11
¿Qué es el DFMA?
Fundación PRODINTEC
Carles Riba Romeva / Huáscar Paz Bernales
14 de enero de 2009
Introducción
22
Autores: Carles Riba i Romeva
Huáscar Paz Bernales
Fecha: 14 de enero de 2009
Introducción al DFMA
CDEI-UPCGIRBAU S.A.
Planta de fabricación del
nuevo túnel de lavado
Índice
1 Ingeniería concurrente
y DFMA
2 Ciclo de vida y costes
asociados
3 DFMA: ahorro en la
fabricación
4 Ejemplos de DFMA
33
Autores: Carles Riba i Romeva
Huáscar Paz Bernales
Fecha: 14 de enero de 2009
Introducción al DFMA
CDEI-UPC
Automatización y sus limitaciones
Décadas 1970 y 1980:
Orientación hacia la automatización flexible
Durante las décadas de 1970 y 1980, y gracias al progreso de la
informática, se desarrolló la automatización flexible (control
numérico, robots industriales, centros de mecanizado, montaje
automatizado, almacenes automatizados) cuyos principales objetivos
eran: flexibilidad, abaratamiento de costes y la mejora de la calidad.
Limitaciones:
Productos concebidos para procesos tradicionales
A pesar de los resultados espectaculares de la automatización
flexible, la principal dificultad para obtener mejoras fue que los
productos y servicios habían sido concebidos para procesos de
fabricación tradicionales, donde la intervención del hombre con su
enorme capacidad de adaptación resolvía las incidencias.
1 Ingeniería
concurrente y
DFMA
2 Ciclo de vida
y costes
asociados
3 DFMA: ahorro
en originación
4 Ejemplos de
DFMA
44
Autores: Carles Riba i Romeva
Huáscar Paz Bernales
Fecha: 14 de enero de 2009
Introducción al DFMA
CDEI-UPC
Hacia la ingeniería concurrente
El diseño en la perspectiva de la ingeniería concurrente:
Definición y diseño conceptual
La importancia que adquiere el diseño y desarrollo de productos y
servicios (y en especial: definición y diseño conceptual)
Ciclo de vida
La incorporación de los requerimientos, condicionantes y costos de
los distintos contextos en los que convivirán estos productos y
servicios en los siguientes entornos:
• Productivo (fabricación y montaje, calidad, transporte)
• Utilización (configurabilidad, funciones, prestaciones, fiabilidad,
mantenimiento)
• Social (ergonomía, seguridad, usabilidad, impactos ambientales
y fin de vida)
1 Ingeniería
concurrente y
DFMA
2 Ciclo de vida
y costes
asociados
3 DFMA: ahorro
en originación
4 Ejemplos de
DFMA
55
Autores: Carles Riba i Romeva
Huáscar Paz Bernales
Fecha: 14 de enero de 2009
Introducción al DFMA
CDEI-UPC
Definición de ingeniería concurrente
Nueva forma de concebir la ingeniería de productos y servicios de
forma global donde concurren:
Punto de vista del producto:
Se consideran tanto la gama que fabrica y ofrece a la empresa como
los requerimientos de las distintas etapas del ciclo de vida y los
costes o recursos asociados
Punto de vista de los recursos humanos
Colaboran profesionales de forma colectiva (con las voces significa-
tivas) en asesoramiento y decisiones. O de forma individual (gestor
de proyecto) en impulsión y gestión.
Punto de vista de los recursos materiales
Concurren nuevas herramientas basadas en TIC sobre bases de
datos y de conocimientos cada vez más integra-das (3D, simulación,
prototipos rápidos, Internet).
1 Ingeniería
concurrente y
DFMA
2 Ciclo de vida
y costes
asociados
3 DFMA: ahorro
en originación
4 Ejemplos de
DFMA
66
Autores: Carles Riba i Romeva
Huáscar Paz Bernales
Fecha: 14 de enero de 2009
Introducción al DFMA
CDEI-UPC
Evitar comunicarse por encima de la pared
La ingeniería tradicional, empujada por la creciente complejidad de
productos y servicios, ha ido desarrollando la especialización pero, al
mismo tiempo, ha perdido en eficiencia global entre les departamen-
tos al comunicarse por encima de la pared.
La ingeniería concurrente (y el diseño concurrente) son un
intento de recuperar el sentido y la eficiencia global de empresas
productos y servicios, sin perder las ventajas de la especialización.
1 Ingeniería
concurrente y
DFMA
2 Ciclo de vida
y costes
asociados
3 DFMA: ahorro
en originación
4 Ejemplos de
DFMA
diseño producción comercial
cliente
77
Autores: Carles Riba i Romeva
Huáscar Paz Bernales
Fecha: 14 de enero de 2009
Introducción al DFMA
CDEI-UPC
Nueva organización
Gestor de proyecto. Orientado al producto y al mercado. Impulsa y
coordina el proyecto de principio a fin (objetivos y plazos).
Equipo pluridisciplinario de diseño. Miembros que responden a
distintos puntos de vista en relación al proyecto (diferentes voces).
Misiones: debatir, asesorar, y asesorar en la toma de decisiones.
a)
b)
gestor del proyectopro
yec
tos
inn
ovac
ión
proyecto 3
financiación, marketing, I+D, lanzamiento de la producción
exterior
posventacomercialproducción
director
departamentos
director director
diseñofinanciación
proyecto 2
proyecto 1
gestor del proyecto
gestor del proyecto
de diseñopluridisciplinario
equipo exterior
director director
posventacomercialproducción
director
departamentos
director director
equipo
de diseñopluridisciplinario
gestor del proyectoproyecto 1
proyecto 2
proyecto 3
dir
ecto
r d
ep
roy
ecto
s in
no
vac
ión
dir
ecto
r d
e
gestor del proyecto
financiación, marketing, I+D, lanzamiento de la producción
gestor del proyecto
financiación, marketing, I+D, lanzamiento de la producción
1 Ingeniería
concurrente y
DFMA
2 Ciclo de vida
y costes
asociados
3 DFMA: ahorro
en originación
4 Ejemplos de
DFMA
88
Autores: Carles Riba i Romeva
Huáscar Paz Bernales
Fecha: 14 de enero de 2009
Introducción al DFMA
CDEI-UPC
Ciclo de vida y recursos asociados
Ciclo de vida (en inglés, life-cycle)
Conjunto de etapas que recorre una determinada entidad (persona,
edificio, producto, proyecto, empresas, organizaciones) desde que
inicia su existencia hasta que la termina (de la cuna a la tumba).
