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TEMA 4

Metodologías para la Validación del Diseño

El CAE para la validación del diseño

CAE / Ingeniería Asistida por Computadora El CAE, es el uso de la tecnología de la información para apoyar a los ingenieros en tareas tales como el análisis, la simulación, el diseño, la fabricación, planificación, diagnóstico y reparación. Las herramientas de software que se han desarrollado para apoyar estas actividades son consideradas herramientas CAE.

Las herramientas CAE ayudan a los miembros del equipo de ingeniería concurrente a analizar, optimizar y documentar los diseños.Un proceso típico de CAE incluyen pasos de pre-procesado, solución y post-procesado. En el futuro, los sistemas CAE serán los proveedores principales de información para ayudar a los equipos de apoyo en la toma de decisiones de diseño.

• La fase de diseño CAE se compone de las siguientes subfases:

1. Modelado geométrico.2. Análisis.3. Síntesis del Diseño.4. Documentación del análisis.

• Las aplicaciones CAE soportan una gran variedad de disciplinas y fenómenos de la ingeniería incluyendo:

-Análisis de estrés y dinámica de componentes y ensambles utilizando el Análisis de Elementos Finitos (FEA).-Análisis termal y de fluidos utilizando Dinámica de Fluidos Computacional (CFD).-Análisis de cinemática y de dinámica de mecanismos (dinámica multicuerpos).-Simulación mecánica de eventos (MES).-Análisis de control de sistemas.-Simulación de procesos de manufactura como forja, moldes y troquelados-Optimización del proceso de productos

• Implantación de un sistema CAD /CAE

Ventajas en la empresa bajo el enfoque de ingeniería concurrente (varían según el tipo de actividad de diseño) dentro de las mismas cabe mencionar: -Aumento de la competitividad

-Los diseños pueden evaluarse y refinarse utilizando simulaciones computarizadas en lugar de hacer pruebas a prototipos físicos, ahorrando tiempo y dinero.

-Aplicaciones CAE apoyan a los equipos de ingeniería a administrar riesgos y comprender las implicaciones en el desempeño de sus diseños.

-Incremento en la flexibilidad en la empresa.

-Mejora de calidad del producto.

-Reducción de tiempo de diseño y desarrollo.

-Documentación del diseño más precisa.

-Mayor facilidad de actualización de los documentos y gestión de la configuración.

Desventajas:

-Altos costos de adquisición.

-Falta de software adecuado, en algunos casos.

-Estructura inadecuada de la empresa.

• Proceso de elección e introducción de un sistema CAD/CAE

-Investigación previa, consiste en la evaluación del estado del arte de la tecnología y

despliegue del marco conceptual del entorno para introducir el sistema CAD/CAE

-Análisis de requerimientos funcionales del sistema, consiste en determinar las

necesidades de la empresa en materia CAD/CAE

-Preparación del entorno de CAD/CAE, en cuanto a infraestructura y personal y su

formación.

-Introducción del sistema mediante una instalación piloto y validación con trabajos

habituales.

-Implantación definitiva del sistema. Funcionamiento con soporte técnico y

orientación a usuarios, mantenimiento y expansión del sistema.

• Modelo de evaluación de un sistema CAD/CAE Las dimensiones o parámetros para la evaluación de un sistema de las características que nos ocupa son: Parámetros tecnológicos (PT).

-Posibilidades de expansión del software.-Portabilidad y posibilidad de integración con proveedores.-Mantenimiento de software y hardware.-Posicionamiento en el mercado del producto.

Parámetros económicos.Costos iniciales o fijos (CF).

-Inversión en software, hardware de infraestructura, locales.-Planificación de la introducción del sistema CAD/CAE.-Elección del sistema

Costos de Explotación anuales (CE).-Personal.-Formación.

• Determinación de la rentabilidadPara ello definimos los siguientes conceptos:

H1= horas de trabajo antes de la introducción del sistema CAD/CAE.

H2= horas de trabajo no afectadas por el sistema CAD/CAE.

H3= horas de trabajo con el sistema CAD/CAE.

Chm= costo hora medio

Bi= beneficios indirectos.

Cpt= costo del puesto de trabajo CAD/CAE por hora.

Rh, Rc = Relación de costos o de horas-hombre entre producción con CAD y técnicas

tradicionales de una carga de trabajo xi.

La Reducción de Costos Totales más el Beneficio Indirecto es:

Rct=Bi+(H1-H2)Chm-H3( CHm + Cpt )

Si el costo o las horas-hombre es Rc/Rh veces mayor en producir una carga de

trabajo xi, empleando técnicas tradicionales que CAD/CAE, se fija un punto de

rentabilidad en base a:

Rh más rápido el sistema CAD/CAE que el sistema convencional.

