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Control de calidad en una
pequeña empresa de
fabricación metálica para el
sector del automóvil
Servando Doval Rodríguez
INNOVACIÓN
Quality control in a small metal fabrication company for the automotive sector
Palabras clave Ensamblajes, empresas, control de calidad, fabricación, automóvil
Keywords Assembly, companies, quality control, manufacturing, automobile
RESUMEN
En la era de la calidad total en todos los sectores de la actividad se debe intentar lograr ser más competitivos a nivel industrial. Así lo pretende la empresa objeto de este trabajo, que se centra en una de las actividades que conforman el sector industrial como es la fabricación metálica. El trabajo se enmarca en una empresa de capital español y con casi 70 años de historia, que ha debido modernizarse a lo largo de todos estos años tanto en lo estruc- tural como en lo tocante a sus recursos (técnicos y humanos) para poder adaptarse a la coyuntura industrial y los requerimientos del cliente. Esta capacidad de adaptación hace posible el poder afron- tar nuevos, pudiendo, para superar las trabas de cada momento, diversificar la actividad y nuestros sectores objetivo (automóvil, naval y eólico principalmente), pero sin perder nuestros valores, cumpliendo así los estándares de calidad que nos exigimos. El objetivo de este artículo es mostrar un método para llevar a cabo uno de los más importantes objetivos estratégicos, como es el control total de la calidad durante el proceso de fabrica- ción, describiendo parte del know-how de la empresa y aplicán- dolo en particular a uno de los sectores industriales en que está especializada: la fabricación de carrocerías y vehículos especia- les. Se desarrollará el artículo tomando como ejemplo la fabrica- ción de uno de los múltiples productos que se pueden elaborar en chapa metálica en la empresa: concretamente, parte de una carrocería.
Recibido: 10 de marzo de 2011 Aceptado: 6 de marzo de 2012
ABSTRACT
In the era of total quality in every industrial sectors we must try to be more competitive at an industrial level as expected of us at Talle- res Doval, specifically with regard to the activities that make up the industrial sector, of which metal fabrication is a part. A company like ours, a Spanish company with almost 70 years of history, has needed to modernize itself throughout these 70 years, both structurally and in its use of resources, technical and human, in order to adapt to the industrial situation and the requirements of the customer. Part of this ability to adapt makes it possible to con- front new challenges. Thus we can overcome the obstacles of every moment and diversify activity and our target sectors (mainly auto- motive, naval and wind power), but without compromising our values in meeting the quality standards that we set for ourselves. The object of this article is to demonstrate our method of carr- ying out one of our strategic objectives, namely, total control over the manufacturing process, and, in so doing, show part of our know- how, applying it in particular to one of the industrial sectors in which we specialize: the manufacture of bodyworks and special vehicles. The article will unfold with the example of the manufacture of one of the many sheet metal products that can be made in our com- pany, namely, part of a bodywork.
