Diseño Concurrente Riba

  • Upload
    esteban

  • View
    260

  • Download
    3

Embed Size (px)

Citation preview

  • 8/11/2019 Diseo Concurrente Riba

    1/224

    Diseo concurrente

    Carles Riba i Romeva

    Profesor del

    Departamento de Ingeniera Mecnica

    ETSEIB - UPC

    Enero de 2002

  • 8/11/2019 Diseo Concurrente Riba

    2/224

  • 8/11/2019 Diseo Concurrente Riba

    3/224

    PRESENTACIN

    Carles RIBA i ROMEVA,Diseo concurrente 5

    Presentacin

    Una de las actividades ms apasionantes, y a menudo ms complejas, en el mbitode la ingeniera es el proceso de creacin y desarrollo de un producto o una m-quina a partir de unas funciones y de unas prestaciones previamente especificadas.

    Constituye una materia pluridisciplinaria que incluye, entre otras, la teora de m-quinas y mecanismos, el clculo y la simulacin, las soluciones constructivas, losaccionamientos y su control, la aplicacin de materiales, las tecnologas de fabri-cacin, las tcnicas de representacin, la ergonoma, la seguridad o la reciclabili-

    dad, que se integran en la forma de un proyecto.La versin original de este libro, escrita en cataln, es el ltimo trabajo de un con-

    junto de cinco que tratan del diseo de mquinasdesde distintos puntos de vistacomplementarios (1.Mecanismos; 2.Estructura constructiva; 3.Accionamientos;4. Seleccin de materiales; 5.Metodologa) cuyo tratamiento autnomo permite lalectura o consulta de cada uno de ellos con independencia de los dems.

    El objetivo concreto de este texto es proporcionar ayudas conceptuales y metodo-lgicas para aquellas personas con nivel de formacin universitaria que, en algnmomento u otro de su actividad profesional, debern emprender el diseo o la fa-

    bricacin de un producto o una mquina.

    En los ltimos aos se ha ido desarrollado una nueva forma de entender la ingenie-ra en la que el diseo acumula cada vez mayores responsabilidades. En efecto,esta nueva visin propugna que una correcta definicin y concepcin global de lossistemas o mquinas debe tener en cuenta tanto los requerimientos de su ciclo devida como la gama de productos fabricada por la empresa o sector, lo que consti-tuye la mejor garanta para su correcto funcionamiento y su acierto comercial.

    Esta nueva perspectiva toma el nombre de ingeniera concurrentey se apoya en

    nuevos mtodos (diseo para la fabricacin y el montaje, DFMA; para la calidad,DFQ; para el entorno, DFE), nuevas herramientas basadas en las tecnologas de lainformacin y de la comunicacin (herramientas asistidas por ordenador: diseoCAD, ingeniera CAE; fabricacin CAM; herramientas integradoras: PDM, redeslocales, Internet) y nuevas formas organizativas (equipos pluridisciplinarios, jefede proyecto, organizacin matricial, o por lneas de proyecto), muchas de las cua-les son objeto de atencin en el texto. No se debe olvidar que la concepcin de

    productos y servicios contina siendo esencialmente una tarea humana y punto deencuentro entre la tcnica, la ciencia y las humanidades.

  • 8/11/2019 Diseo Concurrente Riba

    4/224

    PRESENTACIN

    6 Carles RIBA i ROMEVA,Diseo concurrente

    Este libro tiene su origen en la peticin de Rafael Ferr Masip, profesor de la Uni-versitat Politcnica de Catalunya (UPC, Barcelona, Espaa) y director del Centre-CIM, de preparar una conferencia sobre ingeniera concurrente destinada a una

    jornada con empresas que tuvo lugar en el ao 1993. Posteriormente se transformen un mdulo del master CIME del Centre-CIM y en un curso contratado por laempresa Mart Lloveras S.A. de Terrassa para, ms adelante, entrar a formar partedel master EMEI impulsado por el Centre de Disseny dEquips Industrials (CDEI-UPC) que actualmente dirijo.

    El texto definitivo es, pues, una revisin y ampliacin de materiales anteriores en-riquecidos por los numerosos puntos de vista, ejemplos y casos surgidos de lostrabajos de colaboracin con empresas, especialmente de aqullas en las que hahabido una relacin ms intensa con los responsables de ingeniera (Girbau S.A.,

    especialmente con Ramon Sans y Antoni Girbau; proyecto SRIC, financiado por elCDTI; Ferrocarrils de la Generalitat de Catalunya S.A., con Enric Domnguez;Ros Roca S.A., con Ezequiel Rufes y Domnec Casellas; Iberslex S.A., con SergiPons; Airtecnics S.L, con Jordi Oltra; Ecotcnica, con Pere Viladomiu; y SerraSoldadura S.A., con Joaquim Suazo). Estos trabajos no habran sido posibles sinlas aportaciones de los miembros y colaboradores del CDEI-UPC.

    Tambin se ha beneficiado de las investigaciones de las tesis doctorales que hedirigido (Francesc Ferrando Piera, profesor de la Universitat Rovira i Virgili,URV, Tarragona, Espaa; Quim de Ciurana Gay, profesor de la Universitat de Gi-

    rona, UdG, Espaa; Joan Cabarrocas Bualous, tambin profesor de la UdG, des-graciadamente traspasado el 2000; Heriberto Maury Ramrez, profesor de la Uni-versidad del Norte, Barranquilla, Colombia; Roberto Prez Rodrguez, profesor dela Universidad de Holguin, Cuba) o de aquellas investigaciones actualmente encurso o a punto de iniciarse (Pere Caballol Escuer, antiguo colaborador; Felip Fe-nollosa Arts, profesor de la UPC y miembro del Centre-CIM; y Judit Coll Raich,gestora del CDEI-UPC).

    Otras aportaciones significativas se derivan de los contactos e intercambios man-tenidos con profesores de la UPC (Josep Fenollosa, Joan Vivancos, Joaquim Llo-veras, Xaviert Tort-Martorell), de la UdG (Quim de Ciurana) y de la UniversitatJaume I (UJI, Castell de la Plana, Espaa) (Fernando Romero, Pedro Company)especialmente los destinados a articular un doctorado interuniversitario alrededorde la ingeniera de producto y de proceso.

    De forma muy especial agradezco a Judit Coll Raich y a Roberto Prez Rodrguezla lectura del original, as como sus interesantes observaciones, la ayuda de IvanPodadera en la ltima fase de preparacin del texto, y la paciencia de las personasde mi entorno familiar.

    Solo me queda desear que el contenido del libro sea de inters para los lectores.

  • 8/11/2019 Diseo Concurrente Riba

    5/224

    NDICE

    Carles RIBA i ROMEVA,Diseo concurrente 7

    NDICEPresentacin

    1. El enmarque del diseo 9

    1.1 Nueva dimensin del diseo 91.2 Ingeniera concurrente 141.3 Ciclo de vida y recursos asociados 201.4 Gama de producto 291.5 Producto, empresa y mercado 321.6 Fuentes de informacin y antecedentes 381.7 Simulacin, ensayo y evaluacin 431.8 Organizacin y equipo humano 63

    2. Estructuracin del diseo 67

    2.1 Diseo, ciencia y tecnologa 672.2 Ciclo bsico de diseo 722.3 Proceso de diseo y proceso de desarrollo 782.4 Establecer la especificacin 852.5 Generar el concepto 912.6 Materializar la solucin 972.7 Documentar la fabricacin 116

    3. Herramientas para el diseo concurrente 121

    3.1 Modularidad y complejidad de un producto 1213.2 Diseo para la fabricacin (DFM) 140

    3.3 Diseo para el montaje (DFA) 1533.4 Diseo para la calidad (DFQ) 1723.5 Diseo para el entorno (DFE) 198

    Bibliografa

  • 8/11/2019 Diseo Concurrente Riba

    6/224

    PRESENTACIN

    8 Carles RIBA i ROMEVA,Diseo concurrente

  • 8/11/2019 Diseo Concurrente Riba

    7/224

    Carles RIBA i ROMEVA,Diseo concurrente 9

    1 El enmarque del diseo

    1.1 Nueva dimensin del diseo

    Introduccin

    En las ltimas dcadas del siglo XX (en un proceso que an hoy da contina), laforma de concebir y producir los bienes y servicios ha experimentado una grantransformacin, influida sin duda por el desarrollo de las tecnologas de lainformacin y de la comunicacin (TIC), pero que va mucho ms all y alcanzanuevas concepciones, nuevas herramientas, nuevas metodologas y nuevas formasorganizativas.

    Uno de los aspectos ms destacados de esta nueva situacin es la importancia quevan adquiriendo las etapas de diseo y desarrollode nuevos productos y servicios(y muy especialmente la especificaciny el diseo conceptual) en el contexto delas actividades de las empresas, y el hecho de que en estas etapas se incorporen losrequerimientos y condicionantes de los distintos contextos en los que convivirnestos productos y servicios, como el entorno productivo (fabricacin, montaje,calidad, transporte), el entorno de utilizacin (funciones, prestaciones, fiabilidad,mantenimiento), o el entorno social (ergonoma, seguridad, impactos ambientales y

    fin de vida).En las dcadas de 1970 y 1980 los progresos de la informtica se orientaron haciael abaratamiento de los costes y la mejora de la calidad a travs del desarrollo de laautomatizacin flexible (control numrico, robots industriales, centros de mecani-zado, clulas de fabricacin flexible). Pero a pesar de los resultados espectaculares,

    pronto se percibi que la principal dificultad para obtener mejoras provena de quemuchos productos y servicios haban sido concebidos para procesos tradicionales,donde la intervencin del hombre con su enorme capacidad de adaptacin resolvalas incidencias que se producan.

  • 8/11/2019 Diseo Concurrente Riba

    8/224

    1 EL ENMARQUE DEL DISEO 1.1 NUEVA DIMENSIN DEL DISEO

    10 Carles RIBA i ROMEVA,Diseo concurrente

    Este hecho reorient la atencin de los responsables empresariales y de los inves-tigadores hacia la importancia de las tareas de diseo no tan slo para asegurar lasfunciones y prestaciones de los productos y servicios, sino tambin para facilitar

    aquellos aspectos relacionados con su produccin y ejecucin.La exploracin de este cambio de perspectiva (diseo para la fabricacin y montaje,en la produccin de bienes; diseo para una fcil ejecucin, en la prestacin deservicios) mostr inmediatamente sus enormes potencialidades de mejora. Sorpren-da constatar que, con esta nueva perspectiva (diseo para la funcin, pero tambindiseo para la produccin), se rompan los clsicos compromisos entre alternativas(si se desea ms calidad, hay que dedicar ms recursos) y, simultneamente, seconseguan mejoras significativas en las funciones y prestaciones del producto y enlos procesos para su fabricacin.

    Ejemplo 1.1Incidencia de la automatizacin y del diseo en los costes de montaje

    Aunque esquemtica, las Figuras 1.1 [Boo, 1992] y 1.3 muestran las distintas reper-cusiones que la doble perspectiva de la automatizacin y de la mejora del diseo(en estos ejemplos, diseo para el montaje) tienen en los costes.

