Linea de ensamblaje
Esta lección demuestra el poder de la producción en masa. Los estudiantes trabajan en equipos para diseñar, construir, probar y rediseñar una línea de ensamblaje para fabricar un producto de la manera más rápida y eficiente posible para cumplir con los criterios de control de calidad.
- Arme un proyecto a mano que cumpla con los criterios de control de calidad.
- Diseñe un proceso de línea de ensamblaje para ensamblar un producto de la manera más rápida y eficiente posible cumpliendo con los criterios de control de calidad.
- Probar y rediseñar el proceso de la línea de montaje.
- Compare la diferencia entre ensamblar un producto individualmente versus con una línea de ensamblaje.
Rangos de Edad: Rinde de 8 a 18 porciones
Tiempo requerido: una hora y media
Actividad 1 Materiales de construcción (para cada alumno)
Materiales requeridos para el estudiante
- 2 bolsas de papel marrón
- 5 pedazos de papel reciclado de 8 "x 11"
- 1 juego completo de marcadores o crayones de colores (asegúrese de incluir azul, verde, rojo, naranja, morado)
- 1 rotulador negro
- 2 tazas de diferentes tamaños u otros objetos que se pueden rastrear para hacer círculos (es decir, brújula)
- Regla 1
Materiales requeridos para el maestro
- Hoja de trabajo "Ensamblar ladrillos de un color" o escribir criterios de ladrillos en un tablero compartido
- Ladrillo de color de muestra
- Cronómetro, teléfono u otro temporizador
Actividad 2 Materiales de construcción (para cada equipo)
Materiales requeridos para el equipo
- 30 bolsas de papel marrón (30 por equipo)
- Pila de papel reciclado de 8 x 11 cm.
- 1 juego completo de marcadores o crayones (asegúrese de incluir azul, verde, rojo, naranja, morado)
- 1 rotulador negro
- 2-4 juegos de 2 tazas de diferentes tamaños u otros objetos o que se pueden trazar para hacer círculos (es decir, brújula)
- 4 reglas
- 1 cronómetro
Materiales requeridos para el maestro
- Cronómetro, teléfono u otro temporizador
Actividad 2 Materiales de construcción (para cada equipo)
- Cronómetro, teléfono u otro temporizador
Materiales
- Cronómetro, teléfono u otro temporizador
Proceso: Actividad 1
- Comience a contar el temporizador, mientras instruye a los estudiantes para que comiencen a construir su ladrillo.
- Registre el nombre y la hora a medida que cada estudiante complete su bloque.
Proceso: Actividad 2
- Configure un temporizador de cuenta regresiva para 10 minutos.
- Registre cuántos ladrillos completa cada equipo.
Trabajando la línea de montaje
¿Alguna vez se preguntó cómo es trabajar en una línea de montaje? He aquí un vistazo a cómo sería trabajar en una línea de montaje de automóviles. (Video 3:48)
Fuente: Jeff Gilbert, canal de YouTube de reportero de noticias
¡1.7 millones de ladrillos LEGO por hora!
Entra en una planta de LEGO sueca para aprender cómo se fabrican 1.7 millones de ladrillos en una línea de montaje en solo una hora. (Video 5:36)
Fuente: Canal de YouTube How It's Made
¡Línea de ensamblaje de Coca-Cola en acción!
Observe cómo las latas navideñas del Polo Norte de Coca-Cola salen de la línea de montaje. (Video 1:21)
Fuente: Canal de YouTube de The Coca-Cola Company
Reto de Diseño
Eres un equipo de ingenieros que trabaja para ayudar a una empresa de juguetes local a implementar métodos de ahorro de tiempo para fabricar "ladrillos de colores". Cada miembro de su equipo diseñará y construirá su propio ladrillo lo más rápido posible. Luego, el equipo trabajará en conjunto para diseñar una línea de ensamblaje para fabricar ladrillos de la manera más rápida y eficiente posible.
Criterios de control de calidad
- El ladrillo debe estar hecho de 2 bolsas marrones. Una bolsa debe llenarse con 4 piezas de papel reciclado ligeramente triturado. La otra bolsa cubrirá esta bolsa.
- Los lados más grandes del ladrillo deben rellenarse con lunares (3 círculos grandes de 1 "y 3 círculos medianos de 1/2" esparcidos por cada lado). Un lado debe tener 3 círculos azules y 3 verdes. El otro lado debe tener 3 círculos rojos y 3 naranjas.
- La parte superior e inferior del ladrillo deben tener 4 franjas violetas verticales de 1/2 "con 1/2" entre cada franja.
