USO MÁS ECONÓMICO DE MATERIALES - I

La posibilidad de usar materiales de una manera más económica representa un campo fértil para el análisis. Si la relación entre el material de desecho y el que en realidad conforma el producto es alta, se debe buscar una mejor utilización del material. Por ejemplo, si el material que se coloca en un molde de compresión de plástico se pesa con antelación, es factible utilizar sólo la cantidad exacta que se requiera para llenar la cavidad y también eliminar la rebaba excesiva. 

En otro ejemplo, en la producción de estampados a partir de hojas metálicas se deben utilizar múltiples troqueles dispuestos con mucho cuidado con el fi n de garantizar el uso más efi ciente del material. Debido a la materia prima sólida y los troqueles de tamaño estándar, por lo general esta tarea se hace mediante una distribución asistida por CAD, que proporciona efi ciencias superiores a 95% (es decir, menos de 5% en desechos). Se utilizan métodos similares en la industria de la confección para diseñar patrones para ropa y en la industria del vidrio para cortar ventanas de diferentes tamaños. Sin embargo, si el material no es consistente, surgen problemas y es probable que el diseño deba ser realizado por un obrero. La producción de asientos de piel para automóviles requiere el diseño de troqueles de corte sobre un compartimiento de bronceado antes de entrar a una prensa rotatoria, la cual aplica presión en los troqueles para cortar la piel con los patrones adecuados. El operador requiere tener mucha habilidad para manejar cueros de vaca llenos de imperfecciones provenientes de marcas y alambres de púas, especialmente para maximizar el uso de la piel que es demasiado costosa (vea la fi gura 3.6). Muchos fabricantes de clase mundial se han percatado de que no sólo es deseable sino absolutamente necesario eliminar peso de sus diseños. 

Por ejemplo, los ingenieros de Ford tratan de reducir 40% del peso para que el Taurus pueda alcanzar una efi ciencia de 80 millas/galón. Esto va a requerir que un recubrimiento de acero inoxidable con aluminio de alta resistencia reemplace a las defensas de acero cromadas, así como un mayor uso de plásticos y que compuestos estructurales sustituyan a los componentes ferrosos. Una reducción de peso similar se está presentando en muchos otros productos de uso común como las lavadoras, las videocámaras, las grabadoras de video, las maletas y las televisiones.

BÚSQUEDA DE UN MATERIAL QUE SEA FÁCIL DE PROCESAR

En general, algunos materiales se procesan más fácilmente que otros. Remitirse a los datos de manuales acerca de las propiedades físicas generalmente representa una ayuda para los analistas porque con base en ellos pueden discernir qué material reaccionará más favorablemente a los procesos a los que deberán sujetarse en su transformación de materia prima en productos terminados. Por ejemplo, el maquinado varía en proporción inversa con la dureza y ésta generalmente varía en proporción inversa con la resistencia. 

En la actualidad, el material más versátil son los compuestos reforzados. El moldeado de transferencia de resinas puede producir partes más complejas, lo cual representa una ventaja desde el punto de vista de la calidad y cantidad de producción respecto a la mayoría de los demás procedimientos de formado de plástico y metal. Por lo tanto, si especifi ca un plástico elaborado con fi bras de carbón reforzado y epóxico, el analista puede sustituir un material compuesto por una parte metálica, con ventaja en cuanto a calidad y costo. Este paso también incluye el desperdicio o muda que representa un procesamiento inapropiado.

BÚSQUEDA DE UN MATERIAL MÁS LIGERO Y MÁS BARATO - Figura

Figura 3.5 Disminución del peso en las latas de bebidas. a) Todas las latas de acero desde el año 1970 pesaban 1.94 onzas (55 gramos). b) Lata de acero con tapa y base de aluminio desde el año 1975 pesaban 1.69 onzas (48 gramos). c) Todas las latas de aluminio desde el año 1980 pesaban 0.6 onzas (17 gramos). d ) Todas las latas de aluminio acanaladas desde el año 1992 pesan 0.56 onzas (16 gramos). (Cortesía de R. Voigt, Penn State.)

BÚSQUEDA DE UN MATERIAL MÁS LIGERO Y MÁS BARATO

La industria desarrolla de manera continua procesos para producir y refi nar materiales. Las publicaciones mensuales muestran el costo aproximado por peso (kg) de hojas de acero, barras y placas, así como el costo del hierro fundido, el acero fundido, al aluminio fundido, el bronce fundido, de las resinas termoplásticos y termoformados y de otros materiales básicos. 