    De entrada se observa que el montaje manual de la ltima versin del conjunto (D,Figura 1.1) tiene un coste ms bajo que la automatizacin rgida con mediosespecficos de la solucin inicial (A, Figura 1.1), lo que muestra la capacidad de

    ahorro a que puede dar lugar un rediseo bien orientado. Adems, esto se consiguecon una inversin mucho menor en tiles para el montaje (proceso de rediseo, enlugar de inversin en un equipo de automatizacin especfico) y con una flexibi-lidad mucho mayor (montaje unidad a unidad, si es necesario, en lugar de requerirgrandes series para rentabilizar la inversin). Este ejemplo tambin permite ver lacomplejidad de las interrelaciones que se dan entre distintos aspectos de la fabrica-cin del producto y que hay que ponderar convenientemente:

    a) Las piezas de la solucin inicial A son ms sencillas (la fabricacin es menoscara), pero su nmero es ms elevado; hay que evaluar qu aspecto pesa ms en

    los costes aunque, en principio, parece ser la eliminacin de piezas.b) El elemento base de la solucin D requiere medios de produccin ms sofis-

    ticados que, probablemente, slo son rentables con series medianas o grandes.

    c) La menor complejidad de la solucin D redunda en una mayor precisin delconjunto y en la fiabilidad del componente

    d) Si fuera necesario montar grandes series, la inversin para automatizar el mon-taje de la solucin D sera ms baja que la de la solucin A, ya que tiene unasola direccin de montaje (en lugar de tres en la primera solucin).

  • 8/11/2019 Diseo Concurrente Riba

    9/224

    1 EL ENMARQUE DEL DISEO 1.1 NUEVA DIMENSIN DEL DISEO

    Carles RIBA i ROMEVA,Diseo concurrente 11

    montajeautomticoflexiblemontajeautomticorgido

    0,6

    costesdemon

    tajerelativos

    0,2

    0,1

    0

    0,3

    0,4

    0,5

    24

    0,9

    0,8

    0,7

    1

    A

    montajemanual

    nmero de piezas28 4

    D

    montaje automtico flexible, 200.000 piezas/aomontaje automtico rgido, 2.400.000 piezas/ao

    B C

    Figura 1.1 Ejemplo del efecto combinado de la mejora del diseo y de los pro-cesos de automatizacin en los costes de montaje [Boo, 1992]

  • 8/11/2019 Diseo Concurrente Riba

    10/224

    1 EL ENMARQUE DEL DISEO 1.1 NUEVA DIMENSIN DEL DISEO

    12 Carles RIBA i ROMEVA,Diseo concurrente

    Ejemplo 1.2Montaje, flexibilidad y costes en la fabricacin de automviles de juguete

    En este segundo ejemplo se analizan las interrelaciones entre el montaje, la flexibi-

    lidad y los costes en la fabricacin de una gama de automviles de juguete quepueden adoptar diferentes carroceras y, tambin, distintos nmeros de ejes y dis-tancias entre ejes (Figura 1.2).

    En la Figura 1.3 se presentan tres tipos de montaje. En la solucin A se prev unapieza de chapa que hace de suelo, unida a la carrocera por cuatro tornillos, dondese insertan los ejes y despus se entran las ruedas a presin sobre los ejes. En lassoluciones B y C, los ejes y las ruedas han sido montadas previamente para formarunos conjuntos. En al solucin B, los conjuntos eje-ruedas se colocan en unasentallas de la carrocera y despus una plancha fijada por dos tornillos impide la

    salida, mientras que en la solucin C, los conjuntos eje-ruedas se fijan directamentea la carrocera por medio de ecliquetajes (uniones por forma en que las piezasentran en su sitio debido a la deformacin elstica de una de ellas o de ambas).

    Ms all de la simplicidad creciente y de los costes decrecientes de las soluciones By C respecto de la A, hay que decir que la solucin C tambin es mejor desde el

    punto de vista de la formacin de gamas de producto (vehculos de 2 ejes, de tresejes, de distintas batallas y, si es necesario, de distintas anchuras) y mejora las posi-

    bilidades de automatizacin flexible (evita la plancha del fondo, distinta para cadamodelo de la gama, elimina los tornillos, y tiene una sola direccin de montaje).

    Figura 1.2 Montaje del sistema de ruedas a dos vehculos pertenecientes a lamisma gama, previo a la definicin del sistema de fijacin.

  • 8/11/2019 Diseo Concurrente Riba

    11/224

    1 EL ENMARQUE DEL DISEO 1.1 NUEVA DIMENSIN DEL DISEO

    Carles RIBA i ROMEVA,Diseo concurrente 13

    0,8

    0,9

    0,5

    0,6

    0,7

    0,1

    0,2

    0,3

    0,4costesde

    montajerela

    tivos

    0

    1

    montaje automtico flexible, 200.000 piezas/aomontaje automtico rgido, 2.000.000 piezas/ao

    montajemanual

    montajeautomticorgido

    montajeautomticoflexible

    12 6

    A B

    nmero de piezas3

    C

    Figura 1.3 Efecto combinado de la mejora del diseo y de los procesos de auto-matizacin en los costes de montaje de vehculos de juguete

  • 8/11/2019 Diseo Concurrente Riba

    12/224

    1 EL ENMARQUE DEL DISEO 1.2 INGENIERA CONCURRENTE

    14 Carles RIBA i ROMEVA,Diseo concurrente

    1.2 Ingeniera concurrente

    Integracin de perspectivas

    La nueva perspectiva del diseo que toma en consideracin de forma simultnealos requerimientos funcionales y los de fabricacin se denomina diseo para la

    fabricacin y el montaje(DFMA del ingls design for manufacturing and assem-bly) y, gracias a los buenos resultados obtenidos, estos mismos principios se hanido aplicando progresivamente a otros aspectos de los productos y de los servicios

    para asegurar que den respuesta a las necesidades de los usuarios, que faciliten elmantenimiento o que minimicen los impactos ambientales. Estos principios, juntocon nuevas formas organizativas y nuevas herramientas integradoras, han ido con-

    fluyendo en un nuevo concepto que toma el nombre de ingeniera concurrente.

    Definicin de ingeniera concurrente

    Nueva forma de concebir la ingeniera de diseo y desarrollo de productos yservicios de forma global e integrada donde concurren las siguientes perspectivas:

    1. Desde el punto de vista del producto, se toman en consideracin tanto la gamaque se fabrica y ofrece a la empresa como los requerimientos de las distintasetapas del ciclo de vida y los costes o recursos asociados

    2. Desde el punto de vista de los recursos humanos, colaboran profesionales queactan de forma colectiva en tareas de asesoramiento y de decisin (con pre-sencia de las voces significativas) o de forma individual en tareas de impulsiny gestin (gestor de proyecto), tanto si pertenecen a la empresa como si sonexternos a ella (otras empresas, universidades o centros tecnolgicos)

    3. Y, desde el punto de vista de los recursos materiales, concurren nuevas herra-mientas basadas en tecnologas de la informacin y la comunicacin sobre una

    base de datos y de conocimientos cada vez ms integrada (modelizacin 3D,herramientas de simulacin y clculo, prototipos y tiles rpidos, comunicacin

    interior, Internet).

    Para designar este nuevo concepto, adems del trmino ingenieraconcurrente, enla literatura especializada aparecen otras denominaciones como ingeniera simul-tnea, diseo totalo diseo integrado(ver referencias bibliogrficas).

    Sin embargo, nos inclinamos por la primera denominacin ya que, adems de teneruna buena aceptacin, incide el hecho de la concurrencia de puntos de vista, de me-todologas, de actores humanos y de herramientas de apoyo.

  • 8/11/2019 Diseo Concurrente Riba

    13/224

    1 EL ENMARQUE DEL DISEO 1.2 INGENIERA CONCURRENTE

    Carles RIBA i ROMEVA,Diseo concurrente 15

    Aunque muchos de ellos sern tratados con mayor extensin a lo largo del texto, acontinuacin se describen brevemente determinados conceptos relacionados con laingeniera concurrente, los cuales hacen hincapi en algunas de sus perspectivas.

    Ingeniera simultneaForma de ingeniera concurrente que suele aplicarse en proyectos de gran comple-

    jidad (el diseo de un automvil, por ejemplo), donde prima como factor clave decompetitividad la disminucin del tiempo de diseo y desarrollo (time to market, olead time). A tal fin, se define inicialmente una estructura modular del producto yse dividen las tareas en subproyectos de menor complejidad que puedan desarro-llarse en paralelo. Esta metodologa facilita no tan slo la subcontractacin de lafabricacin de componentes y subsistemas, sino tambin de su diseo y desarrollo.

    Diseo para la calidadPerspectiva de la ingeniera concurrente que, ms all de buscar la conformidad deun producto o servicio con las especificaciones previstas, incide en el mismo diseo

    para hacerlo ms apto para la calidad (eliminacin o simplificacin de controles,diseo robusto). El concepto ms reciente de calidad se refiere tanto al grado desatisfaccin que el producto o servicio proporciona a las expectativas del usuariocomo a la rentabilizacin general de los recursos y a la eliminacin de las prdidas.

    Diseo para el entorno. Factor humanoPerspectiva de la ingeniera concurrente que toma en consideracin en el diseo lascrecientes limitaciones que comportan la escasez de energa y recursos naturales,los impactos ambientales y los requerimientos que se engloban bajo el concepto defactor humano (ergonoma, seguridad, inteligibilidad), aspectos todos ellos cadavez ms sometidos a normativas y a legislaciones.

    Diseo en el contexto de la gama de productoPerspectiva de la ingeniera concurrente que inscribe el diseo y el desarrollo del

    producto o servicio en el contexto de la oferta de la empresa o del sector. Hay quetener presente la tendencia a desplazar la oferta de productos hacia una oferta msglobal de servicios cuya prestacin requiere a menudo de nuevos y ms sofisticados

    productos. Ello impulsa a muchas empresas a asociarse o a formar grupos paracompletar y mejorar su gama y coordinar la concepcin y el desarrollo de sus pro-ductos.

    Equipos pluridisciplinarios de decisin y asesoramientoDesde la perspectiva de los recursos humanos, y dada la complejidad de las nuevasformas de diseo, la ingeniera concurrente ha fomentado la formacin de equipos

    pluridisciplinarios con presencia de las voces ms significativas (direccin, mar-keting, finanzas, diseo, fabricacin, calidad, comercial, posventa, usuarios) para elasesoramiento, debate y toma de decisiones en los principales aspectos de los

    proyectos de innovacin.

  • 8/11/2019 Diseo Concurrente Riba

    14/224

    1 EL ENMARQUE DEL DISEO 1.2 INGENIERA CONCURRENTE

    16 Carles RIBA i ROMEVA,Diseo concurrente

    Gestor de proyecto y organizacin matricialTambin desde la perspectiva de los recursos humanos y, dada la necesidad de unavisin global y con continuidad del producto o servicio, se suele designar un gestor

    de proyecto que se responsabilice de la impulsin y gestin de todo el proceso dediseo y desarrollo del producto. Esta persona utiliza de forma transversal los re-cursos de distintos departamentos de la empresa (marketing, I+D, produccin,

    prototipos y ensayos, comercial, postventa) en una organizacin de estructura ma-tricial (los proyectos impulsan qu hacer y los departamentos ordenan cmo hacer).

    nfasis en la definicin del producto y en el diseo conceptualEn relacin al proceso de diseo, la integracin de las perspectivas anteriores obli-ga a centrar la atencin y los esfuerzos en las etapas de definicin y diseo concep-

    tual de los productos y servicios, y a elaborar en profundidad un principio desolucin antes de pasar a las etapas siguientes (diseo de materializacin y de deta-lle). Sin embargo, conviene avanzarse en alguna de estas etapas ms concretas sisus conclusiones son determinantes en la evaluacin de una alternativa conceptual.

