Metodología del diseño mecánico - INTI
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Metodología del diseño mecánico - INTI
GESTIÓN DEL DISEÑO MECÁNICO J. Esteban Fernández Rico Escuela Politécnica Superior de Ingeniería de Gijón Dpto. de Construcción e Ingeniería de Fabricación Universidad de Oviedo- ESPAÑA [email protected] INTI ARGENTINA AGOSTO 2013 1 Índice general Gestión del diseño Mecánico 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. El diseño mecánico Etapas del diseño mecánico Normativa y legislación aplicable Seguridad de sistemas mecánicos Marcado CE Ecodiseño Ergonomía Gestión de la calidad 2 Índice general Gestión del diseño Mecánico (cont.) 9. Gestión económica 10. Protección del producto 11. Innovación de productos 12. Gestión integrada 13. Ingeniería Inversa 14. Planos. Codificación 15. Metodología del diseño mecánico 3 15.METODOLOGÍA DEL DISEÑO MECÁNICO 4 INTRODUCCIÓN AL DISEÑO El diseño es una característica del ser humano, es el deseo de remodelar el mundo para adecuarlo a sus necesidades NECESIDADES HUMANAS Alimentos Higiene Herramientas Transporte Cobijo Autorrealización ….. RECURSOS Personas Tecnologías Energía Animales Materiales ….. IMPLICACIONES Perspectivas Prioridades Técnicas Procesos Actitudes Estilos de Vida Productos ….. Diseñar 5 Definiciones Diseño de ingeniería es la generación sistemática, inteligente y la evaluación de las especificaciones de los objetos cuya forma y función alcanzan los objetivos indicados y satisfacen las restricciones y condiciones especificadas El diseño industrial es una actividad que consiste en determinar las propiedades formales de los objetos producidos industrialmente. Por propiedades formales no hay que entender tan sólo las características exteriores, sino, sobre todo, las relaciones funcionales y estructurales que hacen que un objeto tenga una unidad coherente desde el punto de vista tanto del productor como del usuario. Mientras la preocupación exclusiva por los rasgos exteriores de un objeto determinado conlleva el deseo de hacerlo aparecer atractivo, las propiedades formales de un objeto son siempre el resultado de la integración de factores diversos de tipo funcional, cultural, tecnológico o económico. Diseño en Ingeniería Mecánica 6 INTRODUCCIÓN AL DISEÑO El diseño puede ser visto como una transformación de un estado de conocimiento inicial a un estado de conocimiento final. Así, se tiene que articular tanto el estado inicial como el final, y las transformaciones por las cuales se pasa de un estado al otro. Diseño en Ingeniería Mecánica 7 Conocimiento: •Matemático •Mecánico •Materiales •…. Problema Técnico Concepto de Solución P ta s ue p ro R Restricciones: •Material •Espacio •Costes •…. Diseño en Ingeniería Mecánica ió c iza l ea n Realización La tarea de un Ingeniero es encontrar soluciones a problemas técnicos mediante el empleo de conocimientos científicos y de materializar las soluciones de una manera óptima, dentro de las limitaciones de tipo material, tecnológico y económico 8 El desarrollo y diseño son sólo una fase en la vida del producto, por lo tanto deben de ser estudiados junto con los demás pasos de trabajo de la planificación: la creación, la producción, la introducción en el mercado hasta el posible reciclaje. Diseño en Ingeniería Mecánica 9 Estructura Multidisciplinar Calidad del Producto •La experiencia del diseñador consiste en el conocimiento de las restricciones. Diseño en Ingeniería Mecánica 10 Principios Fundamentales 1. Identificar los requisitos: Puesto que las funciones de los productos vienen condicionadas por todos los requisitos que éstos deben cumplir, al iniciar el proceso de diseño deberán identificarse todos los requisitos posibles. Hay que llegar a un proceso de compromiso para poder cumplir todos los objetivos y todos los compromisos. 2. Valorar los requisitos: Algunas características del producto se determinan por la relación existente entre los valores de los diferentes requisitos considerados. Es decir, se pueden otorgar diferentes grados de importancia relativa a los requisitos. El diseñador decide el grado de importancia relativa que han de tener los diferentes requisitos. Las limitaciones que le imponga el medio (tipo de material del que disponga) y las posibilidades técnicas de fabricación (conocimientos y herramientas) junto con las económicas, estarán poniendo límite a la actividad diseñadora. 