INTI ARGENTINA AGOSTO 2013

Transcripción

1 GESTIÓN DEL DISEÑO MECÁNICO J. Esteban Fernández Rico Escuela Politécnica Superior de Ingeniería de Gijón Dpto. de Construcción e Ingeniería de Fabricación Universidad de Oviedo- ESPAÑA esteban@uniovi.es INTI ARGENTINA AGOSTO / 102

2 Índice general Gestión del diseño Mecánico 1. El diseño mecánico 2. Etapas del diseño mecánico 3. Normativa y legislación aplicable 4. Seguridad de sistemas mecánicos 5. Marcado CE 6. Ecodiseño 7. Ergonomía 8. Gestión de la calidad 2 / 102

3 Índice general Gestión del diseño Mecánico (cont.) 9. Gestión económica 10. Protección del producto 11. Innovación de productos 12. Gestión integrada 13. Ingeniería Inversa 14. Planos. Codificación 15. Metodología del diseño mecánico 3 / 102

4 2. ETAPAS DEL DISEÑO MECÁNICO 4 / 102

5 Índice general 2.1 Identificación de las necesidades. Pedido 2.2 Especificaciones. Requisitos 2.3 Análisis de la función. Estudio de viabilidad 2.4 Definición de la máquina. Soluciones 5 / 102

6 2.5 Definición detallada de los mecanismos integrados en la máquina 2.6 Fabricación de prototipos. Verificación y pruebas. Revisión del proyecto 2.7 Fabricación del equipo 2.8 Técnicas de diseño 2.9 Metodología del diseño. 6 / 102

7 2.1 Identificación de las necesidades. Pedido 7 / 102

8 La demanda: a) en base al mercado (análisis de mercado la voz del cliente ) La apreciación falsa de la demanda es la causa más frecuente del fracaso económico de una nueva construcción b) según el pedido para un cliente concreto 8 / 102

9 La respuesta al pedido de un cliente 1. Fundamental captar las necesidades y requisitos del cliente 2. Importancia de las reuniones para definir las características del producto, plazos de entrega, presupuesto, normativa de aplicación, calidades, etc. 9 / 102

10 Estas reuniones deben sucederse levantando acta de las mismas, con intervalos de tiempo que permitan profundizar en la comprensión del pedido, los detalles, las capacidades necesarias, los recursos, las compras, subcontrataciones, etc. 10 / 102

11 El proceso de definición de la máquina se estructura en base a lenguajes distintos: > el lenguaje del cliente (no es técnico) > el lenguaje del fabricante (suele ser comercial y técnico) 11 / 102

12 Importancia de trasladar las características del cliente a especificaciones de producto Las conversaciones y reuniones con el cliente deben permitir formalizar una oferta por parte del fabricante 12 / 102

13 Puede establecerse un cuestionario que ayude a definir la máquina, que se cumplimenta con el cliente, y en el que se plantean los principales requisitos: - Función a la que se destina la máquina - Producciones exigidas - Grado de precisión exigido en el producto - Calidad requerida en los elementos (por ejemplo, para industria alimentaria) - Definición del material comercial exigido por el cliente 13 / 102

14 - Acabados - Interdisciplinaridad - Documentación de la máquina - Normativa o legislación aplicable - Plazo de entrega - Condiciones de pago - Interlocución fabricante-cliente 14 / 102

15 Atención a: Requisitos exigidos (funcionales, legales, reglamentarios, normativos, de seguridad, etc) Hitos a lograr Criterios de interlocución Quién hará las tareas concretas? Coordinación 15 / 102 >>>

16 Importancia de que un equipo interdisciplinar del fabricante que intervenga en la interlocución con el cliente en la definición del pedido para ver todas las perspectivas del mismo y valoración de los compromisos que se adquieren 16 / 102

17 OFERTA técnico-económica Posición/ Ud./ Descripción-Plano-Marca/ Precio/ Total Se incluirá todo el detalle necesario para clarificar al máximo: > los requisitos especificados por el cliente, incluyendo los requisitos para las actividades de entrega y las posteriores a la misma (acciones en periodo de garantía, mantenimiento, servicios suplementarios, etc.) > los requisitos legales y reglamenterios > cualquier otro requisito adicional que se considere necesario 17 / 102

18 La oferta debe definir con claridad: a) lo que está incluido, y lo que está excluido b) la forma de pago, c) la validad de la misma y d) la fecha de entrega del producto e) modelo de contrato y subcontrataciones 18 / 102