Ciclo de vida de un producto
Conjunto de etapas que recorre un producto (considerado como
objeto individual) desde que es creado hasta su fin de vida.
Ciclo de vida de un proyecto
Conjunto de etapas que recorre un proyecto desde que se inicia
hasta que finaliza o es abandonado.
Coste (o recursos) del ciclo de vida
Evaluación de los recursos implicados durante todo el ciclo de vida
de esta entidad.
1 Ingeniería
concurrente
y DFMA
2 Ciclo de vida
y costes
asociados
3 DFMA: ahorro
en originación
4 Ejemplos de
DFMA
99
Autores: Carles Riba i Romeva
Huáscar Paz Bernales
Fecha: 14 de enero de 2009
Introducción al DFMA
CDEI-UPC
Etapas del ciclo de vida de un producto
Se ha creído conveniente agrupar el ciclo de vida de un producto en
las seis etapas siguientes:
1. Decisión y definición
2. Diseño y desarrollo
3. Fabricación
4. Transferencia
(distribución, comercialización
acuerdos postventa)
5. Uso y mantenimiento
6. Fin de vida
1 Ingeniería
concurrente
y DFMA
2 Ciclo de vida
y costes
asociados
3 DFMA: ahorro
en originación
4 Ejemplos de
DFMA
1010
Autores: Carles Riba i Romeva
Huáscar Paz Bernales
Fecha: 14 de enero de 2009
Introducción al DFMA
CDEI-UPC
Definición y decisión (1ª etapa del ciclo de vida)
La etapa de decisión de crear un producto o servicio y de caracteri-
zarlo y definirlo por medio de especificaciones, comporta las
siguientes actividades:
a) Acertar una necesidad u oportunidad
b) Evaluar correctamente el mercado
c) Establecer adecuadamente las especificaciones y el calendario
d) Destinar los recursos humanos y materiales necesarios
No es una etapa trivial ni inmediata. En muchos casos comporta
acciones complejas (estudios de mercado, proyectos preliminares),
y tiene consecuencias determinantes. El acierto (o no) en la etapa de
definición y decisión suele llevar al éxito o fracaso del proyecto.
Muchas empresas han comenzado a establecer al más alto nivel
Comités de producto o Comités de Innovación para este fin.
1 Ingeniería
concurrente
y DFMA
2 Ciclo de vida
y costes
asociados
3 DFMA: ahorro
en originación
4 Ejemplos de
DFMA
1111
Autores: Carles Riba i Romeva
Huáscar Paz Bernales
Fecha: 14 de enero de 2009
Introducción al DFMA
CDEI-UPC
Diseño y desarrollo (2ª etapa del ciclo de vida)
Diseño. Agrupa las actividades destinadas a la concepción de un
producto (o servicio) adecuado a las especificaciones y al ciclo de
vida previsto y su concreción en todas aquellas determinaciones que
permitan su fabricación.
Desarrollo. Incluye, todas las acciones destinadas a validar el diseño
del producto (o servicio) para que realmente cumplan las
especificaciones y otras determinaciones del proyecto. Incluye la
realización de prototipos así como ensayos y otras validaciones.
1 Ingeniería
concurrente
y DFMA
2 Ciclo de vida
y costes
asociados
3 DFMA: ahorro
en originación
4 Ejemplos de
DFMA
1212
Autores: Carles Riba i Romeva
Huáscar Paz Bernales
Fecha: 14 de enero de 2009
Introducción al DFMA
CDEI-UPC
Fabricación (3ª etapa del ciclo de vida)
Actividades destinadas a la realización efectiva del producto con
unas condiciones aceptables de calidad, coste y tiempo. Incluye:
a) Preparación de los procesos productivos: planificación y
programación de la producción. Equipos y utillajes, programas
b) Fabricación de piezas y componentes (o subcontratación o
compra). Verificación de piezas y componentes.
c) Montaje: Subconjuntos y de producto completo
d) Puesta a punto y verificaciones: Inicializaciones, ajustes y
verificación de la funcionalidad. Homologaciones
e) Expedición: Embalaje, etiquetaje y documentación (algunas
veces, desmontaje parcial antes de embalaje)
1 Ingeniería
concurrente
y DFMA
2 Ciclo de vida
y costes
asociados
3 DFMA: ahorro
en originación
4 Ejemplos de
DFMA
1313
Autores: Carles Riba i Romeva
Huáscar Paz Bernales
Fecha: 14 de enero de 2009
Introducción al DFMA
CDEI-UPC
Transferencia (4ª etapa del ciclo de vida)
Etapa que, a pesar de no modificar el producto, tiene gran importan-
cia para hacer efectivo su uso. Incluye las siguientes actividades:
Transporte y distribución. Acti-
vidades para acercar en el es-
pacio y el tiempo los productos
a los clientes.
Comercialización. Acciones para
dar a conocer el producto y con-
vencer al cliente de su adquisición.
