Desarrollo de un Modelo de Fabricación Sostenible aplicado a los Procesos de Arranque de Viruta en entornos colaborativos

Abstract

[ES] La Organización de las Naciones Unidas sugirió que entre los mayores desafíos de la humanidad se encontraba alcanzar un desarrollo sostenible en distintos aspectos medioambientales, económicos y sociales. De entre todos ellos, deberíamos considerar realizar aportaciones en los objetivos relacionados con los aspectos industriales y de producción. De esta forma, esta propuesta de investigación se inicia con la hipótesis de que es posible establecer una contribución referente a la fabricación sostenible que estructure el conocimiento y establezca directrices para una producción más limpia. La disertación comienza con una revisión de los trabajos previos en análisis de sostenibilidad aplicados a los sistemas de producción y a tecnologías de fabricación en general. El trabajo se centra, posteriormente, en el análisis sobre las tecnologías de arranque de viruta y las tendencias sobre sostenibilidad con la inquietud de encontrar los avances, las tendencias y los indicadores más utilizados. De esta forma, se identifica la oportunidad de implementar los criterios de sostenibilidad en los procesos de fabricación, para distintas etapas del ciclo de vida del producto y desde distintas perspectivas de análisis de materiales, producto y proceso. El resultado es una propuesta de modelo marco de procesos de conformado con flujos de materiales e información para definir los indicadores, durante las actividades del ciclo de vida del producto, alineados con los Objetivos de Desarrollo Sostenible. Como validación se ha elaborado una propuesta de conjunto de indicadores, para el caso de arranque de viruta, que contempla la triple dimensión de sostenibilidad, económica y social, las fases del ciclo de vida de producto y la perspectiva del tipo de análisis de ingeniería del proceso. La combinación de estos ha permitido definir una serie de matrices que contienen familias de indicadores que pueden desplegarse y adaptarse en función de la tecnología de conformado y proceso de fabricación. A nivel de detalle, la definición la familia de indicadores se establece en la fase de fabricación del producto en planta, donde se estructuran las métricas considerando la operación concreta de arranque de viruta y se determinan aquellos factores que influyen intrínsecamente. Por medio de una serie de experimentos se validó la toma de datos para cada indicador y se calcularon los indicadores agregados para facilitarlos en entornos colaborativos, potenciando la información estratégica, que puede ser analizada inmediatamente en cualquier plataforma digital colaborativa. Se define indicadores tecnológicos, como tiempos de mecanizado, estrategias de corte, integridad superficial, pero a la vez se evalúan aspectos como el clima social. En definitiva, podemos decir que sea se ha logrado realizar una aportación en el ámbito de la definición estructurada de indicadores para fabricación alineados con los colaborativos como parte de la definición de sistemas de indicadores equilibrados y alineados con objetivos de desarrollo sostenible.

[CAT] L'Organització de les Nacions Unides va suggerir que entre els majors desafiaments de la humanitat es trobava aconseguir un desenvolupament sostenible en diferents aspectes mediambientals, econòmics i socials. D'entre tots ells, hauríem de considerar realitzar aportacions en els objectius relacionats amb els aspectes industrials i de producció. D'aquesta manera, aquesta proposta d'investigació s'inicia amb la hipòtesi que és possible establir una contribució referent a la fabricació sostenible que estructure el coneixement i establisca directrius per a una producció més neta. La dissertació comença amb una revisió dels treballs previs en anàlisis de sostenibilitat aplicats als sistemes de producció i a tecnologies de fabricació en general. El treball se centra, posteriorment, en l'anàlisi sobre les tecnologies d'arrancada d'encenall i les tendències sobre sostenibilitat amb la inquietud de trobar els avanços, les tendències i els indicadors més utilitzats. D'aquesta manera, s'identifica l'oportunitat d'implementar els criteris de sostenibilitat en els processos de fabricació, per a diferents etapes del cicle de vida del producte i des de diferents perspectives d'anàlisis de materials, producte i procés. El resultat és una proposta de model marc de processos de conformat amb fluxos de materials i informació per a definir els indicadors, durant les activitats del cicle de vida del producte, alineats amb els Objectius de Desenvolupament Sostenible. Com a validació s'ha elaborat una proposta de conjunt d'indicadors, per al cas d'arrancada d'encenall, que contempla la triple dimensió de sostenibilitat, econòmica i social, les fases del cicle de vida de producte i la perspectiva del tipus d'anàlisi d'enginyeria del procés. La combinació d'aquests ha permés definir una sèrie de matrius que contenen famílies d'indicadors que poden desplegar-se i adaptar-se en funció de la tecnologia de conformat i procés de fabricació. A nivell de detall, la definició la família d'indicadors s'estableix en la fase de fabricació del producte en planta, on s'estructuren les mètriques considerant l'operació concreta d'arrancada d'encenall i es determinen aquells factors que influeixen intrínsecament. Per mitjà d'una sèrie d'experiments es va validar la presa de dades per a cada indicador i es van calcular els indicadors agregats per a facilitar-los en entorns col·laboratius, potenciant la informació estratègica, que pot ser analitzada immediatament en qualsevol plataforma digital col·laborativa. Es defineix indicadors tecnològics, com a temps de mecanitzat, estratègies de tall, integritat superficial, però alhora s'avaluen aspectes com el clima social. En definitiva, podem dir que siga s'ha aconseguit realitzar una aportació en l'àmbit de la definició estructurada d'indicadors per a fabricació alineats amb els col·laboratius com a part de la definició de sistemes d'indicadors equilibrats i alineats amb objectius de desenvolupament sostenible

[EN] The United Nations Organization suggested that among humanity's greatest challenges was to achieve sustainable development in different environmental, economic, and social aspects. Among all of them, we should consider making contributions to the objectives related to industrial and production aspects. In this way, this research proposal begins with the hypothesis that it is possible to establish a contribution regarding sustainable manufacturing that structures knowledge and establishes guidelines for cleaner production. The dissertation begins with a review of previous work in sustainability analysis applied to production systems and manufacturing technologies in general. Subsequently, the work focuses on the analysis of chip removal technologies and sustainability trends with the concern to find the most widely used advances, trends, and indicators. In this way, the opportunity to implement sustainability criteria in manufacturing processes is identified, for different stages of the product life cycle and from different perspectives of material, product, and process analysis. The result is a proposal for a framework model of manufacturing processes with material and information flows to define the indicators, during the activities of the product life cycle, aligned with the Sustainable Development Goals. As validation, a proposal for a set of indicators has been prepared, in the case of chip startup, which considers the triple dimension of sustainability, economic and social, the phases of the product life cycle and the perspective type of engineering analysis of the process. The combination of these has made it possible to define a series of matrices that contain families of indicators that can be deployed and adapted according to the forming technology and the manufacturing process. At the level of detail, the definition of the family of indicators is established in the manufacturing phase of the product in the plant, where the metrics are structured considering the specific chip removal operation and those factors that intrinsically influence are determined. Through a series of experiments, the data collection for each indicator was validated and the aggregated indicators were calculated to facilitate them in collaborative environments, enhancing strategic information, which can be immediately analyzed in any collaborative digital platform. Technological indicators are defined, such as machining times, cutting strategies, surface integrity, but at the same time aspects such as the social climate are evaluated. In short, we can say that it has been possible to contribute in the field of the structured definition of indicators for manufacturing aligned with collaborative ones as part of the definition of balanced indicator systems aligned with sustainable development objectives.