Rc más económico con sistema CAD/CAE que el sistema convencional.

Rh menor en horas-hombre con CAD/CAE que el sistema convencional.

O bien el nivel de recuperación de la inversión en un periodo Ti por ejemplo 2

años.

RctxTi= [Bi+(H1+H2)Chm-H3(Chm + Cm)] xTi= < Inversión

Simulación en paralelo

(AMFE) Análisis Modal de Fallos y Efectos

(AMFE) Análisis Modal de Fallos y Efectos

Es una herramienta de análisis de identificación, evaluación y prevención de los posibles fallos y efectos que pueden aparecer en un PRODUCTO/SERVICIO o PROCESO

Carácter preventivo

sistematizado

Participativo

Tipos de AMFE

AMFE de Producto

AMFE de Proceso

Definiciones Básicas

• Puede ser tanto el usuario final como la siguiente fase Cliente

• Cuando un PRODUCTO o SERVICIO no lleva a cabo de forma satisfactoria, la prestación que de el se espera

Fallo

• Es la forma en que es posible que un producto/servicio o proceso falle

Modo potencial

• Es la consecuencia que pueda traer consigo la ocurrencia de un modo de fallo

Efecto Potencial

Etapas del procesoSelección del grupo de trabajo

Determinar las causas potenciales de fallo

Determinar modo potenciales de fallo

Aclarar las prestaciones o funciones del producto o proceso

Determinar los índices de evaluación en cada modo de fallo

Identificar los sistemas de control

Establecer tipo de AMFE, objetivo y limites

Determinar los efectos potenciales de fallo

Proponer acciones de mejora

Aplicar las acciones

Revisión del AMFE

Etapas del proceso

Selección del grupo de trabajo

El grupo de trabajo estará compuesto por personas que dispongan de ampliaexperiencia y conocimientos del producto/servicio y/o del proceso objeto delAMFE.

Establecer tipo de AMFE, objetivo y limites

Se definirá de forma precisa el producto o parte del producto, el servicio o elproceso objeto de estudio, delimitando claramente el campo de aplicación delAMFE.

El objeto del estudio no debería ser excesivamente amplio, recomendando susubdivisión y la realización de varios AMFE en caso contrario.

Aclarar las prestaciones o funciones del producto o proceso

Servicio Lavandería

funciones Lavado de una cantidad de prendas de vestir por cliente

Lavado de uniformes al mayor (Ejercito, Bomberos, Etc.)

Lavado de sabanas al hospital

Determinar los Modos Potenciales de Fallo

modos potenciales de fallo

Servicio Función Modo de fallo

Lavandería Lavado de una cantidad de prendas de vestir por cliente

Retraso en la entrega

Perdida de total o de parte del conjunto de prendas

Servicio incompleto

Danos menores a las prendas

Daños irreparables a prendas

Lavado de uniformes al mayor

Lavado de sabanas al hospital

Determinar Efectos potenciales de fallo

Determinar Efectos potenciales de fallo

Servicio Función Fallo

Modo Efecto

Lavandería Lavado de una cantidad de prendas de vestir por

cliente


Incomodidad menor del usuario


Insatisfacción severa por parte del usuario

Servicio incompleto

insatisfacción


Molestia en el usuario


Insatisfacción severa

Lavado de uniformes al mayor

Determinar las Causas Potenciales de Fallo

Determinar las causas potenciales de fallo

Servicio Función Fallo

Modo Efecto Causa

Lavandería

Lavado de una cantidad de prendas de vestir por

cliente



Mala estimación de duración del proceso



Sistema de etiquetado deficiente

Servicio incompleto

insatisfacción Falla en la transmisión de información



Secadoras con partes fallando




Identificar los sistemas de control

Función Fallo Controles actualesModo Efecto Causa

Lavado de una

cantidad de

prendas



Mala estimación de duración del proceso

muestreo




Muestreo de quejas

Servicio incompleto


Muestreo de quejas



Secadoras con partes fallando

Revisión periódica




ninguno

Determinar los índices de evaluación para cada modo de fallo

• Índice de gravedad (G)

• Índice de Ocurrencia (O)

• Índice de detección (D)

Números de Prioridad de Riesgo

NPR=G*O*D

Índice de gravedad (G)

Criterio Clasificación

Irrazonable pensar que el fallo produjese un efecto perceptible en el servicio 1

Baja gravedad debido a la escasa importancia del fallo tal vez produzca un ligero descontento 2