Acuerdos postventa. Acuerdos
sobre financiación y condiciones
sobre garantías, revisiones y
mantenimiento
1 Ingeniería
concurrente
y DFMA
2 Ciclo de vida
y costes
asociados
3 DFMA: ahorro
en originación
4 Ejemplos de
DFMA
1414
Autores: Carles Riba i Romeva
Huáscar Paz Bernales
Fecha: 14 de enero de 2009
Introducción al DFMA
CDEI-UPC
Producto concebido para transporte convencional1 Ingeniería
concurrente
y DFMA
2 Ciclo de vida
y costes
asociados
3 DFMA: ahorro
en originación
4 Ejemplos de
DFMA
Túnel TBS
Girbau
1515
Autores: Carles Riba i Romeva
Huáscar Paz Bernales
Fecha: 14 de enero de 2009
Introducción al DFMA
CDEI-UPC
Uso y mantenimiento (5ª etapa del ciclo de vida)
Uso. Ejercicio de la función para la cual ha sido concebido un
producto. Hay que considerar aspectos como:)
a) Funciones y prestaciones adecuadas: Modos operativos
principales, ocasionales y accidentales.
b) Relación con el usuario: Ergonomía, seguridad y usabilidad;
c) Impactos ambientales. Consumos de materiales y energía
moderados; evitar posibles efectos contaminantes.
Mantenimiento. Acciones para mantener o reponer el uso de un
producto (si éste queda interrumpido por un fallo).
d) Disponibilidad: Aptitud de un producto para cumplir con su
función o estar en condiciones de hacerlo. Se basa en:
fiabilidad, mantenibilidad y logística de mantenimiento.
1 Ingeniería
concurrente
y DFMA
2 Ciclo de vida
y costes
asociados
3 DFMA: ahorro
en originación
4 Ejemplos de
DFMA
1616
Autores: Carles Riba i Romeva
Huáscar Paz Bernales
Fecha: 14 de enero de 2009
Introducción al DFMA
CDEI-UPC
Productor modular para facilitar el uso1 Ingeniería
concurrente
y DFMA
2 Ciclo de vida
y costes
asociados
3 DFMA: ahorro
en originación
4 Ejemplos de
DFMA
Proyecto SRIC (Sistema Reparación
Interna de Canalizaciones); CDEI-UPC
1717
Autores: Carles Riba i Romeva
Huáscar Paz Bernales
Fecha: 14 de enero de 2009
Introducción al DFMA
CDEI-UPC
Producto para un fácil mantenimiento.1 Ingeniería
concurrente
y DFMA
2 Ciclo de vida
y costes
asociados
3 DFMA: ahorro
en originación
4 Ejemplos de
DFMA
Andén de geometría variable CDEI-UPC- FGC
(Ferrocarrils de la Generalitat de Catalunya)
1818
Autores: Carles Riba i Romeva
Huáscar Paz Bernales
Fecha: 14 de enero de 2009
Introducción al DFMA
CDEI-UPC
Fin de vida (6ª etapa del ciclo de vida)
Final de la vida útil de un producto y su eliminación. Presenta varias
formas con consecuencias económicas y ambientales distintas:
- Reutilización del producto
- Reciclado de materiales
- Recuperación de energía por medio de la combustión
- Vertido (en principio controlado).
El aumento de las producciones, la introducción de nuevos mate-
riales (especialmente los plásticos) y proliferación de componentes
de alta complejidad han transformado el fin de vida de los productos
en un problema.
Últimamente (en especial a remolque de la industria de la automo-
ción y del embalaje) han surgido nuevas metodologías orientadas al
diseño para el fin de vida.
1 Ingeniería
concurrente
y DFMA
2 Ciclo de vida
y costes
asociados
3 DFMA: ahorro
en originación
4 Ejemplos de
DFMA
1919
Autores: Carles Riba i Romeva
Huáscar Paz Bernales
Fecha: 14 de enero de 2009
Introducción al DFMA
CDEI-UPC
Ejemplo: diseño que incide en el ciclo de vida
Rodillo motorizado (alternativas)
a) Eje pasante de extremo a extremo. Construcción más simple.
b) Dos módulos extremos independientes. Construcción más
compleja.
Consecuencias:
1. Coste: Aparentemente menor en alt-a; Fabricación a medida
2. Configuración: Más fácil en alt-b; Configur. descentralizada
3. Reutilización: Posible en alt-b; Muy difícil en alt-a
Resumen global:
Mejor alt-b, según la figura
1 Ingeniería
concurrente
y DFMA
2 Ciclo de vida
y costes
asociados
3 DFMA: ahorro
en originación
4 Ejemplos de
DFMA
2020
Autores: Carles Riba i Romeva
Huáscar Paz Bernales
Fecha: 14 de enero de 2009
Introducción al DFMA
CDEI-UPC
Coste del ciclo de vida de un producto
Es habitual evaluar el coste de un producto por medio de su precio
de venta que incluye las etapas anteriores a la venta (definición,
diseño, fabricación y comercialización)
Pero, para determinar el coste de ciclo de vida también deben
incluirse los costes de las etapas posteriores:
Costes de utilización y mantenimiento
Recaen sobre el usuario, normalmente durante un período de tiempo
dilatado y para los cuales no suele llevarse la contabilidad.
Costes del fin de vida
Recaen habitualmente sobre el usuario o sobre la sociedad,
cuando el producto ya no tiene valor de uso.
