Tipos de Procesos de Manufactura y Producción

1) Procesos de Conversión

La función producción comprende desde la adquisición de la materia prima, su transformación, hasta la obtención del producto terminado. En este sentido, en el centro de la producción está la tecnología de las conversiones. Cualquier proceso de producción puede concebirse como un sistema de insumo - producto, es decir, que la empresa industrial cuenta con un conjunto de recursos que denominamos insumos. Un proceso de conversión actúa sobre este conjunto y lo convierte en una forma modificada que son los productos.

Según, Villalonga, E. (2010) este proceso “convierte la materia prima en productos acabados o terminados” (p. 02). De allí, el mismo está formado por una situación de corriente de entrada y potencial de salida. La corriente de entrada está constituida por las materias primas que se utilizan en el producto, la operación consiste en la conversión de las materias primas (junto con equipo, tiempo, mano de obra, dinero, dirección, etc.) en producto terminado, que constituye el potencial de salida ó producción.

Ejemplo Nro. 1. Manufactura de Pupitres (Madera) 

Para fabricar la madera se realizan una serie de transformaciones, desde su extracción en los bosques como materia prima, hasta la obtención de tablones como material para fabricar productos.

Ejemplo Nro. 2. Fabricación de Automóviles (Fundición, Prensas, Estructura / Carrocería)

A la hora de fabricar un vehículo normalmente se siguen los pasos descritos más abajo. Algunos fabricantes (especialmente de gama alta, ej. BMW) crean en vehículo a partir de la configuración del cliente, en lugar de crear vehículos con diferentes equipamientos, colores y variantes entre los que el cliente pueda elegir. El vehículo en construcción se desplaza entre las diferentes áreas y las diferentes estaciones mediante sistemas de cintas transportadoras. La producción puede estar repartida por una sola planta o (especialmente en zonas donde el metro cuadrado es más caro o bien no hay posibilidad de expandir la planta) en varias. La llegada de mercancías así como las prensas (por su peso y volumen) suelen estar en la planta baja.

Fundición: En esta área se crean los componentes que precisan de fundición, por ejemplo el bloque motor. Esta área no es necesaria si este tipo de componentes se producen en otras fábricas y se trata por ello de componentes provenientes de un proveedor.

Prensas: En esta área se elaboran las pletinas, con los cuales se creara la carrocería. El metal llega a la planta en forma de rollo (en inglés "Coils"). Los cuales se cortan en planchas y prensan en un molde para darles la forma deseada.

2) Procesos de Fabricación

Es el conjunto de operaciones necesarias para modificar las características de las materias primas. Estas características pueden ser de naturaleza muy variada como la forma, la densidad, la resistencia, el tamaño o la estética. Se realizan en el ámbito de la industria. Para Villalonga, E. (2010) “son aquellos en darles a la materia prima alguna forma específica”. (p. 04). En la inmensa mayoría de los casos, para la obtención de un determinado producto serán necesarias multitud de operaciones individuales de manera que, dependiendo de la escala de observación, se puede denominar proceso tanto en el conjunto de operaciones desde de la extracción de los recursos naturales necesarios hasta la venta del producto como las realizadas en un puesto de trabajo con una determinada máquina / herramienta.

Ejemplo Nro. 1. Manufactura de Pupitres (Madera y tubos)

Madera: La primera tarea que se efectúa a los tableros es el corte. Después se realizan los trabajos de corte de las distintas piezas a como son del asiento, paleta y respaldar. Una vez realizados los cortes a los asientos y espaldares, a estos, junto con la paleta se les realizan las perforaciones necesarias para colocar los insertos (herrajes).

Tubos: La soldadura de los elementos tubulares se realiza en posición horizontal y es en sentido descendente. Para fabricar la bandeja portalibros se utilizan malla electro soldada 100x100 con alambre de diámetro 4mm y varillas trefiladas del mismo diámetro. Se utilizan ambos materiales debido a que el requerimiento Para las mesas de pupitre unipersonal e impersonal es una malla 50x50. Tal como muestra la figura 1.3.5, se sueldan las varillas trefiladas a una distancia de 50mm de los alambres de la malla, tanto transversal como longitudinalmente, para que queden los alambres con 50mm de espaciamiento entre sí. De esa Forma se obtiene la malla 50x50.

Ejemplo Nro. 2. Fabricación de Automóviles (Carrocería, Pintura )

Estructura / Carrocería: En esta área se unen los componentes metálicos de las prensas con la estructura de la carrocería. La unión se hace por medio de puntos de soldadura, aunque cada vez son más frecuentes los raíles de soldadura o inserción por presión. También son cada vez más frecuentes procesos como remaches (ej. Uniones de aluminio / acero) y pegado (como complemento a uniones de soldadura, pero también como único método de sujeción). En la elaboración de la estructura se suelen utilizar un gran número de robots industriales.