3

Moderada gravedad del fallo que causaría cierto descontento podría llevar a devolución

456

Alto grado de gravedad ya que el fallo produce una gran incomodidad sin llegar a incumplir normativa o leyes 7

8

Total insatisfacción e inclusive riesgo a la seguridad o incumplimiento de normativa

910

Índice de ocurrencia (0)

Criterio Clasificación Probabilidad

Remota probabilidad de ocurrenciaIrrazonable pensar que se produjera el fallo 1 1/10000

Baja probabilidad de ocurrenciaOcasionalmente podría producirse un numero bajo de fallos

23

1/50001/2000

Moderada probabilidad de ocurrencia, Asociado a situaciones similares que hayan tenido fallos esporádicos

456

1/10001/5001/200

Alta probabilidad de ocurrencia, Los fallos se presentan con frecuencia 7

81/1001/50

Muy alta probabilidad de ocurrencia se presentara el fallo con total seguridad

910

1/201/10

Índice de detección (D)

Criterio Clasificación Probabilidad

Remota probabilidad de que el defecto llegue al clienteCasi completa fiabilidad de los controles 1 1/10000

Baja Remota probabilidad de que el defecto llegue al cliente ya que de producirse seria detectado por os controles

23

1/50001/2000

Moderada probabilidad de que el producto de que el producto o servicio llegue al cliente

456

1/10001/5001/200

Alta probabilidad de que el producto de que el producto o servicio llegue al cliente debido a la baja fiabilidad de los controles 7

81/1001/50

Muy Alta probabilidad de que el producto de que el producto o servicio llegue al cliente, la falla es latente y no se detectara en fase de producción

910

1/201/10

Calculo de los índices de NPR

Fallo Controles actuales

ÍndicesG O D NPR

Modo Efecto Causa


Incomodidad menor

Mala estimación del proceso

muestreo2 7 9 126

Perdida de total o de parte


etiquetado deficiente

Muestreo de quejas 8 5 6 240

Servicio incompleto


Muestreo de quejas 3 7 10 210


Molestia Secadoras con partes fallando

Revisión periódica 4 8 7 224




ninguno8 3 6 144

Obtener una lista de Modos de Fallo Potenciales, sus Efectos posibles y las Causas que podrían contribuir a su

aparición clasificados por unos índices que evalúan su impacto en el cliente.

Finalidad del AMFE

Proponer Acciones de Mejora

Cuando se obtengan Números de Prioridad de Riesgo (NPR) elevados, deberán establecerse Acciones de Mejora para reducirlos.

Se seguirá el principio de prevención para eliminar lascausas de los fallos en su origen (Acciones Correctoras). En su defecto, sepropondrán medidas tendentes a reducir la gravedad del efecto (AccionesContingentes).

Los puntos prioritarios en la actuación serán en los que el NPR sea elevadoy aquellos en los cuales el índice de gravedad (G) sea elevado , aunque el NPR sea normal

Las acciones de corrección se orientan en

Reducir la gravedad de los efectos de modo de fallo

Reducir la probabilidad de ocurrencia

Aumentar la probabilidad de atención

Control Estadístico de Procesos (SPC)

Control Estadístico de Procesos (SPC)

El control de proceso estadístico (SPC) es un método de control de calidad que

utiliza métodos estadísticos . SPC se aplica con el fin de supervisar y controlar un

proceso. Monitorear y controlar el proceso asegurando que funciona a su máximo

potencial. Las herramientas clave utilizadas en SPC incluyen gráficos de control , un

enfoque en la mejora continua, y el diseño de experimentos. Un ejemplo de un

proceso en el que se aplica es SPC líneas de fabricación.

Métodos Estadísticos:

Recolección, organización, análisis, interpretación y presentación de datos.se basa en estudios experimentales y estudios de observaciones.

GRAFICOS DE CONTROL: Son herramientas que se utilizan para determinar si una manufactura o proceso

de negocios se encuentran en un estado central estadístico

Estudios de experimentales:•planificación de la investigación

•diseño de experimento

•realización del experimento

•sugerir nueva hipótesis para estudios futuros

•documentación y presentación de los resultados del estudio.

Estudio observacional:•Explorar las correlaciones del tema a través de encuestas.

•Recoger observaciones a cerca del área de interés.

•Análisis de resultados estadísticos.