1 Ingeniería
concurrente
y DFMA
2 Ciclo de vida
y costes
asociados
3 DFMA: ahorro
en originación
4 Ejemplos de
DFMA
2121
Autores: Carles Riba i Romeva
Huáscar Paz Bernales
Fecha: 14 de enero de 2009
Introducción al DFMA
CDEI-UPC
Ejemplo: Coste del ciclo de vida de un automóvil
1 Ingeniería
concurrente
y DFMA
2 Ciclo de vida
y costes
asociados
3 DFMA: ahorro
en originación
4 Ejemplos de
DFMA
Precio de venta (sin impuestos) 12.000 €
Impuestos de compra (IVA/matriculación): 4.000 €
Total precio de venta 16.000 €
Consumos (gasolina/neumáticos/mantenimientos)
(10 años;15000 km/año;0,12 €/km) 18.000 €
Seguros + impuestos (10 años; 750 €/año) 7.500 €
Aparcamientos, peajes (10 años; 500 €/año) 5.000 €
Imprevistos (reparaciones/multas)
(10 años; 600 €/año) 6.000 €
Total usuario 36.500 €
Costes derivados de la contaminación (sociedad) 2.000 €
Costes derivados del fin de vida (sociedad) 2.000 €
Total impactos sociales 4.000 €
Coste del ciclo de vida (350% precio venta) 56.500 €
2222
Autores: Carles Riba i Romeva
Huáscar Paz Bernales
Fecha: 14 de enero de 2009
Introducción al DFMA
CDEI-UPC
Inversión comprometida e inversión realizada1 Ingeniería
concurrente
y DFMA
2 Ciclo de vida
y costes
asociados
3 DFMA: ahorro
en originación
4 Ejemplos de
DFMA
diseño, cálculos y simulaciones
lanzamiento de la fabricación
materialización y detalleconcepto
I
diseño
prototipos y ensayos
principio de funcionamento
tiempo
inversiónrealizada
retraso entre inversióncomprometida y realizada
inv
ers
ión
comprometidainversión
Pmaquinaria, utillajesinstalacionespreseries
ingeniería de fabricaciónC
2323
Autores: Carles Riba i Romeva
Huáscar Paz Bernales
Fecha: 14 de enero de 2009
Introducción al DFMA
CDEI-UPC
Recursos del ciclo de vida de un proyecto1 Ingeniería
concurrente
y DFMA
2 Ciclo de vida
y costes
asociados
3 DFMA: ahorro
en originación
4 Ejemplos de
DFMA
retirada del mercado
punto muerto
lanzamiento al mercado
tiempo de producción
inv
ersi
ón
tiempo para el mercado
lanzamiento fabricación
tiempo recuperación inversión
R+D
recu
rso
s ac
um
ula
do
s
recu
per
ació
nin
ver
sió
ntiempo
ben
efic
ios
de
la p
rod
ucc
ión
ben
efic
ios
2424
Autores: Carles Riba i Romeva
Huáscar Paz Bernales
Fecha: 14 de enero de 2009
Introducción al DFMA
CDEI-UPC
DFMA: simplificación y ahorro de costes
En la perspectiva de la Ingeniería Concurrente fueron apareciendo
técnicas parciales para resolver u optimizar determinados aspectos:
DFM (Design For Manufacturing), diseño para la fabricación, pro-
piamente diseño para la conformación de piezas y componentes.
DFA (Design For Assembly), diseño para el montaje.
En algunos casos, el diseño mejoraba la fabricación de piezas pero
empeoraba el montaje, o viceversa. En la integración de estas dos
técnicas aparece el:
DFMA (Design For Manufacturing and Assembly), diseño para la
fabricación y el montaje, cuyo objetivo se orienta a la optimización
de la fabricación (conformación de piezas y montaje del producto).
1 Ingeniería
concurrente
y DFMA
2 Ciclo de vida
y costes
asociados
3 DFMA: ahorro
en originación
4 Ejemplos de
DFMA
2525
Autores: Carles Riba i Romeva
Huáscar Paz Bernales
Fecha: 14 de enero de 2009
Introducción al DFMA
CDEI-UPC
DFMA: simplificación y ahorro de costes
Los esfuerzos de diseño para optimizar la fabricación (conformación
y montaje) han mostrado enormes potencialidades de mejora:
- Se rompen los clásicos compromisos entre alternativas (si se
desea más calidad, hay que dedicar más recursos)
- Se consiguen mejoras significativas en las prestaciones del
producto y en los procesos para su fabricación.
1 Ingeniería
concurrente
y DFMA
2 Ciclo de vida
y costes
asociados
3 DFMA: ahorro
en originación
4 Ejemplos de
DFMA
2626
Autores: Carles Riba i Romeva
Huáscar Paz Bernales
Fecha: 14 de enero de 2009
Introducción al DFMA
CDEI-UPC
Innovar en valor / Innovar en costes (DFMA)
Innovar en valor ofrece un potencial mucho mayor para aumentar los
ingresos que innovar en costes (DFMA, disminución de gastos).
Sin embargo, es mucho más arriesgado.
etapas de innovación
punto
inicial
innovación orientada a costes
innovación orientada a valor
disminución limitada
incremento
potencial elevado
1 Ingeniería
concurrente
y DFMA
2 Ciclo de vida
y costes
asociados
3 DFMA: ahorro
en originación
4 Ejemplos de
DFMA
2727
Autores: Carles Riba i Romeva
Huáscar Paz Bernales
Fecha: 14 de enero de 2009
Introducción al DFMA
CDEI-UPC
Innovar en valor / Innovar en costes (DFMA)
La innovación orientada a valor tiene por objeto aumentar el valor
del bien de equipo para el usuario. Entre otros:
- Nuevas prestaciones
- Manejo amigable
- Poco mantenimiento, fácil de realizar
- Mejor calidad del producto o servicio, etc.