11 Principios Fundamentales 3. Conocer del Producto y el sistema productivo: Cualquier proceso de diseño debe emprenderse con pleno conocimiento de los materiales, las herramientas y las técnicas existentes que pueden emplearse, haciéndolo de la forma más económica posible. La complejidad de los productos industriales que aparecen en nuestros días, hace que junto a los requisitos de diseño se tengan en cuenta los requisitos de uso, como son el mantenimiento, las reparaciones, la alimentación, etc., e incluso los que comporta cuando acaba el ciclo de vida útil del mismo al tener que deshacerse de ellos (reciclaje, descomposición). 4. Estimar costes: Dado que un producto puede provocar tanto costes como beneficios durante su vida útil, éstos deberán determinarse durante el desarrollo del producto, puesto que afectan a la importancia relativa de todos los otros requisitos del diseño. 12 INTRODUCCIÓN AL DISEÑO Necesidades Definición Información Características Creatividad Evaluación Solución adoptada Estudio de Mercado Validación del Prototipo Prototipo Verificación Pruebas Fabricación en Serie Rediseño Modelo Definitivo Mercado Cliente METODOLOGÍAS DE DISEÑO CLÁSICAS 13 INTRODUCCIÓN AL DISEÑO Necesidad: El proceso surge como consecuencia de las necesidades que tiene el usuario. Estas pueden ser manifestadas (a través de una petición de encargo), implícitas (mediante un sondeo o estudio de la competencia) o provocadas (cuando el potencial cliente ve el producto en el mercado) Recogida de Información: Se suele realizar en dos vertientes, una recogiendo información de productos anteriores que estén relacionas con el que se diseña y viendo los desarrollos actuales que se están investigando, por otro lado hay que realizar un estudio de costes y mercado, para obtener una valoración inicial de los mismos. Características: Son de dos tipos físicas y “psicológicas”: •Los aspectos físicos tienen en cuenta, los tipos de materiales que compondrán el producto, el precio, la vida útil, … •Los aspectos “psicológicos” se centran en todos los condicionantes de la forma externa del producto, como pueden ser el color, la textura, la ergonomía, etc. Creatividad: Un vez que se tienen los factores anteriores, se empieza con el proceso de análisis y síntesis (proceso creativo), lo que dará lugar a distintos 14 anteproyectos, con una serie de alternativas. INTRODUCCIÓN AL DISEÑO Evaluación: En esta fase se procede a la evaluación y selección de entre las alternativas de la fase anterior. Participaran todas las partes responsables de la empresa implicadas en el desarrollo del producto. Prototipo: Se fabrica un primer prototipo, el cual se toma como base de ensayos para validar el grado de cumplimiento de las especificaciones y tomar como una referencia de costes de fabricación. Esta fase que engloba el prototipo, la verificación y el rediseño, si fuese necesario, hasta llegar a la fabricación en serie, se puede englobar en una más amplia “validación del prototipo”. Fabricación en serie: Una vez que se tiene validado el prototipo es conveniente estudiar que partes del producto pueden ser modificadas, ya que dependiendo del proceso de fabricación elegido el precio puede variar en gran medida. Modelo definitivo: Normalmente dependiendo del grado de aceptación que tengan las primeras unidades comercializadas, se produce un rediseño del mismo para obtener el modelo definitivo. 15 INTRODUCCIÓN AL DISEÑO 16 ETAPAS EN UN PROCESO DE DISEÑO ACTUAL DEFINICIÓN ESTRATÉGICA DISEÑO CONCEPTUAL DISEÑO DE DETALLE OPTIMIZACIÓN • NNTT USADAS EN EL PROCESO DE DISEÑO • • DISEÑO SOSTENIBLE DISEÑO DE FORMAS Y ESTÉTICO PRODUCCIÓN COMERCIALIZACIÓN RECICLAJE MERCADO 17 Diseño de formas y estético •Distintas alternativas sobre un mismo diseño funcional •Un gran ahorro para la empresa •Mejora la competitividad 18 Diseño de formas y estético Área de Ingeniería Mecánica 19 Entornos concurrentes "Filosofía de trabajo basada en sistemas de información y fundamentada en la idea de convergencia, simultaneidad o concurrencia de la información contenida en todo el ciclo de vida de un producto sobre el diseño del mismo". 