- Ambos lados del ladrillo deben tener "Color Bricks" escrito con marcador negro. Las letras deben estar centradas a los lados y de 1 ”de altura y 5” de largo.
Limitaciones
Utilizar solo los materiales proporcionados.
Procedimiento
- La primera actividad se realiza de forma individual. Para la segunda actividad, divida la clase en equipos de 2-4
- Reparta las hojas de trabajo Ensamblar ladrillos de un color y el Desafío de diseño de líneas de ensamblaje, así como algunas hojas de papel para dibujar diseños.
- Discutan los temas de la sección Conceptos Básicos.
- Revise las secciones de Proceso de Diseño de Ingeniería, Desafío de Diseño, Criterios, Limitaciones y Materiales. Si el tiempo lo permite, revise las “Aplicaciones al Mundo Real” antes de realizar el desafío de diseño.
- Antes de instruir a los estudiantes para que comiencen a hacer una lluvia de ideas y esbozar sus diseños, pídales que consideren lo siguiente:
- Cómo mantener el control de calidad, manteniendo la eficiencia.
- ¿En qué orden o secuencia deben estar tus pasos para hacer el ladrillo?
- La cantidad de personas en su equipo y la cantidad de tareas que deben completarse
- Las diferencias entre ensamblar un producto individualmente versus con una línea de ensamblaje - Entregue a cada alumno sus materiales para la actividad 1. Luego, entregue a cada equipo sus materiales para la actividad 2.
- Para la Actividad 1: Explique que los estudiantes deben construir un ladrillo lo más rápido posible utilizando los criterios de control de calidad. Para la Actividad 2: Explique que los equipos de estudiantes deben construir una línea de montaje a partir de artículos cotidianos. Utilizando la línea de montaje, los estudiantes construyen tantos bloques como sea posible en 10 minutos utilizando los criterios de control de calidad.
- Anuncie la cantidad de tiempo que tienen para diseñar y construir (se recomienda 1 hora).
- Utilice un temporizador o un cronómetro en línea (función de cuenta atrás) para asegurarse de mantener el tiempo. (www.online-stopwatch.com/full-screen-stopwatch). Dé a los estudiantes “avisos de tiempo” regulares para que se mantengan concentrados. Si tienen dificultades, hágales preguntas que los llevarán a una solución más rápido.
- Los estudiantes se reúnen y desarrollan un plan para su línea de montaje. Acuerdan los materiales que necesitarán, escriben / dibujan su plan y presentan su plan a la clase. Los equipos pueden intercambiar materiales ilimitados con otros equipos para desarrollar su lista de piezas ideal.
- Los equipos construyen sus diseños.
- Pruebe los diseños de la línea de montaje configurando un temporizador de cuenta regresiva de 10 minutos y registrando cuántos ladrillos completa cada equipo.
- Los equipos deben documentar la cantidad de ladrillos que completaron.
- Como clase, discuta las preguntas de reflexión de los estudiantes.
- Para obtener más contenido sobre el tema, consulte las secciones "Aplicaciones al Mundo Real" y "Explora Más".
Variaciones
- Cambie el tamaño del ladrillo (use bolsas grandes de papel marrón para comestibles).
- Reproduzca música rápida y divertida durante las pruebas de la línea de montaje.
- Agregue más tareas, como empaquetar ladrillos en una caja para enviar.
- En lugar de ver cuántos ladrillos hace cada equipo en 10 minutos, dígales a los estudiantes que tienen que hacer una cierta cantidad de ladrillos y vea cuánto tiempo le toma a cada equipo.
Reflexión Estudiantil (cuaderno de ingeniería)
- ¿Cuánto tiempo te llevó hacer un ladrillo de 1 color?
- ¿Cuál fue la tarea más fácil y por qué?
- ¿Cuál fue la tarea más desafiante y por qué?
- ¿Existe una forma más fácil y / o más rápida de hacer el ladrillo? Si es así, describa
Modificación de Tiempo
La lección se puede realizar en tan solo 1 período de clase para estudiantes mayores. Sin embargo, para ayudar a los estudiantes a no sentirse apresurados y asegurar el éxito de los estudiantes (especialmente para los estudiantes más jóvenes), divida la lección en dos períodos para que los estudiantes tengan más tiempo para intercambiar ideas, probar ideas y finalizar su diseño. Realice las pruebas y el informe en el próximo período de clases.
Historia de la línea de montaje
Los orígenes de la línea de montaje se remontan a los mineros durante la época medieval que usaban elevadores de cangilones hasta los constructores navales del siglo XIV que crearon líneas móviles de piezas. En la década de 1900, la línea de montaje fue utilizada por muchas industrias (construcción naval, enlatado, molienda, empaque de carne, etc.), pero tuvo más éxito en la industria del automóvil.