GRAFICOS DE CONTROL: Son herramientas que se utilizan para determinar si una manufactura o

proceso de negocios se encuentran en un estado central estadístico

DescripciónEl análisis objetivo de la variaciónSPC es un proceso valioso debido a que permite el examen de partes específicas de un

proceso. En particular, se ve en las partes que pueden ocultar las fuentes de variación

en la calidad del producto. El examen consiste en un análisis objetivo en lugar de

opinión subjetiva. SPC también permite que la fuerza de cada fuente de variación para

determinar numéricamente. Si las fuentes de variación son detectadas y medidas,

pueden ser susceptibles de corrección. A su vez, la corrección de las variaciones puede

reducir los residuos en la producción y puede mejorar la calidad del producto que

llega al cliente. SPC se debe practicar en 2-etapas, donde en la primera fase de SPC

para establecer el proceso inicialmente y después de que en la segunda fase durante

el proceso de producción. En la segunda fase, tenemos que decidir el período que se

examina, en función de la variación de 4-M y las condiciones de tasa de desgaste de

las piezas utilizadas en el proceso de fabricación (partes de máquinas, plantillas y

herramientas estándar y accesorio)

El énfasis en la detección tempranaUna ventaja de SPC sobre otros métodos de control de calidad, tales como

"inspección", es que se hace hincapié en la detección temprana y la prevención

de los problemas, en lugar de la corrección de problemas después de que hayan

ocurrido.

El aumento de la tasa de producciónAdemás de la reducción de residuos, SPC puede conducir a una reducción en el

tiempo requerido para producir el producto. SPC hace que sea menos probable

que el producto final tendrá que ser revisado. SPC también puede identificar

cuellos de botella, tiempos de espera, y otras fuentes de retrasos en el proceso.

Historia

SPC fue iniciado por Walter A. LimitacionesLa aplicación de SPC a un proceso pretende resultar en la eliminación de los residuos del proceso. Esto, a su vez, elimina la necesidad de la etapa de proceso de inspección después de la fabricación. El éxito de Shewhart en los años 1920. W. Edwards Deming aplicó los métodos del SPC en los Estados Unidos durante la Segunda Guerra Mundial, para mejorar la calidad en la fabricación de municiones y otros productos de importancia estratégica. Deming también fue instrumental en la introducción de métodos SPC japonés industrial después de la guerra había terminado. Shewhart desarrolló el "gráfico de control" y el concepto de un estado de control estadístico determinado por experimentos cuidadosamente diseñados.

"común" y "especial" de las fuentes de variaciónMientras Shewhart sacó de puras teorías estadísticas matemáticas, entendió que los datos de los procesos físicos raramente producen una " distribución normal la curva ", es decir, una distribución de Gauss o " curva de campana ".

Diferencia entre inspección y Spc

En la masa de fabricación, tradicionalmente, la calidad de un artículo terminado es asegurada, mediante inspección post-fabricación del producto. Cada artículo (o una muestra de los artículos de un lote de producción) puede ser aceptada o rechazada de acuerdo a qué tan bien cumple su diseño especificaciones. En contraste, SPC utiliza estadísticos herramientas para observar el rendimiento del proceso de producción con el fin de predecir las variaciones significativas que pueden resultar en la producción de un artículo de calidad inferior.

La aplicación de SPC

La aplicación del SPC comprende tres conjuntos principales de actividades:1. El primero es la comprensión del proceso. Esto se consigue mediante mapeo de procesos de negocio. 2. El segundo es la medición de las fuentes de variación asistida por el uso de gráficos de control 3. La tercera es la eliminación asignables (especial) las fuentes de variación.

Mapa de ProcesosUn Mapa de Procesos proporciona la más importante información visual que representa “quien hace que” en una organización u empresa. El mapa ayuda a identificar las mejores oportunidades de mejora de rendimiento y optimización de las actividades de una empresa. De forma más detallada tenemos:

1. Define el inicio y el fin del proceso2. Documenta las actividades que la gente hace entre el inicio y el fin del proceso. Inicia la documentación a alto nivel y de forma iterativa, introduce nuevos sub-mapas de procesos que incluyen información más detallada.3. Documenta los Mapas de Procesos. Planifica la revisión de los mismos. Asegúrate de que verificas y clarificas las actividades del proceso con los propietarios del mismo.

Mejorar los procesos se hace por medio de algunas de las siguientes opciones: Eliminar los procesos innecesariosAutomatizar, combinar y/o modificar algunas de las actividades del procesoExternalizar algunos de los pasos del procesoCambiar la localización donde se realizan o quien realiza alguna de las actividades del proceso

Metodologías para la Validación del Diseño

RONDA DE PREGUNTAS

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