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UNI

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA

Informe del procedimiento de análisis de procesos

Ingeniería de Métodos.

“Análisis de la duración del proceso de fabricación de ejes y su relación directa con el costo final del producto”

Ing. Roberto Antenor Baldeón Icochea

Alumnos:

Monografía Final

Ingeniería de Métodos MC 751

Identificación del tiempo y costo de fabricación

1

INTRODUCCIÓN

E

xponemos en este documento todas las medidas para la producción de 16000 ejes de acero utilizando los conceptos adquiridos del estudio de la Ingeniería de Métodos.

Iniciamos con el diseño del eje, selección del material, valoración del costo, y el análisis de los mismos para tener una visión panorámica preliminar de la integración de todos los procesos concernientes a cada una de las etapas que nos permitirán cumplir con la entrega a tiempo del

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producto. Luego analizamos la manufactura y el número de máquinas implicadas, horas de trabajo, distribución de la planta, los costos y los posibles beneficios. Se busca que el trabajo sea sistemático representado a través de un diagrama de flujo y el uso de cartillas de fabricación para relevar todo tipo de trabajos al azar o de última hora. Con todo esto se logrará realizar un trabajo altamente eficiente y de alta calidad lo que desembocará en la total satisfacción del cliente y nos asegurará su preferencia para futuros trabajos.

2

1. DISEÑO DEL TRABAJO.

Según requerimiento del trabajo se ha recibido un pedido de fabricación y entrega de ejes para su ensamblaje con engranajes para ser montados en sistemas manuales de tracción de cadenas. El pedido lleva consigo una serie de especificaciones en cuanto a calidad

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y tiempo de entrega para lo cual se han entregado los planos respectivos.

Figura 1: Vista isométrica del eje a fabricar

3

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Figura 2: Plano del eje

Se nos ha exigido la siguiente relación de entrega de acuerdo a las fechas:

MES

Unidades

1

1000

2

2000

3

2500

4

3500

5

4000

6

3000 2.

Tabla 1: Calendario de entregas

4

2. TIPO DE MATERIAL E INSUMOS UTILIZADOS.

Para la fabricación se partirá de barras redondas lisas de acero SAE 1045 por ser el material exigido en el diseño, mismo para el cual se tienen la siguiente Ficha técnica proporcionado en el catálogo de

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Aceros Arequipa:

Figura 3: Propiedades mecánicas del acero SAE-1045

5

El material será adquirido a COMERCIAL DEL ACERO S.A depósito de

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materiales de construcción, proveedor autorizado de Aceros Arequipa.

Figura 4: Ubicación de COMERCIAL DEL ACERO S.A.

En nuestro caso, se va adquirir barras lisas de acero SAE 1045 de dimensiones: Barras redondas lisas de acero SAE 1045 Longitud (mm) Diámetro (plg) Peso (Kg) 1 1/2 54 6000

6

Para saber el monto a gastar en la compra de material tendremos que saber cuántas barras serán necesarias para la producción de los 16000 ejes. Entonces calcularemos cuantos ejes pre-mecanizados se obtendrán de una barra: # de ejes premecanizados =

6000 mm = 24 250 mm

Ya que necesitamos 16000 ejes entonces deberemos comprar la siguiente cantidad de barras redondas lisas: # de barras redondas lisas =

16000 ≈ 666.7 = 667 24

Sabiendo que el precio por kg de material es de 2.68 US$ y el peso de cada barra lisa de 6 metros es de 54 kg. 1 𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏 = 2.68 × 54 = 144,72 US$

Por lo tanto las 667 barras costarían:

667 𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏 × 144,72 US$ = 96528,24 US$

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Entonces debemos comprar 667 barras redondas lisas de Φ38mm y 6000 mm de longitud.