    Estructura modular y subproyectosLos productos o servicios complejos se suelen subdividir en partes ms simples (omdulos) en el marco de una estructura modular. Las tareas de diseo, desarrollo yfabricacin de los mdulos pueden organizarse en subproyectos que son realizadas

    por diversos equipos (propios, contratados, o suministradores). El establecimiento

    de la estructura modular requiere criterios y mtodos para repartir las funciones yestablecer las conexiones (o interfases) entre los mdulos, as como tcnicas paratransmitir adecuadamente la informacin entre los diferentes equipos de diseo.

    Herramientas basadas en la informtica y las comunicacionesDesde la perspectiva de los medios, el diseo y desarrollo incorporan numerosasherramientas asistidas por ordenador (CAx, computer aided x: CAD, CAE, CAM)que han reforzado las actividades de prototipado virtual y simulacin, con el consi-guiente ahorro en tiempo y en pruebas con prototipos fsicos. Tambin se abrennuevas posibilidades para la ingeniera concurrente gracias al establecimiento de

    bases de datos sobre los productos cada vez ms integradas (modelizacin 3D aptaspara simulaciones y clculos, el uso de datos de diseo para simular y programar lafabricacin, para actividades comerciales o de postventa) y de nuevas facilidades deinformacin y comunicacin (redes locales, Internet, otras tcnicas CIM).

    Prototipos y tiles rpidosTambin, desde la perspectiva de las herramientas, ltimamente se han desarrolladonumerosas tcnicas para facilitar la realizacin de prototipos en un tiempo ms bre-ve (y, generalmente, tambin a un coste ms reducido). Ello invita a un uso ms

    decidido de las actividades de evaluacin y validacin por medio de ensayos con

  • 8/11/2019 Diseo Concurrente Riba

    15/224

    1 EL ENMARQUE DEL DISEO 1.2 INGENIERA CONCURRENTE

    Carles RIBA i ROMEVA,Diseo concurrente 17

    prototipos fsicos como comprobacin ltima, lo que se traduce en asegurar lacalidad de los productos y servicios. En este sentido, hay que destacar el recientedespliegue de tcnicas para realizar prototipos y tiles rpidos destinados a piezas y

    componentes de materiales plsticos y tambin metlicos.Las Secciones 1.3 y 1.4 tratan los dos principales conceptos sobre los que se basala ingeniera concurrente: el concepto diacrnico de ciclo de vida y el conceptofundamentalmente sincrnico de lagamade producto.

    Principales orientaciones de la ingeniera concurrente

    A pesar de que las distintas perspectivas y metodologas de la ingeniera concu-rrente tienen por objeto concebir los productos y servicios de forma global en

    beneficio de los usuarios, lo cierto es que repercuten de distinta manera sobre losintereses de las empresas y de las colectividades.

    En efecto, hay metodologas y puntos de vista que benefician a todos, como fabri-car con ms calidad y a menor precio, u obtener mejores prestaciones al mismocoste, ya que todos los aspectos considerados mejoran al mismo tiempo y aumentala relacin entre prestaciones y precio.

    Sin embargo, tambin hay otras metodologas y puntos de vista que, an colabo-rando decididamente en una concepcin global de los productos y servicios, son elresultado de compromisos entre requerimientos contradictorios, muchos de ellos

    condicionados por el entorno y, en consecuencia, las empresas se resisten a incor-porarlos sobretodo cuando pueden dar lugar a prdidas de competitividad.

    Las dos orientaciones descritas anteriormente pueden ser denominadas como:

    A) Ingeniera concurrente orientada al producto (fabricacin, costes, inversin,calidad, comercializacin, apariencia)

    B) Ingeniera concurrente orientada al entorno (ergonoma, seguridad, medio-ambiente, fin de vida)

    Ingeniera concurrente orientada al producto

    Esta primera orientacin de la ingeniera concurrente se refiere a la integracin detodos aquellos aspectos que pueden tener una incidencia positiva en el producto,especialmente en sus funciones y en la relacin entre prestaciones y coste.

    De forma muy directa inciden el:

    Diseo para la funcin Diseo para la fabricacin

  • 8/11/2019 Diseo Concurrente Riba

    16/224

    1 EL ENMARQUE DEL DISEO 1.2 INGENIERA CONCURRENTE

    18 Carles RIBA i ROMEVA,Diseo concurrente

    Pero tambin inciden otras perspectivas relacionadas con las finanzas, la produc-cin y la comercializacin como el:

    Diseo para la calidad Poltica comercial y de marketing Poltica de compras y desubcontratacin

    Los rasgos principales de la ingeniera concurrente orientada al productoson:

    a) En primer lugar, debe asegurar que el producto o servicio responda a las nece-sidades manifestadas por los usuarios; por lo tanto, es fundamental la interven-cin del departamento de marketingen su definicin.

    b) En segundo lugar, debe tomar en consideracin desde el inicio los procesos defabricacin y el equipo e inversin necesarios; por lo que es necesaria la

    intervencin de laingeniera de fabricacin desde el inicio del proyecto.a) Y, en tercer lugar, hay que asegurar la calidad del producto y la rentabilidad de

    los recursos para fabricarlo y comercializarlo, por lo que debe preverse la inter-vencin del departamento de calidaden la definicin y desarrollo del proyecto.

    Ingeniera concurrente orientada al entorno

    La sabidura popular dice que, antes de un acuerdo, el vendedor est dispuesto anegociar aspectos del producto o servicio que ofrece pero que, una vez vendido, lasincidencias que se deriven las asume el comprador. En consecuencia, tambin

    existe la percepcin de que las empresas (cuyo objetivo es obtener un beneficio)evitan dedicar recursos a temas en los cuales despus no debern responsabilizarse.

    La ingeniera concurrente orientada al entorno trata precisamente de aquellos as-pectos relacionados con el entorno del producto que, a pesar de que con un diseoconcurrente adecuado podran mejorar o eliminarse, no hay incentivos suficientes

    para implementarlos pues, normalmente, sus efectos inciden fuera de la empresa ynormalmente son soportados por los usuarios e indirectamente por la sociedad(consumos elevados, contaminaciones, fallos, falta de seguridad, problemtica defin de vida).

    Es evidente que este es un esquema simplista ya que los buenos fabricantes noabandonan a sus clientes (garantas, servicios de postventa, mantenimiento), perotambin es cierto que hay temas que an estn demasiado ausentes (poca seguri-dad, consumos excesivos, emisiones contaminantes, impactos de la eliminacin)

    Ejemplo1.3Catalizador en el sistema de escape de los automviles

    Sin catalizador en el sistema de escape de los gases del motor de los automviles,la contaminacin del aire de nuestras ciudades y de nuestro entorno va siendo cada

    vez ms nociva para el medio ambiente.

  • 8/11/2019 Diseo Concurrente Riba

    17/224

    1 EL ENMARQUE DEL DISEO 1.2 INGENIERA CONCURRENTE

    Carles RIBA i ROMEVA,Diseo concurrente 19

    Pero, qu inters puede mostrar un constructor de automviles para incorporar estedispositivo si conlleva inconvenientes para el fabricante y para el usuario?: Un coste no menospreciable incorporado al precio de venta.

    Una ligera disminucin de la potencia. La obligacin de cambiarlo despus de cierto uso, tambin a un coste elevado.Son unos costes suplementarios y unas desventajas competitivas que prctica-mente ningn fabricante quiere asumir en solitario.Sin embargo, si la administracin obliga a adoptar este dispositivo (como es el casode Europa), entonces todas las empresas vuelven a estar en las mismas condicio-nes de competencia e, incluso, muchas marcas hacen ostentacin de llevar el cata-lizador como muestra de la sensibilidad de la compaa por el medioambiente.

    La intervencin de la administracin

    Afortunadamente, la sensibilizacin ciudadana sobre los temas del entorno es cadada ms importante y ello conlleva buscar soluciones. Sin embargo, mientras existala posibilidad de no adoptar soluciones costosas en beneficio del entorno y anms, si sus efectos no son percibidos directamente por los usuarios, las empresasevitarn incorporarlos ya que les sita en un plano de competitividad desfavorable.

    La nica manera de resolver este tipo de problemas es que los poderes pblicos ylas administraciones, despus de negociarlos, regulen estos temas para de esta ma-nera obligar su cumplimiento a todos. Cuando esto sucede, las empresas suelen

    esgrimir estas mejoras respecto del entorno como reclamo comercial.Las principales metodologas y puntos de vista que inciden en la ingeniera concu-rrente orientada al entornoson:

    a) Ergonoma. Trata la relacin entre el hombre y la mquina. Son tcnicas yadesarrolladas desde hace ms de cuatro dcadas con una incidencia crecienteen el diseo.

    c) Seguridad. Estudia la manera de evitar el riesgo de daos personales o mate-riales. Las normativas europeas de seguridad en las mquinas hacen responsa-

    ble al fabricante de las incidencias y accidentes imputables al diseo (a partirde 1995)

    d) Medioambiente. Propugna el uso sostenible de materiales y energa tanto en lafabricacin como en la utilizacin y la disminucin de las emisiones contami-nantes. Estos aspectos tienen regulaciones ms o menos severas, especialmenteen algunos sectores y su importancia en el diseo no har ms que aumentar.

    e) Eliminacin o reciclaje. Estudia la forma de reutilizar, reciclar o recuperar losmateriales al fin de vida de los productos y todo indica que su incidencia en eldiseo ir creciendo. La automocin y el embalaje marcan la pauta.

  • 8/11/2019 Diseo Concurrente Riba

    18/224

  • 8/11/2019 Diseo Concurrente Riba

    19/224

    1 EL ENMARQUE DEL DISEO 1.3 CICLO DE VIDA Y RECURSOS ASOCIADOS

    Carles RIBA i ROMEVA,Diseo concurrente 21

    Etapas del ciclo de vida de un producto

    Ms all de las mltiples clasificaciones y matices que se puedan hacer sobre esta

    cuestin, en este texto se ha credo conveniente agrupar el ciclo de vida de unproducto en las seis etapas siguientes:

    1. Decisin y definicin2. Diseo y desarrollo3. Fabricacin4. Distribucin y comercializacin5. Utilizacin y mantenimiento6. Fin de vida

    A continuacin se realiza una breve descripcin de cada una de ellas a la vez quese sealan sus aspectos ms relevantes.

    Decisin y definicin

    La primera de las etapas del ciclo de vidade un producto corresponde a la decisinde crearlo y a la tarea de definirlo por medio de especificaciones.

    El origen de un producto puede ser diverso (encargo de un cliente; rediseo de unproducto existente propuesto por la direccin; deteccin de una nueva necesidad uoportunidad en el mercado por parte del departamento comercial).

    La etapa de decisin y definicin no es en absoluto trivial ni sencilla y, probable-mente, es la que tiene luego consecuencias ms importantes a lo largo de su vida:

    a) El lanzamiento de un producto va asociado a invertir una determinada cantidadde recursos materiales, humanos y de tiempo. Antes de hacer la decisin, laempresa debe responderse preguntas como: Hay suficientes clientes potencia-les para cubrir los gastos de diseo y desarrollo?, La empresa tiene capacidad

    para emprender el proyecto?, Tiene al alcance ayudas exteriores?

    b) La definicin del producto es una etapa crucial del proceso de desarrollo y

    contiene en gran medida el acierto o desacierto que ms adelante se ir mani-festando durante el resto del ciclo de vida (satisface o no una necesidad delmercado?; la definicin hace el producto fcilmente fabricable y a bajo coste?;presenta seguridad en su utilizacin?; da lugar a consumos aceptables?).

