Temas selectos de
Ingeniería
Industrial
Noveno semestre
Dr. Álvaro Jesús Mendoza Jasso
Seminario de Manufactura Seminario de Manufactura
UNIDAD 1: Panorama actual y perspectivas de las actividades de
manufactura.
UNIDAD 2: Integración de funciones: La ingeniería concurrente.
Fundamentos y técnicas.
UNIDAD 3: Casa de la calidad. Modelo Kano para requerimiento
de clientes
UNIDAD 4: Diseño para manufactura.
UNIDAD 5: Métodos de evaluación de alternativas en diseño y
manufactura
UNIDAD 6: Ajustes. Tolerancias y dimensiones geométricas
UNIDAD 7: Análisis del Ciclo de vida del producto
UNIDAD 8: Proyecto de aplicación
Seminario de Manufactura Seminario de Manufactura
Bibliografía.
Libros de Ingeniería concurrente, Administración de Operaciones, Diseño
en ingeniería
Ingeniería concurrente. Enric Barba, Ed Gestión 2000
Diseño concurrente, Carles Riba Romeva, Ed. UPC
Métodos de diseño, Nigel Cross, Limusa
Engineering Design, George E. Dieter, Linda C. Schmidt, Mc Graw Hill
Product Design and Manufacturing, A.K. Chitale, R.C. Gupta, Phi Learning
Gaither N., Frazier G. Administración de producción y operaciones, 8a.
Ed. Intl. Thomson Editores
Administración de operaciones. Toma de decisiones en la función de
operaciones. Schroeder, R.G. 3a edición. Mc. Graw Hill
Seminario de Manufactura Seminario de Manufactura
UNIDAD 1. Panorama actual
Es la actividad económica que transforma una gran diversidad de materias
primas en diferentes artículos para el consumo, y está constituida por
empresas muy pequeñas (tortillerías, panaderías y molinos, entre otras)
hasta grandes conglomerados (armadoras de automóviles, embotelladoras
de refrescos, empacadoras de alimentos, laboratorios farmacéuticos,
etc). INEGI
Seminario de Manufactura Seminario de Manufactura
Inegi
Seminario de Manufactura Seminario de Manufactura
Aspectos relevantes de la actividad manufacturera global
Aumento de productividad a través de mejoras de proceso y de la tecnología
Subcontratación
Cierre o reducción de los departamentos de investigación y desarrollo por parte
de las grandes compañías
La actividad manufacturera cambió del occidente al oriente.
La manufactura occidental se ha ido reduciendo progresivamente
Regulaciones e impuestos
Nuevas generaciones sin experiencia manufacturera
Énfasis en mantenimiento preventivo y predictivo
Reubicación de fábricas (re-shoring and next-shoring)
Nuevas tecnologías en manufactura: impresión 3D (manufactura aditiva),
nanotecnología, internet de las cosas, computación con la nube, SMAC
Seminario de Manufactura Seminario de Manufactura
Impresión 3D (manufactura aditiva-additive manufacturing). Wikipedia
Grupo de tecnologías de fabricación por adición con el cual un objeto 3D
es creado mediante la superposición de capas sucesivas de material. Las
impresoras 3D imprimen partes y montajes hechos de diferentes
materiales con diferentes propiedades físicas y mecánicas. Los objetos
obtenidos pueden llegar a ser tan complejos que sería muy difícil
elaborarlos por otro medios.
Esta tecnología también encuentra uso en los campos tales como joyería,
calzado, diseño industrial, arquitectura, ingeniería y construcción,
automoción y sector aeroespacial, industrias médicas, educación, sistemas
de información geográfica, ingeniería civil y muchos otros.
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Nanotecnología. Wikipedia
Es la manipulación de la materia con al menos una
dimensión del tamaño de entre 1 a 100
nanómetros, con el fin de manipular en forma
precisa los átomos y moléculas para la fabricación
de productos a macroescala.