Received: March 10, 2011 Accepted: March 6, 2012
Foto: Shutterstock
El proceso de control de calidad
y su implementación
El proceso de control de calidad que hemos desarrollado consiste en la verifi- cación dimensional y control de ensam- blaje de productos manufacturados y se puede aplicar en cualquier ámbito del sector siderometalúrgico para la fabrica- ción y montaje de todo tipo de piezas en acero al carbono, acero inoxidable, ale- ados especiales del acero, aluminio y diversos tipos de plásticos. Nuestro proceso de control de cali- dad tiene la peculiaridad de estar implan- tado a lo largo de todo el proceso pro- ductivo y tiene como fin minimizar la probabilidad de aparición de errores o defectos en la realización y montaje de piezas, así como llevar un correcto con- trol dimensional del ensamblaje de los diferentes componentes. Su importancia radica en que pese a que el montaje del producto se realiza de forma manual, el control dimensio- nal del mismo se asocia a las distintas etapas en la fabricación de las piezas, que se realizan de forma automatizada. Esta situación es la que se da en la mayoría de empresas de corte y conformado de chapa que trabajan para el sector manu- facturero en el que hay máquinas de corte por láser, punzonadoras, plegado-
ras o paneladoras con CNC, etc., como es nuestro caso. El procedimiento que se define es un sistema de autocontrol en el que cada ope- rario que interviene en el proceso produc- tivo puede saber si lo que está realizando o fabricando en ese momento se ajusta com- pletamente a los parámetros establecidos en la etapa de diseño y/o requeridos por el cliente o, por el contrario, se está produ- ciendo un error o defecto. En tal caso, debe actuar y avisar a la persona responsable para que ese fallo pueda ser investigado, poder corregirlo y detectar su origen para adop- tar medidas futuras. El desarrollo y evolución de este pro- ceso de control involucra a todo el sis- tema productivo de la empresa desde las primeras etapas de diseño hasta el ensam- blado final de los componentes, obli- gando a todas las personas implicadas en él a hacer buena la máxima de que “la calidad es tarea de todos” para lograr la calidad total tal como la definía K. Ishi- kawa, como una “filosofía, cultura, estra- tegia o estilo de gerencia de una empresa según la cual todas las personas en la misma estudian, practican, participan y fomentan la mejora continua de la cali- dad” (Gómez González, 2002). De cara a la mejor comprensión de este artículo se describirá primero el pro-
ceso global de manufactura de la empresa y, posteriormente, se detallará cada etapa del proceso productivo, apoyándose en la aplicación de nuestro proceso de con- trol de calidad global en la fabricación de parte de una carrocería con las figuras explicativas del texto que les acompaña.
Proceso productivo de manufactura
metálica
Para lograr los preceptos de calidad total, el proceso de fabricación se inicia en el diseño de las piezas que componen el conjunto y desde esta primera etapa de la cadena productiva se fijarán los están- dares de calidad que cumplir en todas las etapas de la producción. Las fases del proceso productivo en nuestra empresa se reflejan en el diagrama de flujo de la figura 1. El proceso de verificación dimensio- nal y control del ensamblaje de nuestro sistema de calidad comienza en la pri- mera etapa de la fabricación del pro- ducto, de la carrocería en el caso de nuestro ejemplo, es decir, en el diseño. Es en esta fase en la que se establecen las guías o marcas en forma de orificios de diversas formas y tamaños en el boceto del prototipo y que se realizarán posteriormente en la siguiente fase, durante el corte, cuando las piezas que
Control de calidad en una pequeña empresa de fabricación metálica para el sector del automóvil
el lateral izquierdo coinciden con los dos señalados de la figura anexa que se ha puesto a modo de ejemplo. Cuando las piezas se ensamblan correctamente los agujeros de esas dos partes quedan fijados exactamente en la
misma posición y, por tanto, definen una posición única de montaje. En la figura 6, que pertenece a la zona de ensamblaje de las piezas que se han tomado como ejemplo, se pue- den apreciar numerosos agujeros que se realizan en el diseño 3D; son los tala- dros de verificación dimensional y con- trol de ensamblaje. Diseñados los conjuntos y todos sus componentes según el proceso descrito, todos ellos adquieren un carácter único, ya que sólo les corresponde una posición en exclusiva dentro del conjunto. Diseñada la cabina en 3D, y practica- dos esos agujeros de control en las pie- zas que la conforman, se realizan los des- arrollos de las mismas para pasarlas a 2D. Este proceso igualmente se realiza con el propio software de diseño 3D.