7

3. DIAGRAMA DE FLUJO

INICIO

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Corte de la barra 24 piezas L=250 mm

Cilindrado de desbaste (lado 2) Φ: 35 a 21 mm L=40 mm

Cilindrada de desbaste (lado 1) Φ: 38 a 36 mm L: 210 mm

Refrentado en acabado (lado 1) L: 1 mm

Cilindrada de desbaste (lado 2) Φ: 38 a 35 mm L: 40 mm

Refrentado de acabado (lado 2) Φ: 35 a 21 mm L: 1 mm

Refrentado de desbaste L: 8 mm

Cilindrado de acabado (lado2) Φ: 21 a 20 mm L: 40 mm

Cilindrada de desbaste (lado 1) Φ: 36 a 21 mm L: 40 mm

Refrentado de acabado (lado 1) L: 1 mm

FRESADO

Profundidad: 4 mm Grosor: 8 mm

CHAFLANADO Refrentado de acabado (lado 2) Φ: 36 a 21 mm L: 1 mm

8

Cilindrado de acabado (lado 1) Φ: 21 a 20 mm L: 40 mm

Cilindrado de acabado Φ: 36 a 35 mm L: 161 mm

Profundidad: 1 mm Angulo: 45º

FIN

4. PROCEDIMIENTO DE FABRICACIÓN Se analizará el procedimiento después del corte. Para el corte se utilizará una sierra mecánica, dado que esta operación es de conocida rapidez, se utilizará solo una persona para el corte de las piezas con anticipación.

1

2

Refrentado en desbaste

Cilindrar en Desbaste

Torno

Torno

Cilindrar en acabado

Torno

Parámetros de Maquinado

Croquis

Observaciones

Montar la pieza de 250 mm de longitud en el plato universal Vc=20 m/min y dar varias pasadas para s=0.190 ISO 403 mm/rev Refrentar limpiar el corte irregular en desbaste aprox 1 mm 34.2 mm/min Acero Rápido Luego refrentar T=0.6 min por pasada en 3 pasadas con una profundidad de 1 mm.

Revisión visual

Mecanizar de 38 mm a 36 mm. En una Vc=24.6m/min ISO 401 longitud de s=0.25 mm/rev 150 mm. Cilindrar 34.2mm/min desbaste Una pasada de T=4.39 min por 1 mm. de Acero rápido pasada profundidad

Controlar con pie de rey 0.05mm

Fase Operación Máquina Herramienta

3

Descripción

ISO 409 Cilindrar acabado

Descripción

Parámetros de Maquinado

Vc=49 m/min Cilindrar de 36 a 35 mm de s=0.125 mm/rev diámetro. Con una profundidad 76.86mm/min de 0.5 mm. T= 1.95 min

Croquis

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Fase Operación Máquina Herramienta

Observaciones

Controlar con pie de rey 0.05mm

9

4

Cilindrar en desbaste

Torno

Mecanizar de 35 Vc=24.6m/min mm a 21 mm. ISO 401 En una longitud s=0.25 mm/rev Cilindrar de 40 mm. 34.2mm/min desbaste 3 pasadas de 2 Acero rápido mm y 1 de 1 T= 1.17 min por pasada mm.

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Fase Operación Máquina Herramienta Descripción

5

Cilindrar en acabado

Torno

Parámetros de Maquinado

Vc=49 m/min Cilindrar de 21 a ISO 409 20 mm de s=0.125 Cilindrar diámetro. Con mm/rev acabado una profundidad de 76.86mm/min 0.5 mm. T= 0.52 min

Voltear la pieza Vc=20 m/min y refrentar la ISO 403 s=0.190 cara, con 4 o 5 Refrentado mm/rev pasadas de 1 refrentar 6 en Torno mm. de desbaste desbaste profundidad Acero rápido según medición T= 0.6 min por pasada al voltear

10

Controlar con pie de rey 0.05mm

Croquis

Observacion es

Controlar con pie de rey 0.05mm

Control visual

7

Cilindrar en desbaste

Descripción

8

Cilindrar en desbaste

Controlar con pie de rey 0.05mm

Controlar con pie de rey 0.05mm

Cilindrar de 36 a s=0.125 Cilindrar 35 mm. con una mm/rev Torno desbaste profundidad de 76.86mm/min 0.5 mm. Acero rápido T= 1.17 min

Torno

Observaciones

Vc=49 m/min

Fase Operación Máquina Herramienta Descripción

9

Croquis

ISO 401 Cilindrar de 38 a Vc=24.6 m/min 36 mm de Cilindrar diámetro. Con s=0.25 mm/rev desbaste Torno una acero rápido 34.2mm/min profundidad de T= 2.63 min 1 mm.