La innovación orientada a coste tiene por objeto disminuir los
costes para el fabricante. Entre otros:
- Arquitectura para evitar estoques y facilitar la configuración
- Fabricación fácil de piezas y componentes
- Montaje y puesta a punto fáciles
El DFMA se inscribe primariamente en la estrategia de la innovación
orientada al coste
1 Ingeniería
concurrente
y DFMA
2 Ciclo de vida
y costes
asociados
3 DFMA: ahorro
en originación
4 Ejemplos de
DFMA
2828
Autores: Carles Riba i Romeva
Huáscar Paz Bernales
Fecha: 14 de enero de 2009
Introducción al DFMA
CDEI-UPC
Ejemplo DFMA Montaje, flexibilidad y costes en la
fabricación de automóviles de juguete. Alternativas
0,8
0,9
0,5
0,6
0,7
0,1
0,2
0,3
0,4
cost
es d
e m
onta
je r
elat
ivos
0
1montaje automático flexible, 200.000 piezas/añomontaje automático rígido, 2.000.000 piezas/año
montaje manual
montaje automático rígido
montaje automático flexible
12 6
A B
número de piezas3
C
1 Ingeniería
concurrente
y DFMA
2 Ciclo de vida
y costes
asociados
3 DFMA: ahorro
en originación
4 Ejemplos de
DFMA
2929
Autores: Carles Riba i Romeva
Huáscar Paz Bernales
Fecha: 14 de enero de 2009
Introducción al DFMA
CDEI-UPC
Ejemplo DFMA Montaje, flexibilidad y costes en la
fabricación de automóviles de juguete. Coste de montaje
0,8
0,9
0,5
0,6
0,7
0,1
0,2
0,3
0,4
cost
es d
e m
onta
je r
elat
ivos
0
1montaje automático flexible, 200.000 piezas/añomontaje automático rígido, 2.000.000 piezas/año
montaje manual
montaje automático rígido
montaje automático flexible
12 6
A B
número de piezas3
C
1 Ingeniería
concurrente
y DFMA
2 Ciclo de vida
y costes
asociados
3 DFMA: ahorro
en originación
4 Ejemplos de
DFMA
3030
Autores: Carles Riba i Romeva
Huáscar Paz Bernales
Fecha: 14 de enero de 2009
Introducción al DFMA
CDEI-UPC
Ejemplo DFMA Montaje, flexibilidad y costes en la
fabricación de automóviles de juguete. Factor de complejidad
(Pugh-Riba): Cf = (Np·Nd·Ni·Nm)1/4
A B C
Piezas Np 12 6 3
Piezas distintas Nd 5 4 2
Interfases Ni 20 12 6
Direcc. montaje Nm 4 2 1
Complejidad Cf 8,32 4,9 2,45
Alternativas
1 Ingeniería
concurrente
y DFMA
2 Ciclo de vida
y costes
asociados
3 DFMA: ahorro
en originación
4 Ejemplos de
DFMA
3131
Autores: Carles Riba i Romeva
Huáscar Paz Bernales
Fecha: 14 de enero de 2009
Introducción al DFMA
CDEI-UPC
Ejemplo DFMA Montaje, flexibilidad y costes en la
fabricación de automóviles de juguete. Comentarios sobre Cf
Consecuencias de los parámetros analizados
Np Menor número de piezas significa:
- Menor número de elementos a considerar, manipular y
gestionar.
Nd Menor número de piezas distintas significa:
- Menor administración (compras, almacenes, control)
- Menor peligro de ruptura de estoques
Ni Menor número de interfases significa:
- Mayor simplicidad en el montaje
- Mayor fiabilidad (cada interfase es susceptible de fallar)
Nm Menor número de direcciones de montaje significa:
- Mayor simplicidad de montaje y desmontaje
1 Ingeniería
concurrente
y DFMA
2 Ciclo de vida
y costes
asociados
3 DFMA: ahorro
en originación
4 Ejemplos de
DFMA
3232
Autores: Carles Riba i Romeva
Huáscar Paz Bernales
Fecha: 14 de enero de 2009
Introducción al DFMA
CDEI-UPC
Ejemplo Montaje, flexibilidad y costes en la fabricación de
automóviles de juguete. Arquitectura y gama de producto
1 Ingeniería
concurrente
y DFMA
2 Ciclo de vida
y costes
asociados
3 DFMA: ahorro
en originación
4 Ejemplos de
DFMA
3333
Autores: Carles Riba i Romeva
Huáscar Paz Bernales
Fecha: 14 de enero de 2009
Introducción al DFMA
CDEI-UPC
Ejemplo Montaje, flexibilidad y costes en la fabricación de
automóviles de juguete. Comentarios sobre arquitectura
Ventajas de la solución C más simple
1. Simplifica la formación de gamas de producto:
- Vehículos de 2 ejes y de 3 ejes
- Vehículos de distintas batallas
2. Abarata los costes de la gama:
- Evita una plataforma distinta para cada modelo
- Disminuye el número de suministradores
3. Mejora la flexibilidad en la automatización:
- Requiere una sola dirección de montaje
- Elimina los tornillos
1 Ingeniería
concurrente
y DFMA
2 Ciclo de vida
y costes
asociados
3 DFMA: ahorro
en originación
4 Ejemplos de
DFMA
3434
Autores: Carles Riba i Romeva
Huáscar Paz Bernales
Fecha: 14 de enero de 2009
Introducción al DFMA
CDEI-UPC
Obtención de piezas y componentes
En función de los diferentes procedimiento de diseño y fabricación,
se pueden distinguir los siguientes componentes de las máquinas:
componentes
de mercado
Sin utillaje de
forma
Con utillaje
de forma
Genéricos
Especializados
componentes
específicos
1 Ingeniería
concurrente
y DFMA
2 Ciclo de vida
y costes
asociados
3 DFMA: ahorro
en originación
4 Ejemplos de
DFMA
3535
Autores: Carles Riba i Romeva
Huáscar Paz Bernales
Fecha: 14 de enero de 2009
Introducción al DFMA
CDEI-UPC
Obtención de piezas y componentes
En la fabricación de un conjunto mecánico, las piezas y componen-
tes (y subgrupos) se pueden obtener de las siguientes formas:
1. Fabricación interior de la pieza en la propia empresa
2. Fabricación exterior de la pieza, por subcontractación
3. Transformación de un componente de mercado
4. Adopción de un componente de mercado
1 Ingeniería
concurrente
y DFMA
2 Ciclo de vida
y costes
asociados
3 DFMA: ahorro
en originación
4 Ejemplos de
DFMA
3636
Autores: Carles Riba i Romeva
Huáscar Paz Bernales
Fecha: 14 de enero de 2009
Introducción al DFMA
CDEI-UPC
Obtención de piezas y componentes
Sistema de
obtenciónVentajas Inconvenientes
1
fabricación
interior
Know-how en compo-
nentes estratégicos
Utilización y amortiza-
ción de instalaciones
existentes
Capacidad innovación
Permite diferenciación
Flexibilidad productiva
Dificultad parar amortizar
los recursos humanos y
equipos
Costes más elevados y
absorción de errores
Requiere desarrollo
previo (costes y tiempo)
Respuesta más lenta
2
subcon-
tractación
Optimización de recur-
sos e inversiones
Disminución de costes
No asunción de los
errores de fabricación
Capacidad innovación
Permite diferenciación
Se difumina el know-how
Requiere desarrollo
previo (costes y tiempo)
Menos flexibilidad
productiva
1 Ingeniería
concurrente
y DFMA
2 Ciclo de vida
y costes
asociados
3 DFMA: ahorro
en originación
4 Ejemplos de
DFMA
3737
Autores: Carles Riba i Romeva
Huáscar Paz Bernales
Fecha: 14 de enero de 2009
Introducción al DFMA
CDEI-UPC
Obtención de piezas y componentes
Sistema de
obtenciónVentajas Inconvenientes
3
componen-
te mercado
modificado
diseño y desarrollo
complementario
componente probados
(en fabricante solvente)
Capacidad de mejora,
adaptación, innovación
Evolución del producto
sin inversión
Se comparte el know-
how (partner)
Diferenciación parcial
4
componen-
te mercado
Eliminación del diseño
y desarrollo
Disponibilidad rápida
componentes probados
(en fabricante solvente)
Coste bajo
Disponibilidad de re-
cambios sin producción
Se pierde el know-how
Sin diferenciación
Dificultad o limitaciones
en la innovación
1 Ingeniería
concurrente
y DFMA
2 Ciclo de vida
y costes
asociados
3 DFMA: ahorro
en originación
4 Ejemplos de
DFMA
3838
Autores: Carles Riba i Romeva
Huáscar Paz Bernales
Fecha: 14 de enero de 2009
Introducción al DFMA
CDEI-UPC
Montaje
El montaje tiene un carácter integrador por excelencia.