    Diseo y desarrollo

    El diseoagrupa aquellas actividades que tienen por objeto la concepcin de unproducto adecuado a las especificaciones y al ciclo de vida previsto y su concre-cin en todas aquellas determinaciones que permitan su fabricacin.

  • 8/11/2019 Diseo Concurrente Riba

    20/224

    1 EL ENMARQUE DEL DISEO 1.3 CICLO DE VIDA Y RECURSOS ASOCIADOS

    22 Carles RIBA i ROMEVA,Diseo concurrente

    El desarrollo incluye, adems del diseo, todas aquellas acciones destinadas a lle-var el producto al mercado o a disposicin del usuario (preparacin de los proce-sos de fabricacin, lanzamiento de la produccin, preparacin de la distribucin, la

    comercializacin y la postventa).a) El diseo es el responsable en ltima instancia de que el producto tenga las

    funciones y prestaciones para las que ha sido concebido y su funcionamientosea el adecuado durante todo el ciclo de vida.

    b) La coordinacin entre el diseo y las restantes tareas del desarrollo contienelos elementos para mejorar y hacer lo ms rentable posible los procesos de fa-

    bricacin y comercializacin de la empresa, aspectos que en ltima instanciaredundan favorablemente en el precio y la calidad del producto.

    FabricacinSon el conjunto de actividades destinadas a la realizacin efectiva del productocon unas condiciones aceptables de calidad, costes y tiempo. Entre estas activida-des se encuentran las siguientes:

    a) La preparacin de los procesos productivos, la planificacin y programacinde la produccin y la preparacin del equipo y utillaje necesarios.

    b) La fabricacin de piezas y componentes, o su eventual subcontractacin y elestablecimiento de las correspondientes especificaciones tcnicas y contratos.

    c) El montaje de piezas, subconjuntos y conjuntos para formar un producto queresponda a la funcionalidad.

    d) El control de calidad, en la recepcin de materiales y componentes, en losprocesos de fabricacin, de montaje o como garanta de la calidad global delproducto. Eventualmente, realizar las inicializaciones y puestas a punto.

    e) La expedicin comprende la documentacin (manual de instrucciones y demantenimiento, garantas), el embalaje y la preparacin para el transporte.

    Distribucin y comercializacinEtapa del ciclo de vida del producto que, a pesar de no aumentar su valor, tienegran importancia para hacer efectivo su uso. Incluye las siguientes actividades:

    a) El transporte y la distribucin, actividades imprescindibles que a menudoaaden un valor no despreciable en el coste del producto

    b) La comercializacin incluye actividades como las acciones para dar a cono-cer el producto y convencer al cliente, el acuerdo sobre el precio (u otras mo-dalidades: alquiler, leasing) y las condiciones sobre garantas, revisiones y

    mantenimiento.

  • 8/11/2019 Diseo Concurrente Riba

    21/224

  • 8/11/2019 Diseo Concurrente Riba

    22/224

    1 EL ENMARQUE DEL DISEO 1.3 CICLO DE VIDA Y RECURSOS ASOCIADOS

    24 Carles RIBA i ROMEVA,Diseo concurrente

    Coste del ciclo de vida de un producto

    Existe la tendencia a evaluar el coste de un producto por medio de suprecio deventa. Ciertamente, elprecio de ventade un producto (si no es objeto de especu-lacin) incluye la suma de costesde las etapas anteriores de su ciclo de vida:

    Coste de definicin Coste de diseo y desarrollo Coste defabricacin Coste de distribucin y comercializacin Adems del beneficio industrial

    Habitualmente, la empresa fabricante estudia estos costes de forma precisa ya quedespus los repercute en el precio de ventadel producto. De su correcta evalua-

    cin depende en gran medida la rentabilidad de la actividad de la empresa.Pero el costedel ciclo de vidaincluye tambin los costes de las etapas posteriores:

    Coste de utilizacin y mantenimientoRecae sobre el usuario, normalmente durante un perodo de tiempo dilatado yen unas circunstancias en las que no suele llevarse la contabilidad. Se hacedifcil responsabilizar al fabricante de un diseo que da lugar a un uso inefi-ciente.

    Coste delfin de vida

    Recae habitualmente sobre el usuario o la sociedad, en unas circunstancias enlas que el producto ya no tiene valor de uso y, por lo tanto, no es fcil exigirresponsabilidades ni al usuario ni al fabricante (caso de los vehculos abando-nados en la calle).

    La evaluacin del costedel ciclo de vidade un producto muestra a menudo quelos costes no incluidos en elprecio de ventason superiores a ste. As pues, en uncontexto de consciencia creciente por la escasez de recursos materiales y de ener-ga, la preocupacin de los usuarios (en general, las empresas suelen llevar elcontrol del coste del ciclo de vida de su equipamiento) por conocer los costestotales en que incurren en el momento de comprar un producto ser cada vezmayor (las asociaciones de consumidores pueden tener un papel mediador muyimportante en este tema) y los diseadores deben incorporar esta consideracin ensus actividades y actuar en consecuencia.

    En el diagrama de la Figura 1.2 se observa que el diseo conceptual suele com-prometer (a causa de decisiones tomadas) ms de la mitad de la inversin nece-saria mientras que realiza (o consume) una fraccin muy pequea. Tambin seobserva que el tiempo que transcurre entre el compromiso y la realizacin de unainversin es, en general, muy grande. Esto puede modificar la percepcin de cmorepercute el diseo conceptual en el desarrollo de un producto.

  • 8/11/2019 Diseo Concurrente Riba

    23/224

    1 EL ENMARQUE DEL DISEO 1.3 CICLO DE VIDA Y RECURSOS ASOCIADOS

    Carles RIBA i ROMEVA,Diseo concurrente 25

    Por otra parte, la tradicional falta de comunicacin entre departamentos hace queproduccin y comercial comiencen a intervenir en los puntosP y C, respectiva-mente (Figura 1.2), cuando normalmente la mayora de los costes ya han sido

    asignados. La ingeniera concurrentepropugna que las voces de estos dos departa-mentos intervengan desde el inicio del proyecto (puntoI).

    Caso1.1:Evaluacin del coste del ciclo de vida de un automvil

    El automvil es un producto que, por sus mltiples incidencias sobre el entorno, haobligado a hacer un importante esfuerzo de diseo concurrente que tenga en cuentauna parte cada vez ms determinante del costedelciclo de vida. A continuacin seestablece una evaluacin genrica para un automvil mediano:

    Tabla 1. Coste del ciclo de vida de un automvil

    Precio de venta:Impuestos de compra (IVA/matriculacin):

    12.000 4.000

    Total precio de venta 16.000

    Consumos (gasolina/neumticos/mantenimientos)(10 aos;15000 km/ao;0,12 /km)

    Seguros + impuestos(10 aos; 750 /ao)

    Aparcamientos, peajes(10 aos; 500 /ao)

    Imprevistos (reparaciones/multas)(10 aos; 600 /ao)

    18.000

    7.500

    5.000

    6.000

    Total usuario 36.500

    Costes derivados de la contaminacinAsumidos por la sociedad (?)

    Costes derivados del fin de vidaAsumidos por la sociedad (?)

    2.000

    2.000

    Total impactos sociales 4.000

    Coste del ciclo de vida (350% del precio de venta) 56.500

    La crisis de la energa de los aos 1970 oblig a las industrias europeas y japone-sas de automocin a realizar un importante esfuerzo para conseguir disminuir losconsumos de combustible. ltimamente tambin se han eliminado costes demantenimiento (mayor fiabilidad, sistemas de autodiagnstico), han disminuidolos impactos ambientales de la combustin y se han mejorado las posibilidades de

    reciclaje del fin de vida.

  • 8/11/2019 Diseo Concurrente Riba

    24/224

    1 EL ENMARQUE DEL DISEO 1.3 CICLO DE VIDA Y RECURSOS ASOCIADOS

    26 Carles RIBA i ROMEVA,Diseo concurrente

    Sin embargo, restan otras numerosas posibilidades para disminuir los costes delciclo de vida del automvil, muchas de ellas externas a los fabricantes, como son:limitacin de la velocidad mxima (la resistencia al aire a una velocidad de 180

    km/h es 2,25 veces superior que a 120 km/h); evitar paradas (semforos, reten-ciones de circulacin); o formas de uso compartido que rentabilicen la inversin.

    Caso 1.2:Balance energtico de una baadora de chocolate

    Algunos fabricantes de chocolate usan una mquina, llamada baadora, que tienepor objeto depositar una capa de chocolate sobre galletas o productos anlogos.

    Su funcionamiento bsico es el siguiente: el producto a baar es transportado poruna malla sin fin que se mueve encima de un gran cubo con calefaccin que con-

    tiene chocolate lquido; por medio de una bomba y unos conductos, tambincalentados, se conduce el chocolate lquido hacia un dispositivo situado sobre lamalla y lo reparte uniformemente sobre el producto el cual, ms adelante, es some-tido a varias acciones (vibracin, soplado) para controlar la cantidad de chocolatedepositada.

    En un nuevo diseo de la mquina se estudiaron los costes de dos alternativas:mantener el cubo caliente durante las horas de inactividad laboral o vaciar el cho-colate del cubo al depsito de reserva (opcin que requera ciertas operaciones delimpieza al iniciar cada nueva jornada laboral). La evaluacin de costes fue favo-rable a mantener el chocolate en el cubo, alternativa que se adopt; las consecuen-cias en relacin al diseo consistieron en la simplificacin del sistema de vlvulasy en la optimizacin del aislante trmico del conjunto de la mquina.

    Etapas del ciclo de vida de un proyecto y recursos asociados

    No hay que confundir el ciclo de vida de un productocon el ciclo de vida de unproyecto. El primero incide fundamentalmente en las actividades de diseo mien-tras que el segundo incide en las actividades de produccin y comercializacin.

    En el primer caso, el objeto considerado es un producto individual que despus departicipar en las etapas de definicin y diseo (colectivas) se fabrica y comercia-liza. A partir de la venta, el producto individual continua su ciclo fuera de la em-

    presa, primero de la mano del usuario (uso y mantenimiento) para finalmente aca-bar bajo la responsabilidad de la colectividad (reciclaje, recuperacin, vertido).

    En el segundo caso, el objeto considerado es el producto colectivo (el conjunto deunidades que se fabrican) y su ciclo de vida empieza con las mismas etapas que un

    producto individual (definicin y diseo), para despus recorrer otras etapas rela-cionadas con la gestin de la fabricacin y la comercializacin hasta la retirada del

    producto del mercado, todas ellas de la mano de la empresa.

  • 8/11/2019 Diseo Concurrente Riba

    25/224

  • 8/11/2019 Diseo Concurrente Riba

    26/224

    1 EL ENMARQUE DEL DISEO 1.3 CICLO DE VIDA Y RECURSOS ASOCIADOS

    28 Carles RIBA i ROMEVA,Diseo concurrente

    Etapas del ciclo de vida de un proyecto

    El ciclo de vida de un proyecto va desde el momento de la decisin de iniciarlohasta el momento en que el producto deja de fabricarse (en algunos casos, como en

    el proyecto de un automvil, hasta que se termina el periodo de garanta de recam-bios) y las etapas podran ser las que se describen a continuacin:

    1. Decisin y definicin2. Diseo y desarrollo3. Preparacin de la fabricacin y la comercializacin4. Introduccin del producto en el mercado5. Estabilizacin de la produccin y las ventas6. Bajada de las ventas y retirada del producto del mercado(7. Eventualmente, periodo de garanta de recambios)

    Recursos del ciclo de vida de un proyecto

    El anlisis de la evolucin de los recursos del ciclo de vida de un proyecto consti-tuye una herramienta muy importante para determinar su viabilidad econmica.