La nanotecnología comprende el estudio, diseño,
creación, síntesis, manipulación y aplicación de
materiales, aparatos y sistemas funcionales a
través del control de la materia a nanoescala, y la
explotación de fenómenos y propiedades de la
materia a esa escala. Cuando se manipula la
materia a escala tan minúscula, presenta
fenómenos y propiedades totalmente nuevas. Por
lo tanto, los científicos utilizan la nanotecnología
para crear materiales, aparatos y sistemas
novedosos y poco costosos con propiedades
únicas.
Ejemplos: superadhesivo reusable, material
superhidrofóbico, membranas de purificación de
agua, alimentos antimicrobianos
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Internet de las cosas (internet of things IoT) wikipedia
Es la red de objetos físicos o “cosas”, en la cual cada objeto tiene
incorporado partes electrónicas, software, sensores y conectividad para
permitirle intercambiar datos con la producción, el operador, y/o otros
dispositivos conectados. El internet de las cosas permite a los objetos ser
sensados y controlados de manera remota a través de una red, creando
oportunidades de integración directa entre los sistemas computacionales y
el mundo físico, lo cual resulta en una mejor eficiencia, exactitud y
beneficio económico. Cada objeto se identifica de manera única a través
de su sistema de cómputo incorporado y es capaz de interactuar con la red
de internet existente.
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Internet de las cosas (internet of things IoT)
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Internet de las cosas (internet of things IoT)
Seminario de Manufactura Seminario de Manufactura
Computación con la nube (cloud computing) wikipedia
Es un nuevo modelo de prestación de servicios de
negocio y tecnología a través de internet, que permite al
usuario acceder a un catálogo de servicios
estandarizados y responder con ellos a las necesidades
de su negocio, de forma flexible y adaptativa, en caso
de demandas no previsibles o de picos de trabajo, a
través de pagos por el consumo efectuado, o incluso
gratuitamente.
La computación en la nube es el acceso a información
que se encuentra en servidores encargados de atender
las peticiones de acceso a su información o servicio, a
través de internet y mediante el uso de aplicaciones, en
cualquier momento, desde cualquier dispositivo móvil o
fijo ubicado en cualquier lugar. Con esta capacidad, las
empresas pueden pensar en qué tan económico es
mantener hardware y software en la empresa, o si es
mejor usar la nube, siempre teniendo en cuenta el
desempeño, la seguridad y la recuperación de datos.
Algunas aplicaciones: almacenamiento y procesamiento
de datos, correo institucional, administración de
proyectos, finanzas y contabilidad.
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SMAC (Social, Mobile, Analytics and Cloud) techtarget
SMAC es un ecosistema que le permite a los negocios mejorar sus
operaciones y estar cerca de clientes con menor esfuerzo y máximo
alcance. Los datos recabados de las redes sociales, programas de tarjetas
de lealtad, y las búsquedas de internet han creado nuevos modelos de
negocio basada en la información del usuario-cliente. La sinergia de estas
tecnologías dan lugar a una ventaja competitiva.
Las redes sociales proveen a las empresas de nuevas formas de llegar e
interactuar con el cliente, mientras que las tecnologías móviles han
cambiado la forma en que la gente se comunica, compra y trabaja. El
análisis de esa información generada a partir del consumidor permite a las
empresas entender como, cuando y donde consume ciertos bienes y
servicios. La computación en nube ofrece una nueva forma de accesar a la
tecnología y los datos que una empresa necesita para responder
rápidamente a los mercados cambiantes y solucionar sus problemas.
Si bien cada tecnología puede influir en los negocios, su convergencia crea
una fuerza que ha creado una nueva forma de hacer negocios a los
proveedores de servicios.