Es el momento de la verdad cuando queda de manifiesto que las piezas y componentes encajan e interactúan correctamente y proporcionan la función para la cual ha sido concebido el producto.
El montaje detecta de forma inmediata los defectos de concepciónde un producto y de fabricación de sus de sus piezas.
1 Ingeniería
concurrente
y DFMA
2 Ciclo de vida
y costes
asociados
3 DFMA: ahorro
en originación
4 Ejemplos de
DFMA
Baliza de señalización con alimentación fotovoltaica
CDEI-UPC - innovación Viária S.L.
3939
Autores: Carles Riba i Romeva
Huáscar Paz Bernales
Fecha: 14 de enero de 2009
Introducción al DFMA
CDEI-UPC
Principales recomendaciones para el montaje
Las principales recomendaciones para el diseño (o rediseño) de un
producto en relación al montaje, son:
1) Estructurar en módulos
2) Disminuir la complejidad
3) Establecer un elemento de base
4) Limitar las direcciones de montaje
5) Facilitar la composición
6) Simplificar las uniones
1 Ingeniería
concurrente
y DFMA
2 Ciclo de vida
y costes
asociados
3 DFMA: ahorro
en originación
4 Ejemplos de
DFMA
4040
Autores: Carles Riba i Romeva
Huáscar Paz Bernales
Fecha: 14 de enero de 2009
Introducción al DFMA
CDEI-UPC
Principales recomendaciones para el montaje
Las principales recomendaciones para el
diseño (o rediseño) de un producto en
relación al montaje, son:
1) Estructurar en módulos
2) Disminuir la complejidad
3) Establecer un elemento de base
4) Limitar las direcciones de montaje
5) Facilitar la composición
6) Simplificar las uniones
1 Ingeniería
concurrente
y DFMA
2 Ciclo de vida
y costes
asociados
3 DFMA: ahorro
en originación
4 Ejemplos de
DFMA
0,8
0,9
0,5
0,6
0,7
0,1
0,2
0,3
0,4
cost
es d
e m
on
taje
rel
ativ
os
0
1montaje automático flexible, 200.000 piezas/añomontaje automático rígido, 2.000.000 piezas/año
montaje manual
montaje automático rígido
montaje automático flexible
12 6
A B
número de piezas3
C
0,8
0,9
0,5
0,6
0,7
0,1
0,2
0,3
0,4co
stes
de
mo
nta
je r
elat
ivos
0
1montaje automático flexible, 200.000 piezas/añomontaje automático rígido, 2.000.000 piezas/año
montaje manual
montaje automático rígido
montaje automático flexible
12 6
A B
número de piezas3
C
4141
Autores: Carles Riba i Romeva
Huáscar Paz Bernales
Fecha: 14 de enero de 2009
Introducción al DFMA
CDEI-UPC
Principales recomendaciones para el montaje
Las principales recomendaciones para el diseño (o rediseño) de un
producto en relación al montaje, son:
1) Estructurar en módulos
2) Disminuir la complejidad
3) Establecer un elemento de base
4) Limitar las direcciones de montaje
5) Facilitar la composición
6) Simplificar las uniones
1 Ingeniería
concurrente
y DFMA
2 Ciclo de vida
y costes
asociados
3 DFMA: ahorro
en originación
4 Ejemplos de
DFMA
A
B
A'g
A'
B' r
B
A
g
B'
r
4242
Autores: Carles Riba i Romeva
Huáscar Paz Bernales
Fecha: 14 de enero de 2009
Introducción al DFMA
CDEI-UPC
Principales recomendaciones para el montaje
Las principales recomendaciones para el diseño (o rediseño) de un
producto en relación al montaje, son:
1) Estructurar en módulos
2) Disminuir la complejidad
3) Establecer un elemento de base
4) Limitar las direcciones de montaje
5) Facilitar la composición
6) Simplificar las uniones
1 Ingeniería
concurrente
y DFMA
2 Ciclo de vida
y costes
asociados
3 DFMA: ahorro
en originación
4 Ejemplos de
DFMA
abraçadora
dreta
muntada
volandera esquerra
muntada
eix inserit
en braç
eix muntat
en cònsola
esquerra
cargol
dret
inserit
cargol dret muntat
Alternativa 2
abraçadora
posicionada
procés de muntatge:
cargol esquerre muntat
cargol
procés de muntatge:
cònsola esquerra
posicionada
cònsola
dreta
posicionada...
retenidor esquerre muntat
retenidor
dret muntat
cargol esquerre muntat
eix
Alternativa 1cònsola
braç muntat
base
braç
volandera
abraçadora
braç muntat
cònsola
dreta
alineada
...