ISO 409

Cilindrar en acabado

Parámetros de Maquinado

Parámetros de Maquinado

Croquis

Mecanizar de 35 mm a 21 Vc=24.6m/min ISO 401 mm. En una s=0.25 mm/rev longitud de 40 Cilindrar mm. desbaste

Observaci ones

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Fase Operación Máquina Herramienta

Controlar con pie de rey 0.05mm

Acero rápido 3 pasadas de 2 T= 1.17 min mm y 1 de 1 por pasada mm.

Fase Operación Máquina Herramienta

Descripción

Parámetros de Maquinado

Croquis

Observa ciones

11

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10

Cilindrar en acabado

11

Torno

Cilindrar de 21 ISO 409 a 20 mm de Cilindrar diámetro. Con acabado una profundidad de 0.5 mm.

Chaveta Fresadora

Vc=49 m/min s=0.125 mm/rev

T= 0.14 min

Montar la pieza en la fresadora y hacer una chaveta de 4 mm. de profundidad y 20 de longitud.

0.1mm/rev 180 rev/min 18mm/min

T=1.11 min

TIEMPO TOTAL DE FABRICACIÓN 12

Controlar con pie de rey 0.05mm

CÁLCULOS DEL PROCESO DE MAQUINADO 1) FASE 1 – REFRENTADO EN DESBASTE

Usar pie de rey de 0.05 mm

Espesor a retirar= 38mm/2 = 19 mm Longitud a retirar = 3mm Longitud por pasada = 1mm Numero de pasadas = 3 Tiempo por pasada = 0.6 min Tiempo parcial = 0.6*3 = 1.8min

2) FASE 2 – CILINDRAR EN DESBASTE Espesor a retirar= 2mm/2 = 1 mm Longitud a retirar= 150 mm Espesor por pasada= 1 mm Longitud por pasada = 150 mm

Tiempo por pasada = 4.39 min Tiempo parcial = 4.39*1 = 4.39 min

3) FASE 3 - CILINDRAR EN ACABADO Espesor a retirar= 1mm/2= 0.5 mm Longitud a retirar= 150 mm

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Numero de pasadas = 1

Espesor por pasada= 0.5 mm Longitud por pasada = 150 mm Numero de pasadas = 1 Tiempo por pasada = 0.6 min Tiempo parcial = 1.95*1 = 1.95 min

4) FASE 4 - CILINDRAR EN DESBASTE Espesor a retirar= (35-21) mm/2 = 7 mm Longitud a retirar= 40 mm Espesor por pasada= 1 mm

13

Longitud por pasada = 40 mm Numero de pasadas = 7 Tiempo por pasada = 1.17 min Tiempo parcial = 1.17*7 = 8.19 min

5) FASE 5 - CILINDRAR EN ACABADO Espesor a retirar= 1mm/2= 0.5 mm Longitud a retirar= 40 mm Espesor por pasada= 0.5 mm Longitud por pasada = 40 mm Numero de pasadas = 1

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Tiempo por pasada = 0.52 min Tiempo parcial = 0.52*1 = 0.52 min

6) FASE 6 – REFRENTADO EN DESBASTE Espesor a retirar= 38mm/2 = 19 mm Longitud a retirar = 5mm Longitud por pasada = 1mm Numero de pasadas = 5 Tiempo por pasada = 0.6 min Tiempo parcial = 0.6*5 = 3 min

7) FASE 7 - CILINDRAR EN DESBASTE 14

Espesor a retirar= (2) mm/2 = 1 mm Longitud a retirar= 90 mm Espesor por pasada= 1 mm

Longitud por pasada = 90 mm Numero de pasadas = 1 Tiempo por pasada = 2.63 min Tiempo parcial = 2.63*1 = 2.63 min