Seminario de Manufactura Seminario de Manufactura
Seminario de Manufactura Seminario de Manufactura Tendencia en tecnologías avanzadas de manufactura
Manufactura tradicional, es la transformación de materia prima en
producto terminado
Materia
prima Partes
Producto
final Fabricación Ensamble
Almacén
F1 Fn …
AC1 ACn …
Almacén
proveedor
Almacén trabajo
en progreso
Ensamble
Inspección final Producto
terminado
ventas
Cadena de
producción saliente
desperdicio
emisiones
Materia prima
Cadena de
producción entrante
energía
Suministro de
partes
Mano de obra
información
F= fabricación
AC= aseg. calidad
Seminario de Manufactura Seminario de Manufactura Tendencia en tecnologías avanzadas de manufactura
Manufactura avanzada es la creación de soluciones integradas que
requieren la producción de artículos físicos con servicios que elevan el
valor del mismo, mientras se aprovechan materiales diseñados y
reciclados por medio de procesos muy eficientes
Diseño de
materiales
Materiales
sintéticos Partes
Producto
final
Materia
prima
Fabricación Ensamble
Producto + servicio
Soluciones
integrales
continua
Recuperación
de materiales Reciclaje
Software y
servicios
Tendencia en tecnologías avanzadas de manufactura
Diseño de materiales
La habilidad de crear nuevos materiales está tan avanzada que ahora
constituye un paso importante de la fabricación y ensamblaje.
Tradicionalmente, los materiales se procesan mecánica, química y
termodinámicamente a partir de su forma natural. El diseño de nuevos
materiales permite la creación y la reutilización de materiales con
propiedades mejoradas, y con especificaciones deseadas que no ocurren
en la naturaleza. Esto tiene grandes consecuencias en las etapas de
fabricación y ensamble al poder eliminar pasos como eliminación de
material y aplicación de recubrimientos.
Seminario de Manufactura Seminario de Manufactura
Diseño de
materiales
Materiales
sintéticos
Partes Producto
final
Materia
prima
Fabricación Ensamble
Producto + servicio
Soluciones
integrales
continua
Recuperación
de materiales Reciclaje
Software y
servicios
Seminario de Manufactura Seminario de Manufactura
Diseño de
materiales
Materiales
sintéticos Partes
Producto
final
Materia
prima
Fabricación Ensamble
Producto + servicio
Soluciones
integrales
continua
Recuperación
de materiales Reciclaje
Software y
servicios
Tendencia en tecnologías avanzadas de manufactura
Producción continua o en lotes muy pequeños
Con la introducción de procesos eficientes y automatizados, la línea que
separa la fabricación del ensamble se ha ido diluyendo. Mucha de la
fabricación tradicional se basa en producción por lotes, y en etapas
separadas en tiempo y espacio, pero la manufactura está evolucionando a
la producción de lotes unitarios o pequeños. Esto da lugar a un mejor
monitoreo, elimina almacenes intermedios e incrementa la flexibilidad,
aunque ello requiera equipo sofisticado y aplicación de técnicas
avanzadas de diseño y manufactura.
Seminario de Manufactura Seminario de Manufactura
Diseño de
materiales
Materiales
sintéticos Partes
Producto
final
Materia
prima
Fabricación Ensamble
Producto + servicio
Soluciones
integrales
continua
Recuperación
de materiales Reciclaje
Software y
servicios
Tendencia en tecnologías avanzadas de manufactura
Soluciones integrales.
El “producto” está a menudo constituido no sólo por algo físico, sino que
es una solución integrada que incluye un “paquete” que abarca
productos, servicios y software.
El producto es muchas veces el medio por el cual se ofrece un servicio, es
decir la oferta de una solución integral, de “extremo-a-extremo”, en
donde las mayores ganancias provienen del servicio ofrecido.
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Diseño de
materiales
Materiales
sintéticos
Partes Producto
final
Materia
prima
Fabricación Ensamble
Producto + servicio
Soluciones
integrales
continua
Recuperación
de materiales Reciclaje
Software y
servicios
Tendencia en tecnologías avanzadas de manufactura
Recuperación de materiales
Desde hace algún tiempo se ha puesto gran énfasis en la reutilización de
los materiales en los procesos de manufactura (remanufacturar), o en el
reciclaje para la creación de nuevos materiales o nuevos usos sin crear
nuevos materiales. Estas iniciativas van más allá del interés puramaente
ecológico o medioambiental, incluyendo además el interés económico.