cargol
dret
collat
basecargol
braç
retenidor
4343
Autores: Carles Riba i Romeva
Huáscar Paz Bernales
Fecha: 14 de enero de 2009
Introducción al DFMA
CDEI-UPC
Principales recomendaciones para el montaje
Las principales recomendaciones para el diseño (o rediseño) de un
producto en relación al montaje, son:
1) Estructurar en módulos
2) Disminuir la complejidad
3) Establecer un elemento de base
4) Limitar las direcciones de montaje
5) Facilitar la composición
6) Simplificar las uniones
1 Ingeniería
concurrente
y DFMA
2 Ciclo de vida
y costes
asociados
3 DFMA: ahorro
en originación
4 Ejemplos de
DFMA
4444
Autores: Carles Riba i Romeva
Huáscar Paz Bernales
Fecha: 14 de enero de 2009
Introducción al DFMA
CDEI-UPC
Principales recomendaciones para el montaje
Las principales recomendaciones para el diseño (o rediseño) de un
producto en relación al montaje, son:
1) Estructurar en módulos
2) Disminuir la complejidad
3) Establecer un elemento de base
4) Limitar las direcciones de montaje
5) Facilitar la composición
6) Simplificar las uniones
1 Ingeniería
concurrente
y DFMA
2 Ciclo de vida
y costes
asociados
3 DFMA: ahorro
en originación
4 Ejemplos de
DFMA
cost
os
rela
tiu
s
1,0
1,1
1,5
1,3
1,4
1,2
costos c
reixents
4545
Autores: Carles Riba i Romeva
Huáscar Paz Bernales
Fecha: 14 de enero de 2009
Introducción al DFMA
CDEI-UPC
Formas de unión: Uniones fijas
Principios de uniones fijas
Encaje libre
Inserción elástica
Encaje forzado
Rosca
Deformación plástica
Soldadura
Adhesión reversible
Adhesión permanente
Encapsulado
1 Ingeniería
concurrente
y DFMA
2 Ciclo de vida
y costes
asociados
3 DFMA: ahorro
en originación
4 Ejemplos de
DFMA
Módulo de andén extensible.
Montaje por encaje no forzado
Rotor de motor asíncrono.
Eje con encaje forzado
4646
Autores: Carles Riba i Romeva
Huáscar Paz Bernales
Fecha: 14 de enero de 2009
Introducción al DFMA
CDEI-UPC
Formas de unión: Uniones fijas
Principios de uniones fijas
Encaje libre
Inserción elástica
Encaje forzado
Rosca
Deformación plástica
Soldadura
Adhesión reversible
Adhesión permanente
Encapsulado
1 Ingeniería
concurrente
y DFMA
2 Ciclo de vida
y costes
asociados
3 DFMA: ahorro
en originación
4 Ejemplos de
DFMA
Elementos para uniones roscadas
Bombo de lavadora con uniones por
deformación plástica. Girbau
4747
Autores: Carles Riba i Romeva
Huáscar Paz Bernales
Fecha: 14 de enero de 2009
Introducción al DFMA
CDEI-UPC
Formas de unión: Uniones fijas
Principios de uniones fijas
Encaje libre
Inserción elástica
Encaje forzado
Rosca
Deformación plástica
Soldadura
Adhesión reversible
Adhesión permanente
Encapsulado
1 Ingeniería
concurrente
y DFMA
2 Ciclo de vida
y costes
asociados
3 DFMA: ahorro
en originación
4 Ejemplos de
DFMA
Palas de aerogenerador unidas por
adhesivo (adhesión permanente)
Encapsulado de un chip sobre una placa
4848
Autores: Carles Riba i Romeva
Huáscar Paz Bernales
Fecha: 14 de enero de 2009
Introducción al DFMA
CDEI-UPC
Máquina de relajación muscular
Definición
Una operación muy frecuente durante los entrenamientos o después
de las competiciones es la relajación muscular de las piernas de los
atletas o jugadores de equipos (fútbol, balonmano, etc.).
Se efectúa a través de un movimiento de vaivén sobre las piernas
dejadas muertas y la suele realizar el entrenador.
Sin embargo, es una actividad pesada
(muchos atletas son altos y fuertes) y el
entrenador no siempre está disponible.
Por lo tanto, parece adecuado la con-
cepción de una máquina de relajación
muscular que el mismo atleta pueda
manejar.
1 Ingeniería
concurrente
y DFMA
2 Ciclo de vida
y costes
asociados
3 DFMA: ahorro
en originación
4 Ejemplos de
DFMA
4949
Autores: Carles Riba i Romeva
Huáscar Paz Bernales
Fecha: 14 de enero de 2009
Introducción al DFMA
CDEI-UPC
Máquina de relajación muscular
Prototipo preliminar (suministrado por la empresa Hirt S.L.)