19 La precisión de la oferta facilitará la posterior interlocución fabricante-cliente, y en caso de litigio será una referencia fundamental. Por ello no deben escatimarse esfuerzos para la completa y concreta definición de los intereses del cliente y del fabricante. El tiempo empleado en esta fase es muy productivo y no debe escatimarse. Es una de las claves del éxito del proyecto. 19 / 102

20 Presentación oferta al cliente Reunión de explicación Discusión de detalle Consenso Evaluación de la viabilidad 20 / 102

21 Decisión Negativa Proyecto inviable por razones: Económicas Técnicas De oportunidad Aprender lecciones 21 / 102 >>>

22 Positiva Incorporación cambios Valorando estrategias Acuerdo económico y de compromisos Acuerdo sobre modelo contrato Cumplimiento de plazos Compromisos que se adquieren Subcontrataciones Confirmar todos los aspectos relevantes: Acta y registro. Acuerdo de ambas partes 22 / 102

23 Firma del contrato Contrato con articulado estándar ó corregido con acuerdo ambas partes, recogiendo: Título proyecto Hitos principales Relación personal ambas partes. Responsables Duración Presupuesto. Forma de pago Anexos: Técnico, planificación, modelo informes de desarrollo del trabajo 23 / 102 >>>

24 Atención especial a: Confidencialidad Derechos propiedad Patentes, modelos utilidad Explotación resultados 24 / 102

25 Atención a los aspectos formales: Cambios Control de cambios, registros Construcción de prototipos Nuevas soluciones 25 / 102 >>>

26 Aplicaciones informática (existentes, adquirir, desarrollar) Simulación Informes Reuniones (frecuencia, quienes, objetivo, conclusiones, acta) 26 / 102

27 2.2 Especificaciones. Requisitos 27 / 102

28 Especificación (s/. ISO 9000) Documento que establece requisitos Requisito: Necesidad o expectativa establecida, generalmente implícita u obligatoria Una especificación puede estar relacionada con: actividades (procedimiento documentado, una especificación de proceso, una especificación de ensayo/prueba), productos (especificación de producto, una especificación de desempeño, un plano) 28 / 102

29 ESPECIFICACIONES idea general Especificaciones de aceptabilidad (comprador) Especificaciones del producto (de diseño) Las segundas no deben ser inferiores a las primeras o, en otro caso, reconsiderar éstas o variar el proyecto 29 / 102

30 Una especificación completa debe incluir 1. Ámbito de aplicación 2. Definiciones muy claras 3. Condiciones ( de fabricación, instalación, uso ) 4*.Características que definen el producto (dimensionales, eléctricas, físicas, etc.) siempre cuantificadas 5. Mantenimiento, conservación, almacenamiento 6. Fiabilidad y mantenibilidad (cuantificadas) 30 / 102

31 7*. Métodos de ensayo y criterios de aceptación (probetas, aparatos, tolerancias) 8*. Embalaje 9. Riesgos y protecciones 10. Informaciones complementarias * fundamentales para el control de recepción 31 / 102

32 Siempre que sea posible debe establecerse la correspondencia con la normativa aplicable y definir los elementos estandarizados. Es importante la definición de tolerancias, tanto para el diseño como para la recepción. 32 / 102

33 El acuerdo usuario-producción-proyectista es indispensable para establecer las tolerancias. Considerar: - datos de capacidad de niveles de tolerancia en el proceso - Costo de la precisión, en función de su nivel - Importancia de cada función a realizar para fijar la tolerancia específica Importante: Establecer tolerancias suficientes (lo que se necesite) y exigirlas rigurosamente 33 / 102

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40 ESPECIFICACIONES A lo largo del desarrollo del producto se editan varios documentos que lo definen cada vez con más precisión, de forma que, finalizado el desarrollo, se puede comprobar que las características y prestaciones que se requieren del producto, se cumplen satisfactoriamente por el mismo. Los documentos son, en general, por orden de intervención: 1. Especificación de requisitos del producto 2. Especificación de diseño 3. Especificación final de producto 4. Especificación de prueba de calificación 40 / 102

41 Especificación de requisitos Es un documento vinculado a la oferta, que plasma la suficiente información sobre las necesidades del cliente y los requisitos del producto. Incluye: requisitos del cliente utilización y aplicación del producto características del producto objetivos coste/precio Requisito: Necesidad o expectativa establecida, generalmente implícita u obligatoria 41 / 102

42 Especificaciones de diseño Las cláusulas básicas serán: - REQUISITOS GENERALES - REQUISITOS FUNCIONALES - REQUISITOS MECÁNICOS, ELÉCTRICOS, ETC. - REQUISITOS AMBIENTALES - REQUISITOS OPERACIONALES 42 / 102

