Diseño para la fabricación y Diseño para el montaje

Introducción a DFM/DFA

En las últimas décadas han supuesto varios nuevos retos para las empresas manufactureras. La tecnología y las mejoras en el transporte de mercancías han permitido a las empresas obtener prendas en todo el mundo. Esto también ha hecho que más fabricantes hayan entrado en el mercado. La competencia por los negocios es feroz. Las empresas manufactureras del mercado mundial en desarrollo pueden ofrecer productos a precios más bajos. En un esfuerzo por mantener el negocio y conseguir el crecimiento, muchos fabricantes están desarrollando continuamente nuevos productos para ampliar su base de clientes. Tienen que ser rápidos en el mercado con un producto de gran calidad o quedarse atrás. Los procesos de diseño para la fabricación y montaje (DFMA, DFM/A o DFM/DFA) planificados e implementados correctamente permiten a las empresas desarrollar productos de alta calidad en menos tiempo y con costes de producción más bajos. Una calidad más alta a menor coste suele suponer más ventas y una mayor fidelización de los clientes.

¿Qué es DFA y DFM?

DFMA es una combinación de dos metodologías, Design for Manufacturing (DFM) y Design for Assembly (DFA). Esta combinación permite que un diseñador de producto sea fabricado de forma eficiente y montado fácilmente con un coste laboral mínimo. Mediante el uso de DFM/A, una empresa puede prevenir, detectar, cuantificar y eliminar los residuos y la ineficiencia de fabricación dentro del diseño de un producto. DFM/A es una ruptura con la tradición. Con DFM/A, los ingenieros de diseño y fabricación trabajan conjuntamente en equipo para desarrollar los métodos de fabricación y montaje del producto simultáneamente con el diseño. Convencionalmente, el ingeniero diseñador diseña el producto y después entrega los dibujos a la fabricación, que después determina los procesos de fabricación y montaje. Muchos ingenieros separan automáticamente a los dos en DFM y DFA, ya que se han definido por separado durante varios años. Para la aplicación efectiva de DFM/A, ambas actividades deben trabajar al unísono para obtener el máximo beneficio.

Por qué realizar un diseño para la fabricación / montaje (DFM/DFA)

La metodología DFMA permite diseñar, fabricar y ofrecer productos nuevos o mejorados al consumidor en un período de tiempo más corto. DFM/DFA ayuda a eliminar múltiples revisiones y cambios de diseño que causan retrasos en el programa y un aumento del coste. Con DFM/A, el diseño es a menudo más completo, eficiente de producir y cumple los requisitos del cliente la primera vez. Un tiempo total más corto en el mercado a menudo se traduce en menores costes de desarrollo. La aplicación del método DFMA tiene como resultado un menor tiempo de montaje, menor coste de montaje, la eliminación de residuos de proceso y una mayor fiabilidad del producto.

Cómo realizar el diseño para la fabricación/montaje (DFM/DFA)

Muchas empresas están integrando hoy las prácticas DFM y DFA mediante el trabajo en equipo de diseño y fabricación. Las técnicas Design for Manufacturing (DFM) y Design for Assembly (DFA) son dos clasificaciones distintas. Las técnicas de DFM se centran en piezas y componentes individuales con el objetivo de reducir o eliminar características caras, complejas o innecesarias que dificultan su fabricación. Las técnicas DFA se centran en la reducción y estandarización de piezas, subconjuntos y conjuntos. El objetivo es reducir el tiempo y el coste de montaje. Pero si piensa bien, deben integrarse para evitar que una provoque efectos negativos en la otra. El diseñador puede intentar combinar piezas para reducir los pasos de montaje, la cantidad de piezas y el hardware. Si las piezas resultantes son difíciles o caras de fabricar, no ha ganado nada. Debemos trabajar juntos para conseguir ambos objetivos. A continuación se detallan los principales objetivos del DFM/A simultánea.

Reduce la cantidad de piezas de componentes y simplifica el diseño de piezas

El diseñador debe revisar el diseño del conjunto parto por parte y determinar si alguna pieza se puede eliminar o combinar con otra. El diseñador debe determinar la cantidad mínima teórica de piezas requeridas para el montaje. Un método para determinar las cantidades mínimas de piezas es enumerar primero todos los componentes de su conjunto, incluido el hardware. A continuación, haga las siguientes preguntas:

• ¿Se puede fabricar la prenda con el mismo material que otras piezas?
• ¿Cómo se mueve la pieza en cuestión en relación a otras partes móviles?
• ¿Se pueden combinar las prendas sin necesidad de ningún proceso o herramienta especial?
• Si se combina con otra pieza, ¿cómo afecta esto a la facilidad de un posible desmontaje?
• Si se combina con otras piezas, ¿cómo afectaría a la facilidad de fabricación?

Mediante la reducción de las cantidades de piezas de componentes, también reducirá la cantidad de hardware y el número de pasos de montaje necesarios. La probabilidad de errores de montaje se reduce posteriormente en relación a la reducción de los pasos de montaje.