1 Ingeniería
concurrente
y DFMA
2 Ciclo de vida
y costes
asociados
3 DFMA: ahorro
en originación
4 Ejemplos de
DFMA
5050
Autores: Carles Riba i Romeva
Huáscar Paz Bernales
Fecha: 14 de enero de 2009
Introducción al DFMA
CDEI-UPC
Máquina de relajación muscular
Prototipo preliminar (utilización por los tobillos)
1 Ingeniería
concurrente
y DFMA
2 Ciclo de vida
y costes
asociados
3 DFMA: ahorro
en originación
4 Ejemplos de
DFMA
5151
Autores: Carles Riba i Romeva
Huáscar Paz Bernales
Fecha: 14 de enero de 2009
Introducción al DFMA
CDEI-UPC
Máquina de relajación muscular
Prototipo preliminar (utilización por las rodillas)
1 Ingeniería
concurrente
y DFMA
2 Ciclo de vida
y costes
asociados
3 DFMA: ahorro
en originación
4 Ejemplos de
DFMA
5252
Autores: Carles Riba i Romeva
Huáscar Paz Bernales
Fecha: 14 de enero de 2009
Introducción al DFMA
CDEI-UPC
Máquina de relajación muscular. Especificaciones
1. Movimiento alternativo simétrico de amplitud fija de las dos
correderas (con las tobilleras o las rodilleras)
2. Regulación de la velocidad del movimiento alternativo simétrico de
las correderas (efecto más o menos enérgico de la relajación)
3. Regulación de la altura del conjunto porta-correderas
4. Regulación de la inclinación del conjunto porta-correderas
1 Ingeniería
concurrente
y DFMA
2 Ciclo de vida
y costes
asociados
3 DFMA: ahorro
en originación
4 Ejemplos de
DFMA
2 velocidad
variable1
3
4
5353
Autores: Carles Riba i Romeva
Huáscar Paz Bernales
Fecha: 14 de enero de 2009
Introducción al DFMA
CDEI-UPC
Máquina de relajación muscular. Prototipo funcional
- Prototipo para comprobar la funcionalidad del sistema
- Vista del movimiento alternativo simétrico de amplitud fija
1 Ingeniería
concurrente
y DFMA
2 Ciclo de vida
y costes
asociados
3 DFMA: ahorro
en originación
4 Ejemplos de
DFMA
5454
Autores: Carles Riba i Romeva
Huáscar Paz Bernales
Fecha: 14 de enero de 2009
Introducción al DFMA
CDEI-UPC
Máquina de relajación muscular. Prototipo funcional
- Vista de la regulación en altura (3) y de la inclinación (4)
- Vista del carenado provisional
1 Ingeniería
concurrente
y DFMA
2 Ciclo de vida
y costes
asociados
3 DFMA: ahorro
en originación
4 Ejemplos de
DFMA
5555
Autores: Carles Riba i Romeva
Huáscar Paz Bernales
Fecha: 14 de enero de 2009
Introducción al DFMA
CDEI-UPC
Máquina de relajación muscular. Proto. base interior
- Base de los mecanismos interior (fácil Montaje)
- Carenado exterior ligero (debilidad, problema de golpes).
1 Ingeniería
concurrente
y DFMA
2 Ciclo de vida
y costes
asociados
3 DFMA: ahorro
en originación
4 Ejemplos de
DFMA
5656
Autores: Carles Riba i Romeva
Huáscar Paz Bernales
Fecha: 14 de enero de 2009
Introducción al DFMA
CDEI-UPC
Máquina de relajación muscular. Proto. base interior
- Soporte del sistema basculante (regulación en altura e
inclinación)
- Solución compacta (poco volumen en el transporte y el no-
uso)
1 Ingeniería
concurrente
y DFMA
2 Ciclo de vida
y costes
asociados
3 DFMA: ahorro
en originación
4 Ejemplos de
DFMA
5757
Autores: Carles Riba i Romeva
Huáscar Paz Bernales
Fecha: 14 de enero de 2009
Introducción al DFMA
CDEI-UPC
Máquina de relajación muscular. Proto. base exterior
- Base exterior (gran solidez, pero más difícil de montar)
- Soporte análogo al del prototipo con base interior.
1 Ingeniería
concurrente
y DFMA
2 Ciclo de vida
y costes
asociados
3 DFMA: ahorro
en originación
4 Ejemplos de
DFMA
5858
Autores: Carles Riba i Romeva
Huáscar Paz Bernales
Fecha: 14 de enero de 2009
Introducción al DFMA
CDEI-UPC
Máquina de relajación muscular. Proto. base exterior
- Hay que simplificar las direcciones de mecanización y de montaje
(dirección preferente desde arriba de la base).
1 Ingeniería
concurrente
y DFMA
2 Ciclo de vida
y costes
asociados
3 DFMA: ahorro
en originación
4 Ejemplos de
DFMA
5959
Autores: Carles Riba i Romeva
Huáscar Paz Bernales
Fecha: 14 de enero de 2009
Introducción al DFMA
CDEI-UPC
Máquina de relajación muscular. Proto. base exterior
- Paralelismo de las guías (punto crítico)
- Solución de la mecanización del soporte
Montaje de las guías.
1 Ingeniería
concurrente
y DFMA
2 Ciclo de vida
y costes
asociados
3 DFMA: ahorro
en originación
4 Ejemplos de
DFMA
distància precisaradi precís
base
guies calibradespeça-pont
cargol de
subjecció
6060
Autores: Carles Riba i Romeva
Huáscar Paz Bernales
Fecha: 14 de enero de 2009
Introducción al DFMA
CDEI-UPC
Máquina de relajación muscular. Proto. base exterior
- Simplificación de la corredera (pieza de aluminio fundido)
1 Ingeniería
concurrente
y DFMA
2 Ciclo de vida
y costes
asociados
3 DFMA: ahorro
en originación
4 Ejemplos de
DFMA
6161
Autores: Carles Riba i Romeva
Huáscar Paz Bernales
Fecha: 14 de enero de 2009
Introducción al DFMA
CDEI-UPC
Máquina de relajación muscular. Conclusiones
1. La arquitectura del producto distingue dos grandes módulos: a) La
caja con los mecanismos; b) El soporte
2. La caja, de gran resistencia (pieza fundida en aluminio) contiene
los mecanismos de guiado y motorización de las correderas (1), y
la regulación de velocidad (2)
3. El despliegue del soporte permite la regulación en altura (3) y la
interfase entre la caja y el soporte permite la regulación en
inclinación (4)
4. El repliegue del soporte facilita tanto el transporte como el no-uso
5. Se han conseguido soluciones DFMA interesantes tanto para la
colocación y fijación de las guías como en la fabricación y monta-
je de las correderas.
1 Ingeniería
concurrente
y DFMA
2 Ciclo de vida
y costes
asociados
3 DFMA: ahorro
en originación
4 Ejemplos de
DFMA
GRACIAS POR SU ATENCIÓN
Carles Riba Romeva [email protected]
+ 34 934010831/34
http//www.cdei.upc.edu
Huáscar Paz Bernales [email protected]
+ 34 934010829
http//www.cdei.upc.edu