Dichos costos pueden utilizarse como base a partir de la cual juzgar la aplicación de nuevos materiales. Un material cuyo precio que no era competitivo el día de ayer, puede ser competitivo en la actualidad. Una compañía utilizó las barras espaciadoras Micarta entre los devanados de las bobinas de transformadores. La separación de los devanados permitió la circulación de aire entre los devanados. Una investigación reveló que el tubo de vidrio podía ser sustituido por las barras Micarta con el subsecuente ahorro de dinero. Los tubos de vidrio eran más baratos y satisfacían mejor las necesidades de servicio debido a que el vidrio podía soportar temperaturas más elevadas. 

Además, los tubos ahuecados permitieron una mayor circulación de aire que las barras sólidas Micarta. Otra compañía utilizó un material más barato que aún satisfacía los requisitos de servicio de la producción y distribución de transformadores. Originalmente, una placa de porcelana separaba y mantenía las puntas del alambre que salían de los transformadores. La compañía descubrió que una placa resistía aun cuando el transformador estaba en operación, pero era signifi cativamente más barata. En la actualidad, uno de los muchos tipos de plástico disponibles brinda soluciones más baratas. 

Otra preocupación de los fabricantes, especialmente en la actualidad, debido a los elevados costos de transporte consecuencia de los aumentos continuos del precio del petróleo crudo, es el peso del producto en sí. Encontrar un material más ligero o reducir la cantidad de materia prima que se utiliza es la preocupación principal. Un buen ejemplo se puede encontrar en la naturaleza cambiante de las latas de bebidas (vea la fi gura 3.5). A principio de los años setenta, todas las latas de acero pesaban 1.94 onzas (55 gramos) (vea la fi gura 3.5a). Mediante el reemplazo de la tapa superior y la inferior con discos de aluminio se pueden lograr ahorros en peso de aproximadamente 0.25 onzas (7 gramos) (vea la fi gura 3.5b). Fabricar toda la lata de aluminio puede reducir el peso total a 0.6 onzas (17 gramos), lo cual representa ahorros muy signifi cativos en cuanto a peso (vea la fi gura 3.5c). Sin embargo, las paredes de la lata se hacen tan delgadas que pueden deformarse muy fácilmente. Este punto se resolvió mediante la creación de soportes en las paredes (vea fi gura 3.5d). 

Los analistas de métodos deben recordar que, por lo general, artículos tales como válvulas, relevadores, cilindros de aire, transformadores, partes de las tuberías, cojinetes, acopladores, cadenas, bisagras, hardware y motores pueden comprarse a un menor costo del que pueden ser fabricados.

MATERIAL

Una de las primeras cuestiones que un ingeniero debe tomar en cuenta cuando está en proceso de diseñar un nuevo producto es qué material debe utilizar. Debido a que la elección del material correcto puede ser compleja en razón de la gran variedad de productos disponibles, a menudo es más práctico incorporar un material mejor y más económico en un diseño existente. Los analistas de métodos deben considerar las posibilidades que se presentan a continuación para obtener los materiales directos o indirectos que utilizarán en un proceso: 

1. Buscar un material más ligero y menos costoso. 

2. Buscar materiales que sean fáciles de procesar. 

3. Utilizar materiales de manera más económica. 

4. Utilizar materiales recuperables. 

5. Utilizar materiales y herramientas de manera más económica. 

6. Estandarizar materiales. 

7. Buscar al mejor proveedor desde el punto de vista del precio y de la disponibilidad.

TOLERANCIAS Y ESPECIFICACIONES - II

Los diagramas de los fabricantes especifi can que los anillos de soporte del eje de un motor de CD deben tener una tolerancia de 0.0005 pulgadas. Las especifi caciones originales del diámetro interior defi nen una tolerancia de 1.8105 a 1.8110 pulgadas. Esta tolerancia tan estricta fue considerada necesaria debido a que el anillo de soporte se encuentra hundido en el eje del motor. Diversas investigaciones revelaron que la tolerancia adecuada para ese hundimiento era de 0.003 pulgadas. El diagrama fue modifi cado de inmediato con el fi n de especifi car un diámetro interior en el rango de 1.809 a 1.812 pulgadas. Este cambio signifi caba que la operación de rectifi cado debía eliminarse debido a que alguien cuestionó la absoluta necesidad de una tolerancia tan estricta. 