Henry Ford creó el automóvil Modelo T en 1908. El automóvil era simple para que los propietarios pudieran arreglarlo ellos mismos. También era robusto y barato. Pronto, Ford Motor Company comenzó a recibir tantos pedidos de Model T que no pudieron fabricarlos con la suficiente rapidez. Para acelerar la producción, Ford cambió la forma en que se construyó el Model T. En lugar de que varios grupos de trabajadores construyeran cada uno un automóvil completo desde cero, los trabajadores se quedaron en un lugar y agregaron piezas a los automóviles a medida que pasaban. Las piezas se entregaron a los empleados mediante cintas transportadoras. Ford incluso logró cronometrar la entrega de una pieza para que llegara al trabajador solo cuando fuera necesario. Para 1913, Ford tenía una línea de montaje completa en funcionamiento. Este método de producción fue adoptado rápidamente por muchas industrias cuando descubrieron que la producción en masa en las líneas de montaje aceleraba el tiempo de fabricación y reducía los costos.
Ford utilizó un enfoque para su línea de montaje que hoy llamamos fabricación justo a tiempo (JIT). Este enfoque permite a los fabricantes comprar y recibir componentes justo antes de que se necesiten en la línea de montaje. Como consecuencia, alivia a los fabricantes del costo y la carga de la vivienda y la gestión de piezas inactivas. Los elementos básicos de JIT fueron desarrollados por Toyota en la década de 1950 y estaban bien establecidos en muchas fábricas japonesas a principios de la década de 1970. JIT comenzó a adoptarse en los EE. UU. En la década de 1980 (General Electric fue uno de los primeros en adoptar), y ahora es ampliamente aceptado y utilizado.
- Linea de ensamblaje
Un proceso de fabricación en el que un producto se ensambla agregando partes en secuencia. - Limitaciones
Limitaciones de material, tiempo, tamaño del equipo, etc. - Cinta transportadora
Una cinta movida por rodillos que se utiliza para transportar objetos de un lugar a otro. - Criterios
Condiciones que debe satisfacer el diseño como su tamaño total, etc. - Eficiencia
La capacidad de evitar el desperdicio de materiales, energía, esfuerzos, dinero y tiempo en la producción de un producto. - certificados
Inventores y solucionadores de problemas del mundo. Se reconocen veinticinco especialidades importantes en ingeniería (ver infografía). - Proceso de Diseño de Ingeniería
Los ingenieros de procesos utilizan para resolver problemas. - Hábitos de la Mente de Ingeniería (HMI)
Seis formas únicas en que piensan los ingenieros. - Iteración
Probar y rediseñar es una iteración. Repetir (múltiples iteraciones). - Elaboración
El uso de personas, máquinas y herramientas para convertir las materias primas en productos terminados. - Producción masiva
La fabricación a gran escala de un producto. - Prototipo
Un modelo de trabajo de la solución a probar. - Control de calidad
Procedimiento o conjunto de procedimientos destinados a garantizar que un producto fabricado se adhiera a un conjunto definido de criterios de calidad.
Enlaces a Internet
- Línea de montaje de la fábrica de Crayola: Cómo se hacen los crayones
- Línea de montaje de PBS American Experience
Lectura Recomendada
- Henry Ford y la línea de montaje (ISBN: 978-1584151739)
- La línea de montaje (ISBN: 978-0618484379)
- Ensamblaje esbelto: las tuercas y tornillos para hacer que las operaciones de ensamblaje fluyan (ISBN: 978-1563272639)
Actividad de Escritura
Escriba un "ensayo explicativo" que describa los pasos del proceso de la línea de montaje.
Alineación con los marcos curriculares
Nota: Los planes de lecciones de esta serie están alineados con uno o más de los siguientes conjuntos de estándares:
- Estándares de educación científica de EE. UU. (http://www.nap.edu/catalog.php?record_id=4962)
- Estándares de ciencia de la próxima generación de EE. UU. (http://www.nextgenscience.org/)
- Estándares de Alfabetización Tecnológica de la Asociación Internacional de Educación Tecnológica (http://www.iteea.org/TAA/PDFs/xstnd.pdf)
- Principios y estándares para las matemáticas escolares del Consejo Nacional de Profesores de Matemáticas de EE. UU. (http://www.nctm.org/standards/content.aspx?id=16909)
- Estándares Estatales Básicos Comunes de EE. UU. Para Matemáticas (http://www.corestandards.org/Math)
- Estándares de Informática de la Asociación de Maestros de Ciencias de la Computación K-12 (http://csta.acm.org/Curriculum/sub/K12Standards.html)
Estándares Nacionales de Educación Científica Grados K-4 (de 4 a 9 años)
ESTÁNDAR DE CONTENIDO E: Ciencia y Tecnología
Como resultado de las actividades, todos los estudiantes deben desarrollar
- Habilidades para distinguir entre objetos naturales y objetos hechos por humanos.
