Rediseño de estación de trabajo mediante simulación Humano Digital y Diseño de Experimentos

Autores/as

DOI:

https://doi.org/10.20983/culcyt.2024.1.2e.5

Palabras clave:

diseño, ergonomía, función de deseabilidad

Resumen

En este estudio se adaptó la metodología experimental de Ben-Gal y Bukchin para rediseñar una estación de prueba eléctrica cuyo objetivo fue reducir el riesgo ergonómico al que estaba expuesto el trabajador de una empresa mexicana, así como incrementar la productividad de la estación. La metodología inicia con la creación de un gemelo digital, el cual, a través de una prueba de hipótesis, se corroboró la similitud entre las condiciones reales de la estación y lo obtenido de la simulación. Posteriormente, se realizó una secuencia de corridas de simulación y diseños experimentales hasta encontrar el diseño óptimo de esta estación. Finalmente, en la búsqueda del diseño optimo se usó la metodología de superficie de respuesta y la función de deseabilidad para ambos objetivos. Los resultados muestran que los gemelos digitales son una opción viable cuando se busca mejorar un sistema o proceso sin tener que hacer los cambios físicamente durante los experimentos. Asimismo, se observa una disminución significativa en el riesgo postural del operador de cuatro puntos en el método RULA y una reducción en el tiempo de ciclo del 26 %. En conclusión, los gemelos digitales y la metodología propuesta por Ben-Gal y Bukchin son una opción viable cuando se quiere diseñar o rediseñar una estación de trabajo en la que se pretenda optimizar más de un objetivo.

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Biografía del autor/a

Jesús José Aguirre-Solís, Universidad Autónoma de Ciudad Juárez

Profesor-investigador, Departamento de Ingeniería Industrial y Manufactura, Universidad Autónoma de Ciudad Juárez

Rosalba Angélica Chávez Portillo, Universidad Autónoma de Ciudad Juárez

Departamento de Ingeniería Industrial y Manufactura, Universidad Autónoma de Ciudad Juárez

Dra. Mónica Gabriela Gutiérrez Hernández, Universidad Autónoma de Ciudad Juárez

Profesora-investigadora, Departamento de Ingeniería Industrial y Manufactura, Instituto de Ingeniería y Tecnología, Universidad Autónoma de Ciudad Juárez

Paulina Rocío Gutiérrez Hernández, Centro de Bachillerato Tecnológico Industrial y de Servicios 138 "José Mariano Jiménez"

Ing. en Sistemas Computacionales.

Gabriel Ibarra-Mejía, University of Texas at El Paso

Associate Professor, Department of Public Health Sciences, The University of Texas at El Paso: El Paso, TX, US

Luis Gonzalo Guillén Anaya, Universidad Autónoma de Ciudad Juárez

Profesor, Ingeniería en Manufactura, Departamento de Ingeniería Industrial y Manufactura, Universidad Autónoma de Ciudad Juárez

Citas

I. Ben-Gal y J. Bukchin, “The ergonomic design of workstations using virtual manufacturing and response surface methodology”, IIE Trans., vol. 34, n.° 4, pp. 375-391, abr. 2002, doi: 10.1080/07408170208928877.

A. Azizi, P. Ghafoorpoor Yazdi y M. Hashemipour, “Interactive design of storage unit utilizing virtual reality and ergonomic framework for production optimization in manufacturing industry”, Int J Interact Des Manuf, vol. 13, n.° 1, pp. 373-381, mar. 2019, doi: 10.1007/s12008-018-0501-9.

Y. Rodríguez-Ruíz y E. Pérez-Mergarejo, “Ergonomía y Simulación Aplicadas a la Industria”, Ingeniería Industrial, vol. XXXII, n.° 1, 2011.

H. O. Demirel y V. G. Duffy, “Applications of Digital Human Modeling in Industry”, en Digital Human Modeling, V. G. Duffy, ed., serie Lecture Notes in Computer Science. Berlin, Heidelberg: Springer, 2007, pp. 824-832. doi: 10.1007/978-3-540-73321-8_93.

I. Errandonea, S. Beltrán y S. Arrizabalaga, “Digital Twin for maintenance: A literature review”, Comput. Ind., vol. 123, p. 103316, dic. 2020, doi: 10.1016/j.compind.2020.103316.

A. Munir et al., “Cellular Metaverse: Enhancing Real-Time Communications in Virtual World”, 2023 International Technical Conference on Circuits/Systems, Computers, and Communications (ITC-CSCC), Jeju, República de Corea, 2023, pp. 1-4, doi: 10.1109/ITC-CSCC58803.2023.10212885.

J. A. Aquino-Robles, A. Robles, C. Fernandez y L. G. Corona, “Los gemelos digitales, la última frontera de la Ingeniería Mecatrónica”, en X Simposium Int. de Inv. Multidisciplinaria, Villahermosa, Tabasco, 2020.

H. Alimam, G. Mazzuto, N. Tozzi, F. E. Ciarapica y M. Bevilacqua, “The resurrection of digital triplet: A cognitive pillar of human-machine integration at the dawn of industry 5.0”, JKSUCI, vol. 35, n.° 10, p. 101846, 2023, doi: 10.1016/j.jksuci.2023.101846.