Corte y conformado de piezas
Realizado el desarrollo en 2D de cada una de las piezas, este se incorpora al pro- grama de control numérico para la eje- cución del corte en la máquina láser correspondiente. Dicha máquina repro- ducirá en la chapa exactamente la pieza tal como se refleja en el plano. Se puede dar el caso de que el des- arrollo 2D de dos piezas sea el mismo (por ejemplo, en el caso de una pieza que se monte en el lado izquierdo de la carro- cería y su simétrica en el lado derecho). Es en esta situación en la que la verifica-
ción dimensional y de ensamblaje adquiere mayor importancia. En ocasiones como las que se acaba de plantear es en la fase de mecanizado, gene- ralmente en el plegado de la chapa, el momento en el que una perfecta defini- ción de los agujeros de control es lo que hace imposible colocar una pieza izquierda en el lado derecho por dos razones: 1ª. El plegado de la chapa solo puede tener una mano. Esto puede verse per- fectamente fijándose en la figura 7, de manera que el plegado de la chapa tiene que ser en la dirección derecha ya que los pequeños orificios de control indican al operario que la pieza no es simétrica res- pecto de su eje transversal (lo sería si no se hubiesen practicado los taladros guía). 2ª. Una vez plegada, la pieza solo puede ser ensamblada en el lado correcto debido a la asimetría de los orificios de control. Con ello se ve la doble importancia que tiene el diseño de dichos agujeros de control de ensamblaje. Por un lado, defi- nen la posición espacial de la pieza res- pecto a las que se ensamblan y, por otro, le da un carácter único a la pieza que hace que solo pueda ser montada en el lugar donde coincidan los taladros, evitando errores de intercambio de piezas.
Montaje de las piezas
Los orificios de control facilitan mucho las cosas a la hora del ensamblaje. En esta fase se aprovechan los mismos para colo- car remaches y fijar el conjunto, de tal forma que el ensamblaje completo prác- ticamente se podría montar con rema- ches, sin utilizar ningún tipo de solda- dura ni otros tipos de unión. Montado un subconjunto o el con- junto final colocando los remaches de control, se sueldan las piezas y, a conti- nuación, se eliminan prácticamente la totalidad de los remaches rellenando el taladro con soldadura si el acabado final o las especificaciones del cliente lo requieren, para, por ejemplo, ser poste- riormente pintado y rematado.
Figura 3. Carrocería y detalle de la misma.
Figura 4. Detalle de pieza de carrocería.
Figura 5. Detalle de coincidencias de dos orificios guía en sendas piezas que ensamblar durante la simulación en la fase de diseño.
Figura 6. Detalle de orificios guía para control de ensam- blaje de pieza en el conjunto.
Figura 7. Detalle de la pieza plegada con orificios guía.
Servando Doval Rodríguez
El ensamblaje es la fase del proceso productivo en la que mayor probabilidad de cometer errores existe porque es donde más interviene el factor humano. Sin embargo, el montaje de las distintas piezas que va definiendo el conjunto, teniendo en cuenta el proceso de control de verificación dimensional y control de ensamblaje minimiza o elimina en su totalidad el error humano. Si los agujeros de control no encajasen, nos indicarían que se ha producido un error en algún momento del proceso. Ante este problema cabrían varias posibles causas:
- Lo más probable es que la pieza estuviese mal identificada y no fuera la que corresponde al lugar que ocupa; por tanto, la solución es inmediata cogiendo la que corresponde.
- El plegado de las piezas (o trans- formación de la pieza en 3D) tiene leves desviaciones: en este caso habría que pro- ceder a subsanar el error en la progra- mación con el software de plegado o revi- sión del utillaje de plegado usado.