ESTÁNDAR DE CONTENIDO G: Historia y naturaleza de la ciencia
Como resultado de las actividades, todos los estudiantes deben desarrollar la comprensión de
- La ciencia como esfuerzo humano
- Historia de la ciencia
Estándares Nacionales de Educación Científica Grados 5-8 (edades 10-14)
ESTÁNDAR DE CONTENIDO E: Ciencia y Tecnología
Como resultado de las actividades, todos los estudiantes deben desarrollar
- Habilidades de diseño tecnológico
- Comprensión de ciencia y tecnología.
ESTÁNDAR DE CONTENIDO G: Historia y naturaleza de la ciencia
Como resultado de las actividades, todos los estudiantes deben desarrollar la comprensión de
- La ciencia como esfuerzo humano
- Historia de la ciencia
Estándares Nacionales de Educación Científica Grados 9-12 (14-18 años)
ESTÁNDAR DE CONTENIDO E: Ciencia y Tecnología
Como resultado de las actividades, todos los estudiantes deben desarrollar
- Habilidades de diseño tecnológico
- Comprensión de ciencia y tecnología.
ESTÁNDAR DE CONTENIDO G: Historia y naturaleza de la ciencia
Como resultado de las actividades, todos los estudiantes deben desarrollar la comprensión de
- Perspectivas historicas
Estándares de Ciencias de la Próxima Generación Grados 3-5 (Edades 8-11)
Diseño de ingeniería
Los estudiantes que demuestren comprensión pueden:
- 3-5-ETS1-1. Defina un problema de diseño simple que refleje una necesidad o un deseo que incluya criterios específicos para el éxito y limitaciones de materiales, tiempo o costo.
- 3-5-ETS1-2. Genere y compare múltiples soluciones posibles a un problema basándose en qué tan bien es probable que cada una cumpla con los criterios y limitaciones del problema.
Estándares de Ciencias de la Próxima Generación Grados 3-5 (Edades 8-11)
Diseño de ingeniería
- 3-5-ETS1-3.Planificar y realizar pruebas justas en las que se controlen variables y se consideren puntos de falla para identificar aspectos de un modelo o prototipo susceptibles de mejora.
Estándares de Ciencias de la Próxima Generación Grados 6-8 (Edades 11-14)
Diseño de ingeniería
Los estudiantes que demuestren comprensión pueden:
- MS-ETS1-2 Evaluar las soluciones de diseño de la competencia mediante un proceso sistemático para determinar qué tan bien cumplen con los criterios y limitaciones del problema.
Estándares de alfabetización tecnológica: todas las edades
Tecnología y Sociedad
- Estándar 7: Los estudiantes desarrollarán una comprensión de la influencia de la tecnología en la historia.
Diseño
- Estándar 10: Los estudiantes desarrollarán una comprensión del papel de la resolución de problemas, la investigación y el desarrollo, la invención y la innovación y la experimentación en la resolución de problemas.
Guión
Una empresa de juguetes local está pidiendo a los equipos de ingeniería que implementen métodos de ahorro de tiempo para ayudarlos a cumplir con las demandas de fabricación de su producto más popular: "ladrillos de colores". Este juguete para niños pequeños está hecho de bolsas marrones recicladas y ha sido muy popular. ¡Se están vendiendo constantemente! ¡La compañía de juguetes necesita hacer un pedido de un millón de ladrillos de colores en solo 3 días!
Ensamblar ladrillo de un color
Vea qué tan rápido puede ensamblar un ladrillo de un color y aún cumplir con los criterios.
Criterios
- El ladrillo debe estar formado por 2 bolsas marrones.
- El ladrillo debe llenarse con 4 pedazos de papel reciclado (ligeramente triturado y metido en una bolsa. La otra bolsa cubrirá esta bolsa y el papel triturado).
- Los lados más grandes del ladrillo deben rellenarse con lunares. (3 círculos grandes de 1 ”de diámetro y 3 círculos medianos de 0.5” esparcidos por lado). Un lado debe tener 3 círculos azules y 3 verdes. El otro lado debe tener 3 círculos rojos y 3 naranjas.