    Hay que tener en cuenta que hasta el lanzamiento del producto en el mercado, laempresa debe soportar una inversin que puede llegar a ser muy importante,especialmente para fabricaciones de grandes series. Para rentabilizar el proyecto,los beneficios acumulados de las ventas hasta la retirada del producto del mercadodeben ser suficientes para superar la inversin realizada. La Figura 1.3 invita a los

    siguientes comentarios:a) Conviene no estrangular las actividades de diseo, ya que comportan unos cos-

    tes relativamente bajos en relacin con la inversin total y, por otro lado, sonla garanta de un diseo del producto adecuado y de calidad.

    b) Las inversiones en desarrollo pueden ser muy variables, en funcin de los me-dios de produccin adoptados. En general, una mayor inversin redunda pos-teriormente en un menor coste por unidad de producto, pero el riesgo que seasume es mucho ms elevado.

    c) En el lanzamiento de nuevos productos (con diseo original) en los que sedesconoce la reaccin del mercado, un camino a seguir puede ser empezar conuna versin del producto fabricada con medios econmicos (inversiones mo-deradas) para, en caso de reaccin favorable del mercado, reconsiderar el dise-o y adoptar medios de fabricacin de mayor productividad (pero tambin deinversin ms elevada).

    Ejemplo: Empezar fundiendo una pieza de aluminio con molde de arena (costeunitario relativamente elevado), despus usar una coquilla por gravedad (costeunitario inferior y coste de utillaje superior) y finalmente, por inyeccin (piezamucho ms barata pero coste de utillaje de 40 a 100 veces superior al primero).

  • 8/11/2019 Diseo Concurrente Riba

    27/224

    1 EL ENMARQUE DEL DISEO 1.4 GAMA DE PRODUCTO

    Carles RIBA i ROMEVA,Diseo concurrente 29

    1.4 Gama de producto

    Concepto de gama de productoEn general, un determinado producto o servicio raramente acta de forma aislada,sino que suele formar parte de un conjunto de productos o servicios que presentanciertas semejanzas y/o que interaccionan entre ellos a diversos niveles. Este con-

    junto de productos toman el nombre degama(en ingls, range).

    Implcitamente, el concepto de gama casi siempre est presente en las primeras de-cisiones sobre la creacin de los productos y servicios, pero hay muy poco escritosobre ello (excepto en lo que se refiere al escalonamiento) y es interesante intentar

    trazar un marco conceptual.Se define la gama como aquel conjunto de productos que inciden en un mismomercado y/o que se fabrican en un mismo contexto productivo y que a su vez con-templan una o ms de las tres dimensiones siguientes:

    1. Tipologa2. Escalonamiento3. Opciones

    Tipologa

    Son los distintos tipos de producto (con arquitectura y/o funciones distintas) queactan de forma coordinada en un mismo mercado y que a menudo se fabrican enun mismo contexto productivo.

    Ejemplo 1.4Tipologas de gama de mquinas en lavanderas industriales

    En las lavanderas industriales de pequea y mediana instalacin hay diversos tiposde mquinas (lavadoras-centrifugadoras, secadoras, planchadoras) que suelen ven-

    derse conjuntamente formando instalaciones completas. As pues, su concepcin,diseo, fabricacin y comercializacin debe realizarse de forma coordinadateniendo en cuenta las interrelaciones comerciales y de uso (Figura 1.4).

    En las lavanderas industriales de grandes instalaciones, existe una tipologa de m-quinas diferente (tnel de lavado, prensa, secadoras, calandra, plegadora) que tam-

    bin se suelen vender y utilizar conjuntamente. Por lo tanto, tambin su concep-cin, diseo, fabricacin y comercializacin deben realizarse de forma coordinada.

    Sin embargo, son mercados diferentes por lo que constituyen dos tipologas degama distintas (Figura 1.5).

  • 8/11/2019 Diseo Concurrente Riba

    28/224

    1 EL ENMARQUE DEL DISEO 1.4 GAMA DE PRODUCTO

    30 Carles RIBA i ROMEVA,Diseo concurrente

    Escalonamiento

    En muchos sectores industriales, una determinada tipologa de producto se fabricaen varias dimensiones. El conjunto de productos de un determinado tipo pero de

    distintos tamaos toma el nombre de escalonamiento.

    Ejemplo 1.5Escalonamiento de gama de lavadoras

    Retomando el ejemplo de la lavandera industrial, una empresa puede fabricar unescalonamiento de 6 lavadoras-centrifugadoras de dimensiones de: 7, 12, 22, 40, 55y 110 kg (caso de la gama de lavadoras flotantes de alta velocidad de Girbau S.A.)

    Opciones

    Es una tercera dimensin de la gama de producto que tiene que ver con las diferen-tes opciones y prestaciones adicionales que puede ofrecer un determinado producto(un tipo de producto de una determinada dimensin).

    Ejemplo 1.6Opciones de gama de una lavadora

    En el ejemplo de una lavadora-centrifugadora las variantes podran ser sobre elprogramador (manual, automtico, nmero de programas), la posibilidad de calen-tamiento del agua por vapor, el reciclaje de agua.

    Condiciones o servicios de entornoSin formar parte propiamente de la gama, hay otros aspectos (denominados con-diciones o servicios de entorno)que tienen una gran transcendencia en la defini-cin, diseo y desarrollo del producto y de su gama.

    Ejemplo 1.7Condiciones y servicios de entorno de una lavandera industrial

    Siguiendo con el ejemplo de una lavandera industrial, las condiciones y serviciosde entorno podran ser: la dureza del agua, condiciones admisibles en las aguas re-siduales, el suministro elctrico (monofsico, trifsico, 50 Hz, 60 Hz, potencia,eventuales bajadas de tensin), las condiciones de las estructuras de apoyo (cargas,absorcin de las vibraciones creadas por el centrifugado).

    Las definiciones relacionadas con la gama y las condiciones de entorno puedenparecer una simple descripcin de los productos de un determinado sector; sin em-bargo, constituyen la base para establecer criterios de gran importancia en la deter-minacin de la gama de productos a fabricar y comercializar, y para establecer suestructura o arquitectura modular.

  • 8/11/2019 Diseo Concurrente Riba

    29/224

    1 EL ENMARQUE DEL DISEO 1.4 GAMA DE PRODUCTO

    Carles RIBA i ROMEVA,Diseo concurrente 31

    Figura 1.4 Tipologa de gama de mquinas para lavandera de pequea y media-na instalacin: lavadoras-centrifugadoras, secadoras, planchadoras.

    Figura 1.5 Tipologa de gama de mquinas para lavandera de gran instalacin:tnel de lavado, prensa, secadoras grandes, calandras y plegadoras.

  • 8/11/2019 Diseo Concurrente Riba

    30/224

  • 8/11/2019 Diseo Concurrente Riba

    31/224

  • 8/11/2019 Diseo Concurrente Riba

    32/224

  • 8/11/2019 Diseo Concurrente Riba

    33/224

    1 EL ENMARQUE DEL DISEO 1.5 PRODUCTO, EMPRESA Y MERCADO

    Carles RIBA i ROMEVA,Diseo concurrente 35

    Figura 1.8 Diseo original:Mquina universal de clasificar monedas;prototipofuncional (Iberslex S.A.)

    Figura 1.9 Diseo de adaptacin: Unidad monooperada de recogida de basurade carga lateral; modelizacin 3D (Ros Roca S.A.)

  • 8/11/2019 Diseo Concurrente Riba

    34/224

    1 EL ENMARQUE DEL DISEO 1.5 PRODUCTO, EMPRESA Y MERCADO

    36 Carles RIBA i ROMEVA,Diseo concurrente

    Diseo de adaptacinImplica la adaptacin de un principio de funcionamiento conocido a una funcindistinta o la resolucin de una funcin conocida por medio de un principio de solu-

    cin diferente. En este tipo de diseo, en general es necesaria la elaboracin desoluciones originales para algunos de los elementos o subconjuntos.

    Ejemplo: Unidad monooperada de recogida de basura de carga lateral. Se propusodisear el elevador de contenedores en base a una nueva cinemtica y un motorhidrulico rotativo (Ros Roca S.A., ver Figura 1.9).

    Diseo de varianteTan solo implica la variacin de las dimensiones o de la disposicin de determina-dos elementos o subconjuntos, sin que existan cambios en el principio de funcio-namiento ni de la funcin. La etapa de diseo conceptual es mnima, mientras que

    el peso recae en las etapas de diseo de materializacin y de detalle.Ejemplo: Nueva lavadora-centrifugadora de alta velocidad de 40 kg para comple-tar la gama existente de 7, 12, 22, 55 y 110 kg (Girbau S.A.)

    Grado de innovacin en los procesos

    Los productos maduros operan en un mercado fuertemente competitivo donde loselementos clave suelen ser el aumento de la productividad y la mejora de la cali-dad, a travs de los procesos de fabricacin y de la maquinaria y utillaje. La inno-

    vacin en la produccin se aprecia en tres reas principales:Nuevas formas de gestinLas nuevas formas de organizacin (grupos de diseo pluridisciplinarios, estruc-tura matricial, organizacin por lneas de producto), de gestin (designacin de ungestor de proyecto) y metodolgicas (implantacin de sistemas de calidad) indu-cen algunas de las mejoras de productividad ms espectaculares. En general, estasnuevas formas de gestin se apoyan en herramientas informticas que proporcio-nan la mxima eficacia en la gestin (sistemas CAD/CAE y CAD/CAM; PDM, ogestin de datos de los productos; tcnicas CIM de gestin integrada de la fabri-

    cacin; y, ltimamente, ingeniera colaborativa basada en Internet).Nuevos procesos de fabricacinHay nuevos procesos (corte por lser y por agua, tcnica MIM, hidroconformado,

    proyeccin trmica) u otros ya ms conocidos (electroerosin, corte fino, sinteriza-do, microfusin, coextrusin, soldadura por ultrasonidos, termoconformado, pun-zonado con CN) que pueden impulsar saltos importantes de productividad y decalidad si se aplican con conocimiento de causa y con imaginacin.

    Ejemplo: un proceso de fabricacin ms preciso puede evitar dispositivos de refe-rencia en el montaje o de regulacin en el producto.

  • 8/11/2019 Diseo Concurrente Riba

    35/224

  • 8/11/2019 Diseo Concurrente Riba

    36/224

  • 8/11/2019 Diseo Concurrente Riba

    37/224

    1 EL ENMARQUE DEL DISEO 1.6 FUENTES DE INFORMACIN Y ANTECEDENTES

    Carles RIBA i ROMEVA,Diseo concurrente 39

    Artculos Direccin mbitoCiteseer http://citeseer.nj.nec.com Artculos a texto completo

    First http://www.inist.fr Sumarios de revistasCBUC http://www.cbuc.es Sumarios de revistasBritish Library http://blpc.bl.uk Artculos de revistasUPC-bases de datos http://bibliotecnica.upc.es/bdades Resmenes de artculosLibrary of Congress http://lcweb.loc.gov/z3950 Sumarios de revistasSIGLE http://www.cas.org/online/dbss/sigless.html Literatura grisREBIUN http://www.uma.es/rebiun Sumarios de revistas

    Patentes Direccin mbitoUSA Patentes http://www.uspto.gov/ Patentes USAUSA Patentes Texto Completo http://www.uspto.gov/patft/ Patentes USA a texto completoEuropean Patent Office http://www.european-patent-office.org/ Base de datos de patentes europeasEspacenet http://es.espacenet.com/ Oficina espaola de marcas y patentes

    Contenidos de las informaciones

    Mercado: volumen de ventas, precios y tendencias Competencia: productos que ofrece y prestaciones Tecnologas: evolucin de las tecnologas usadas en el sector Procesos: evolucin de los procesos usados en el sector Legales: reglamentos y normas aplicables al sector; limitaciones por patentes Costes: de la propia empresa y de la competencia; (materiales y mano de obra)

    Comentarios sobre la informacin en relacin al proceso de diseo

    Las fuentes genricas (textos, artculos) suelen tratar aspectos bsicos sin profundi-zar en la aplicacin, mientras que las informaciones especficas sobre productos(catlogos, propaganda) suelen explicar lo que se supone que tiene un valor co-

    mercial.