20 Desde el punto de vista de planificación, la filosofía de concurrencia implica una idea de simultaneidad de tareas al abordarse en paralelo tanto el diseño del producto como el diseño del sistema de fabricación, los esquemas de montaje y embalaje, el plan de lanzamiento e incluso la obsolescencia. Este hecho hace que en sectores de planificación y organización no se hable de ingeniería concurrente sino de ingeniería simultanea 21 Cuando son varias las personas de una misma compañía las que trabajan bajo esta filosofía, ya no se habla sólo de ingeniería concurrente o simultanea, sino que se abarca un concepto más ambicioso que hoy en día se denomina ingeniería corporativa (concurrente y colaborativa) 22 La utilización de las NNTT en el Diseño Mecánico •Eficiencia y reducción de tiempos de desarrollo •Diseño paramétrico •Facilita el diseño y fabricación de piezas complejas 23 24 Diseño sostenible La sostenibilidad fue definida por la Comisión Mundial sobre Medio Ambiente y Desarrollo de 1987 como "atender las necesidades de hoy sin comprometer la capacidad de las generaciones futuras de atender sus propias necesidades". Aspectos fundamentales tales como la polución, la deforestación, la desaparición de especies y el calentamiento global son efectos colaterales de las actividades que proporcionan a los consumidores comida, transporte, techo, ropa y un sin fin de bienes de consumo en el mercado actual. Los aspectos ecológicos y sociales se hacen más importantes que nunca y un nuevo y vital rol se abre al diseño. 25 Por ejemplo, más de 30 toneladas de desechos son producidas por cada tonelada de producto que llega al consumidor, y el 98% de estos productos que llegan al final se tiran a los 6 meses. Dando como resultado del proceso en su totalidad, una eficiencia del 2% en términos puramente energéticos. En la mayoría de los diseños se presta atención a la forma y funcionalidad pero en contadas ocasiones se hace al proceso de fabricación, es decir a como se realizan los productos. Precisamente en la fabricación es donde se producen la mayoría de los impactos ambientales y sociales. Este criterio está cambiando y los diseñadores y consumidores con empiezan a mirar mas allá de la apariencia. El diseño de productos y procesos es el factor clave del impacto ambiental. 26 Requisitos para conseguir el diseño de productos sostenibles de diseño a considerar en su desarrollo: Cíclico: El producto esta realizado a partir de materiales orgánicos, es reciclable, o esta realizado a partir de minerales que se reciclan constantemente en ciclo cerrado. Solar: El producto utiliza energía solar u otras formas de energía renovable con la característica de que sea cíclica y segura, tanto en su uso como en la fabricación. Seguro: El producto no es tóxico en su uso y desecho, y su fabricación no involucra emisiones toxicas ni afecta al ecosistema. 27 Eficiente: El producto debe ser más eficiente en la utilización de energía, agua y materiales, tanto en la fabricación como en su uso. Social: El producto y sus componentes y materias primas son fabricados en condiciones justas para los trabajadores involucrados y las comunidades locales. 28 http://www.biothinking.com/intro-es.htm 29 Metodología de Diseño Definición: Sistema de acciones, una forma de proceder. Objetivos: •Vinculación entre los pasos de diseño para conseguir un mayor rendimiento •Consideración de los campos de exigencias más importantes del producto a desarrollar •Un método orientado al problema e independiente de la tarea propuesta •Una base para un proceso de diseño no interrumpido asistido por ordenador •Facilitar la enseñanza y el estudio del diseño En Contra: •Una “receta” de pasos fijos, puede sustituir al constructor experimentado y creativo •Reducción de la creatividad personal 30 DEFINICIÓN ESTRATÉGICA DISEÑO CONCEPTUAL METODOLOGÍA DE DISEÑO DISEÑO DE DETALLE OPTIMIZACIÓN PRODUCCIÓN COMERCIALIZACIÓN RECICLAJE MERCADO 31 32