Diseño ergonómico apoyado en tecnologías computacionales para máquina generadora de semiestrellas de cartón

Abstract

RESUMEN: El presente estudio se enfoca en la producción de figuras de cartón, tomando como antecedente la elaboración manual de las mismas por artesanos mexicanos, y siendo justificado por la necesidad de dichos fabricantes para incrementar la productividad, resolver los temas de espacio, aumentar la calidad y mejorar las condiciones laborales desde el punto de vista ergonómico. En consecuencia, el objetivo principal partió de ser el diseño de una máquina generadora de semiesferas de cartón ergonómica, auxiliándose de tecnologías computacionales, para incrementar la eficiencia y rentabilidad del proceso y se transformó en el diseño de una máquina para fabricar semiestrellas con las mismas características que el diseño original, cambio alcanzado tras avanzar en el análisis del tema. Tras establecer las características generales del trabajo, se hace una breve introducción al proceso actual de fabricación, describiendo las etapas del proceso al igual que los tiempos y recursos utilizados. La descripción se hace brevemente ya que algunas etapas del proceso son catalogadas como confidenciales por parte de los productores. Mientras se describe el proceso también se hace una valoración ergonómica de la situación para establecer el contexto de la investigación. Posteriormente, se recurre a la metodología QFD (quality function deployment) para asimilar la necesidad del cliente, interpretar sus datos en forma de variables técnicas y jerarquizarlas según su relevancia para alcanzar el objetivo. Asimismo, la metodología especificada logra establecer medidas del desempeño que servirán para evaluar el cumplimiento del objetivo al final del trabajo, de acuerdo a características específicas obtenidas bajo el mismo sistema QFD. Tras seleccionar un concepto, se enfatiza sobre la situación actual contra la deseada revisando los datos recolectados en las etapas previas. Así, se da paso a una revisión de la tecnología disponible en cuanto a procesos y materiales, para poder generar conceptos más claros y poder seleccionar el que mejor se adapte al objetivo, presentándose ya en un formato virtual. Al haber seleccionado un diseño final, se repasan las características generales para así definir el mejor puesto de trabajo de acuerdo a las especificaciones ergonómicas, al igual que las descripciones geométricas del producto. Asimismo, se crea el prototipo en un sistema CAD, CATIA en este caso, para poder evaluar y comprobar su apego a los requisitos del diseño. También, se crea el código numérico para evaluar la factibilidad del maquinado. Cerca del final, se calcula el potencial económico del diseño en términos de la inversión necesaria y su retorno. Finalmente, se concluye de acuerdo a la experiencia adquirida en el tema y se plantean los posibles escenarios a futuro. ABSTRACT: The current study focuses on the production of cardboard figures, taking as a basis the manual fabrication of those items for Mexican artisans, and been justified for the need of the mentioned producers to increase the productivity, improve the space utilization, increase the quality and progress in the working conditions from an ergonomic point of view. As a consequence of the artisan’s needs, the main objective born as the design of an ergonomic machine to generate cardboard semi-spheres, supported by the computer science, in order to increase the efficiency and the profitability of the process to be later transformed into a project with the same characteristics as the scope, but for a semi-star producing machine. The change was due to the findings during the research, revealing that a higher goal was achievable. After establishing the general features of this study, it is made a brief introduction to the existing production method, describing the stages, the time per phase, and the needed resources. The description is not detailed since some pieces of information are categorized as confidential by the owners of the process. Besides, an ergonomic valuation is made to establish the context for the investigation. Later, the Quality Function Deployment (QFD) methodology is used to integrate the customer needs, interpret their data as technical variables and rank them according to their relevance to achieve the goals of the research. In addition, the methodology accomplishes the task of developing a design with specific characteristics that has measurable variables that can be analyzed to confirm the project success. Knowing the final characteristics the product is redesigned to get the best work station considering the environmental aspects, so as the dimensional specification to build or represent the final design. Further, the digital prototype is created in CAD software, CATIA, to assess the fulfillment of the design requirements. Then, the numerical code is made so the manufacturing process can be evaluated too. Close to the end, the financial aspects are calculated, in means of the required investment and its return. Finally, it is concluded according to the acquired experience in the subject and the possible future steps are posed.