Pintura: La carrocería desnuda se protege en primer lugar contra corrosión, para lo que se suele sumergir la carrocería en un baño una o varias veces. Según el proceso seguido se aplican una o dos capas protectoras durante el proceso de pintado. Previamente a la capa final de pintura se protege la carrocería ante corrosión con el método de pintura catódica por baño. Después se aplica un relleno que hace posible un reparto homogéneo de la laca. Es entonces cuando se aplica la capa de pintura con el color deseado y finalmente una laca transparente protectora.

3) Procesos de Ensamble

La función básica de proceso de ensamble, (montaje) es unir dos o más partes entre sí para formar un conjunto o subconjunto completo. La unión de las partes se pueden lograr con soldadura de arco o de gas, soldadura blanda o dura o con el uso de sujetadores mecánicos o de adhesivos. Sujeción mecánica se puede lograr por medio de tornillos, remaches, roblones, pasadores, cuñas y uniones por ajuste a presión estos últimos se consideran sempiternamente, las efectuadas con otros sujetadores mecánicos no son permanentes los mecánicos son más costosos y requiere capacidad en la preparación de partes por unir.

Ejemplo Nro. 1. Manufactura de Pupitres (Ensamblado y acabado)

Ensamblado: Se procede a unir los tableros de madera con las estructuras metálicas, colocando los pernos galvanizados con desarmadores planos. Para esta tarea se requiere de una persona por pupitre.

Acabado: Son los tratamientos superficiales, el embalaje o empaquetado y el transporte. Después de armar (soldar) la estructura de todos los elementos, estos se llevan al área de pulido. En este lugar se realiza el pulido final y además se verifica la calidad de las piezas. Luego los pupitres sellaban al área de pintado. Para el pintado de todas las estructuras metálicas.

Ejemplo Nro. 2. Fabricación de Automóviles (Ensamble y montaje)

Ensamble:  En estas áreas de producción se ensamblan piezas de gran tamaño para así acelerar la línea principal de montaje. Estos componentes pueden ensamblarse internamente o externamente (en este último caso a estos proveedores se les denomina proveedor de sistemas). Ejemplos pueden ser el motor, la transmisión, ejes, habitáculo, ensamble delantero (parachoques + faros delanteros), asientos, puertas, etc.

Montaje: En esta área se completa la carrocería desnuda con todas las piezas necesarias. Para ello se suelen desensamblar las puertas y en ocasiones también la puerta del maletero para ser ensamblados de forma paralela y así facilitar el acceso al interior del vehículo. Se comienza con el arnés de cables (diferente según los equipamientos especiales del vehículo) para ir poblando el interior poco a poco, revestimientos, modulo de climatización, volante + eje, Panel de instrumentos, asientos, etc. En paralelo se ensambla el motor con la transmisión y los ejes. La unión del cuerpo de vehículo y la parte inferior se denomina "boda". Finalmente se ensamblan las puertas desensambladas al comienzo del montaje, se rellena el vehículo con todos los líquidos necesarios (ej. aceite de motor, refrigerante, líquido de frenos, etc.).

4) Procesos de Prueba

Son todos los mecanismos, acciones y herramientas realizadas para detectar la presencia de errores. La función del control de calidad existe primordialmente como una organización de servicio, para conocer las especificaciones establecidas por la ingeniería del producto y proporcionar asistencia al departamento de fabricación, para que la producción alcance estas especificaciones. Como tal, la función consiste en la recolección y análisis de grandes cantidades de datos que después se presentan a diferentes departamentos para iniciar una acción correctiva adecuada.

Todo producto que no cumpla las características mínimas para decir que es correcto, será eliminado, sin poderse corregir los posibles defectos de fabricación que podrían evitar esos costos añadidos y desperdicios de material. Para controlar la calidad de un producto se realizan inspecciones o pruebas de muestreo para verificar que las características del mismo sean óptimas. El único inconveniente de estas pruebas es el gasto que conlleva el control de cada producto fabricado, ya que se eliminan los defectuosos, sin posibilidad de reutilizarlo. Esta asegura de que sus productos o servicios cumplan con los requisitos mínimos de calidad.

Ejemplo Nro. 1. Manufactura de Pupitres (Control de Calidad)

Se evalúa la calidad del pupitre para verificar que cumpla con todos los requisitos exigidos.

Ejemplo Nro. 2. Fabricación de Automóviles (Control de Calidad)

Es entonces cuando se arranca el motor por primera vez para probar el vehículo a altas velocidades sobre dos rollos (de forma que solo las ruedas giren y el vehículo permanezca inmóvil). Tras ejecutarse diferentes pruebas electrónicas para confirmar que todos los componentes inteligentes no reportan ningún problema (OBD), finalmente se realizan los últimos detalles como puede ser imperfecciones en la carrocería o una óptima apertura y cerrado de las puertas. Siempre y cuando el vehículo no precise de alguna reparación mayor en el área de retrabajo que no se pudiera hacer directamente en la línea, el vehículo está listo para ser enviado.