8) FASE 8 - CILINDRAR EN ACABADO Espesor a retirar= 1mm/2= 0.5 mm Longitud a retirar= 90 mm Espesor por pasada= 0.5 mm Longitud por pasada = 90 mm Numero de pasadas = 1 Tiempo por pasada = 1.17 min

9) FASE 9 - CILINDRAR EN DESBASTE Espesor a retirar= (35-21) mm/2 = 7 mm Longitud a retirar= 40 mm Espesor por pasada= 1 mm Longitud por pasada = 40 mm

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Tiempo parcial = 1.17*1 = 1.17 min

Numero de pasadas = 7 Tiempo por pasada = 1.17 min Tiempo parcial = 1.17*7 = 8.19 min

10) FASE 10 - CILINDRAR EN ACABADO Espesor a retirar= 1mm/2= 0.5 mm Longitud a retirar= 40 mm Espesor por pasada= 0.5 mm

15

Longitud por pasada = 40 mm Numero de pasadas = 1 Tiempo por pasada = 0.52 min Tiempo parcial = 0.52*1 = 0.52 min

11) FASE 11 – CANAL CHAVETERO Espesor a retirar= 4mm Longitud a retirar= 20 mm Espesor por pasada= 2 mm Longitud por pasada = 20 mm Numero de pasadas = 2

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Tiempo por pasada = 1.11 min

16

Tiempo parcial = 1.11*2 = 2.22 min Tiempo total de maquinado=34.57*1.2=41.5 minutos

RELACION DE TIEMPOS PARCIALES

DIAGRAMA Nº 1 ACTIVIDAD: Fabricación de un eje LUGAR: Línea de Producción COSTO MATERIAL

96528,24 US$

DESCRIPCIÓN

(min)

DESCRIPCIÓN DEL PROCESO Material es llevado al torno

0.8

Colocar material en el Torno

1

Inspeccionar detenidamente las dimensiones

0.6

Verificar que la pieza esté bien sujeta

0.2

Encender el torno

0.1

Realizar el refrentado

2.9

Maquinado de la pieza

41.5

Apagar el torno

0.1

Quitar la viruta de la máquina

1.5

Limpiar la mesa y la pieza maquinada

1.5

Inspeccionar detenidamente las dimensiones

5

Identificar los lugares donde se realiza hacer los chaflanes

0.2

Encender el torno

0.1

Hacer chaflanes en la pieza

1

Apagar el torno

0.1

Limpiar la pieza

0.5

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Tiempo

DESCRIPCIÓN DEL PROCESO

Llevar material maquinado a la Fresadora

0.8

Verificar que la pieza esté bien sujeta

0.2

17

Identificar la fresa a utilizar

0.1

Encender la fresa

0.1

Apagar la fresadora

0.1

Limpiar la máquina y la pieza

0.9

Llevar la pieza al departamento de terminado

0.8

La pieza terminada se limpia totalmente

0.6

Se lleva al almacén

0.9

EN TORNO Tiempo de producción unitaria =57.1 minutos

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Para una holgura del 10% = 62.81 minutos

EN FRESA Tiempo de producción unitaria =4.5 minutos Para una holgura del 10% = 4.95 minutos

EN CONTROL DE CALIDAD Básicamente consta en medir las dimensiones del eje y verificar que cumplan con las holguras definidas por el cliente. Tiempo en control de calidad =5 minutos

En un turno de 8:00 a 18:00 con 1 hora de refrigerio, es decir 9 horas Un operario produce por lo menos: 9 ∗ 60 = 7.42 𝑢𝑢𝑢𝑢𝑢𝑢𝑢𝑢𝑢𝑢𝑢𝑢𝑢𝑢𝑢𝑢/𝑑𝑑í𝑎𝑎 72.76 Es posible enfocar la producción por lo menos de 2 formas: 18

1.- Fabricar la producción constante de tal forma que la producción total sea igual a la suma de los 6 meses

2.- Fabricar la producción constante de tal forma que la producción total sea igual a la suma de los 5 primeros meses y el 6to mes dedicar la planta a otros pedidos