Diseño de piezas para facilitar la fabricación

El diseñador debe tener en cuenta el método de fabricación que puede utilizarse para producir las piezas, las especificaciones de los materiales requeridos y los volúmenes de producción requeridos. Algunas pautas particulares a revisar son las siguientes:

• Especifique materiales que se utilizan habitualmente y compatibles con los procesos de producción existentes que minimicen el tiempo de procesamiento y cumplan todos los requisitos funcionales.
• Revise la pieza y elimine las funciones innecesarias que podrían dar lugar a pasos adicionales del proceso, esfuerzo adicional y herramientas complejas o costosas
• Las revisiones del diseño con miembros de ingeniería de procesos, control de calidad y equipo de fabricación son beneficiosas cuando es posible. En la mayoría de casos, las reuniones dan lugar a algunos cambios en el diseño que aumentan la utilización de las herramientas existentes o mejoran la utilización de la máquina, evitando la necesidad de gastos de capital para herramientas especiales. Además, las reuniones mejoran la transferencia de conocimiento de la intención de diseño en todos los niveles de la organización.

Diseñe dentro de las capacidades de proceso conocidas y evite tolerancias estrechas

El diseñador debe familiarizarse con las capacidades de proceso de cualquier equipo necesario para la fabricación de la pieza. Además, revise los controles de proceso actuales para asegurarse de que se pueda controlar cualquier características especiales (KCC o KPC). Evite tolerancias estrictas más allá de la capacidad probada de los procesos de fabricación. Determinar si se requieren capacidades de proceso mejoradas al principio del diseño o programación para dar tiempo a cualquier actividad de mejora del proceso y el establecimiento de controles de proceso adecuados. Además, el diseñador debería evaluar cualquier interacción entre las partes de los componentes para evitar problemas de "apilamiento" de tolerancia. Las piezas deben dimensionarse en el centro del intervalo de tolerancia para permitir la mayor variación y seguir siendo una pieza conforme funcional. Además, evite las tolerancias de un solo lado y utilice notas de acabado superficial sólo cuando sea necesario, ya que esto puede comportar un coste adicional innecesario de las piezas. Se permitirán las esquinas chafranadas o de radio si no cambian la función de la pieza. Esto permitirá que el control de producción encamine la pieza a diferentes máquinas en función de la demanda.

Diseño y montaje de productos a prueba de errores (Poka Yoke)

Los diseñadores deberían buscar formas de probar errores en sus diseños, haciendo que el montaje adecuado de las piezas de ensamblaje sea reconocible al instante e imposible de montar incorrectamente. Mediante la adición de pestañas y ranuras, agujeros asimétricos y características de interferencia, las piezas pueden ser difíciles o imposibles de montar a la inversa u orientadas incorrectamente. El diseñador también debe evitar la necesidad de ajustes o alineaciones especiales en el proceso de montaje. Con suficiente reflexión en el diseño de un conjunto, muchas de las piezas se pueden realizar a prueba de errores. El diseñador también debería considerar cómo podría inspeccionarse la pieza o el conjunto para fines de calidad. Para algunas piezas, la conformidad con los requisitos de diseño puede verificarse con las herramientas básicas de uso/no. En otros casos, es posible que deban medirse las piezas y el diseñador debería indicar las dimensiones o características clave o críticas para la calidad.

Diseño para la facilidad de montaje

Hay muchos métodos para diseñar para facilitar el montaje. Cuando diseñe para el montaje, recuerde que cuanto más sencillo sea el diseño, más fácil será de montar. El diseñador debe considerar dónde se realizará el montaje y las herramientas o equipos que estará disponible. Por ejemplo, si el producto se vende como kit y el cliente lo monta en el campo, es distinto que si se monta en una línea de montaje o en una celda de trabajo. Existen muchas pautas para la facilidad de montaje. La siguiente lista contiene algunos ejemplos:

• Incorpora sencillos patrones de movimiento en tu proceso de montaje y minimiza los pasos. Si esto no es posible, piense en dividirlo en subconjuntos lógicos.
• Evite múltiples configuraciones o reorientaciones durante el proceso de montaje. Esto crea movimiento y tiempo perdidos.
• Las piezas deben incorporar características de entrada y chaflán. Esto permite una inserción más fácil de pasadores o tornillos.
• Diseñe el producto de forma que se pueda montar desde abajo hacia arriba utilizando la gravedad a su ventaja.
• Siempre permita un espacio adecuado para la herramienta y asegúrese de que el operador pueda ver qué están montando, sin interfaces o puntos de fijación ocultos.
• Limite la variedad de tamaños y configuraciones de hardware en un conjunto. Esto ayudará a evitar que se utilice o utilice un hardware incorrecto en una ubicación incorrecta.
  • Ejemplo: un diseño observado recientemente utilizaba un tamaño y un tipo de husillo autorroscante para cada subconjunto y el conjunto principal. Sólo se necesitaba un tipo de hardware en la célula de producción.

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