- La parte superior e inferior del ladrillo deben tener 4 franjas violetas verticales de 0.5 "con 0.5" entre cada franja.
- Ambos lados del ladrillo deben tener Ladrillos de color escrito con marcador negro. Las letras deben estar centradas a los lados y de 1 ”de altura y 5” de largo.
Restricción
- Utilizar solo los materiales proporcionados.
Reflexión
1) ¿Cuánto tiempo te llevó hacer un ladrillo de 1 color?
2) ¿Cuál fue la tarea más fácil y por qué?
3) ¿Cuál fue la tarea más desafiante y por qué?
4) ¿Existe una forma más fácil y / o más rápida de hacer el ladrillo? Si es así, describa
Reto de Diseño
Guión
Una empresa de juguetes local está pidiendo a los equipos de ingeniería que implementen métodos de ahorro de tiempo para ayudarlos a satisfacer las demandas de fabricación de su producto más popular: "ladrillos de colores". Este juguete para niños pequeños está hecho de bolsas marrones recicladas y ha sido muy popular. ¡Se están vendiendo constantemente! ¡La compañía de juguetes necesita hacer un pedido de un millón de ladrillos de colores en solo 3 días! Otorgarán el contrato al equipo de ingeniería que puede fabricar los ladrillos más rápido mientras cumple con las restricciones de control de calidad.
Reto de Diseño
Cada equipo (aproximadamente 8-10 por equipo) diseñará un proceso de línea de ensamblaje que producirá tantos "ladrillos de color" en 10 minutos como sea posible y aún cumplirá con todas las restricciones de control de calidad.
Criterios
- Cada ladrillo debe estar compuesto por 2 bolsas marrones.
- Cada ladrillo debe llenarse con 4 piezas de papel reciclado (triturado y metido en una bolsa. La otra bolsa cubrirá esta bolsa y el papel triturado).
- Los lados más grandes del ladrillo deben rellenarse con lunares. (3 círculos grandes de 1 ”de diámetro y 3 círculos medianos de 0.5” esparcidos por lado). Un lado debe tener 3 círculos azules y 3 verdes. El otro lado debe tener 3 círculos rojos y 3 naranjas.
- La parte superior e inferior del ladrillo deben tener 4 franjas violetas verticales de 0.5 "con 0.5" entre cada franja.
- Ambos lados del ladrillo deben tener Ladrillos de color escrito con marcador negro. Las letras deben estar centradas a los lados y de 1 ”de altura y 5” de largo.
Criterios
- Solo debe utilizar los materiales proporcionados.
Etapa de Planificación
Reúnase en equipo y discuta el problema que necesita resolver. Luego, desarrolle y acuerde un proceso para resolver el desafío. Deberá determinar qué materiales desea utilizar.
Dibuje su diseño a continuación y asegúrese de indicar la descripción y la cantidad de piezas que planea usar.
Reto de Diseño
Piense en diseños para su línea de montaje:
Diseño de la línea de montaje elegida por el equipo:
Fase de Construcción
Construye tu línea de montaje. Durante la construcción, puede decidir que necesita materiales adicionales o que su diseño debe cambiar. Esto está bien, simplemente haga un nuevo boceto y revise su lista de materiales.
Fase de prueba
Cada equipo probará su línea de montaje. Si su diseño y proceso no tuvieron éxito, rediseñe y pruebe nuevamente. Continúe hasta que esté satisfecho con su solución. Asegúrate de ver las pruebas de los otros equipos y observar cómo funcionaron sus diferentes diseños.
Dibuja tu diseño final
Fase de Evaluación
Evalúen los resultados de sus equipos, completen la hoja de trabajo de evaluación y presenten sus hallazgos a la clase.
1) ¿Fue satisfactorio el orden de las tareas de la línea de montaje? Si no es así, ¿por qué?
2) ¿Tenía suficientes personas en su línea de montaje para tener expertos en una tarea? Si no es así, ¿cómo habría cambiado su línea de montaje si tuviera más gente?
3) ¿Su grupo cumplió con los criterios de control de calidad? Si no es así, ¿por qué?
4) Si tuviera más tiempo o suministros diferentes, ¿qué agregaría, cambiaría o haría de manera diferente?
5) ¿Fue difícil ir rápido y aun así cumplir con los criterios de control de calidad? ¿Qué haría falta para mejorar?
6) ¿Trabajó su equipo en conjunto de manera armoniosa y eficiente?
7) ¿Cuáles son los beneficios del método de la línea de montaje en comparación con el montaje de un producto individualmente?