CLASIFICACIÓN DE LOS PROCESOS DE MANUFACTURA 

Procesos que cambian la forma del material: Son aquellos que modifican la forma general del material hasta alcanzar la forma geométrica deseada. Los procesos que se utilizan para cambiar la forma del material son:

1. Metalurgia extractiva
2. Fundición
3. Formado en frío y en caliente
4. Metalurgia de polvos
5. Moldeo de plásticos

Y los métodos utilizados para este proceso son los siguientes:

1. Fundición
2. Forja
3. Extruido
4. Laminado
5. Embutido
6. Operaciones de compresión en frío
7. Triturado
8. Fabricación de tubo sin costura
9. Punteado de tubo o varilla
10. Doblado
11. Cizallado
12. Rechazado
13. Moldeo por estiramiento
14. Formado por laminado
15. Formado por cizalladura
16. Formado por explosivos
17. Formado electrohidráulico
18. Formado magnético
19. Electroformado
20. Metalurgia de polvos
21. Moldeo de plástico

Procesos que provocan desprendimiento de viruta: Este proceso se lleva a cabo por medio de una acción tradicional de una herramienta de corte sobre un metal y así obtener la forma deseada. Este proceso se lleva a cabo por medio de los siguientes métodos:

a. Maquinados convencionales con arranque de viruta

1. Torneado
2. Cepillado
3. Cepillado
4. Taladrado
5. Mandrilado
6. Rimado
7. Aserrado
8. Brochado
9. Fresado
10. Rectificado
11. Tallado de engranes
12. Contorneado

b. Maquinados no convencionales

1. Ultrasónico
2. Electroerosión
3. Por arco eléctrico
4. Maquinado por haz de láser
5. Electroquímico
6. Fresado químico
7. Maquinado por chorro abrasivo
8. Maquinado por haz de electrones
9. Maquinado por arco de plasma

Procesos para el acabado de superficies:  Este proceso se emplea para mejorar la apariencia estética, durabilidad y tolerancias de las superficies o bien para protegerlas contra efectos nocivos a la corrosión. Los métodos utilizados para este proceso son:

1. Pulido
2. Rectificado con correa abrasiva
3. Tamboreo
4. Electrorrecubrimiento
5. Bruñido
6. Asentado
7. Superacabado
8. Pulverizado
9. Recubrimientos inorgánicos
10. Parquerizado
11. Anodizado
12. Galvanizado

Procesos para el ensamblado de los materiales: Por medio de este proceso se realiza la unión de dos o mas piezas generalmente se ensamblan por medio de los siguientes métodos:

1. Soldadura
2. Soldadura blanda
3. Soldadura fuerte
4. Sinterizado
5. Prensado de polvos
6. Remachado
7. Ensamble con elementos roscados
8. Ensamble por pegado

El método de soldadura consiste en la fusión o unión de piezas al aplicárseles calor y/o presión. La soldadura blanda y la soldadura fuerte son operaciones similares con la excepción de que las partes se unen al introducir entre ellas un metal diferente y en estado fundido. El sinterizado se aplica para ligar partículas metálicas mediante la aplicación del calor. Los pegamentos ya sea en polvo, líquidos, sólidos o bien en cintas, se emplean ampliamente para unir partes metálicas, en madera, vidrio, textiles y plásticos.

Procesos para cambiar las propiedades físicas del material: Existe un numeroso grupos de operaciones que tienen el propósito de modificar las propiedades físicas de los materiales al aplicarles temperaturas elevadas o al someterlas a compresiones repetidas y rápidas. Dentro de estos métodos de fabricación se encuentran clasificados:

1. Los tratamientos térmicos
2. El trabajo en caliente
3. El trabajo en frío
4. El martillo

Procesos de manufactura: cepillo, aserrado y rectificado.

Cepillado: Consiste en la elaboración de superficies planas, acanalamientos y otras formas geométricas en las piezas. La única restricción es que las superficies han de ser planas.

Aserrado: Es el proceso en el que se corta una hendidura angosta dentro de la parte de trabajo por medio de una herramienta que tiene una serie de dientes estrechamente espaciados. Los diferentes tipos de maquinas para aserrar son:

Rectificado: Se refiere al arranque del metal por medio de una rueda abrasiva rotatoria. La acción de las ruedas es similar a la de un cortador para fresado. La rueda de corte esta compuesta de muchos granos pequeños unidos entre si, actuando cada uno de ellos como punto de corte en miniatura. Históricamente, la rectificación se utilizo primero para hacer herramientas para otras maquinas de producción.