Fabricación
Seminario de Manufactura Seminario de Manufactura Tendencia en tecnologías avanzadas de manufactura
Diseño de
materiales
Materiales
sintéticos Partes
Producto
final
Materia
prima
Ensamble
Producto + servicio
Soluciones
integrales
continua
Recuperación
de materiales Reciclaje
Software y
servicios
Manufactura aditiva
y de precisión
Manufactura verde
o sustentable
Robótica y
automatización
Diseño de la cadena
de distribución
Materiales y
nanotecnología
Electrónica
avanzada
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Tendencia en tecnologías avanzadas de manufactura
Nano‐ingeniería de materiales y superficies: Diseño de materiales a escala
nano y micro, pueden ser materiales compuestos, biomateriales,
polímeros complejos. Estas tecnologías modifican los materiales de la
naturaleza y permiten crear materiales que no existen, con propiedades
deseadas y que exceden aquellas de los materiales naturales.
Manufactura aditiva y de precisión: incluye los procesos con los cuales se
fabrican partes capa por capa y con los cuales se logran formas complejas
tridimensionales a partir de materia prima en polvo o en hilos y de esta
manera se ahorra material al no requerir remoción de material. A menudo
los procesos son controlados numéricamente y no requieren herramental
costoso. La creación de nuevos actuadores y sensores que pueden
funcionar con precisión a escalas muy pequeñas ha permitido el
desarrollo de éstas tecnologías.
Robótica y automatización: estas tecnologías pretenden reemplazar,
aumentar o complementar las habilidades humanas en la manufactura,
particularmente en donde se requiere alta precisión o en donde la vida
está en riesgos de trabajo, en donde las tareas son repetitivas y
estandarizables, y en donde se requiere aplicar grandes fuerzas. Estos
sistemas son relativamente fáciles de programar, son confiables,
resistentes y flexibles.
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Tendencia en tecnologías avanzadas de manufactura
Electrónica de próxima generación. Se prevé que los semiconductores
basados en sustratos de silicón rígidos alcanzarán su límite físico y
económico para 2020. De esta manera se pretende que la nueva
generación de materiales electrónicos se base en semiconductores a base
de GaAs, procesos de litografía sin el uso de plantillas para reducir
costos, y el desarrollo de sustratos orgánicos flexibles.
Diseño y administración de cadenas de distribución: Implementación de
estándares, tecnologías de la información, técnicas de administración de
base de datos, para planear el movimiento y rastrear enormes cantidades
de artículos individuales fluyendo a través de fábricas, almacenes y
centros de distribución. El internet, la radiofrecuencia y los
identificadores individuales de productos tienen un papel fundamental en
estas tareas, además de prevenir la proliferación de productos pirata.
Manufactura verde o sustentable: La escasez y monopolización de
materias primas, el constante incremento del costo de transportarlas, las
regulaciones ambientales y la percepción del cliente promueven una
conciencia de sustentabilidad de la manufactura. Los esfuerzos al
respecto se enfocan en reusar, remanufacturar y reciclar materiales así
como en la minimización del consumo de energía durante la manufactura.
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Tendencia en tecnologías avanzadas de manufactura
Categorías de las tecnologías de manufactura
Innovación y/o mejora o reemplazo de los
procesos de manufactura
Prototipos rápidos
Recubrimientos
Control continuo del proceso
Semiconductores
Optoelectrónica y fotónica
Manufactura y refinación de
biocombustibles
Aumento de la automatización y
precisión de la manufactura
Robots avanzados
Sistemas automatizados
Apoyo a los sistemas de manufactura
Logística y cadena de distribución
Tecnologías de la información
Manufactura flexible y adaptativa
Simulación y visualización
Producción de nuevos materiales para
manufactura
Materiales compuestos
Materiales ligeros
Metamateriales
Manufactura ambiental y
económicamente sostenible
Reciclado de materiales
Uso eficiente de energía
Mejora de las técnicas y tecnologías de
medición y pruebas
Sensores avanzados
Metrología avanzada
Seminario de Manufactura Seminario de Manufactura
El medio ambiente de la manufactura se caracteriza por cambios en la
demanda, en los costos, la innovación y las políticas, dando lugar al
riesgo y la incertidumbre
Demanda
• Cambio de la demanda global a
mercados emergentes
• Fragmentación de la demanda
y personalización de productos
• Crecimiento de lo servicios
Proveedores
• Cambio en los costos de mano de
obra
• Falta de talento
• Cambio de precios en productos y
servicios
• Costos de energía y transporte
Políticas y regulación
• Incentivo a la manufactura
doméstica
• Regulación de la seguridad, la
calidad y la sustentabilidad
• Protección de la propiedad
intelectual
• Impuestos corporativos
Tecnología e innovación
• Nuevos materiales
• Diseño del producto
• Tecnologías de los procesos de
producción
• Sistemas de información
• Modelos de negocio
Riesgos e incertidumbre
• Volatilidad de la demanda
• Volatilidad de los precios de
bienes y servicios
• Fluctuaciones de las
monedas
• Riesgos de la cadena de
suministro
• Riesgos de localización del
productor y del consumidor
• Incertidumbre de los costos
de capital
Seminario de Manufactura Seminario de Manufactura
Implicaciones para las empresas.