- La última posibilidad, menos pro- bable, es que el corte de la pieza en 2D no esté bien elaborada, con lo que la solu- ción sería la misma que en la opción ante- rior, es decir, reprogramar el corte en 2D. La detección en tiempo real de cual- quier problema durante el proceso pro- ductivo es donde radica la importancia de este procedimiento, ya que no se tiene que esperar a un punto de inspección de con- trol de calidad final para saber que algo ha fallado entre dos puntos de inspección. Este tipo de proceso, unido a la uti- lización de moldes en el montaje de las piezas, hace que no haya equivocaciones de ensamblado y no existan desviaciones dimensionales en los montajes finales, garantizando que el conjunto final se encuentre siempre dentro de los pará- metros exigidos por los requerimientos del cliente y el nivel de rechazos por pro- ducto no conforme sea mínimo o prác- ticamente inexistente. Otro punto importante a la hora de uti- lizar estos agujeros de ensamblaje y fijar- los con remaches mientras duran las ope- raciones de soldadura es el factor minimizador de los desvíos dimensionales causados por el calentamiento del acero (u otro material utilizado), más acusados cuanto más fina es la chapa que soldar, puesto que dotan de cierta rigidez a la estructura. Precisamente por este motivo, aparte del de situar en el lugar correcto las pie- zas de un conjunto o ensamblaje, cuando la chapa que soldar tiene un espesor impor- tante, el departamento de diseño, en vez de practicar agujeros de control para rema-
ches, proyecta agujeros de mayor tamaño, frecuentemente rectangulares, denomi- nados internamente chavetas, que encajan con salientes de la pieza que se va a ensam- blar como se puede ver en la figura 8. El correcto dimensionamiento y número de estas chavetas proporcionan una rigidez extraordinaria a la estructura tanto en su acabado final como en el pro- ceso de soldadura y, a su vez, posicionan las piezas por ensamblar correctamente, minimizando las desviaciones dimensio- nales y haciendo, como antes, que las pie- zas tengan una posición única. Puede verse reflejado como ejem- plo, en la figura 8, en el que el cartabón más grande y exterior va en la posición central, mientras que los pequeños solo hay forma de hacerlos encajar en las cha- vetas laterales, con lo que prácticamente un plano de montaje con el dibujo de la figura es suficiente para saber montar el conjunto, identificando cómo y dónde se sitúa cada pieza.
Conclusiones: mejoras en la
fabricación metálica
En la situación actual de grave crisis glo- bal debemos ser capaces de ofrecer pro- ductos de calidad para poder salvar los obs- táculos económicos, y más teniendo en cuenta que nuestra empresa pertenece a ese 99,1% de las empresas manufactureras de la UE-25 que son pymes, que el 45,5% del valor añadido en manufacturas de la UE- 25 se produce en pymes y que el 57,7% de las personas ocupadas en manufactureras de la UE-25 trabajan en pymes, el 74% en el caso de España (Trullén, 2006). Por todo lo anterior los sistemas de producción en empresas sin tantos recur- sos como las grandes deben ser innova- dores y de calidad de manera que la adap- tabilidad a la coyuntura económica sea posible pudiendo así poder diversificar el sector de aplicación de los productos.
El método de trabajo expuesto ante- riormente desarrolla un sistema de con- trol de calidad que aplicamos en todos nuestros trabajos independientemente del sector para el que trabajemos aunque se aplique de forma más adecuada al sec- tor del automóvil por la cantidad de pie- zas que conforman una carrocería. El sistema es de ideal aplicación en casos como el de nuestra empresa en que los medios no son comparables con las grandes empresas españolas y extranje- ras para lograr una mejora continua den- tro de nuestros procesos y una mayor competitividad dentro del sector. La eficacia de nuestro sistema de con- trol se traduce en un ahorro de costes a) en tiempo y b) en materia prima, ya que menos piezas defectuosas requieren de menos material por posibles errores que podrían darse en otras situaciones. Nues- tro sistema de control, innovador en su concepción y aplicación, hace que la efi- cacia y eficiencia de nuestro proceso pro- ductivo se traduzca en una ventaja com- petitiva de cara al servicio ofrecido a nuestros clientes.
Bibliografía Ferdows K, De Meyer A (1990). Lasting Improvements in Manufacturing Performance: In Search of a New Theory. Journal of Operations Management. Gómez González S (2002.) Control de calidad en fabri- cación mecánica. Editorial Técnica. Trullén Thomas, J. (2006). Distritos industriales mars- hallianos y sistemas locales de gran empresa en el diseño de una nueva estrategia territorial para el cre- cimiento de la productividad en la economía espa- ñola. Economía industrial. Ministerio de Industria, Turismo y Comercio.
Figura 8. Detalle de chavetas para perfecto ensamblaje de piezas en forma de cartabón en el cuerpo central.
Servando Doval Rodríguez [email protected] Maestro industrial e ingeniero técnico industrial (especia- lidad mecánica). Director de Talleres Doval.
