Selección de cadena de procesos de fabricación

La complejidad de los diseños ha aumentado en los últimos años debido al aumento de las prestaciones que deben tener los diseños y a que las especificaciones son cada vez más restrictivas y exigentes. Como consecuencia, generalmente es necesario utilizar más de un proceso de fabricación para fabricar la pieza en su totalidad, requiriendo así definir una cadena de procesos de fabricación.

La ‘cadena de procesos de fabricación’ se puede definir como la totalidad de procesos de fabricación, tomados como un secuencia ordenada de procesos de fabricación, que son capaces de cumplir con todos los requerimientos del producto (Denkena et al., 2007). Como se muestra en la Figura 15, esta cadena puede empezar a definirse desde las etapas iniciales del diseño, mediante el proceso de selección (Esawi y Ashby, 1998c), o en una fase de diseño avanzada, mediante el proceso de configuración (Denkena et al., 2007).

Seleccionar cadenas de procesos de fabricación significa identificar cada uno de los procesos que formarán parte de ella y que irán completando las especificaciones indicadas por el diseño. Para seleccionar cadenas de procesos se pueden usar las herramientas de selección de procesos comentadas en el apartado 2.1.3, usadas de forma repetida para cada nivel de la cadena. Lo cual significa seleccionar los procesos candidatos a ocupar en cada uno de los eslabones de la cadena de procesos de fabricación de forma aislada. No obstante, mediante este procedimiento no se consideran los procesos anteriores, ni tampoco la parte de la pieza que ha sido transformada por el proceso anterior, de modo que no se garantiza el éxito del resultado final.

Para seleccionar cadenas de procesos de forma vinculada hay que considerar dos aspectos fundamentales:

 Los procesos de fabricación que ya forman parte de la cadena de procesos de fabricación influyen en la nueva selección de procesos de

fabricación posteriores. Ya que no todas las combinaciones de procesos resultan tecnológicamente viables, pues no se puede primero mecanizar y luego forjar.

 Algunos atributos de diseño se pueden fabricar en diferentes etapas de la cadena, lo cual significa que se pueden obtener de forma parcial en los primeros procesos y de forma finalizada en el último. Tal y como muestra la Figura 15 los atributos se van transformado a lo largo de la cadena de procesos.

La influencia que ejercen los procesos de fabricación entre sí y el hecho que un proceso de fabricación es la entrada para el subsiguiente proceso que forma parte la cadena de procesos de fabricación, está representado en la Figura 15 en las cadenas (I) y (II).

Figura 15 – Ámbito de trabajo de las cadenas de procesos de fabricación.

La configuración de la cadena de procesos de fabricación es utilizada por Denkena (Denkena et al., 2007) para definir los pasos a seguir que llevan un diseño a su producción en planta, es decir para establecer la planificación a la fabricación.

herramientas, como los parámetros y restricciones de fabricación para un entorno concreto. Por lo tanto, la configuración se lleva a cabo a nivel de planificación del proceso. En la Figura 15 se muestran dos ejemplos de configuración con las etiquetas (III) y (IV).

Denkena (Denkena et al., 2007) también propone el concepto de la optimización de la cadena de procesos de fabricación en el área de la planificación de la producción. Según Denkena cuando los investigadores hablan de optimización en el área de planificación a la producción, suelen hablar de optimizar un sólo proceso usado en la producción del producto o de la optimización del conjunto de procesos de fabricación pero de forma aislada. No obstante, Denkena considera que para obtener productos más ajustados tanto en calidad como en mayor eficiencia, no se deben ajustar las variables de cada proceso de forma aislada sino que se debe hacer una valoración integral de la cadena de procesos, ya que los procesos de fabricación se influencian entre ellos y comparten parte de las variables. A modo de ejemplo, en el caso de una producción mecánica donde se trabaja la pieza que sale del horno, pasa por la forja y finaliza con un tratamiento superficial, se puede optimizar la influencia de la temperatura a lo largo de la cadena de procesos de fabricación de la siguiente forma. El punto clave es que el tratamiento superficial demanda trabajar con una temperatura de pieza de 800 ºC. Al estudiar la cadena de procesos de fabricación de forma integral se descubre que a la salida del horno, la pieza está a 1300º C, luego la forja reduce 200 ºC la temperatura de la pieza y finalmente el transporte entre procesos enfría la pieza 15 ºC más. Con todo este recorrido la pieza llega al proceso de tratamiento térmico a una temperatura de 1085 ºC implicando que se debe enfriar la pieza hasta 800 ºC. Teniendo en cuenta que el proceso de forja se ve influido por la variable temperatura, cuando la temperatura es demasiado baja se aumenta la abrasión mecánica y cuando es alta se produce la abrasión térmica haciendo reducir el tiempo de vida de la matriz de forja. Al Aplicar el método de optimización de las cadenas de procesos de fabricación ideado por Denkena se obtienen que la temperatura óptima de entrada al proceso de forja debería ser de 1088ºC (Denkena et al., 2007; Denkena et al., 2006).

Denkena (Denkena et al., 2007; Denkena et al., 2006) ha concretado la optimización de las cadenas de procesos de fabricación en el desarrollo del método DTI-method (Dimensioning Technological Interfaces). El DTI-method realiza una planificación integral basada en un modelo genérico de proceso, simulación discreta y optimización multi-criterio. Lo que se llega a optimizar, tal y como se ha visto en el ejemplo de la temperatura de la pieza de forja, las interfaces tecnológicas.

Entendiendo las interfaces tecnológicas como la totalidad de las variables que circulan entre dos procesos.