a que permite mejorar la operación del trabajador para hacer que este tenga un buen ritmo con la máquina y pueda tener una operación de manufactura más constante durante su período de trabajo. En manufactura el trabajo puede ser repetitivo por muchas horas y es normal que el operador lleve un ritmo muy variable dando como ejemplo casos en que los trabajadores disminuyen su producción debido que falta poco tiempo por salir o casos cuando aumentan su producción en ciertas horas del día y luego bajan el ritmo porque cumplieron con un objetivo de producción mal establecido.

Este diagrama permite mejorar el método de trabajo para que el operador pueda laborar durante su jornada en forma constante (este diagrama se utiliza para la estandarización de procesos)

Diagrama Gantt: El diagrama Gantt es indispensable para darle seguimiento de los proyectos y actividades que se requieren para implementar las mejoras de los grupos kaizen y 6 sigmas. Es de suma importancia que tengan fecha, actividades por realizar y la persona responsable de ejecutar tal actividad. Este seguimiento es bueno que lo haga el gerente o jefe de área a cargo para garantizar la ejecución de los pasos y actividades descritas en el diagrama.

Diagrama de tuberías e instrumentación Un diagrama de tuberías e instrumentación o P&ID muestra las tuberías y los componentes relacionados del flujo de un proceso físico. Se utiliza más comúnmente en el campo de la ingeniería. Los P&IDs son fundament...