Los analistas deben tomar en consideración el procedimiento ideal de inspección, que consiste en una verifi cación de cantidad, calidad, dimensiones y funcionamiento. Por lo general, dichas inspecciones pueden llevarse a cabo a través de una variedad de técnicas: inspección a simple vista, inspección lote por lote o inspección del lote completo. La inspección a simple vista es una verifi cación periódica que garantiza el cumplimiento de los estándares establecidos. Por ejemplo, la confi guración de una operación de troquelado y perforado sin precisión en una prensa de golpe debe pasar por una inspección a simple vista con el fi n de garantizar que se conserve el tamaño y que no se presenten rebabas. A medida que el troquel comience a desgastarse o a presentarse defi - ciencias en el material con el que se trabaja, la inspección a simple vista puede detectar el problema a tiempo con el fi n de realizar los cambios necesarios, sin que se presente una cantidad de rechazos signifi cativa. 

La inspección lote por lote es un procedimiento de muestreo en el que se examina una muestra con el fi n de determinar la calidad de una corrida o de un lote. El tamaño de la muestra depende del porcentaje permitido de unidades defectuosas y del tamaño del lote de producción que se somete a revisión. Una inspección total implica la inspección de cada unidad producida y el rechazo de las unidades defectuosas. Sin embargo, la experiencia ha demostrado que este tipo de inspección no garantiza un producto perfecto. La monotonía de la inspección tiende a generar fatiga, lo que hace que la atención del operador disminuya. El inspector puede dejar pasar algunas partes defectuosas o rechazar algunas que estén bien. Debido a que un producto perfecto no puede garantizarse a través de este tipo de inspección, se puede lograr una calidad aceptable mediante el uso de métodos considerablemente más económicos como la inspección a simple vista o la inspección lote por lote. Por ejemplo, en una tienda, una cierta operación de pulido automático tenía una cantidad de rechazo normal de 1%. Realizar una inspección total a cada lote de bienes pulidos hubiera sido muy costoso. Por lo tanto, la administración decidió, con ahorros signifi cativos, considerar que el porcentaje permitido de artículos defectuosos sería de 1%, cantidad que pasaría a las etapas de cromado y acabado, desechándose sólo en la inspección fi nal antes de su embarque.

Mediante la investigación de tolerancias y especifi caciones y la aplicación de medidas correctivas cuando sea necesario, las compañías pueden reducir los costos de inspección, minimizar el desperdicio, reducir los costos de reparación y mantener una elevada calidad. Al mismo tiempo, resuelven el problema de los desperdicios resultado de los productos defectuosos.

TOLERANCIAS Y ESPECIFICACIONES - I

El tercero de los nueve puntos del análisis de operaciones se refi ere a las tolerancias y especifi caciones que se relacionan con la calidad del producto, esto es, su capacidad para satisfacer determinadas necesidades. A pesar de que las tolerancias y especifi caciones se consideran siempre cuando se revisa el diseño, en general esta medida no es sufi ciente: se deben considerar de manera independiente los diferentes aspectos de los métodos del análisis de operaciones. 

Los diseñadores suelen tener la tendencia a incorporar especifi caciones más rígidas de lo necesario cuando desarrollan un producto. Este sesgo se puede deber a una falta de conocimiento acerca del costo y a la idea de que es necesario especifi car tolerancias y especifi caciones más cercanas de las que en realidad se necesitan con el fi n de hacer que los departamentos de manufactura produzcan dentro del rango de tolerancia realmente requerido. 

Los analistas de métodos deben ser muy versados en los detalles del costo y estar conscientes de cómo las tolerancias demasiado estrechas o los rechazos innecesarios impactan al precio de venta. La fi gura 3.4 muestra la pronunciada relación que tiene el costo con el incremento de la severidad de las tolerancias de maquinado. Si los diseñadores son innecesariamente estrictos cuando establecen las tolerancias y especifi caciones, la gerencia debe implantar un programa de entrenamiento en el que se prueben de manera clara las economías de las especifi caciones. 

El desarrollo de productos de calidad de una manera que reduzca los costos representa el postulado principal del método de calidad instituido por Taguchi (1986). Este método involucra la combinación de métodos de ingeniería y estadísticos con el fi n de alcanzar mejoras en costo y calidad mediante la optimización del diseño del producto y de los métodos de manufactura. Este paso tiene por objetivo reducir el desecho que representa un procesamiento inapropiado.