    Las patentes (ms abundantes de lo que uno piensa) proporcionan dos tipos deinformacin til: por un lado, explican con detalle el objeto patentado y, por otro,ofrecen la referencia legal de lo que est protegido. Sin embargo, una patente no esgaranta de aplicabilidad, ya que las buenas ideas las sanciona el uso y el mercado.

    Hay que relativizar las soluciones adoptadas por la competencia, ya que respondena sus puntos fuertes y dbiles (capacidad del equipo de diseo; materiales y proce-sos de fabricacin disponibles, requerimientos de su mercado local).

    Debido a que la bsqueda en fuentes externas (bases de datos, webs, documentoscomerciales) raramente proporciona la informacin clara, precisa y completa quese requiere, hay que construir la informacin a partir de acciones directas (estudiosde mercado, anlisis de productos) y de acciones indirectas (deteccin de indicios,establecimiento de hiptesis, reconstruccin de escenarios de la competencia).

    Algunas de las bases de datos que se encuentran en Internet

  • 8/11/2019 Diseo Concurrente Riba

    38/224

  • 8/11/2019 Diseo Concurrente Riba

    39/224

    1 EL ENMARQUE DEL DISEO 1.6 FUENTES DE INFORMACIN Y ANTECEDENTES

    Carles RIBA i ROMEVA,Diseo concurrente 41

    d) Durante un ensayo con cargas severas se observa que el sistema de controldetecta el exceso de carga y no permite la centrifugacin. Queda por descubrirel principio de funcionamiento por el cual detecta la sobrecarga.

    Vigilancia del entorno

    La vigilancia del entorno, tambin conocida con el trmino ms restrictivo de vigi-lancia tecnolgica,esuna actividad estratgica de la empresa orientada a la com-

    petitividad y que tiene por objeto mantener una ventana abierta al desarrollo huma-no, social y tecnolgico del entorno para detectar aquellos cambios y discontinui-dades en la percepcin de las personas, la transformacin de los mercados y laevolucin de las tecnologas que puedan tener incidencia en las actividades de laempresa as como en los productos y servicios que produce.

    Si bien las empresas estn atentas a su mercado, las enormes posibilidades deinformacin de hoy da hacen que a menudo slo se utilicen cuando es imprescin-dible y, entonces, es ya demasiado tarde. La vigilancia del entornopropugna unasherramientas y procedimientos especficos tanto para mantener el estado de alerta,como para utilizar eficazmente la informacin en las decisiones de la empresa,especialmente en aquellas de carcter estratgico (introduccin de nuevas tecno-logas, reordenacin de la gama de productos, introduccin en nuevos mercados ocambio de orientacin del negocio).

    Algunos de los mtodos utilizados por la vigilancia del entorno, son:A nivel de estrategia de empresa: Grupo de prospectiva tecnolgica (grupo interno para obtener y analizar infor-

    macin estratgica) Grupos de creatividad (tcnicos de la empresa y expertos de universidades) Comits asesores externos (formados por expertos de universidades y centros

    tecnolgicos) Servicios de informacin especializados (servicios externos para obtener

    informacin especializada)

    A nivel general de la empresa Servicio de documentacin (servicio interno de bsqueda de informacin) Estudios de mercado(para detectar necesidades y preferencias del mercado) Redes de tecnlogos (contactos con universidades y centros tecnolgicos)

    A nivel de desarrollo de producto: Talleres con clientes (discutir con clientes ideas sobre nuevos productos) Anlisis de patentes (seguimiento y anlisis de nuevas patentes) Benchmarking (anlisis de productos de la competencia)

  • 8/11/2019 Diseo Concurrente Riba

    40/224

  • 8/11/2019 Diseo Concurrente Riba

    41/224

    1 EL ENMARQUE DEL DISEO 1.7 SIMULACIN, ENSAYO Y EVALUACIN

    Carles RIBA i ROMEVA,Diseo concurrente 43

    1.7 Simulacin, ensayo y evaluacin

    SimulacinSimular es representar el funcionamiento de un sistema por medio de otro que secomporta de forma anloga. Hoy da, la mayor parte de simulaciones en el diseode productos se basan en modelos y clculos informticos (simulacin virtual, pre-dicen el comportamiento de los sistemas antes de su realizacin fsica). Los recien-tes desarrollos en las tecnologas de la informacin y las comunicaciones propor-cionan herramientas muy potentes en este campo, cuya capacidad y velocidad sondecisivas en la mejora de la modelizacin y la simulacin de los productos.

    Les herramientas de simulacin virtual (osistemas CAE, ingeniera asistida por or-denador) cada ms son ms complejas y alcanzan un nmero creciente de camposde la ingeniera a la vez que tienden a considerar simultaneamente distintos aspec-tos del diseo, por lo que es previsible que su evolucin sea uno de los principalesimpulsores de la innovacin en el diseo durante los prximos aos.

    Entre las principales herramientas de simulacin virtual en la ingeniera de diseo,han adquirido una gran popularidad y aceptacin los sistemas de visualizacin yanimacin, especialmente tiles en el diseo industrial (formas y aspecto, antes dematerializar el producto) y los sistemas de anlisis por elementos finitos(oFEA)tiles para simular el comportamiento y estimar la vida de piezas y conjuntos(antes del ensayo). ltimamente se estn generalizado los sistemas desimulacinmecnica (integran animacin y clculo) y los sistemas de realidad virtual queestn llamados a convertirse e herramientas de gran potencialidad. Tambin hayque destacar lassimulaciones especficas que cada usuario se construye para mo-delizar y simular aspectos bsicos del problema.

    Simulaciones especficas

    En aplicaciones concretas, y en base al buen conocimiento que las empresas suelentener de sus productos, son muy tiles las simulaciones numricas que relacionan

    los principales parmetros de un sistema (valores de la especificacin, determina-cin de potencias y consumos, clculos de resistencia y deformacin de elementoscrticos, estimacin de la vida o evaluacin de costes). Para estas simulaciones,que suelen constituir unas magnficas harramientas de diseo en las etapas de ela-

    boracin de alternativas conceptuales, en general basta una simple hoja de clculo.

    Caso 1.4Simulacin especfica de dispositivo para controlar la fuerza entre dos rodillos

    En una aplicacin determinada haba que regular la distancia entre dos rodillos en-tre 0 y 0,5 mm manteniendo la fuerza en unos 250 N con una variacin admitida

  • 8/11/2019 Diseo Concurrente Riba

    42/224

    1 EL ENMARQUE DEL DISEO 1.7 SIMULACIN, ENSAYO Y EVALUACIN

    44 Carles RIBA i ROMEVA,Diseo concurrente

    pequea. Se pens en una solucin basada en la actuacin de 4 muelles para lo quese dispona de espacios relativamente limitados en dimetro y longitud.En base a una hoja de clculo, y como herramienta de apoyo al diseo, se cre un

    pequeo programa especfico de simulacin donde estn presentes todos los par-metros del entorno del problema. A continuacin se muestra la exploracin de lasvariaciones de la tolerancia de fuerza entre los rodillos en los resultados (longi-tudes del muelle, tensiones de trabajo, control del pandeo por esbeltez).

    Visualizacin, animacin y realidad virtualLas herramientas de visualizacin(o de rendering)permiten, en base a modelos deCAD tridimensionales, crear imgenes fotorealistas de productos y escenarios queincorporan efectos como puntos de vista, focos de luz, creacin de sombras, tex-turas de las superficies, transparencias, reflejos de la luz y la aplicacin de rtulos.

    Muchas de ellas tambin incluyen sistemas de animacin(cinemtica) para simu-lar aspectos como movimientos en el funcionamiento habitual del producto, se-cuencias de montaje/desmontaje, interaccin entre componentes, y explosionados.

    Los sistemas de realidad virtual constituyen las herramientas ms evolucionadasen el campo de la visualizacin y animacin y estn destinadas a tener un gran de-sarrollo en el futuro. Como rasgo destacado cabe sealar que el observador puedeinteraccionar con objetos simulados que percibe en escenarios tridimensionales.

    Mtodo de los elementos finitos

    Herramientas de simulacin que, a partir de una descomposicin en elementossencillos (o elementos finitos), permite aplicar diversas leyes fsicas (mecnica,fluidos, calor, electromagnetismo) a sistemas de formas geomtricas complejas y

    arbitrarias.

    Simulacin de dispositivo para apretar dos rodillosparmetros de entrada

    Campo de regulacin de la separacin de rodillos mm 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5Fuerza entre los rodillos F N 250 250 250 250 250Tolerancia de la fuerza entre los rodillos F N 4 5 6 7 8Nmero de muelles N (--) 4 4 4 4 4Mdulo de rigidez material del muelle (AISI 301) G MPa 75000 75000 75000 75000 75000

    parmetros de diseo

    Espesor alambre del muelle d mm 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25Dimetro espira del muelle D mm 10 10 10 10 10Factor de esveltez del muelle (segn extremos) (--) 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50

    resultados

    Rigidez del muelle K F/(4) N/mm 2,00 2,50 3,00 3,50 4,00Longitud precompresin inicial del muelle F/F mm 31,25 25,00 20,83 17,86 15,63Relacin de enrollamiento C D/d (--) 8,0 8,0 8,0 8,0 8,0Nmero de espiras tiles N d4E/(8D3K) (--) 11,4 9,2 7,6 6,5 5,7Tensin cortante material muelle 8D((F+F)/4)/(d

    3) MPa 828 831 834 838 841Longitud de bloque del muelle Lb (N+2)d mm 16,8 13,9 12,0 10,7 9,7Longitud inicial del muelle (margen 20%) Lo Lb+(+)1,2 mm 54,9 42,0 35,5 30,9 27,4Longitud final del muelle Lf Lo- mm 23,7 17,0 14,7 13,0 11,8Deformacin unitaria mxima del muelle (+)/Lo (--) 0,58 0,61 0,60 0,59 0,59Esbeltez dell muelle Lo/D (--) 2,75 2,10 1,78 1,54 1,37

  • 8/11/2019 Diseo Concurrente Riba

    43/224

  • 8/11/2019 Diseo Concurrente Riba

    44/224

  • 8/11/2019 Diseo Concurrente Riba

    45/224

  • 8/11/2019 Diseo Concurrente Riba

    46/224

    1 EL ENMARQUE DEL DISEO 1.7 SIMULACIN, ENSAYO Y EVALUACIN

    48 Carles RIBA i ROMEVA,Diseo concurrente

    El principal inconveniente de los prototipos rpidos est en que no siempre repro-ducen todas las caractersticas de las futuras piezas de serie (resistencia mecnica,transparencia, propiedades superficiales), mientras que la principal limitacin de

    los tiles rpidos es que slo permiten fabricar un nmero limitado de piezas antesde deteriorarse. Sin embargo, permiten validar diversos aspectos del diseo (est-tica, dimensiones y montaje; en ciertos casos, resistencia mecnica) y de la fabri-cacin (particin, facilidad de moldeo), de manera que se acortan los tiempos, dis-minuye el riesgo en las inversiones y en definitiva, fomentan la innovacin en los

    productos.