Convertirse en granulares. Conocer el contexto del grupo e industria a los
que pertenecen y lograr un entendimiento altamente detallado de los
requerimientos del mercado para plantear estrategias apropiadas de sus
productos y marcas.
Ser agiles. Responder adecuadamente a las oportunidades y retos que
surgen, moverse pronto y con anticipación ante los cambios en las
tendencias. Las compañías necesitan ser flexibles y rápidas pero al mismo
tiempo resistentes, con el fin de comprometerse con estrategias para
capturar oportunidades tanto en el corto como en el largo plazo.
Adoptar nuevos métodos y capacidades. Aprender nuevas formas para
conocer el mercado, para evaluar el propio desempeño, ser autocríticos,
estar atento de nuevas metodologías, nuevas restricciones, regulaciones y
tendencias, además de aprender a confiar en un ecosistema de
proveedores y socios que deberán de trabajar en armonía.
Invertir en cambio organizacional y talento. Quitar barreras
organizacionales, construir capacidades y mentalidad administrativas, y
tener empleados con las habilidades correctas y necesarias.
Seminario de Manufactura Seminario de Manufactura
Sistema
Sistema
Subsistema
1
1
2 3
N
Subsistema
2
1
2 3
N
Subsistema
3
1
2 3
N
Subsistema
N
1
2 3
N
Entradas Salidas
Sistema: “un todo que no
puede subdividirse sin
perder sus características
esenciales, y por tanto debe
estudiarse en conjunto...”
Ackoff, R.
Seminario de Manufactura Seminario de Manufactura
Seminario de Manufactura Seminario de Manufactura
Sistema
Corporación
1
2 3
N
Unidad de
Negocio 1
1
2 3
N
Unidad de
Negocio 2
1
2 3
N
Unidad de
Negocio 3
1
2 3
N
Unidad de
Negocio 4
Unidades
Funcionales
Mercadotecnia
Diseño
Manufactura
General Electric
Productos para el hogar
Servicios financieros
Industria
Electrodomésticos, iluminación,
plataformas inteligentes,
electrónicos, seguridad y confort en
el hogar, entretenimiento,
almacenamiento y transporte
Finanzas personales y finanzas de
negocios
Automotriz, aviación, energía,
salud, transporte ferreo
http://www.forbes.com
http://www.ge.com
Seminario de Manufactura Seminario de Manufactura
Sistema
Sistema
Compañía
Proceso de
transformación
Entradas
Materiales
Información
Clientes
Infraestructura
Personal
Salidas Productos
Servicios
Mercadeo
y ventas
Personal Finanzas Contabilidad
Funciones de soporte
Investigación
y desarrollo Ingeniería
y diseño
Ingeniería y diseño
Funciones de
la compañía
(departamentos)
Producción,
Planeación
Control de
calidad
Operaciones
Cliente
Externo
Mercadotecnia
y ventas
Seminario de Manufactura Seminario de Manufactura
Transformación Salidas Entradas
Industria
de
Bebidas
Sistema
Seminario de Manufactura Seminario de Manufactura
Aviones
Pilotos,
aeromozas
Personal de
mostrador
Pasajeros y
equipaje
Aeropuerto
Entradas
Transportar
pasajeros y
equipaje nacional
y o internacional
Transformación Aerolínea
Pasajeros y
equipaje en su
destino
Salidas Sistema
Seminario de Manufactura Seminario de Manufactura
Policía Transformación
Prevenir delitos
Resolver crímenes
Capturar
criminales
Sociedad segura
Gente que se
siente segura
Salidas
Policías y
oficinistas
Información y
sistemas de
computación
Gente afectada y
delincuentes
Entradas
Sistema
Seminario de Manufactura Seminario de Manufactura
Clientes vistiendo
la ropa comprada
Salidas
Pantalones,
playeras,
chamarras, etc.