43 - REQUISITOS ERGONÓMICOS - FIABILIDAD, MANTENIBILIDAD, DISPONIBILIDAD - CONEXIONES EXTERNAS - REQUISITOS DE CONTROL - REQUISITOS NORMATIVOS, LEGALES Y REGLAMENTARIOS - REQUISITOS DE EMBALAJE Y TRANSPORTE - REQUISITOS DE MARCA 43 / 102

44 Requisitos generales Incluirán: descripción general normas/documentos aplicación variantes compatibilidad con otros equipos 44 / 102

45 Requisitos funcionales Se especificarán las características de funcionamiento del producto, incluyendo un listado de todos los parámetros relacionados con el funcionamiento, así como las tolerancias o límites de actuación. Deberán especificarse además las pruebas funcionales a que debe ser sometido el producto y forma de realizarlas (iniciales, montaje de subconjuntos, etc.) 45 / 102

46 Requisitos operacionales Se incluirán: Los controles previstos, especificando su función y frecuencia de utilización. Se citarán las facilidades referentes a accesibilidad para el usuario que opere o mantenga el producto Indicadores de que esté provisto el producto, explicando su función e importancia Una relación de los ajustes que deben llevarse a cabo, así como los procedimientos y herramientas o equipos de prueba para realizarlos 46 / 102

47 Requisitos de fiabilidad, mantenimiento Se especificará la vida útil, el mantenimiento preventivo, incluyendo los intervalos de tiempo de mantenimiento, los intervalos de revisión general, etc. También aspectos de mantenimiento correctivo, y repuestos (tipos de repuestos, cantidad), a efectos de asegurar la disponibilidad de la máquina 47 / 102

48 Especificación final de producto Basicamente comprende las mismas cláusulas que la especificación de diseño, retocadas a lo largo del desarrollo según se estime oportuno, ampliada con una documentación que comprende: - Dibujos y diagramas - Manual del usuario - Manual de mantenimiento - Manual de instalación - Instrucciones de funcionamiento - Documentación software ( si aplica ) 48 / 102

49 Especifiación de prueba de calificación Este documento, editado por ingeniería, especifica todas las actividades (pruebas-auditorías) necesarias para comprobar que el producto objeto del desarrollo cumple con los requisitos contenidos en la especificación de producto. Incluye: - Procedimiento de verificación de la documentación de fabricación - Definición de la configuración de la unidad de prueba - Procedimientos de inspección visual y mecánica - Procedimiento de pruebas funcionales - Definición de defectos permitidos - Condiciones de prueba de empaquetado y embalaje 49 / 102

50 Esta etapa finaliza con el documento: Diseño preliminar y especificaciones técnicas del equipo Incluye: >las necesidades fundamentales del cliente y >las especificaciones 50 / 102

51 2.3 Análisis de la función. Estudio de viabilidad 51 / 102

52 Análisis de la función 1. Planteamiento del problema Existen ejecuciones similares? Qué reglamentos y normas aplican? 2. Función y economía Prioridad al cumplimiento de la función Posteriormente solución económica Empleo de componentes normalizados y comerciales Componentes simétricos (si aplica) 52 / 102

53 3.Función y solicitación 1. Resistencia y diseño 2. Evaluación de acciones dinámicas 3. Evaluación de las fuerzas de choque y alternativas 4. Velocidades de giro (frecuencias propias, resonancias, vibraciones) 53 / 102

54 5. Puntos de deslizamiento y desgaste 6. Juntas frente a polvo, arena, fugas de fluidos (aceite, gasoil, agua, gas, etc.) 7. Evaluación del ruido 8. Ergonomía 9. Riesgos 54 / 102

55 Estudio de viabilidad Esta fase, en base al estudio de necesidades y requisitos de diseño, valora la solución funcional, estableciendo un diseño preliminar que responda a las condiciones de operación previamente analizadas. 1 Se estudiarán los distintos subsistemas: Sistema motriz, transmisiones, sistema de control 2. Se seleccionarán los elementos y componentes de la máquina, comerciales o fabricados 3. Se analizarán los elementos críticos que incidan en la operación 55 / 102

56 Esta fase finalizará con un documento de viabilidad de la máquina Incluye: diseño de la configuración elección de mecanismos adecuados selección de componentes análisis de elementos críticos 56 / 102

57 2.4 Definición de la máquina. Soluciones 57 / 102

58 Trabajo en equipo para buscar soluciones 58 / 102

59 2.4.1 DIVISIÓN Cuando se trate de una construcción compleja, se dividirá en grupos principales, luego estos en grupos de fabricación y, eventualmente, se continuará la subdivisión en grupos parciales y subgrupos. Ejemplo: GRUA GIRATORIA A. Grupos principales estructura mecanismos equipo eléctrico 59 / 102