    Prototipos rpidos (en ingls, rapid prototyping)Son tcnicas que permiten convertir un modelo virtual de CAD 3D directamenteen un prototipo fsico. A diferencia de otros procesos que eliminan material (meca-

    nizado a alta velocidad, electroerosin), los sistemas de prototipaje rpido se basanen la superposicin de capas finas de material que componen la forma de la pieza yla geometra del modelo virtual traducida a formato STL proporciona las sucesivassecciones. Una de las grandes ventajas de estos sistemas es la simplicidad del

    proceso en una sola operacin, en contra de la multiplicidad de herramientas yoperaciones que requieren los procesos de prototipaje convencionales. Los sistemasde prototipaje rpido ms habituales son:

    SLA, estereolitografaLas capas se forman por polimerizacin de una resina lquida fotosensible (epoxi o

    acrlica) debido a la incidencia de un rayo lser que recorre cada seccin (Figura1.13a; carcasa de la Figura 1.9). Reproducen fielmente las formas y detalles y, apesar de que inicialmente las propiedades divergan mucho de las de los materialesdefinitivos (resistencia mecnica baja, frgiles, propiedades deslizantes pobres),ltimamente se estn dando importantes mejoras en las propiedades mecnicas.

    SLS (selective laser sintering),sinterizadoProceso muy verstil en lo que se refiere a materiales (PA, PS, elastmero, cobre-

    poliamida, acero inoxidable infiltrado con bronce). Las capas se forman por fusin(o sinterizado) de la superficie del material gracias a la accin de un rayo lser que

    recorre las sucesivas secciones. Los prototipos son funcionales (admiten el ensayo)y la produccin de series reducidas de piezas pequeas empieza a ser econmica.El sinterizado con metal permite construir tiles rpidos.

    FDM(fused deposition modelling), extrusinLas sucesivas capas se forman por la extrusin de material fundido sobre la super-ficie y requiere de un acabado. Permite realizar prototipos funcionales (Figura1.13b) con materiales definitivos (PC, PSU, ABS) pero el proceso es costoso debi-do al tiempo que comporta el desplazamiento fsico del cabezal de extrusin. Si seresuelve este inconveniente, puede ser una alternativa muy interesante en el futuro.

  • 8/11/2019 Diseo Concurrente Riba

    47/224

    1 EL ENMARQUE DEL DISEO 1.7 SIMULACIN, ENSAYO Y EVALUACIN

    Carles RIBA i ROMEVA,Diseo concurrente 49

    a)

    b)

    Figura 1.13 Prototipos rpidos: a) SLA,Estereolitografa. Mquina (con la cu-beta a la izquierda) y un prototipo (Centre CIM); b) FDM, FusedDeposition Modelling. Prototipos realizados con policarbonato (losdos de la izquierda) y ABS (el de la derecha)

  • 8/11/2019 Diseo Concurrente Riba

    48/224

    1 EL ENMARQUE DEL DISEO 1.7 SIMULACIN, ENSAYO Y EVALUACIN

    50 Carles RIBA i ROMEVA,Diseo concurrente

    tiles rpidos (en ingls, rapid tooling)

    La electroerosin, el mecanizado por lser o el mecanizado a alta velocidad handado lugar a mejoras muy considerables en la fabricacin de tiles convencionales.Sin embargo, la fabricacin de tiles rpidos(o los insertos con las improntas del

    punzn y de la cavidad de los moldes y matrices) se basan en la aportacin dematerial, de forma anloga a los prototipos rpidos. Los principales sistemas son:

    RTV (room temperature vulcanization),colada al vaco con molde de siliconaProceso de obtencin de piezas de resina de poliuretano a partir de un modelo pormedio de la colada al vaco en un molde de silicona. Para crear el molde se recubreun modelo prototipo (pieza existente, u obtenida por prototipaje rpido) con silico-na que, una vez curada, se parte y da lugar a la cavidad del molde (Figura 1.14a).

    La rpida degradacin del molde tan slo permite obtener un nmero limitado depiezas (de 10 a 40), pero el sistema ofrece una gran versatilidad en las caracters-ticas de las piezas funcionales obtenidas (desde elastmero hasta componentesreforzados) y en sus dimensiones (desde piezas pequeas hasta piezas grandes).

    Deposicin electroqumica de nquel y cobreProceso que consiste en recubrir por electrodeposicin un modelo de estereolitro-grafa con nquel o cobre, fijar el conjunto a un portamoldes y llenar de un materialde refuerzo de bajo punto de fusin para finalmente extraer el modelo. El CENTRECIMutiliza el sistema Coproin-mold(Figura 1.14b), basado en una patente espao-

    la, que permite fabricar entre 500 y 2000 piezas con el plstico definitivo.SLS (selective laser sintering),sinterizado con poliamida-cobreProceso de sinterizado anlogo al descrito en el prototipaje rpido pero que utiliza

    polvos de material compuesto de poliamida-cobre (sin proceso posterior al horno)para obtener las improntas del punzn y cavidad del molde. Se pueden fabricar unnmero muy limitado de piezas funcionales (100 a 200) de dimensiones reducidascon unas condiciones de inyeccin muy cercanas a las de fabricacin definitiva.

    SLS (selective laser sintering),sinterizado directo con aceroSe inicia con el sinterizado por lser de un acero inoxidable y polmero como

    ligante y contina con un proceso posterior al horno que elimina el polmero e infil-tra bronce por accin capilar. Los moldes permiten hacer hasta 25000 inyectadascon material plstico y cerca de 100 con aluminio, magnesio o cinc. La principallimitacin del sistema estn en las reducidas dimensiones de los moldes.

    DMLS (direct metal laser sintering),sinterizado con aceroProceso anlogo al SLS que se distingue por el hecho de que el material usado enlos polvos que constituyen las distintas capas da lugar a una baja contraccin y auna elevada densidad, por lo que no requiere infiltrante y simplifica el proceso.Permite fabricar series de hasta unes 50000 piezas con el material definitvo.

  • 8/11/2019 Diseo Concurrente Riba

    49/224

    1 EL ENMARQUE DEL DISEO 1.7 SIMULACIN, ENSAYO Y EVALUACIN

    Carles RIBA i ROMEVA,Diseo concurrente 51

    a)

    b)

    Figura 1.14 tiles rpidos: a)RTV,Colada al vaco con molde de silicona. Mol-de y prototipos (CENTRE CIM) de tolva para mquina universal declasificar monedas (Iberslex S.A.); b) SistemaCoproin-Mold,mol-de prototipo y piezas fabricadas (CENTRE CIM).

  • 8/11/2019 Diseo Concurrente Riba

    50/224

  • 8/11/2019 Diseo Concurrente Riba

    51/224

  • 8/11/2019 Diseo Concurrente Riba

    52/224

  • 8/11/2019 Diseo Concurrente Riba

    53/224

    1 EL ENMARQUE DEL DISEO 1.7 SIMULACIN, ENSAYO Y EVALUACIN

    Carles RIBA i ROMEVA,Diseo concurrente 55

    Las tcnicas de ensayo acaban constituyendo parte del know-howde las empresasy suelen fijarse por medio de la redaccin de procedimientos. En casos donde hayrelaciones de subcontractacin, se establecen acuerdos sobre cargas de referencia,

    procedimientos, dispositivos, tiempos y condiciones ambientales por medio de unprotocolo de ensayos.

    Funcin estratgica de los ensayos de durabilidad

    La realizacin de ensayos de durabilidad de un sistema y sus componentes durantela fase de desarrollo es la garanta para obtener una elevadafiabilidad del produc-to, uno de los aspectos principales de la calidad.

    Los ensayos de durabilidad suelen consumir una parte importante de los recursos ytiempos del desarrollo de un producto y, por lo tanto, puede haber la tentacin de

    eludirlos. Algunas empresas, apremiadas por las urgencias de la comercializacinpueden cometer el error de no hacer ensayos antes de lanzar el producto al merca-do. Este hecho suele comportar consecuencias graves:

    a) Prdida de prestigio. Una falta de fiabilidad grave (ruptura de elementos, des-gastes prematuros, corrosin de piezas vitales) produce una prdida de presti-gio del producto y de la empresa difciles de recuperar. En todo caso, la empre-sa debe asumir la responsabilidad y reparar los daos sin coste para el usuario.

    b) Correcciones en casa del usuario. Las reparaciones en casa del usuario, ade-ms de resaltar los defectos del producto, conllevan dificultades logsticas im-

    portantes en relacin con los tiles y materiales y costes elevados de despla-zamiento.

    c) Multiplicacin de variantes. Un diseo no contrastado con ensayos de durabi-lidad suele desencadenar una lluvia de modificaciones posteriores (variantesde un mismo recambio, diferentes procedimientos de montaje) que tienen unarepercusin muy negativa en la gestin general de la empresa.

    Asegurar la fabricabilidad. Preseries

    Los productos fabricados en grandes series (automviles, electrodomsticos, cier-tos componentes industriales) que suelen pertenecer a mercados maduros, ademsde responder a su funcin y de asegurar su calidad, tambin deben ser fabricadosde forma fiable y poco costosa. En estos casos, se establece una tercera clase de

    prototipos (laspreseries) y de pruebas cuyo banco de ensayoes la propia lnea defabricacin y que tienen por misin asegurar lafabricabilidad.

    Hay diversos aspectos a tener en cuenta en el lanzamiento de las preseries:

    a) Inicio de la preserieLas preseries se orientan a asegurar la fabricabilidad, por lo que todos los as-

    pectos bsicos de funcionalidad y de fiabilidad deben de estar ya resueltos.

  • 8/11/2019 Diseo Concurrente Riba

    54/224

  • 8/11/2019 Diseo Concurrente Riba

    55/224

  • 8/11/2019 Diseo Concurrente Riba

    56/224

    1 EL ENMARQUE DEL DISEO 1.7 SIMULACIN, ENSAYO Y EVALUACIN

    58 Carles RIBA i ROMEVA,Diseo concurrente

    2. Las modificaciones se comunican a los suministradores para que entreguenlas piezas para la serie de pruebas de ingeniera.Despus de la evaluacin del Lote 2 se realizan las modificaciones finales que

    fijan las especificaciones definitivas para la serie de pruebas de produccin B.Fase 4. Preserie de pruebas de ingeniera (A)

    Su objetivo es montar diversos vehculos en la planta de produccin con laspiezas y tiles de fabricacin para ajustar y corregir las variaciones que se pro-duzcan en la fabricacin y montaje. Se fabrican los vehculos para la homolo-gacin. Preserie: 15 vehculos fabricados secuencialmente + vehculos para lahomologacin.