Calculo del personal y las máquinas necesarias para la producción:

PRIMERA FORMA Producción total= 16000 unidades Número de meses = 6 Producción por mes = 16000/6 = 2667

Producción

Almacén

2667 2667 2667

0 1667 2333

2667

2667 2667 2667

2500 1667 333

5167

Total de unidades disponibles

Pedido

Inventario final

1000 2000 2500

1667 2333 2500

3500 4000 3000

1667 333 0

4333 5000 4333 3000

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Se tiene la siguiente situación:

Vemos que siempre podemos cubrir la demanda respectiva. Por ello concluimos que si podemos utilizar la primera forma.

SEGUNDA FORMA Producción total= 16000 unidades Número de meses = 5 Producción por mes = 16000/5 = 3200 Se tiene la siguiente situación:

19

MES

Producción

Almacén

1 2 3 4 5 6

3200 3200 3200 3200 3200 0

0 2200 3400 4100 3800 3000

Total de unidades disponibles

Pedido

Inventario final

1000 2000 2500 3500 4000 3000

2200 3400 4100 3800 3000 0

3200 5400 6600 7300 7000 3000

Vemos que siempre podemos cubrir la demanda respectiva.

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Por ello concluimos que si podemos utilizar la segunda forma.

CONCLUIMOS: La primera forma es la más adecuada por necesitar menos personal y tener la maquinas a menor régimen. Con la primera forma necesitamos producir 2667 unidades/mes a 26 días/mes y turno de 9 horas El número de operarios que necesitaremos es: 2667 = 12.83 𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝 8 ∗ 26 Es decir solo se necesita 13 personas al mes que tengan la capacidad de operar torno y fresadora o sino 26 personas (13 en torno y 13 en fresadora). Necesitamos 13 tornos y 13 fresadoras. Para supervisar la producción y el control de calidad, se requieren 2 ingenieros.

20

5. RELACIÓN DEL PERSONAL TÉCNICO Y ADMINISTRATIVO DE OFICINA El personal técnico es de acuerdo a los equipos:

13 técnicos para el manejo de torno Se requieren senior torneros con experiencia en el manejo de tornos Pinacho, que sea comprometido, trabaje en equipo, bajo presión, orientado a resultados, responsable y puntual. Con habilidad para lectura e interpretación de planos, manejo de instrumentos de medición y precisión.

13 técnicos para el manejo de la fresadora Se requiere técnicos especializados en el manejo de fresadoras capaces

programa de producción y bajo requisitos establecidos de calidad. Deben ser personas perseverantes, rigurosas y comprometidas.

1 técnico para el manejo de la sierra mecánica Se requiere un técnico con la experiencia suficiente en el manejo de equipos de corte, ya que su actividad no es de alto nivel, solo se procura que produzca los niveles necesarios para el suministro a los torneros.

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de seguir instrucciones e interpretar planos para producir las piezas según el

1 jefe de producción Se requiere de una persona competente que se encargue de que se cumpla el plan de trabajo establecido. Que sea sociable y tenga carácter para hacer cumplir las órdenes. Comprometido con el bienestar y progreso de la empresa. Con experiencia en trabajos en áreas como metal-mecánica.

1 jefe de control de calidad Se requiere de un ingeniero mecánico titulado con experiencia mínima de 2 años en posiciones similares. Con un nivel de idioma inglés avanzado. Conocedor de ensayos mecánicos y normas de procedimiento relacionadas para asegurar una calidad final que garantice el producto.

21

Dentro del personal administrativo tenemos:

1 secretaria Se requiere de una secretaria con buena presencia que sepa hacer proformas, cotizaciones, facturas y boletas. Ordenada, con buena ortografía y que tenga dominio de office.