60 B. Mecanismos elevación giro alcance traslación 60 / 102

61 C. Mecanismo de elevación. (Grupos parciales) cabrestante de elevación accesorios D. Accesorios (Subgrupos) aparejo del gancho poleas del cable (incluye cojinetes y protección del cable) cable con sus elementos de sujección, etc. 61 / 102

62 2.4.2 REVISAR EL PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA a) Existen ejecuciones similares? b) qué punto de vista son determinantes (función, peso, precio, aspecto estético, deseos especiales del cliente) c) materiales, proceso de fabricación d) reglamentos, normas, etc. 62 / 102

63 2.4.3 ESTABLECER DIMENSIONES PRINCIPALES mediante cálculo aproximado CONCRETAR SOLUCIONES soluciones posibles, compararlas críticamente, y elegir la solución final, en base a: - funcionamiento más seguro - posibilidades de una fabricación económica - cubicaje - peso >>> 63 / 102

64 - insensibilidad manipulación brusca - facilidad de manejo - posibilidad de ajuste - fácil sustitución piezas de desgaste - lubricación y estanqueidad seguras - diseño atractivo - cumplimiento normativo - cumplimiento legal o reglamentario, etc. 64 / 102

65 2.4.5 PLANO DE CONJUNTO Valorar el procedimiento de fabricación El proyecto y cálculo de los puntos críticos van de la mano Valorar cambios, por ejemplo, en materiales Registrar cambios MATERIALES Preferencia a comerciales Valorar materiales especiales, antidesgaste, soldados, etc. 65 / 102

66 2.4.7 FABRICACIÓN > individualizada (fabricación soldada, torneado, etc., mecanizar superficies sólo donde sea necesario) > pequeña serie > serie 66 / 102

67 Esta fase finalizará con un documento de diseño preliminar y especificaciones técnicas del equipo Incluye: - requerimientos de la máquina - definición de las condiciones de operación - evaluación de obstáculos - valoración de la fabricación - justificación del diseño - seguridad, fiabilidad, normativa aplicable 67 / 102

68 2.5 Definición detallada de los mecanismos integrados en la máquina 68 / 102

69 En esta fase se entra en los cálculos y planos de detalle de todos los componentes de la máquina, para todos los sistemas y subsistemas, incluyendo los planos de fabricación o taller. 69 / 102

70 Diseño de formas y estético Distintas alternativas sobre un mismo diseño funcional Un gran ahorro para la empresa Mejora la competitividad 70 / 102

71 Planos de taller Un plano de taller debe contener vistas y secciones claras e inequívocas. El control de esto planos requiere: a) Establecer las cotas b) Establecer las tolerancias y símbolos de mecanizado c) Datos técnicos sobre el material y número de piezas d) se han observado las directrices, reglamentos y normas pertinentes? e) Datos sobre procesos especiales (temple, bonificado, acabados superficiales, granallado, etc.) a que deben someterse la pieza. 71 / 102

72 Plano de conjunto a escala y lista de piezas Ambos se preparan una vez se hayan determinado todas las cotas de la construcción Plano de conjunto: cotas exteriores y las de acoplamiento dotar a todos los componentes de un número de posición que haga referencia a la lista de piezas Normalmente en la lista de piezas los números de posición reciben un número de posición progresivo por familias de elementos cuyos pedidos posteriormente llegarán agrupados. Por ello los números de posición sobre el conjunto están distribuidos sobre el dibujo sin un orden. 72 / 102

73 Esta fase finalizará con el documento constructivo de la máquina Incluye: - memoria - cálculos - planos - pliego de condiciones - presupuesto - otros documentos 73 / 102

74 SISTEMA DE PROCESADO DINGO PROCESADORA BIOMASA TRANSPORTE Y MANIPULACION 74 / 102

75 2.6 Fabricación de prototipos. Verificación y pruebas Revisión del proyecto 75 / 102

76 En ocasiones es necesario construir prototipos para confirmar el comportamiento o validar las previsiones, antes de abordar la construcción definitiva de la máquina. Las pruebas y ensayos, y la verificación de funciones de componentes, subsistemas o sistemas de la máquina, o del propio conjunto, son aspectos a tener en cuenta, en fases previas al montaje, después del montaje, en recepción, etc. Estas revisiones, pruebas y ensayos en una gran mayoría de los casos generan revisiones del diseño y cambios, que deben confirmarse según el procedimiento previsto. 76 / 102