    Actividades:Se crea un grupo de control (marketing, ingeniera de diseo, ingeniera de

    produccin, calidad, control de produccin, y compras) dirigido por un miem-bro del departamento de coordinacin de proyectos, a fin de asegurar el xitode la industrializacin. Tiene por objeto dar soluciones a los problemas queaparezcan en estas fases.PreserieA: Primera fabricacin en planta con los tiles de produccin para de-tectar variaciones en la produccin en serie y corregir los planos y tiles.Se fabrican secuencialmente unos 15 vehculos lo que dura 1 meses (el obje-tivo es mejorar el proceso y no la rapidez). Antes de cada nuevo vehculo, serevisan los procesos y tiempos para proceder a ajustes o modificaciones.Se fabrican vehculos con las especificaciones correspondientes para la homo-

    logacin en los distintos pases en funcin de sus legislaciones.El departamento de fabricacin define los puestos de trabajo, las longitudes delas lneas y elabora las hojas de proceso con los correspondientes tiempos.La realimentacin obtenida en esta fase autoriza el lanzamiento de las prese-ries de pruebas de produccin B y C.

    Fase 5. Series de pruebas de Produccin (B-C)Su objetivo es montar en la planta de produccin un nmero suficiente de ve-hculos de los distintos modelos usando piezas definitivas de los suministrado-res y ajustar los ltimos detalles relacionados con la comercializacin.

    Preserie B: Se fabrican en planta unos 250 vehculos segn modelos, colores ypases de destino. Se envan a los concesionarios con un compromiso de confi-dencialidad durante 6 meses, que permite planificar la introduccin del modeloen la red as como satisfacer algunas sugerencias en la nueva preserie.Preserie C: Se fabrica una nueva preserie (de cifra no determinada) en la plantadonde se introducen las ltimas modificaciones. La finalizacin de la preserieC fija elInicio de la Produccin.Preseries B y C: Tambin tienen por objetivo que los operarios de planta

    progresen en su curva de aprendizaje y adaptacin.

  • 8/11/2019 Diseo Concurrente Riba

    57/224

  • 8/11/2019 Diseo Concurrente Riba

    58/224

  • 8/11/2019 Diseo Concurrente Riba

    59/224

    1 EL ENMARQUE DEL DISEO 1.7 SIMULACIN, ENSAYO Y EVALUACIN

    Carles RIBA i ROMEVA,Diseo concurrente 61

    d) Precio moderado, ya que es un aparato prescindible que tan solo ser adquiri-do por un equipo de competicin si la relacin utilidad/precio es aceptable.

    A partir de estos datos iniciales se procede a travs de los siguientes pasos:

    1. Evaluacin del peso especfico de cada criterio

    peso > regulacin > mantenimiento = precio

    Criterio peso regulaci. manten. precio +1 pondera.peso 1 1 1 4 0,400regulacin 0 1 1 3 0,300mantenimiento 0 0 0,5 1,5 0,150

    precio 0 0 0,5 1,5 0,150suma 10 1

    Evaluacin de los pesos especficos de las distintas soluciones para cada criterio:

    2. Evaluacin del peso especfico del criteriopeso

    solucin B > solucin A = solucin C > solucin D > solucin E

    Peso soluc. A soluc. B soluc. C soluc. D soluc. E +1 pondera.

    solucin A 0 0,5 1 1 3,5 0,233solucin B 1 1 1 1 5 0,333solucin C 0,5 0 1 1 3,5 0,233solucin D 0 0 0 1 2 0,133solucin E 0 0 0 0 1 0,066

    suma 15 1

    3. Evaluacin del peso especfico del criterio regulacin

    solucin C = solucin D > solucin C > solucin D = solucin E

    Regulac. soluc. A soluc. B soluc. C soluc. D soluc. E +1 pondera.solucin A 0,5 0 0 0 1,5 0,100solucin B 0,5 0 0 0 1,5 0,100solucin C 1 1 0,5 1 4,5 0,300solucin D 1 1 0,5 1 4,5 0,300solucin E 1 1 0 0 3 0,200

    suma 15 1

  • 8/11/2019 Diseo Concurrente Riba

    60/224

  • 8/11/2019 Diseo Concurrente Riba

    61/224

    1 EL ENMARQUE DEL DISEO 1.8 ORGANIZACIN Y EQUIPO HUMANO

    Carles RIBA i ROMEVA,Diseo concurrente 63

    1.8 Organizacin y equipo humano

    Modificaciones en la organizacin interna

    La organizacin tradicional de las empresas en departamentos por funciones y conuna direccin jerrquica es adecuada para promover la profesionalidad y la efi-ciencia de las actuaciones pero no asegura la eficacia del producto en el mercado.

    La implantacin de la ingeniera concurrente, con la necesidad de fomentar unavisin y una gestin globales de los proyectos, ha acabado afectando las formas deorganizacin de las empresas que la adoptan. Aparecen dos elementos organi-zativos nuevos: el

    equipo pluridisciplinario de diseo, y el

    gestor de proyecto(en

    ingls, project manager). El primero asegura una orientacin colegiada y pluraldel proyecto mientras que, el segundo, asegura su gestin global e integrada.

    Equipo pluridisciplinario de diseoEst formado por un nmero reducido de miembros (suelen ser de 3 a 8), gene-ralmente de buena cualificacin profesional y elevada responsabilidad funcional,de dentro o de fuera de la empresa, que responden a diferentes puntos de vista enrelacin al proyecto (las diferentes voces). Sus misiones colectivas son las dedebatir, asesorar, y colaborar en la toma de decisiones en relacin al proyecto. Las

    reuniones son escasas (ya que los costes son elevados), pero requieren una buenapreparacin.

    Gestor de proyectoEs un tcnico gestor orientado al producto y al mercado, que tiene la responsa-

    bilidad de impulsar y coordinar el da a da del proyecto en todos sus aspectos, deprincipio a fin, facilitando el flujo de informacin y asegurando el cumplimientode los objetivos y plazos sealados. Generalmente responde ante el gerente de laempresa o del responsable de I+D y entre sus misiones figuran las de procurar losmedios materiales y humanos necesarios, tanto de dentro de la empresa (diferentes

    departamentos y servicios) como de fuera (empresas suministradoras, ingenieras,colaboraciones con universidades y centros tecnolgicos), as como la de coordi-narse con el equipo pluridisciplinario de diseo.

    Como consecuencia de la introduccin de estas nuevas figuras en las empresas, seestn perfilando dos nuevas formas de organizacin que articulan fundamental-mente la situacin del gestor de proyecto dentro de la estructura de funciones de laempresa: la organizacin matricialy la organizacin por proyectos.

    A continuacin se describen y se evalan las ventajas e inconvenientes del sistematradicional y de los sistemas alternativos propugnados por el enfoque concurrente:

  • 8/11/2019 Diseo Concurrente Riba

    62/224

  • 8/11/2019 Diseo Concurrente Riba

    63/224

    1 EL ENMARQUE DEL DISEO 1.8 ORGANIZACIN Y EQUIPO HUMANO

    Carles RIBA i ROMEVA,Diseo concurrente 65

    diseo produccin comercial

    cliente

    gestor del proyectoproy

    ectos

    innovacin

    proyecto 3

    financiacin, marketing, I+D, lanzamiento de la produccin

    exterior

    posventacomercialproduccin

    director

    departamentos

    director director

    diseofinanciacin

    proyecto 2

    proyecto 1

    gestor del proyecto

    gestor del proyecto

    de diseopluridisciplinario

    equipo exterior

    director director

    posventacomercialproduccin

    director

    departamentos

    director director

    equipo

    de diseopluridisciplinario

    gestor del proyectoproyecto 1

    proyecto 2

    proyecto 3

    directorde

    proyectos

    innovac

    in

    directorde

    gestor del proyecto

    financiacin, marketing, I+D, lanzamiento de la produccin

    gestor del proyecto

    financiacin, marketing, I+D, lanzamiento de la produccin

    Figura 1.12 Una consecuencia de la organizacin tradicional por funciones:comunicarse por encima de la pared

    a)

    b)

    Figura 1.13 Sistemas de organizacin propugnados por un enfoque concurrente:a) Organizacin matricial; b) Organizacin por lneas de producto

  • 8/11/2019 Diseo Concurrente Riba

    64/224

    1 EL ENMARQUE DEL DISEO 1.8 ORGANIZACIN Y EQUIPO HUMANO

    66 Carles RIBA i ROMEVA,Diseo concurrente

    Modificaciones en las relaciones exteriores

    Hace unas dcadas, las grandes industrias se apoyaban en procesos integrales enlos que se fabricaba la mayor parte las piezas y componentes de sus productos.Progresivamente, estos procesos fueron incorporando componentes de mercado ysubcontratando la fabricacin de determinadas piezas especficas de tal forma quehoy da, muchas industrias con producto propio centran sus actividades en el di-seo, el montaje y la comercializacin. En este contexto, los precios y los plazos

    priman en las relaciones exteriores.

    Sin embargo, la ingeniera concurrente (desarrollada durante las dos ltimas dca-das) avanza un paso ms y no tan slo contrata la fabricacin de piezas y compo-nentes sino que recurre a los suministradores para compartir (o delegar) parte desus desarrollos tecnolgicos.

    Consolidados los mercados de componentes y de subcontratacin, en el marco dela ingeniera concurrente aparecen otros mercados probablemente an con ms ca-

    pacidad de transformacin como los servicios a las industrias y los mercados detecnologas cubiertos por asesoras, agentes de patentes, ingenieras, centros tec-nolgicos y universidades, entre otros. La industria de la automocin, pionera enmuchos aspectos, ha dado un gran impulso a estas tendencias y en estos momentosse habla de ingeniera colaborativadonde, adems de los precios y los plazos, seincorporan otros aspectos relacionados con el servicio, la calidad y el entorno.

    Las nuevas tecnologas de la informacin y de la comunicacin, cuyo paradigma

    es Internet, estn dando un impulso definitivo para dejar el anterior sistema pro-ductivo jerrquico (autosuficiente) y entrar en un nuevo sistema productivo en red(todos necesitamos de todos) en cuyo nuevo marco hay que saber moverse y don-de probablemente van a sacar ms partido las pequeas empresas que se organicenen red (o en grupo) que las multinacionales.

    As, pues, las relaciones exteriores de las empresas dejan de ser la excepcin paraconvertirse en la regla y por lo tanto, los aspectos tecnolgicos y organizativosrelacionados con la ingeniera colaborativa pasan a ser elementos inprescindiblesde las actividades de las empresas y de forma muy especial, de los procesos de di-

    seo y desarrollo de los productos y servicios. Entre estos aspectos se pueden citar: La estructuracin modular de los productos La especificacin y el diseo conceptual Los equipos multidisciplinarios y los gestores de proyectos La contratacin de servicios y de tecnologa Las herramientas de modelizacin y simulacin La controles de calidad y los ensayos Las base de datos compartidas

    En varias partes del texto se incide sobre estos conceptos.

  • 8/11/2019 Diseo Concurrente Riba

    65/224

    Carles RIBA i ROMEVA,Diseo concurrente 67

    2 Estructuracin del diseo

    2.1 Metodologa de las ciencias y de las tecnologas

    Introduccin

    Una gran parte de los productos y servicios ms innovadores que se han desarro-llado recientemente estn fuertemente relacionados con investigaciones cientficas.Por ello, muchas personas suelen considerar que estos productos y servicios no sonms que una aplicacin prctica de los conocimiento cientficos y suele olvidar

    que la mayora de los nuevos descubrimientos de la ciencia han requeridoimportantes desarrollos tecnolgicos en aparatos y procesos sofisticados parallevar a buen trmino los trabajos de experimentacin.

    No se trata de dilucidar cules de las dos son ms importantes, si las ciencias o lastecnologas, ya que ambas se complementan y se necesitan y hoy da, seranimpensables las unas sin las otras.