Vendedores
Registros en
computadora
Clientes
Entradas
Mostrar ropa en
aparadores o
maniquíes
Aconsejar que
ropa va mejor con
cliente
Vender ropa
Transformación
Tienda
de
ropa
Sistema
Seminario de Manufactura Seminario de Manufactura
Comida fresca y
congelada
Salidas
Comida fresca (sin
procesar)
Operadores
Máquinas
procesadoras
Refrigeradores
Entradas
Preparación de la
comida
Congelar comida
Transformación
Compañía
productora
de
alimentos refrigerados
Sistema
Seminario de Manufactura Seminario de Manufactura
Mercadotecnia Diseño Producción
Unidad de Negocio1
Mercadotecnia Diseño Producción
Unidad de Negocio 2
Mercadotecnia Diseño Producción
Unidad de Negocio N
Corporación
Como unidad funcional
Tipo de negocio. Influencia geográfica.
Inversiones en las unidades de negocio.
Relaciones entre las unidades de negocio.
Adquisición de negocio.
Definición de objetivos:
crecimiento de ventas,
generación de efectivo,
ganancias, recuperación de la
inversión
Como cada función
contribuye a los objetivos
de la empresa y maneja
sus recursos para alcanzar
los objetivos y sus
objetivos.
Seminario de Manufactura Seminario de Manufactura
Funciones o
departamentos
Entradas
Materiales
Información
Clientes
Infraestructura
Personal
Salidas Productos
Servicios
Mercadeo
y ventas
Empleados de
mercadeo y ventas
Información del
mercado
Equipo de cómputo
Entradas
Elaborar plan de
ventas y
estrategias de
mercado
Transformación
Ordenes de
trabajo para
producción
Difusión de los
productos y
servicios que
ofrece la
compañía
Salidas
Cliente
Interno
Como unidad funcional
Seminario de Manufactura Seminario de Manufactura
Ingeniería
y diseño
Operaciones
Producir
productos y
servicios con valor
para los clientes
Especificaciones
de diseño
Operadores y
supervisores
Maquinaria
Insumos
Productos y
servicios
Diseñadores
Software de diseño
Necesidades del
mercado
Entradas
Producir nuevos
productos y
mejorar
existentes
Transformación
Diseños
mejorados y
diseños nuevos
Salidas
Como unidad funcional
Seminario de Manufactura Seminario de Manufactura
Toma de decisiones ejercida en la función Manufactura
Estratégicas. Afectan el desempeño a largo plazo de la empresa (Planeación de
productos, procesos, tecnologías e instalaciones): Lanzamiento de nuevos
productos. Diseño de procesos de manufactura. Adquisición de tecnología.
Asignación de recursos para nuevas oportunidades de negocio y para las
existentes. Planeación de la capacidad a largo plazo. Disposición física de las
instalaciones
Operativas. Enfocadas al mediano plazo de la empresa. (Planeación de la
producción para satisfacer la demanda). Niveles de inventario adecuado. Programa
de producción. Asignación de mano de obra.Administración de proveedores.
Control. Se refieren a actividades cotidianas, del desempeño diario de los
recursos, costos de producción, calidad de los productos (Planeación de las
operaciones). Acciones para cumplir con metas de costos y tiempos. Establecer
estándares de producción. Decidir criterios de control de calidad. Programa de
mantenimiento. Elaborar documentos y documentación del proceso.
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