F. Longo y N. R. Monteil, “Industrial Workstation Design Based on Digital Human Modelling and Simulation: A Review”, Soc Model Simul Int, vol. 3, pp. 133-141, 2011, disponible en: https://www.semanticscholar.org/paper/INDUSTRIAL-WORKSTATION-DESIGN-BASED-ON-DIGITAL-AND-Longo-Monteil/066b05dd0193af42a2115a1f038f18449444d174.

J. Arenas, M. García, M. Sebastián y A. Sánchez, “Diseño de sistemas productivos y mejora de su eficiencia mediante técnicas de realidad virtual”, DyO, vol. 0, n.° 40, pp. 60-66, 2010, doi: 10.37610/dyo.v0i40.77.

A. Somasundaram y P. Srinivasan, “Design optimization of dosa making workstation for smooth ergonomic interface”, J. Sci. Amp Ind. Res., vol. 69, n.° 3, pp. 221-224, 2010.

G. Derringer y R. Suich, “Simultaneous Optimization of Several Response Variables”, J. Qual. Technol., vol. 12, n.° 4, pp. 214-219, oct. 1980, doi: 10.1080/00224065.1980.11980968.

O. Karhu, P. Kansi y I. Kuorinka, “Correcting working postures in industry: A practical method for analysis”, Appl. Ergon., vol. 8, n.° 4, pp. 199-201, dic. 1977, doi: 10.1016/0003-6870(77)90164-8.

J. A. Diego-Mas. “Evaluación postural mediante el método OWAS”. [En línea]. Disponible en: https://www.ergonautas.upv.es/metodos/owas/owas-ayuda.php.

F. J. Llaneza, Ergonomía y Psicosociología Aplicada. Manual para la Formación del Especialista, 12.ª ed. España: Lex Nova, 2009.

B. A. Silverstein y L. J. Fine, “Cumulative Trauma Disorders of the Upper Extremity: A Preventive Strategy Is Needed”, J. Occup. Med., vol. 33, n.° 5, pp. 642-644, 1991.

D. R. Ankrum y K. J. Nemeth, “Head and Neck Posture at Computer Workstations - What’s Neutral?”, Proc. Hum. Factors Ergon. Soc. Annu. Meet., vol. 44, n.° 30, pp. 5-565, jul. 2000, doi: 10.1177/154193120004403046.

H. González, A. García y M. M. Villasana, “Rediseño de una Estación de Trabajo Considerando la Ergonomía para Incrementar la Productividad”, Jóvenes en la Ciencia, vol. 3, n.° 1, pp. 413-417, 2017.

“Método OWAS - Ovako Working Analysis System”. Consultado: el 9 de enero de 2024. [En línea]. Disponible en: https://www.ergonautas.upv.es/metodos/owas/owas-ayuda.php

R. Ávila, L. R. Prado y E. L. González, Dimensiones antropométricas de población latinoamericana, 2.ª ed. Guadalajara: Universidad de Guadalajara, 2007.

R. H. Myers, D. C. Montgomery y C. M. Anderson-Cook, Response Surface Methodology: Process and Product Optimization Using Designed Experiments, 4.ª ed. Wiley, 2016.

“Interpretar los resultados clave para ajustar modelo de regresión”. Minitab.com. https://support.minitab.com/es-mx/minitab/21/help-and-how-to/statistical-modeling/regression/how-to/fit-regression-model/interpret-the-results/key-results/ (accedido en en. 9, 2024).

D. C. Montgomery, Diseño y Análisis de Experimentos, 2.ª ed. México: LIMUSA WILEY, 2004.

“Falta de ajuste y pruebas de falta de ajuste”. Minitab.com. https://support.minitab.com/es-mx/minitab/21/help-and-how-to/statistical-modeling/regression/supporting-topics/regression-models/lack-of-fit-and-lack-of-fit-tests/ (accedido en en. 9, 2024).

“Interpretar los resultados clave para Ajustar modelo de regresión”. Minitab.com. https://support.minitab.com/es-mx/minitab/21/help-and-how-to/statistical-modeling/regression/how-to/fit-regression-model/interpret-the-results/key-results/ (accedido en en. 9, 2024).

D. Fuller y W. Scherer, “The desirability function: underlying assumptions and application implications”, en SMC’98 Conference Proceedings. 1998 IEEE International Conference on Systems, Man, and Cybernetics (Cat. No.98CH36218), oct. 1998, pp. 4016-4021 vol. 4. doi: 10.1109/ICSMC.1998.726717.

T. Quirante, P. Sebastian y Y. Ledoux, “A trade-off function to tackle robust design problems in engineering”, J. Eng. Des., vol. 24, pp. 1-18, en. 2012, doi: 10.1080/09544828.2012.691160.

E. C. Harrington et al., “The desirability function”, Industrial Quality Control, vol. 21, pp. 494-498, 1965.

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Publicado

2024-04-17

Cómo citar

Aguirre-Solís, J. J. ., Chávez Portillo, R. A., Gutiérrez Hernández, M. G., Gutiérrez Hernández, P. R., Ibarra-Mejía, G., & Guillén Anaya, L. G. (2024). Rediseño de estación de trabajo mediante simulación Humano Digital y Diseño de Experimentos. Cultura Científica Y Tecnológica, 21(1), E39-E53. https://doi.org/10.20983/culcyt.2024.1.2e.5

Número

Sección

Edición Especial "Investigaciones y Soluciones en Ergonomía Ocupacional"