6. RELACIÓN DE COSTOS

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 Costo por mano de obra: Cada técnico tendrá un sueldo de S/.8 la hora Tornero: Trabajará 6 meses de 26dias c/u durante 9horas /día lo que equivale: 6*8*9*26 = 11232 Por los 13 torneros = 146016 soles Fresador: Trabajará 6 meses de 26dias c/u durante 9horas /día lo que equivale: 6*8*9*26 = 11232 Por los 13 fresadores = 146016 soles Cortador: Se asumirá que trabaja por igual número que el fresador durante los 6 meses Es decir se le pagará 11232 soles  Costo por materiales: El costo de los materiales: 96528,24 US$

Al tipo de cambio 3.3 seria 318543.52 soles 22

 Sueldos de Administrativos: 1 Secretaria:

S/. 900soles por mes, por los seis meses será

S/.5400 2 Ingenieros:

S/.4000 soles por mes por los seis meses será

24000 soles y por los 2 ingenieros será 48000  Local: Los arbitrios serán estimados en 1200 soles por mes, lo que en 6 meses será 7200 soles.  Cálculo del costo de Electricidad: Estimando cada una de las maquinas con una potencia de 1HP Cada uno consumiendo 1HP, = 0.746 kW funcionando 9 horas será

funcionando 6 meses será 1047.384 kWh por las 27 máquinas será 28279.37 kWh Con un costo de 0.3 soles/kWh el total de energía en los 6 meses será 8483.81 soles

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6.714kWh en 1 día, por los 26 días será 174.564kWh/mes,

COSTO TOTAL =146016x2+11232+318543.52+5400+48000+7200+8483.81=690891.33

Con un recargo del 30% por cuestion de utilidades se tiene un total de 898158.73 que nos da una ganancia de 207267.4 soles. El precio por eje será 898158.73/16000 =56.13 soles

23

7. CÁLCULO DEL PUNTO MUERTO(Qc)

Para hallar el punto muerto solo basta resolver: 𝑄𝑄𝑐𝑐 =

𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 𝐹𝐹𝐹𝐹𝐹𝐹𝐹𝐹𝐹𝐹 𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃 𝑑𝑑𝑑𝑑 𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣 𝑢𝑢𝑢𝑢𝑢𝑢𝑢𝑢𝑢𝑢𝑢𝑢𝑢𝑢𝑢𝑢 − 𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣 𝑢𝑢𝑢𝑢𝑢𝑢𝑢𝑢𝑢𝑢𝑢𝑢𝑢𝑢𝑢𝑢

El costo fijo está compuesto por: Sueldo Administrativos + Local + Electricidad =5400+48000+7200+8483.81 = 69083.81 El costo variable está compuesto por: Sueldo por mano de obra + Costo material

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=146016x2+11232+318543.52 = 621807.52

24

Por cada eje seria 621807.52/16000 =38.86 soles El precio de venta unitario fue calculado en la página anterior: =56.13 soles

Reemplazando en la fórmula del comienzo de página: Qc=4000 unidades La cantidad mínima de unidades que debemos vender para tener utilidad es de 4000. Para nuestro beneplácito el pedido recibido es de 16000 unidades.

Sección

Área

UM

Área Total

1200.00

m2

Secretaria

40.00

m2

Ingeniería

50.00

m2

Servicios Higiénicos Almacén

150.00

m2

150.00

m2

Área de Actividades Control de Calidad

750.00

m2

60

m2

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8. ÁREA DE PLANTA

25

9. RELACIÓN DE MÁQUINAS Y EQUIPOS UTILIZADOS

Las máquinas herramientas que se van a utilizar, tienen las siguientes características técnicas:

TORNO:

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Torno Pinacho S90/225

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FRESADORA:

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Fresadora de torreta vertical FULLMARK FM-15VS

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CORTADORA:

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Cortadora mecánica KN SM-16SP

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10.

CONCLUSIONES -

BIBLIOGRAFÍA •

Fabricación por Arranque de Viruta. Simón Millán Gómez EDITORIAL PARANINFO

•

Manual de Tiempos y movimientos. Camilo Janania Abraham EDITORIAL LIMUSA

•

Costos Industriales sin Contabilidad. Jaime Díaz Santana EDITORIAL PEARSON

•

Manual de Distribución en Plantas Industriales Diseño e Instalación. Estephan Konz EDITORIAL LIMUSA

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11.

29