77 3. BANCO DE ENSAYOS PARA SISTEMA DE CADENA DE ACCIONAMIENTO DEL PASAMANOS DE VELOCIDAD VARIABLE. INSTALADO EN EL CAMPUS DE VIESQUES 77 /

78 1. ENSAYOS DE COMPONENTES : Pruebas y ensayos: A) Rueda carril B) Adherencia recubrimiento-rodamiento C) Resistencia a la carga y velocidad de rodadura 78 /

79 PRESENTACIÓN DE PROPUESTAS PARA EL PROTOTIPO 2 DEL POSTURER 79 / 102

80 2.7 Fabricación del equipo 80 / 102

81 Se procede a la fabricación después de superar y validar todas las etapas anteriores. La fabricación contará con los planos de taller, según lo señalado anteriormente, el acopio de materiales correspondiente, y la planificación de ejecución de acuerdo a los plazos establecidos para la entrega del equipo al cliente. Contará con todos los procedimientos e intrucciones que apliquen, formalizando los registros correspondientes, para asegurar la calidad en todas las etapas del proceso constructivo. 81 / 102

82 2.8 Técnicas de diseño 82 / 102

83 TECNICAS DE DISEÑO 1. QFD 2. CONJOINT ANALYSIS ( la voz del cliente, técnicas investigación mercado, características nuevo producto, precio) 3. DISEÑO PARA LA EXCELENCIA (Design for excelence: gestionar calidad, coste y tiempo de entrega) 83 / 102

84 4. DISEÑO PARA LA FABRICACIÓN 5. DISEÑO MODULAR Y DISEÑO ADAPTABLE 6. INNOVACIÓN INCREMENTAL 7. AMFE 8. PROTOTIPADO RÁPIDO 84 / 102

85 Otras técnicas > Diseño para las pruebas y ensayos > Diseño para el servicio (Fiabilidad, disponibilidad, tiempos de reparación, mantenimiento) > Ecodiseño > Ingeniería inversa 85 / 102

86 Desde el punto de vista de planificación, la filosofía de concurrencia implica una idea de simultaneidad de tareas al abordarse en paralelo tanto el diseño del producto como el diseño del sistema de fabricación, los esquemas de montaje y embalaje, el plan de lanzamiento e incluso la obsolescencia. Este hecho hace que en sectores de planificación y organización no se hable de ingeniería concurrente sino de ingeniería simultanea 86 / 102

87 Cuando son varias las personas de una misma compañía las que trabajan bajo esta filosofía, ya no se habla sólo de ingeniería concurrente o simultanea, sino que se abarca un concepto más ambicioso que hoy en día se denomina ingeniería corporativa (concurrente y colaborativa) 87 / 102

88 Entornos concurrentes "Filosofía de trabajo basada en sistemas de información y fundamentada en la idea de convergencia, simultaneidad o concurrencia de la información contenida en todo el ciclo de vida de un producto sobre el diseño del mismo". 88 / 102

89 Desarrollo según Stage-gate GAMESA EÓLICA Complejidad e intensidad actividades desarrollo producto Sistema de Concepción de Soluciones para el cliente SG2G Subprocesos, actividades, métodos, procedimientos y pautas necesarios para lograr objetivos de plazo, coste y calidad (equipos integrados de proyecto) 89 / 102

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91 Claves de actuación Puntos de control (puertas) al término de las distintas fases del proyecto para decidir pasar o no a la siguiente fase. Para ello se dispone de unos criterios y check list claramente definidos y específicos para cada puerta Las decisiones de cada puerta transcienden el contexto del propio proyecto, ya que se trata de decisiones de empresa y no de ingeniería 91 / 102

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93 Stage-gate > Reduce el tiempo > Reduce costes de desarrollo porque se evitan rectificaciones y retrocesos manteniendo la presión sostenida a lo largo del proyecto Se evitan las tradicionales puntas de trabajo y retrasos de última hora 93 / 102

94 Metodología QFD en el diseño de productos 94 / 102

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97 Metodología AMFE 97 / 102

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99 2.9 Metodología del diseño. 99 / 102

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101 INTRODUCCIÓN AL DISEÑO Necesidades Definición Información Características Creatividad Evaluación Estudio de Mercado Pruebas Solución adoptada Prototipo Fabricación en Serie Validación del Prototipo Verificación Rediseño Modelo Definitivo Mercado Cliente METODOLOGÍAS DE DISEÑO CLÁSICAS 101 / 102

102 DEFINICIÓN ESTRATÉGICA DISEÑO CONCEPTUAL DISEÑO DE DETALLE METODOLOGÍA DE DISEÑO OPTIMIZACIÓN PRODUCCIÓN COMERCIALIZACIÓN RECICLAJE MERCADO 102 / 102